基于模拟退火算法的场桥调度研究

集装箱码头的运作效率受场桥调度作业的影响很大,场桥调度合理与否对集装箱码头的整体运作效率具有至关重要的影响。高效的场桥调度方案不仅要满足给定配载计划下的种类和数量需求,而且要最小化场桥行走距离。为确定场桥的行走顺序和取箱方案,建立了以总完成时间最短为目标的场桥装载调度作业混合整数规划模型。分别运用启发式算法和模拟退火算法,对模型进行求解,并通过算例分析验证了算法及模型,表明模拟退火算法的结果要优于启发式算法,如当堆场数量为55个时,模拟退火算法要比启发式算法节约46 min,随着贝和集装箱类型的增加,模拟退火算法可节约更多的时间,同时还减少了龙门吊行走的路径,从而有效地提高了集装箱码头的运营效率。     

集装箱码头的堆场管理优化问题

考虑卡车调度以及调度方案造成交通拥堵的影响下,研究堆场内部空间的分配和场桥(YC)的调度问题.将上述问题整合成一个整数线性规划模型,模型以YC及卡车的调度费用的总和最小为优化目标.设计和声搜索算法和约束满足算法求解上述模型.通过堆场空间的合理分配以及高效的调度方案,可以提高集装箱码头的运行效率,进而降低集装箱码头的运营成本.     

基于滚动计划的堆场出口箱存储位置分配两阶段模型

考虑出口箱进场时间的随机性,将集装箱堆场出口箱箱位分配问题分为两个阶段进行研究:(1)在滚动计划的基础上,以最小化场内集卡运输距离为目标建立整数规划模型,对到场出口箱进行箱区分配;(2)以取箱装船过程中贝位内翻箱数最小和平衡贝位内各堆栈箱数为目标,建立堆场出口箱具体箱位分配的多目标优化模型.应用Matlab软件中Yalmip工具箱编程求解,通过数值实验验证了模型的有效性.实验结果表明,该方法能够有效解决堆场出口箱箱位分配问题,减小堆场设备作业量,并通过减少翻箱操作提高码头作业效率.     

基于指派问题的Bay位排箱优化模型与算法

提出了解决集装箱船全航线配载问题的分解算法,将配载问题分解为Bay位选择和Bay位中集装箱箱位指定两个子问题.主要研究了Bay位中装载同一目的港集装箱时,不同重量集装箱在Bay位中的排箱方法.以重心高度最低、横倾力矩最小为目标建立优化模型,将Bay位中不同重量集装箱排箱问题看成是箱位指派问题,采用禁忌搜索算法求解.实际...     

集装箱船全航线预配优化模型与算法研究

集装箱船全航线配载问题属于NP-hard问题.为降低问题求解难度,提出了解决全航线配载问题的分解算法,即将配载问题分解为Bay位选择和Bay位中集装箱排序两个子问题.将Bay位选择看成是"装箱问题",以不同属性集装箱作为待装"物品",以船舶上的Bay位为箱子,以最优装箱(即使用箱子的数量最少)及集装箱在每个港口的倒箱数量最少为目标进行总布置配载;Bay位中集装箱排序是将Bay位选择阶段分配到不同Bay位的集装箱按某些规则进行排序,确定其在Bay位中的具体箱位.主要研究了Bay位选择阶段的模型及算法.实例模拟结果表明该方法可行,为集装箱船全航线配载优化提供了一个实用的模型.     

集装箱码头泊位生产运作优化模型

为提高集装箱码头泊位各类设备配置在生产运作中的衔接效率,研究了在装卸岸桥-搬运集卡-堆场吊桥作业系统下的设备优化配置问题.以时间为度量,综合考虑泊位作业收益最大和各类设备的闲置成本与运行费用整体最低确定设备配置数量,并运用数学分析的方法构建了描述集装箱码头泊位生产运作的非线性整数优化模型.实例验证该优化模型对于描述集装箱码头泊位的实际生产运作情况具有很好的实用性和合理性.     

基于启发式算法的自动化跨运车作业调度

针对自动化集装箱码头自动化跨运车(automated straddle carrier,ASC)的调度问题,首先建立混合整数规划模型,基于ASC可以独立完成集装箱在岸边和堆场之间的运输作业这一特性,将自动化集装箱码头ASC的作业调度问题转化为同时取货送货问题,并提出一种先完成先执行(first finished first insert,FFFI)启发式算法进行求解,实现集装箱任务分配,确定ASC的作业序列,计算每辆ASC的使用率.最后,通过改变集装箱任务数和ASC数量验证该算法的有效性和可行性.     

考虑碳排放和预约机制的送箱集卡多码头调度问题

考虑送箱集卡多码头调度的低碳、高效化要求,及为解决集卡不规律到达导致码头拥挤问题而提出的集卡预约集港机制,以单一外堆场调用送箱集卡数量最小及多集装箱码头调度方案碳排放总量最小为目标,构建了单堆场多码头送箱集卡调度模型.设计了改进的蚁群算法对该模型进行求解,得到按时间段划分的港外堆场多码头集卡低碳送箱方案,通过算例验证了所构建模型和算法的有效性.结果表明,考虑碳排放和预约机制的送箱集卡多码头调度方案所需集卡数量少,工作时间短,兼顾了集装箱码头集卡送箱作业低碳和高效的要求.     

集装箱堆场箱位分配及多场桥调度协同优化问题

为提高集装箱码头堆场作业效率和降低运营成本,对堆场箱位分配及多场桥调度协同优化问题进行了研究.采用分区域平衡策划方法进行场地策划,考虑场桥间安全距离和场桥作业量均衡,以场桥移动成本和空闲成本之和最小为目标,建立集装箱堆场箱位分配及多场桥调度协同优化模型.为增强遗传算法的全局搜索能力,将模拟退火思想引入到遗传算法进化过程中,设计模拟退火遗传算法进行求解.通过数值实验验证了算法的有效性,并针对箱区不同规模的出口箱量进行实验分析,结果表明分区域平衡策划方法可以更好地解决箱位分配及多场桥调度协同优化问题.     

基于现实约束的集装箱装船顺序优化

基于给定的集装箱堆场的堆存状态和集装箱船配载图,并考虑海关放关与否的现实约束,构建以最小倒箱量为目标的集装箱装船顺序优化模型,进而开发启发式算法.数值实验显示了模型及算法的有效性与实用性.     

集装箱码头集卡作业的路径选择

为合理使用集装箱码头的集卡资源,提高集装箱码头的装卸搬运作业效率,建立在作业面作业模式下,综合考虑岸桥作业时间、场桥作业时间的基于时间最短的集卡调度模型,并进行了数值仿真,旨在解决在不同船舶装船作业和卸船作业同时进行前提下集装箱码头集卡作业路径选择问题.结果表明,该模型很好地解决了集装箱码头集卡作业路径选择问题,提高了集装箱码头的作业效率.     

基于集装箱堆场翻箱问题历史研究成果的探究

集装箱堆场为提高堆场效率,减少船舶在港时间,在岸桥、场桥、龙门吊、集卡及其它们之间的协同运作和集装箱的操作方面都做出了努力,集装箱翻箱问题作为影响集装箱堆场的重要指标也受到了高度的重视。已有的文献已经对堆场中的翻箱问题做出了一定的研究,并取得了一定的成果,对堆场实际运作提供了理论支持。本文主要是通过对已有文献中针对翻箱问题的解决方案进行归纳总结,结合对实际堆场的调查提出目前解决翻箱问题的关键点和未来可能的研究方向。     

集装箱码头箱区规划的并行仿真优化方法

运用面向对象的离散事件系统仿真建模方法,通过对现代集装箱码头的生产、管理和装卸工艺的分析,构建了一个包括船舶、锚地、泊位、岸桥、堆场龙门起重机、内部集卡、外部集卡和大门系统等在内的集装箱码头整体作业系统的仿真模型.针对集装箱码头堆场中的箱区规划问题,采用仿真模型与优化算法相结合的基于仿真的优化方法(SBO)进行了求解,并将基于MPI消息传递标准的并行集群计算方法引入该求解过程,很好地解决了基于仿真的优化方法中存在的计算代价过大的问题.     

同船装卸协调作业模式下的集卡路径优化调度

为提高集装箱码头的装卸作业效率,合理使用集装箱码头作业机械资源,研究了基于同船同步装卸协调作业情况下集卡行驶路径问题,并综合考虑了岸桥的作业时间,使得在这种装卸调度模式下,集卡的行驶时间和岸桥装卸集装箱的总作业时间最小.并对所建模型进行了数值模拟,给出了集卡行驶的最优路径,岸桥进行装卸同步作业的次数.与传统的调度模式相比较,大大缩短了集卡的行驶时间以及降低了集卡的空载率,同时也提高了岸桥的作业效率,总体提高了机械设备的利用率.     

Integrated Quay Crane and Yard Truck Schedule Problem in Container Terminals

Quay crane and yard truck scheduling are two important subproblems in container terminal operations which have been studied separately in previous research. This paper proposes a new problem for the integrated quay crane and yard truck scheduling for inbound containers. The problem is formulated as a mixed integer programming (MIP) model. Due to the intractability, a genetic algorithm (GA) and a modified Johnson's Rule-based heuristic algorithm (MJRHA) are used for the problem solution. In addition, two closed form lower bounds are given to evaluate the solution accuracy. Computational experiments show that the solution algorithm can efficiently handle the scheduling problem and that the integrated methods are very useful.     

集装箱码头出口街区作业调度优化

为提高集装箱码头装船作业效率,以最小化街区间作业不均衡程度为目标,考虑集卡数量、街区与泊位的距离及街区可用容量3种因素对目标值的影响,构建了街区分配与集卡指派一体化线性规划模型,并设计了两阶段算法进行求解。第一阶段,运用穷举法求解最优的集卡指派数量与作业箱量的非整数松弛解;第二阶段运用分支定界法求解作业箱量的最优整数解,并确定装载至同一船舶的出口箱的街区,以及每一街区需指派集卡的数量。数值实验表明,两阶段算法能在短时间内求得最优解,并能缩短集装箱装船时间。     

集装箱码头失约集卡出口箱落箱位选择优化

集卡预约系统是全球各大港口普遍采用的一种可以提高码头堆场资源利用率的方式,但由于交通、天气或者人为等原因,已预约的外集卡常常不能在预约时段内准时到达,即发生失约,导致码头工作效率降低。因此针对失约出口箱箱位的合理分配是当今港口亟需解决的问题。本文针对失约事件发生下堆场出口箱位分配问题,首先使用正态分布概率方法近似模拟出不同失约等级的集卡实际到达信息,并在此基础上建立了以最小化翻箱数和场桥移动距离为优化目标的数学模型,并用CPLEX对小规模算例进行了求解,证明了本文建立模型的可行性。针对本文模型特点设计了基于邻域搜索的启发式算法,同时设计了不同箱量、不同失约等级下的算例实验,并和传统作业算法进行了对比。算例实验表明上述方法可以在失约事件发生时合理安排出口箱的落箱位,提高码头的作业效率,且能在合理的时间内获得满意解,证明了本文建立模型的可行性和算法的有效性。     

集装箱堆场问题的一个数学模型及其算法

讨论了集装箱堆场中一个常见的问题,即若干个不同重量的集装箱按一定顺序到达,要将这些箱子三个一垛码好,先到先码,后到后码,尽量轻箱在下,重箱在上,以保证装船时重箱在下,轻箱在上.因为在大多数情况下,无论怎样码放,都免不了捣箱.因此,如何码放才能使捣箱数最小是值得研究的问题,此问题可能是N-P难的问题,所以本文给出了这一问题的一个启发式算法.     

基于协作能力约束的港口集卡调度优化策略

为提高集装箱船舶装卸过程中集卡和吊装设备同步作业效率,引入基于时间窗的冲突反馈机制。首先根据港口物流常规工作参数,结合港口物流成本计算方法,预先分配集装箱装卸任务,规划转移路线,然后在工作过程中实时监控集卡队列行驶位置,设计基于能力约束判断的资源协作模型,解决吊装作业溢出问题。为避免局部收敛,模型应用了改进的量子遗传进化算法进行求解。案例分析表明:资源协作能力约束下的集卡调度实施后,泊船停靠时间大大缩短,堆场通道堵塞现象大大减少。因此,通过协作能力约束分配港口物流资源可以在控制港口内部物流系统整体成本的基础上改善物流效率。