基于逆向强化学习的装船时堆场翻箱智能决策

集装箱码头装船时堆场翻箱具有时序性与动态性,属于NP(non-deterministic polynomial)难问题。针对常见的顺岸式集装箱码头堆场,以最小化总翻箱次数为优化目标,考虑翻箱对装船连续性及效率的影响,基于马尔科夫决策过程构建装船时堆场翻箱模型,设计逆向强化学习算法。为验证算法的有效性,以随机决策为基准,将设计的逆向强化学习算法与码头常见规则决策、随机决策对比。结果表明,贝位堆存状态不佳时,常见的规则决策不一定优于随机决策;逆向强化学习算法可有效挖掘隐含专家经验,收敛至最小翻箱次数的概率更高,且不同堆存状态下均能更好地限制单次发箱的翻箱次数,可实现装船时堆场翻箱智能决策。     

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.     

集装箱堆场出口箱箱位分配多目标优化模型

为了合理分配集装箱堆场出口箱箱位,考虑出口箱进场时间的随机性以及出口箱重量的不确定性,以取箱装船过程中尽量避免翻箱操作、最小化存储成本、使各堆栈中箱子数均衡为目标建立堆场出口箱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.针对此模型,设计3组实验,分析贝位中已占用箱位数对箱位分配的影响,以及各堆栈中箱子数均衡与存储成本之间的关系.结果表明该模型能够从总体上实现对出口箱箱位分配的优化并能尽量避免取箱装船过程出现翻箱操作.     

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.     

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。     

港口道路堆场水泥混凝土铺面荷载应力计算

针对港口道路、堆场水泥混凝土铺面结构的荷载应力计算问题,将其上作用的流动机械荷载、集装箱荷载简化为单轮(单箱脚)荷载、单轴(单列箱)荷载和多轴(多列箱)荷载等图式,采用不等平面尺寸双层板力学模型,提出了港口道路、堆场水泥混凝土铺面面板和基层荷载应力计算的一般式,分析了旁侧轮、旁侧轴、单列及多列箱、板平面尺寸、基层超宽以及接缝传荷等因素对面板和基层荷载应力的影响规律,比较了有限元结果和公式荷载应力的一致性和精度,结果可用于港口道路、堆场水泥混凝土铺面结构荷载应力估算.     

基于进化策略的港口集装箱装船作业优化

使用一种进化策略算法对港口集装箱装船作业顺序进行优化 .首先对港口集装箱码头的结构及其装船作业过程进行分析 ,针对集装箱装船作业排序问题 ,建立了考虑位置约束和设备约束等条件的优化目标函数 ,给出了目标解的染色体表达方式和基于混合变异的进化机制 ,并通过实例计算和分析验证了算法的实用性 .     

港口堆场起重设备配置方案分析

港口堆场用来堆存待疏散的卸船货物以及待装船的集结货物,配置什么样的起重设备至关重要,关系到港口装卸生产的完成以及能否取得最大的经济效益。对燃油变动力起重机与电力变动力起重机的能耗进行比较,提出两种节能方案,指出第2种方案更适合港口堆场。     

考虑翻箱作业时出口箱堆场作业调度优化

基于出口箱的堆场操作实务,考虑堆场起重机取箱作业的现实约束,以作业过程中翻箱次数最少为目标,对堆场作业调度问题进行建模,提出了两阶段混合动态规划算法,将启发式规则嵌入动态规划算法中,以避免出现状态数"组合爆炸"增长的情况.通过仿真算例,并与实际调度规则及现有研究方法所得调度方案进行对比,验证了模型以及优化算法的有效性与实用性.结果表明,所提出的模型和算法可以在较短的求解时间内获得多组装船方案,且其翻箱次数显著降低.     

基于仿真优化的自动化集装箱码头双ARMG调度研究

为了提高自动化集装箱码头的装卸作业效率,针对堆场箱区内双自动轨道式集装箱龙门起重机(ARMG)调度问题,在考虑ARMG之间协调性、缓存区容量限制的基础之上,以作业总时间最短和ARMG间的行驶距离之差最小为目标,建立双ARMG协调调度的混合整数规划模型,针对模型求解的复杂度,采用遗传算法与仿真相结合的方法对模型进行求解。算例分析表明:采用仿真优化方法使集装箱在中转区的等待时间远小于CPLEX算法,中转效率提高72%,大大提高了ARMG之间的作业的协调性,也为自动化集装箱码头的未来发展研究和提高港口的综合竞争力提供了重要参考。     

集装箱堆场收发箱管理Multi-Agent系统研究

考虑集装箱码头堆场管理的动态性、复杂性和分布式特点,在对集装箱堆场作业工艺分析的基础上,建立了堆场收发箱管理Multi-Agent系统模型,系统地分析了Agent基本结构和功能,分别基于两级调度策略和翻箱期望最小设计了收、发箱箱位优化Agent,提出了Agent间的通信和协作机制.算例仿真表明该系统能有效改进收发箱管理性能.     

集装箱场地箱位分配问题

为减少集装箱在装船时的翻倒箱次数,针对出口集装箱在堆场贝内箱位分配问题进行研究。以往的研究假设集装箱的重量概率分布在整个集港过程中保持不变,由于该假设与实际情况不相符合,该文考虑了集装箱的重量概率分布随堆存状况可变的情形,使其更加符合实际情况,并构建了一个带约束的随机动态规划模型。在求解算法方面,小规模算例可直接通过动态规划模型求得最优解。针对大规模算例,提出了两阶段的启发式算法:第一阶段基于邻域搜索的启发式算法,设计出各重量组的集装箱在不同堆垛形态下的优先堆放次序;第二阶段设计了基于翻滚策略的箱位堆放局部优化算法。数值计算结果表明:适用于小规模算例的动态规划算法和适用于大规模算例的两阶段启发式算法都能显著改善解质量,减少翻倒箱次数。     

一种集装箱港口集卡的动态调度方法

在集装箱港口中,设备的配置和调度对港口的运作效率有着较大影响。为了研究集装箱港口岸桥与集卡的调度,在混合交叉作业模式下,基于集卡运输时间和集卡排队等待时间的权重系数考虑,建立了以总作业时间最小为目标的集卡动态调度模型,实现了不同船舶装船作业和卸船作业同时进行的集卡动态分配。最后,通过对集装箱港口实际作业流程的建模仿真,例证了本文模型的有效性和实用性。     

船公司在新港口上的空箱分配策略

针对航运公司在新开发港口的集装箱空箱的分配问题进行研究,基于与新港口运输情况相似的已有港口的历年吞吐量,采用数据回归分析方法建立了新港口集装箱预测分配模型,利用MATLAB线性规划求解方法对模型进行求解分析,预测新港口未来的集装箱吞吐量,最后基于预测量与分析结果设计新港口的空箱分配策略。模型计算表明航运公司应在新港口自购箱126 210 TEU,长租箱10 090 TEU,且一次租赁10年,才能使得花费在新港口集装箱上的费用最小。通过分析发现在融资能力允许的情况下,自购箱是航运公司第一首选,但结合现实情况,自购箱和租箱混合才是基本策略。所提出的空箱分配策略及预测分配模型可供从事集装箱运输的航运公司参考。     

堆场集装箱预翻箱问题

针对堆场集装箱预翻箱问题,提出对应的启发式算法,根据堆场实际情况,在考虑单个贝内集装箱服务的船舶数,再依次考虑目的港、重量这两个因素的基础上,建立了时空网络模型.随着贝内集装箱数目的增加,预翻箱问题变成一个NP-Hard问题,时空网络模型难以求解,因此又提出了对应的启发式算法,并证明了其在计算时间上的压缩.通过对贝内最优层高差进行研究,发现当相邻集装箱的层高差为2时,可以优化集装箱的预翻箱操作.     

带有锁紧装置的集装箱底角锁吊具研制

在港口装卸中经常需要用标准集装箱装运散货再将散货装船。传统作业方法装卸效率低,现有的集装箱底角旋锁吊具可以实现集装箱水平吊运,但不能用于集装箱翻转作业。通过研究设计带有锁紧装置的集装箱底角锁吊具,满足了集装箱翻转卸货作业方式所需,在装船卸货时集装箱无论怎样翻转,锁具都不会脱落集装箱,保障了作业安全,同时降低了工人的劳动强度。     

集装箱吞吐量及主要影响因素的计量经济分析

利用近年来的相关数据对港口集装箱吞吐量、港口所在城市的国民生产总值以及地方进出口商品总值进行了计量经济分析,通过二元线性回归模型对港口未来集装箱吞吐量进行预测,并对模型进行了相关检验,为港口岸线资源的合理开发与利用提供决策依据,为港口未来发展以及定位提供参考.     

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.     

高强联锁块铺砌技术研究

近年来随着经济建设的发展,沿海城市港口建设突飞猛进,深水港集装箱码头施工工艺日趋成熟,高强美观的联锁块已成为集装箱码头重箱区堆场的理想铺面结构材料得到广泛应用。堆场联锁块铺砌工程不但规模大,而且技术要求高。联锁块铺砌顺直度及平整度是工程施工的控制重点。