考虑出口箱进出场及预翻箱的箱位分配与场桥调度协同优化

为降低送箱集卡到场的不确定性对出口箱堆存和装船效率的影响,以最小化堆场进出场作业系统总作业时间为上层模型的目标,以最小化同一批入场出口箱的堆存时间下层模型的目标,构建了双层混合整数规划模型为进出场的出口箱分配箱位并优化场桥调度。设计改进的遗传模拟退火算法求解上层模型可得出口箱箱位分配方案,求解下层模型可得预翻箱和场桥调度方案,通过不断平衡上下层最优解使堆场堆存和装船作业效率最优。通过数值实验验证了算法和调度策略有效性,研究结果可丰富集装箱码头运营系统优化理论,为提高出口箱堆场作业效率提供决策参考。     

基于贪婪禁忌搜索算法的垂岸式堆场出口箱装船翻箱研究

基于垂岸式自动化集装箱码头不同装船周期出口集装箱堆场多贝位混合堆存、场桥大车在贝位间频繁移动取箱装船特点,考虑装船发箱时场桥移动等操作时间及翻箱取箱次数对出口箱装船效率和连续性影响,建立多贝位出口箱装船堆场翻箱模型,提出两阶段贪婪禁忌搜索算法,将翻箱规则嵌入算法中,有效限制算法时间和解空间增长速度。通过算例,将提出的翻箱规则与现有常见翻箱规则进行对比,验证模型及算法的有效性与实用性。结果表明,提出的模型和算法可以在合理的求解时间内输出较优的翻箱方案,减少装船时场桥发箱作业时间,提高装船作业效率。     

考虑翻箱的场桥调度和提箱集卡数量的集成优化

在集装箱码头的进口箱堆场中,码头预约机制、待提箱的实时位置和场桥作业调度方案是制约堆场作业效率和堵塞情况的关键。为缓解进口箱堆场的拥塞情况并提高作业效率,在固定的预约时段内,考虑实时压箱量最少的翻箱规则,兼顾场桥间不可跨越和保持安全间距等现实约束,以场桥最长完工时间最小为目标,构建数学优化模型,设计了嵌入修复算子的改进遗传算法用于求解;通过算例实验验证了算法的有效性和方案的优越性,可为堆场实际作业提供决策参考。     

考虑动态加权A星算法的预翻箱作业优化

为改善堆场作业效率，提出考虑堆场翻箱位规则的集装箱预翻箱作业优化模型并使用动态加权A星算法进行求解，进而确定满足作业规则限制的最优移动序列。基于集装箱装船过程的预翻箱作业，将预翻箱作业过程的贝位布局抽象为A星算法的状态节点，以错误堆叠箱和翻箱迭代深度计算总成本函数，引入动态加权因子控制翻箱迭代方向，提出新颖的搜索分支规则选择有效分支进行搜索。通过上海港码头和相关文献的算例进行实验，结果表明，设计的动态加权启发式函数能够有效改善寻优过程中跳出局部最优解的能力，验证了考虑堆场运作规则-翻箱位规则的算法有效性和稳定性。研究成果能够普遍适用于作业工艺和贝位布局不同的集装箱码头预翻箱作业，能够为堆场运作优化提供决策参考。     

基于仿真优化的自动化集装箱码头出口箱箱位分配

在集装箱码头堆场中，出口集装箱的箱位分配直接影响集装箱的装船效率以及船舶的在港停留时间。研究主要探讨自动化集装箱码头出口集装箱的箱位分配问题，并将船舶靠泊随机性和出口集装箱集港顺序综合考虑到整数规划模型中。针对模型的特点，设计了基于仿真优化思想的启发式算法求得集装箱贝位分配量，并提出“长途箱压短途箱”的贝内具体落位策略。多组实验结果表明，提出的基于仿真的遗传算法能够有效解决自动化集装箱码头出口箱的箱位分配问题。通过多组算例对比实验发现贝位平均翻箱次数和箱区间作业不平衡度随集装箱数量增加而增加，且“长途箱压短途箱”堆存策略能有效减少未来取箱的翻箱次数。研究结果为智能港口、全自动化集装箱码头的运营提供了思路和方向，有助于实现集装箱码头各子系统一体化效率的提升。     

集装箱码头堆场翻箱与外集卡提箱顺序同步优化方法

针对集装箱码头提箱作业过程中,由于外集卡的提箱顺序与目标箱在堆场的堆存位置不匹配导致大量翻箱这一难题,以码头的作业成本和外集卡的延误成本之和最小为目标,建立堆场翻箱与外集卡提箱顺序同步优化模型,优化外集卡的提箱顺序、龙门吊的任务分配以及翻箱方案。设计基于动态规划的启发式算法求解模型,并利用算例对模型与算法的有效性进行了验证。结果表明:与目前码头普遍采用的提箱方式相比,通过调整外集卡提箱顺序并同时优化翻箱方案以及龙门吊的任务分配可以降低堆场翻箱率,减少龙门吊的移动成本,从而节省提箱作业的总成本。     

关于合理确定集装箱码头装船顺序的算法

如何在给出箱区图和配载图的情况下,根据不同的装船方式,运用计算机程序确定合理的发箱和装箱顺序?本文主要依据实际数据,针对两种在码头实际装船作业中应用性较强的装船方式进行了研究,分别对其做了建立数学矩阵模型,制定合理算法,编写M ATLAB程序等工作,并论证了它们在实际操作中的可行性.本文的研究结果会在集装箱码头的实际装船作业中具有很强的应用性.     

集装箱翻箱问题的模型分析及算法

针对实际生产中集装箱的装船问题,预翻箱是提高装船准确率和装船效率的一个有效方法.本文利用图论知识构建预翻的数学模型,并用加以限制的广度搜索算法计算出翻箱的最少步骤.     

集装箱倒箱问题的模型与启发式算法研究

本文研究了集装箱堆场中集装箱搬运的优化问题.利用以7个倒箱落位步骤为核心的启发式算法,建立轨道式龙门机取箱作业的数学模型,获得了最小化倒箱量的方法.推广了大规模倒箱问题的结果,具有较好的实际意义.     

考虑任务优先约束的同类岸桥作业调度优化

分析了以箱组为任务对象QCSP与以整贝为任务对象QCSP的异同,指出前者更能均衡各岸桥作业负荷,并减少船舶装卸作业时间。考虑到岸桥具有作业效率差异的特点,将其视为同类平行机调度问题,同时结合任务优先约束、岸桥作业不可相互穿越与安全距离等特有约束,建立了更加符合实际的以箱组为任务对象的岸桥作业调度混合整数规划模型,其优化目标是最小化装卸作业的makespan。针对模型求解的复杂度,设计了一种遗传算法,对算法搜索空间进行了讨论,并推导了问题的低界。实验算例表明所建立的模型能够反映岸桥作业调度过程中作业效率差异及任务优先约束现象,其算法能够在允许的运算时间内获得稳定的满意解,并且优化结果要全面优于以整贝为任务对象QCSP的调度方案。     

基于矩阵式遗传算法的进出口集装箱堆场箱位分配策略

为提高集装箱码头堆场系统的运作效率,本文针对集装箱码头进出口堆场的空间分配问题,建立了在“作业面”作业模式下以集卡水平运输距离最短为目标,考虑各箱位作业量均衡的集装箱箱位分配模型,对计划时段内的进出口箱箱位分配进行全局优化．采用矩阵式的实数编码方式的遗传算法对模型进行了求解,使用最优解保存策略保证了最终的优化结果．最后通过仿真算例,验证了本文所建立的箱位分配模型对优化堆场空间资源分配,提高进出口箱流转速度的适用性．     

Yard crane scheduling in port container terminals

Yard cranes are the most popular container handling equipment for loading containers onto or unloading containers from trucks in container yards of land scarce port container terminals. However, such equipment is bulky, and very often generates bottlenecks in the container flow in a terminal because of their slow operations. Hence, it is essential to develop good yard crane work schedules to ensure a high terminal throughput. This paper studies the problem of scheduling a yard crane to perform a given set of loading/unloading jobs with different ready times. The objective is to minimize the sum of job waiting times. A branch and bound algorithm is proposed to solve the scheduling problem optimally. Efficient and effective algorithms are proposed to find lower bounds and upper bounds. The performance of the proposed branch and bound algorithm is evaluated by a set of test problems generated based on real life data. The results show that the algorithm can find the optimal sequence for most problems of realistic sizes.     

基于倒箱移动路径的集装箱堆场提箱作业优化模型

集装箱堆场提箱作业优化的目标是通过对倒箱搬运过程的优化使总作业成本最小。本文分析了正面吊设备的提箱作业过程,对作业规则和约束建立数学模型,在分析倒箱移动路径的基础上,提出了提箱作业优化模型。该模型为两层嵌套的组合优化模型,外层子模型针对提箱订单实现倒箱策略优化;内层子模型针对每一步倒箱作业寻找使倒箱作业成本最小的移动路径。提出了求解该模型的算法流程。最后,通过数值算例验证了优化模型的有效性。与传统人工作业方式的比较结果表明:本优化模型能够明显降低提箱作业成本。     

考虑潮汐影响的离散型泊位和岸桥集成调度

泊位和岸桥是集装箱港口最紧缺的资源,二者的调度问题存在很强的内在关联。针对大型船需乘潮进出港的离散型泊位,为提高集装箱码头运作效率和客户满意度,将泊位分配、岸桥指派和岸桥调度集成为一体。首先,考虑潮汐的影响以及岸桥作业中可动态调度的现实,以计划期内所有抵港船舶的岸桥作业成本和滞期成本之和最少为目标,建立一个混合整数规划模型,然后设计了一个嵌入启发式规则的遗传算法对其进行求解。最后,算例结果中给出了每艘船舶在确切时刻对应的具体岸桥和每个岸桥的动态作业时间窗,并通过与单独优化的方案对比,验证了集成方案的有效性。     

基于两阶段混合动态规划算法的龙门吊路径优化

产业界已出现利用多台轨道式龙门吊同时作业以提升集装箱码头装船效率的情况,由于需要确定每台龙门吊的取箱作业集合以及增加了“避免碰撞”、“顺次移动”等现实约束,故其移动路径规划问题在模型建立与求解上比单台轨道式龙门吊更为复杂。本文针对两台轨道式龙门吊同时作业的情形,建立了龙门吊移动路径网络模型,并开发了基于贪婪算法与动态规划的两阶段混合算法,并通过仿真算例,借助与基于实际调度规则所得到的调度方案的对比,验证了模型及优化算法的有效性与实用性。     

考虑码头内外堆场竞争的集装箱堆存定价模型

针对由于集装箱吞吐量增加造成翻箱成本增加与码头堆场拥堵,考虑内外堆场竞争,构建集装箱堆存定价模型,研究内外堆场竞争下的堆存定价决策和货主移箱决策,分析码头堆场操作成本、场外堆场运输成本、货主需求参数和码头堆场收益的内在关系。算例结果表明:一旦过了免费期立即移箱到场外堆场,货主成本最小。随着场外堆场运输成本的增加,码头堆场的堆存定价和箱量增加,提高码头堆场收益。随着码头堆场操作成本降低,码头堆场堆存价格随之下降,但码头堆存箱量增加,提高码头堆场收益。此外降低堆场定价对货主需求的影响参数以及提高运输成本对货主需求的影响系数,有利于提高码头堆场收益。