垂岸式集装箱码头自动化跨运车作业任务分派与序列优化

自动化跨运车(Automated Straddle Carrier,ASC)是一种自动化集装箱码头水平作业设备,可直接在岸桥下从地面存取集装箱,同时在堆场也可直接存取集装箱,其作业不会直接影响岸吊等其他设备的作业效率,具有独立性.考虑垂岸式集装箱堆场布局,以最小化完成时间和空驶时间为目标,建立ASC作业安排的混合整数规划模型,确定ASC的作业序列.根据数值实验结果,分析ASC数量配置的影响,以及完成时间和空驶时间之间的均衡关系.     

干涉存在下自动化集装箱码头穿越式双起重机同步调度优化

针对穿越式双起重机作业过程中的干涉问题,分析并界定干涉的存在形式,以最小化任务完成时间为目标,建立穿越式双起重机同步调度下的混合整数规划模型,确定装卸任务的分配与每台起重机的作业序列.用状态转移函数描述起重机的作业过程,提出基于任务优先级的随机键遗传算法,求解所提出的优化问题.根据现实自动化集装箱码头的特征参数,设计不同规模的算例并进行计算实验.实验结果表明,模型满足同步调度的约束条件,所得的解均为无冲突调度,验证了模型的有效性.算法求解结果显示,所得结果能够规避干涉实现同步调度,验证了算法的合理性与有效性.此外,所提算法具有良好的求解性能,能够提升穿越式双起重机同步调度问题的求解速度.     

成对自动堆垛起重机在集装箱码头中的实时调度研究

【目的】通过对成对自动堆垛起重机在堆场调度问题的研究,为自动化集装箱码头中的运输问题的解决提供理论依据。【方法】针对成对自动堆垛起重机,建立了以最小化外集卡和船舶延时为目标函数的不对称的多旅行商模型,引入了接力、缓冲、干扰等关键约束,并利用并行实时调度策略对多组情景进行案例研究分析。【结果】模型设立了多个缓冲区以及使用接力作业,结果表明这些对减少外集卡和自动引导小车的等待时间,从而提高作业效率有着重要作用。【结论】设主缓冲区以及接力区可以减少作业延时,并且在海侧作业量较多时,增加缓冲区的容量可以更有效地增加作业效率。
     

集装箱码头同贝同步装卸调度的多阶段混合流水线模型

针对同贝同步装卸的无等待、阻塞和批处理等特征,将其抽象为一类特殊的混合流水线问题,建立同贝同步装卸的优化调度模型,并进行模型的下界推导.为求解模型,设计基于禁忌搜索与启发式分配规则的求解算法.最后,通过算例验证模型与算法的有效性.结果表明:所建立的模型有利于实现装卸、以及各环节的同步调度;所设计的求解方法,可以保证调度方案的科学性和有效性.     

一种新型自动化集装箱码头工艺布局仿真

通过仿真建模研究了双轨轮小车回字形布置自动化集装箱码头的工艺布局.设计新工艺系统的不同岸桥配置、堆场布局、低架行车配置的25种工况,分别构建仿真模型,分析不同工况下码头作业指标(岸桥装卸效率等)影响规律.仿真结果表明,岸桥增配可减少船舶平均服务时间8%,堆场纵深和宽度布局可影响岸桥效率5%,低架行车增配可缩短外集卡排队,提高堆场通过能力6%.所建仿真模型可分析新型概念工艺系统性能,双轨轮小车回字形布置自动化集装箱码头工艺布局优选有助于提高其性能指标,如堆场区宽度取1~2箱位,低架行车配5~6台为宜.     

差分进化算法求解自动堆垛起重机调度问题

[目的]研究了自动化码头双自动堆垛起重机(Automatic stacking crane,ASC)调度问题,为了提高堆场的作业效率,考虑ASC作业过程中的干扰和冲突,以极小化所有作业的总完工时间为目标,建立自动化码头双ASC调度问题的混合整数规划模型.[方法]通过CPLEX求解器对模型进行求解.为了解决中等规模问题,设计了基于任务编码的离散差分进化算法进行求解,并把求解结果与遗传算法求解结果进行对比分析.[结果]所设计的离散差分进化算法能够在要求的时间内解决自动化码头双ASC调度问题;[结论]相较于遗传算法,本文提出的算法寻优能力更强.     

考虑多种类干扰事件的集装箱码头泊位分配问题

为有效抵抗各类干扰事件对集装箱码头泊位分配计划的影响,有必要制定具有一定鲁棒性且易于恢复调整的泊位分配计划.本文从事前角度出发,针对集装箱码头的泊位分配问题开展以下研究:首先,对码头内干扰泊位分配计划实施的事件进行识别和分类;然后,通过量化以上干扰事件在泊位分配模型中产生的影响,并以最小化船舶的等待时间成本、离港延误时...     

双循环操作策略下集装箱码头岸桥与集卡多船作业联合优化模型

针对当前集装箱码头采用的双循环集卡操作策略,对码头岸边集装箱起重机(岸桥)和集装箱卡车(集卡)多船作业的联合优化问题进行研究.使用运筹学线性规划方法,建立岸桥和集卡联合优化混合整数规划模型.设计数学仿真算例,对比双循环操作策略之于单循环操作策略的优劣势.对模型的灵敏度进行了分析,验证了不同场景下模型的结果.实验结果表明,相对单循环操作策略,双循环操作策略平均能减少20%的装卸作业时间,减少集卡空载率,说明本文建立的优化模型能够较好地处理双循环操作策略下码头岸桥和集卡多船作业的联合优化问题.     

智能自动化导引车配对调度的混合整数规划模型

为了提高自动化集装箱码头中混合尺寸集装箱搬运作业的效率,研究了由20 ft的智能自动化导引车(Intelligent and Autonomous Vehicle,IAV)配对并协调完成搬运作业:以最小化整体作业完成时间、空载时间和最大化闲置时间为目标,建立多目标混合整数规划模型,确定导引车配对调度方案;设计实验研究参数变化对模型特征的影响;对目标函数进行Pareto分析.通过实例验证了模型的有效性和可行性,为自动化集装箱码头提供IAV配对调度的参考方法.     

基于吸引度搜索的汽车滚装码头堆场车位分配优化

为加快滚装运输过程中汽车装卸滚装船舶的周转率,促进滚装码头堆场车位资源的高效利用,研究了滚装码头堆场车位分配问题.按照成组集中分配原则,以提高成组汽车停放集中度为目标,建立了衡量成组汽车停放集中度的混合整数规划模型.进而设计吸引度搜索算法对模型进行了求解.与分支定界法相比,吸引度搜索算法在高效求解规模化算例的同时可实现解的质量较优.以上海海通汽车滚装码头堆场的车位实际布局及作业情况为背景,验证了所提模型与算法的合理性及有效性,拓展了汽车滚装码头堆场车位分配管理的理论研究.     

自动化集装箱码头AGV调度与换电双层模型求解

为降低自动化集装箱码头AGV换电问题对码头整体作业效率的影响,首先分析了AGV调度和换电的相互影响和内在联系.其次考虑AGV耗电差异和换电阈值等约束以最小化最终完工时间为目标建立AGV调度模型(上层模型),考虑换电站数量和排队等约束以最小化换电总时间为目标建立AGV换电模型(下层模型),并针对两者之间的双层耦合关系,设计换电需求和换电方案为公用变量进行解耦.最后使用自动化集装箱码头实际作业参数设计算例,分别采用GAMS求解器和遗传算法循环迭代求解.算例结果表明,双层耦合模型合理地决策了AGV调度和换电问题,换电排队时间控制在4 min之内,降低了AGV换电总时间和最终完工时间,提升了AGV利用率.     

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.     

罐式集装箱保有量和集卡车数量优化问题

为了提高罐式集装箱和集卡车的周转率并降低物流成本,建立了混合整数规划模型.采用搜索算法,计算在保障完成运输任务的前提下使用于周转的罐式集装箱数量和租用的集卡车数量最少.