排队模型对船舶等待时间的影响分析

利用排队理论，从船舶到港的间隔时间和泊位的服务时间等因素出发，研究了不同的排队模型对船舶在港等待时间的影响，可为港口生产管理决策理论依据。     

海港复式航道通过能力动态系统仿真

基于SIMIO仿真平台,建立天津港航道系统仿真模型.采用Google Sketchup软件创建港口3D模型图像,与SIMIO仿真结果结合,使模型具有直观三维视觉效果.运用天津港2004年统计资料验证了仿真模型的可靠性.对天津港2011年全年全港船舶到港资料分析、拟合发现,2011年天津港船舶到港规律符合泊松分布.以天津港2011年基础设施情况和营运状况为模型约束条件,通过三组仿真试验,对比了复式航道实施前后天津港营运状况,分析了两种情况下的变化及其原因;给出不计泊位数影响前提下,双向航道及复式航道的极限通过能力;探讨了港口服务水平、泊位等待时间、锚地等待时间及航道等待时间等因素随船流密度变化的趋向.     

时间窗限制下泊位分配问题的约束规划模型

针对集装箱港口中船舶服务及作业时间在时间窗约束下的泊位分配问题,考虑船舶载重不同而产生的优先级,并把这种优先级反映到在港时间上,分别以最小化卸船完工时间为目标建立了约束规划模型和混合整数规划模型.研究结果表明:约束规划技术在求解时收敛速度快.通过数据试验证实了约束规划在港口调度如泊位分配问题中的可行性和有效性.     

在水运系统中用排队理论优选船舶与泊位元素

本文论述了一种以排队理论结合蒙特卡洛试验分析随机模拟船舶营运,以秦皇岛至上海航线上的煤炭运输为例进行水运系统分析的方法.分析中的变量参数有:船型尺度,泊位规模与个数,装卸机械的型式和装卸率.按实际情况分析,确定了船舶到达的分布函数和装卸服务时间的分布函数,以适当的经济指标为目标函数,对船舶、装卸机械和泊位的组合情况进行了计算.可以看出在此水运系统中泊位投资相对船舶投资比例较小,若采用低速和较小长宽比的船舶并配有高效的连续式装卸机将会有较好的经济效益.     

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%.     

基于船舶优先权的泊位和岸桥耦合优化

泊位和岸桥的有效管理一直是港口码头的重要问题.优先权主要影响船舶在靠泊过程中靠泊顺序以及靠泊时间.利用泊位和岸桥的耦合思想建立模型,通过船舶的作业量确定船舶的优先权,并将优先权作为泊位分配的目标函数的影响因子.在优先权的影响下首先确定泊位分配计划,在耦合过程中,泊位分配计划影响岸桥分配计划.这样,优先权就影响了整个船舶的泊位分配以及岸桥分配的作业情况.通过对具体算例的分析,验证了优先权对实际作业港口的影响.结果对港口具有实际应用的价值,拓展了泊位和岸桥耦合优化的研究.     

具有服务优先级别的动态离散泊位调度优化

研究具有不同服务优先级别的船舶动态到达情形下的离散泊位调度问题.以泊位分派和船舶作业开始时间为决策变量,为优化码头作业效率和船公司客户满意度,以最小化船舶总在港时间与加权延迟时间之和为目标建立数学模型.采用基于修改后的先到先服务等规则的启发式算法生成初始解,以此为基础设计结合禁忌深度搜索和模拟退火算法框架的混合算法对问题进行优化求解.不同问题规模下的数据仿真试验表明,该算法可以快速、有效地解决此类问题.     

基于排队论的元胞自动机在港口交通流的研究

将排队论和元胞自动机相结合研究了单航道2上船舶进港时港口交通流的情况.当船舶进港时,将进港船舶和岸上的监控中心看作排队论的两个基本要素,采用数值模拟手段研究服务效率对整个船舶交通流的影响.数值结果表明:在无安全船距或较短服务时间的条件下,服务比率和平均通过率越大,船舶密度越小.     

随机服务系统的计算机模拟及其应用

本文论述了计算机模拟在随机服务系统中的应用原理及方法,并介绍了用于港口排队服务系统的计算机模拟程序。最后根据某港实际统计资料进行模拟实验,得出港口最优装卸能力及泊位利用率,为港口管理的决策提供了科学依据。     

抵港和装卸时间不确定情况下的离散泊位分配问题

在港口实际运营中,由于船舶航速变化、天气因素、岸桥机械故障、岸桥效率变化、人员安排变动等原因,船舶的抵港和装卸时间产生不同程度的波动,影响泊位分配计划的可操作性.为研究船舶抵港和装卸时间这两种不确定情况对于制定泊位分配计划的影响,本文针对离散泊位,建立了集装箱码头泊位分配的混合整数规划模型,并设计算例,采用Cplex求解.通过考虑抵港和装卸时间波动的随机性,计算不同波动程度下的船舶总在港时间,并与确定情况进行比较,得到两种不确定情况对于船舶总在港时间的影响规律.     

基于Memetic算法的集装箱码头泊位应急调度策略

针对集装箱码头因船舶压港产生的应急调度问题,提出一种基于Memetic算法的泊位应急调度策略.首先,通过人机交互方式确定一系列不同长度的恢复时间;其次,在每段恢复时间内采用Memetic算法对相应船舶集合进行重调度,以实现甩港船舶数最少的优化目标;最后,通过综合分析恢复时间和优化结果确定最终方案.试验结果表明,该优化策略可使集装箱码头在尽量完成船舶作业的同时,以最快速度恢复到正常生产秩序,可供集装箱码头应急决策时参考.     

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.     

港口服务系统的计算机仿真研究

把港口生产视为随机服务系统,建立了模拟港口营运状况的计算机仿真系统。港口吞吐量,航船的平均等时间,平均服务时间和平均排队长度等港口营运参数的模拟计算值与实际统计值基本一致,表明该仿真系统能够客观反映港口的实际营状况,可为港口建设和发展提供决策依据。     

泊位调度问题的GATS混合优化策略

在集装箱港口的运作中，泊位调度系统是制约集装箱港口降低船舶在港时间和运营成本的主要瓶颈之一．泊位调度问题是NP难问题，本文分别应用遗传算法GA和混合优化策略GATS对泊位调度问题的非线性规划模型进行了求解，与遗传算法相比，混合优化策略GATS增加了种群多样性，加速了进化过程，避免陷入局部极小解。     

集装箱码头物流系统仿真

为提高集装箱码头的运营效率,基于Witness仿真软件模拟整体集装箱物流系统的方法,提出了集装箱(船舶)在港时间最短调度策略.计算该策略对应的总成本、泊位及设备利用率、船舶平均等待时间、船舶平均作业时间、集装箱滞留时间等指标,对集装箱码头瓶颈所在进行分析并优化.结果表明,该方法可以较好地改善集装箱码头的操作流程,且可实现可视化效果,具有广阔的应用价值.     

相依型离散时间排队系统的相关分析

讨论了离散时间状态下的相依型排队系统,推广了经典的离散时间排队模型.考虑顾客的到达率依赖于其到达时系统中的顾客数,假定在单个服务台的情形,顾客到达时间间隔服从一般分布,使用嵌入马尔可夫链的方法,得到了该随机排队系统的队长、等待队长、等待时间以及忙期等关键指标的分布或母函数.     

小型集装箱船自行靠离泊安全性评价

针对船长能否自行安全操纵船舶靠离码头问题,通过研究有关船舶靠离泊操纵安全资料,分析影响靠离泊安全的各种因素,在专家调查的基础上确定各指标的影响程度;利用模糊数学的综合评判方法建立评判模型,确保评价结果的客观性、综合性、实用性和合理性,用于指导船长对船舶安全靠离泊的评估.