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.     

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.     

基于启发式算法的全泊位岸桥调度研究

为了提高码头的作业效率,保证到港船只能在最短的时间内完成作业,建立了全泊位岸桥调度模型。在岸桥的可移动范围内,为了降低岸桥的闲置时间,提高利用率,一个贝位可由多台桥吊交替进行作业。根据宁波港码头实际的操作情况,设计了一种钻孔作业的启发式算法,将箱量较多的重点贝位的操作进行优先考虑。然后,岸桥再根据贝位的平均作业量进行分配作业,确保船只作业在最短的时间内完成。计算结果表明:船只能够在计划时间内完成作业,甚至能改善不准时到港船只造成的时间延迟所产生的不良后果。     

基于粒子群算法的泊位分配集成优化研究

泊位分配直接影响着港口船舶的进港靠泊时间和作业效率.为获得合理的集装箱码头泊位分配计划,建立了以最小化船舶在港时间和码头运营成本的集成优化模型,并应用粒子群算法进行求解.通过与Gurobi软件求解结果进行对比,发现在求解大规模的船舶调度问题时,粒子群算法在求解时间上比Gurobi更有效.     

基于多目标烟花算法的泊位-岸桥整合调度研究

泊位和岸桥是集装箱港口的两种相互关联的稀缺资源,也是船舶在港口停泊时间长短的两个决定因素。其合理的分配与调度一直是制约港口发展的重要问题,如何合理地提高泊位与岸桥的使用效率是提高集装箱码头的接纳力,提升集装箱码头生产力和服务水平的前提。本文以集装箱码头泊位-岸桥为研究对象,结合港口的实际运营情况,给出了泊位-岸桥联合调度的一个混合整数非线性规划的多目标优化模型,设计改进的多目标烟花算法对此模型进行求解,通过对爆炸产生的火花进行最优判定、变异操作,并对Pareto前端解应用外部档案机制进行存储。并进一步以国内某港口的某段时间内的实际运营情况为例,检验模型和算法的正确性。     

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.     

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.     

基于混合算法的多目标连续泊位-岸桥集成调度研究

为了多角度考虑,合理地提高码头作业效率和客户满意度.针对集装箱码头连续泊位,考虑船舶动态到达且船舶有优先级条件下的泊位-岸桥集成调度优化问题.首先,建立了基于船舶总在港时间最少、总等待时间最少,泊位偏离惩罚最小、超出计划离港时间惩罚最小的多目标泊位-岸桥集成调度一阶段模型和最小化岸桥移动成本的岸桥具体分配二阶段模型.然后,提出了一种将细菌觅食、粒子群、克隆免疫、变领域搜索相结合的混合算法.最后,用提出的算法和Cplex软件对模型算例进行求解,针对不同目标,得出具体调度方案.实验表明:混合算法比细菌觅食算法、粒子群算法和克隆免疫算法有更好的精度并且具有较快求解速度;同时具体调度方案会随着目标函数的不同而发生相应的变化,各个目标之间存在约束关系,验证了混合算法和模型的有效性.     

优选我国沿海煤炭运输系统特征元素的对策

提出一种分三个层次优选我国煤炭海运系统特征元素的方法.(1)在特定航线上,结合蒙特卡洛试验分析,用排队理论随机模拟船舶的营运,对煤炭运输进行系统仿真,分析中的变量参数有:船舶尺度、泊位个数与规模、装卸机械的型式和装卸率.通过计算,揭示了船舶、装卸机械和泊位的内在关系;(2)在多航线情况中以目标规划的方法对沿海煤炭运输系统整体进行规划研究,以平均年度费用、投资量、钢材消耗等为目标,按照目标优先等级的概念进行了列式解算,并且讨论了目标结构变化时解的结构变化;(3)进一步对单船船型进行了优化计算,发现船的方形系数多数超过0.8,B/T在3.0以上,L/B 在5.0～6.0,即船舶向肥短方向发展,航速较低,约13节左右.     

基于PSO算法的多巡飞器任务分配方法

为使多个巡飞器协同完成针对地面多个目标攻击任务,从巡飞器载荷较小的特点出发,基于PSO算法对其任务分配方法进行了研究.根据巡飞器两种任务介入方式的不同,分别建立了布撒方式任务分配问题模型以及陆基发射方式任务分配问题模型.根据模型的复杂程度,分别选择使用基本PSO全局优化算法以及考虑资源消耗情况下对PSO整数规划算法进行改进后的算法,求解两种任务分配问题.仿真结果表明,算法可解决任务分配问题,任务分配方法合理,适应巡飞器协同需求.     

基于粒子群优化的认知无线电功率分配算法

针对认知无线电网络（CRN）中主用户（PU）的干扰功率阈值、 次用户（SU）的传输速率限制和信干噪比（SINR）需求, 提出一种基于蒸发因子的粒子群优化（LTPSO）算法, 其中蒸发因子根据粒子群学习因子设定, 建立新的粒子群记忆形式, 并对适应度值按比例进行筛选. 仿真结果表明, LTPSO算法获得了较好的优化效果.     

基于遗传算法的一类资源分配两层规划问题求解

提出了一种基于遗传算法求解一类资源分配两层规划问题的方法。为了提高遗传算法处理上级资源约束的能力,在生产初始种群时处理上级资源约束,将随机产生的初始种群变为满足上级资源约束的初始种群,避免使用罚函数处理上级资源约束。     

考虑潮汐和泊位偏好的连续型泊位分配优化

由于潮汐因素对船舶进出港口航道有影响,以及船舶偏离偏好泊位也对船舶处理时间有影响,所以研究连续型泊位分配问题要综合考虑潮汐与偏好泊位两个因素的影响。以计划期内所有到港船舶的总时间最小为目标,将偏好泊靠点作为约束条件构建混合整数线性规划模型,并设计模拟退火遗传混合算法进行求解。该混合算法将遗传算法的全局搜索能力与模拟退火的局部搜索能力相结合,提升了算法的搜索效率。通过算例求解验证了算法和模型的有效性。