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.     

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.     

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.     

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．     

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.     

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.     

基于神经网络的图形化泊位分配系统研究

结合集装箱码头公司的实际生产情况,探讨了神经网络技术用于船舶在港时间的预测,并论述了自动泊位分配的算法设计和计算机泊位分配系统的实现。     

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.     

中国沿海集装箱港口集中度研究

利用行业集中度对我国沿海集装箱港口行业的市场结构演化过程进行分析.分析发现,近30年来,我国集装箱港口行业的市场结构由最初的寡占Ⅰ型发展到如今的寡占Ⅲ型,并且集中度有进一步下降的趋势,市场结构向寡占Ⅳ型发展.对比美国集装箱港口集中度发现,近10年来,我国集装箱港口集中度略高于美国,两国同属于寡占Ⅲ型的市场结构.但我国集装箱吞吐量是美国的3.59倍,我国前4位港口的平均集装箱吞吐量是美国的4倍,港口运输压力明显大于美国.过大的运输压力会给港口及其所在城市带来相应的负面影响.因此,在边缘挑战机制的作用下,我国沿海集装箱港口集中度有进一步下降的空间.     

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。     

周期环境下集装箱码头资源分配的动态干扰管理

在周期性环境下,考虑船舶到港时间及市场需求的不确定性,运用动态干扰管理方法,协同调度集装箱进出口码头各项资源.在现有周期性模板前提下,提出基于两阶段近似优化的动态决策框架,包括第一阶段需执行的固定性决策及第二阶段基于场景的可调整预决策,最小化时间与空间加权偏差,减小作业执行的波动.基于提出的决策框架,设计双层嵌套禁忌搜索算法,对模型和算法的有效性进行验证.数据实验表明相比较于传统的方法,考虑加权目标的两阶段动态决策思路能够更好地应对干扰事件产生的影响.     

An effective evolutionary algorithm for the multiple container packing problem

This paper focuses on a new optimization problem, which is called ＂The Multiple Container Packing Problem （MCPP）＂ and proposes a new evolutionary approach for it. The proposed evolutionary approach uses ＂Adaptive Link Adjustment Evolutionary Algorithm （ALA-EA）＂ as a basic framework and it incorporates a heuristic local improvement approach into ALA-EA. The first step of the local search algorithm is to raise empty space through the exchange among the packed items and then to improve the fitness value through packing unpacked items into the raised empty space. The second step is to exchange the packed items and the unpacked items one another toward improving the fitness value. The proposed algorithm is compared to the previous evolutionary approaches at the bench-mark instances （with the same container capacity） and the modified benchmark instances （with different container capacity） and that the algorithm is proved to be superior to the previous evolutionary approaches in the solution quality.     

An effective evolutionary algorithm for the multiple container packing problem

This paper focuses on a new optimization problem, which is called "The Multiple Container Packing Problem (MCPP)" and proposes a new evolutionary approach for it. The proposed evolutionary approach uses "Adaptive Link Adjustment Evolutionary Algorithm (ALA-EA)" as a basic framework and it incorporates a heuristic local improvement approach into ALA-EA. The first step of the local search algorithm is to raise empty space through the exchange among the packed items and then to improve the fitness value through packing unpacked items into the raised empty space. The second step is to exchange the packed items and the unpacked items one another toward improving the fitness value. The proposed algorithm is compared to the previous evolutionary approaches at the benchmark instances (with the same container capacity) and the modified benchmark instances (with different container capacity) and that the algorithm is proved to be superior to the previous evolutionary approaches in the solution quality.     

2种限制性指派问题

提出了指派问题的2种推广模型:双限制性指派问题和缺省限制性指派问题,首先设计了双限制性指派问题2种多项式算法,随后设计出了缺省限制性指派问题的1种多项式算法,并且分别对以上算法的正确性和时间复杂性做出了相应的证明.     

集装箱环绕航线均衡运行原理及作业量函数模型

针对集装箱环绕航线的箱量配置及效益评估问题直接影响航线的均衡运行和困扰提高航线经营管理质量问题，根据集装箱环绕航线的基本特征，通过对集装箱环绕航线理想模型的设定和分析，提出了集装箱环绕航线均衡运行原理，建立了船舶在各端港均衡作业量的数学模型．应用和解决了理想环绕航线集装箱总需备量和各挂靠港集装箱配置量的计算问题及航线的效益评估．填补了集装箱航线均衡运行理论的空白，为集装箱航线运行规律的深入研究奠定了理论基础，对指导集装箱航线资产的合理配置和提高航线的经营管理质量具有重要的现实意义．     

一类多阶段资源分配问题

用动态规划方法研究多阶段资源分配问题,建立了数学模型,通过状态转移方程得出一个简单的求解该问题的方法．     

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.