集装箱码头连续泊位与岸桥联合调度

为提高集装箱码头运作效率,在计划周期内,将有限的泊位和岸桥资源合理的分配给船舶,并在船舶上的装卸任务间进行动态调度,提出了基于任务的连续泊位与岸桥协调调度的模型,通过遗传算法对该模型进行求解。本文通过实例,验证了该模型和算法的有效性。     

集装箱码头泊位与岸桥协调调度优化

为缩短船舶在港停留时间,提出以船舶在港时间最小为目标的泊位与岸桥协调调度优化方法.对泊位调度与岸桥分配这两个相互关联的问题进行系统分析与集成,基于免疫遗传算法对所建模型进行相应的算法开发.对某港集装箱码头的数值仿真实验表明,泊位与岸桥协调调度比单独调度可更有效提高集装箱码头的装卸效率,减少船舶在港时间.     

集装箱码头连续型泊位与岸桥集成调度

摘要：
针对集装箱码头泊位与岸桥两类资源分配的问题,提出了以最小化船舶总在港时间为目标、同时决策泊位与岸桥分配计划的方法,建立了连续型泊位和岸桥集成调度的数学模型.采用拆分决策对象的双层循环迭代算法对模型进行求解.算法的上层使用遗传算法优化船舶优先级和岸桥数目;下层基于船舶优先级决策泊位和岸桥集成调度计划,并通过数据实验证明了该算法的有效性和优越性.
关键词：
集装箱码头; 泊位分配; 岸桥分配; 集成调度
中图分类号： TP 29; U 691
文献标志码： A     

基于岸桥成本分析的集装箱港口泊位和岸桥分配问题

针对岸桥作业成本对装卸活动的影响,建立集装箱码头离散型泊位和岸桥集成分配的混合整数规划模型,结合具体算例,运用优化软件求解.在分析船舶在港相关成本时,通过比较不同成本比率下船舶靠泊结果,得到港口应该设置的等待成本与装卸成本比率;再根据设置成本比率后的模型,考虑在不同总岸桥数量配置下船舶在港总成本最小值的趋势,获得使目标函数最小的合适总岸桥数.研究结果表明,岸桥固定成本投入不同会影响港口船舶泊位分配和岸桥配备.     

基于吸引子布局算法求解码头泊位岸桥分配问题

泊位和岸桥资源是港口码头的重要稀缺资源,如何合理的安排调度船舶靠泊和岸桥工作对港口码头的作业效率有极其重要的影响.同时研究了泊位分配与岸桥调度分配问题,通过将靠泊时间、岸桥使用以及泊位占用进行抽象化,成为一种矩形评价块,并将整体靠泊作业过程转化为一种新的三维矩形布局问题进行研究.计算表明,将传统建模方法转化为空间布局模型可全面考虑靠泊过程中各类型资源的占用,并可有效提高各类资源在靠泊作业中的总体宏观效率,与传统建模和算法相比有明显的优越性和更全面的统筹性.     

集装箱码头岸桥分配与集卡调度整合问题研究

岸桥分配与集卡调度是相互联系相互影响的问题,如果要提高码头装卸效率,就必须协调好两者的调度关系。针对集装箱码头岸桥和集卡的协同调度问题,以使进口箱和出口箱的总完工时间最短为目的,考虑了集卡路径约束和岸桥实际操作情况等实际约束,构建了边装边卸的混合整数规划模型。由于模型比较复杂,因此采用了分层方法来实现两种设备的协调调度,并用改进的遗传算法来求解模型。实验表明,通过将改进算法的结果与标准化软件CPLEX所求得的最优解或下界比较,算法求得6组最优解且剩余算例平均偏差小于5%;在求解时间方面,随着岸桥、集卡和集装箱数量的增加,CPLEX求解时间跨度由1 s到1 h快速增长,而改进算法求解却仅仅需要几十秒,因此说明改进的算法可以快速有效地解决岸桥和集卡的协同调度问题。     

基于泊位偏好与服务优先级的泊位和岸桥分配

针对泊位计划的泊位和岸桥联合分配问题,考虑在泊效率、船舶岸桥的平均作业速度,服务岸桥数量,船舶服务优先级,泊位偏好,准备时间和最迟必须离开时间共七个因素,以24 h内所有船舶的在港时间最短为目标函数,建立整数非线性规划模型(INLP).运用Gurobi软件和遗传算法进行求解,得出泊位计划的工作目标:昼夜计划表.并对实验结果进行岸桥平均作业台数分析.     

集装箱码头岸桥与集卡集成调度问题研究

岸桥与集卡是集装箱码头的重要资源。为了提高码头的装卸效率,针对集装箱码头岸桥和集卡的集成调度问题,以完工时间最小为优化目标,考虑集装箱之间优先关系和岸桥安全边际的实际约束,建立混合整数线性规划模型,利用改进粒子群算法(IPSO)对模型进行求解,制定了粒子编码和解码规则,设计了一种新的速度更新策略来改进解的质量。实验表明,将改进算法的结果与优化软件CPLEX所求得的最优解比较,IPSO算法求得12组数值算例的平均偏差为0.582%,且CPLEX计算时间的跨度随着计算规模的扩大从2.92 s到1 h,而IPSO的求解时间控制在50 s之内,并得到最优解,证明了该模型和算法可以快速有效地解决岸桥与集卡的集成调度问题。     

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...     

集装箱码头集卡与岸桥协调调度优化

在同时装卸集装箱作业的情况下,考虑了集装箱卡车的运输时间和岸桥的作业时间,建立基于时间最少的优化模型.利用进化计算的特点,设计求解此优化模型的进化算法,进行了数值仿真试验,在合理时间内获得了最优数值结果.此模型和方法为码头集卡线路优化问题提供了决策支持.     

随机环境下连续泊位和岸桥集成分配问题研究

泊位和岸桥是集装箱港口非常最要的资源,对随机环境下连续泊位和岸桥进行合理的分派与调度可以有效地提高作业效率。考虑连续泊位上船舶离港延时惩罚、偏好泊位的影响,以最小化船舶总在港时间为目标,建立连续泊位和岸桥的集成分配模型。采用VC++开发仿真程序,以邻域搜索的重调度算法对模型进行求解。考虑船舶抵港时间和装卸时间具有一定的随机性,在最优解的基础上进行随机波动分析。实验结果显示,当抵港时间发生波动时,船舶靠泊计划的最大偏差值为2.7 h;而当装卸时间发生波动时,船舶靠泊计划的最大偏差值为42.9 h。实验表明,由装卸时间波动导致的船舶总在港时间偏差远大于由抵港时间波动导致的偏差,从而为船舶抵港与装卸不确定环境下的船舶靠泊计划制定提供理论依据。     

集装箱进出口码头泊位-堆场协同分配的动态决策

针对集装箱进出口码头泊位-堆场的调度问题,考虑船舶到港时间不确定性因素影响的资源协同分配多阶段决策过程,兼顾其鲁棒性与灵活性要求,提出基于两阶段近似的动态决策框架.在各个滚动决策点,通过信息和操作的动态分析,提出了船舶分类方法,建立基于随机场景的混合整数规划模型,其中包含固定性决策及各样本场景下的可调整预决策,并以最小化船舶总在港时间的期望值为目标.同时,针对决策逻辑设计了两阶段禁忌搜索算法以求解各个滚动决策点的优化问题,通过数值实验验证所提决策方法的有效性.     

不规则型泊位与岸桥集成分配问题的优化建模和算法研究

泊位和岸桥作为港口的有限资源,对其进行优化分配有利于提高港口的作业效率,加快船舶的离港时间.由于地理条件的限制,一些港口的泊位线不呈一条直线型,而是呈“L”或“F”等形状,岸桥无法在这些不连续的泊位线上自由移动,该类泊位无法按照连续型泊位分配问题进行优化,而按照离散泊位进行优化会极大浪费泊位线的空间.本文针对不规则型泊位和岸桥集成分配问题,根据船舶停靠的相对位置和时间建立了线性规划数学模型,结合问题特性和变量关系,提炼出三个有效不等式,并采用CPLEX软件对加入不等式前后的模型分别进行求解.针对问题规模增加后,CPLEX求解时间较长的问题,本文采用了粒子群算法进行求解,并提出具有随机搜索策略的速度更新方式,避免算法陷入局部最优.实验结果表明,加入有效不等式后,模型的求解时间降低了83.39%;改进的粒子群算法比标准粒子群算法获得的优化解降低了25.21%.     

考虑服务公平性的连续泊位-岸桥集成分配

泊位和岸桥是集装箱码头非常最要的资源,合理的分派与调度可以有效地提高作业效率.目前泊位和岸桥的集成调度模型中大多以最小化船舶在港总时间或最小惩罚成本为目标函数,忽略了码头对船舶服务的公平性.为此,通过扩展现有的连续泊位分配模型,兼顾船舶惩罚成本及船舶等待与岸桥分配的公平性,建立多目标的连续泊位分配模型.设计一个三阶式邻域搜索算法, 该启发式算法包括邻域搜索安排船序列、停泊位置搜索和分配调整岸桥3个阶段.实验结果显示,不同的邻域策略取得的最优解不同,通过设置最优的邻域策略可以获取最优的目标函数值.实验表明,该模型与算法可以在接受的时间内取得最优解,相关成果可以为码头对船舶服务的公平性研究提供理论依据.     

集装箱码头岸桥结构的动力相似分析与试验验证

基于动力相似理论,推导了集装箱码头岸边起重机（简称岸桥）原型结构和1∶50缩比模型的相似比例因子;利用锤击模态试验和地震振动台试验分别获取了1∶50缩比模型的动态特性和地震响应;同时,使用ANSYS软件对原型结构相应的动态行为也进行了系统地分析.研究结果表明,1∶50缩比模型能够准确地预测出其原型结构的动态特性和地震响应,并能为后续的研究提供一个可靠的试验模型.     

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.     

自动化集装箱码头成组直接中转的岸桥作业调度

本文针对自动化集装箱码头成组直接中转情况下岸桥的调度问题,研究了中转完工时间、岸桥等待时间、集装箱组数之间的关系。首先,以最小化中转完工时间建立了优化模型;接着,在此基础上以最小化中转完工时间和岸桥的等待时间为目标建立了多目标模型。通过多组算例研究,获得在集装箱组数不同的情况下中转完工时间及集装箱组开始装卸时间,并分析了集装箱组数的设置对中转完工时间、岸桥等待时间带来的影响。拓展了岸桥调度的研究,为集装箱码头运营提供了岸桥调度的参考。     

基于船舶作业损失评价的连续泊位与岸桥分配模型研究

为研究在船舶靠泊作业过程中使港口因船舶偏离作业计划而产生的总损失最小,考虑的船舶作业偏离计划的具体情况包括：船舶到港时间偏差、船舶偏离最佳靠泊位置和船舶延迟离港这几个方面,任何一种船舶不规范作业都会导致相应的港口损失．综合考虑以上各港口损失产生的直接影响因素和基于船舶靠泊历史数据的评价性指标,进行合理的港口损失费率设定．然后,针对连续性泊位分配问题中船舶到港时间、靠泊位置以及离港时间的随机性,建立连续性泊位与岸桥分配模型,目标函数是使港口总损失最小．最后,利用CPLEX软件求解,算例结果表明模型的有效性．     

抵港时间不确定的多目标泊位-岸桥分配

针对不确定性因素造成的船舶提前或延迟到港的问题,考虑船舶抵港时间不确定性,建立以船舶在港时间和港口装卸成本最小化为目标的泊位-岸桥分配非线性混合整数多目标规划模型,利用优化技术处理非线性多目标问题.研究结果表明:模型能有效减少船舶抵港时间不确定性对港口运营造成的损失,优化船舶装卸操作成本和船舶在港作业时间,为集装箱码头提供了更合理的解决方案.     

集装箱码头考虑集卡能耗的岸桥集卡协调调度

随着环境污染和资源紧缺的加剧,绿色港口逐渐成为未来港口发展的必然趋势。因此针对岸桥集卡协调调度,建立了一个考虑集卡能耗和岸桥集卡作业时间的多目标数学模型。由于岸桥和集卡作业时间及集卡能耗这两个目标既有联系,又有一定程度的冲突,因而使用多目标优化的方法平衡这两个目标,并且采用遗传算法结合Matlab数学软件求解模型。算例结果表明:考虑集卡能耗的调度比不考虑集卡能耗的调度更节约调度成本,从而验证了模型和算法的有效性。