考虑场桥调度的集装箱码头船舶配载研究_丁一.pdf
《考虑场桥调度的集装箱码头船舶配载研究_丁一.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《考虑场桥调度的集装箱码头船舶配载研究_丁一.pdf(8页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第 卷第 期重 庆 交 通 大 学 学 报(自 然 科 学 版)年 月 ():考虑场桥调度的集装箱码头船舶配载研究丁 一,张 杨(上海海事大学 物流研究中心,上海)摘要:为了提高码头配载作业效率,对集装箱码头的场桥调度船舶配载问题进行了研究。结合船舶预配总图、岸桥作业计划和堆场堆存情况,建立了目标为堆场翻箱量最少和场桥箱区间移动时间最短的混合整数规划模型;利用C P L E X对小规模数据模型进行求解,检验了模型的准确性;针对中、大规模问题,设计了一种基于嵌套循环的禁忌搜索算法(N L T S)来寻找解,并与禁忌搜索算法进行对比。研究结果表明:N L T S算法优化效果和运算速度均优于禁忌搜索
2、算法,且优化模型能有效地减少场桥移动时间和翻箱量。关 键 词:交通运输工程;集装箱码头;船舶配载计划;场桥调度;基于嵌套循环的禁忌搜索算法中图分类号:U 1 6 9.6文献标志码:A文章编号:1 6 7 4-0 6 9 6(2 0 2 3)0 1-0 9 1-0 8S h i pS t o w a g e i nC o n t a i n e rT e r m i n a lC o n s i d e r i n gY a r dC r a n eS c h e d u l i n gD I NGY i,Z HANGY a n g(L o g i s t i c sR e s e a r c
3、hC e n t e r,S h a n g h a iM a r i t i m eU n i v e r s i t y,S h a n g h a i 2 0 1 3 0 6,C h i n a)A b s t r a c t:I no r d e r t o i m p r o v e t h ee f f i c i e n c yo fw h a r fs t o w a g eo p e r a t i o n,t h ep r o b l e mo fs h i ps t o w a g e i ny a r dc r a n es c h e d u l i n go f c
4、 o n t a i n e rt e r m i n a l sw a ss t u d i e d.C o n s i d e r i n gt h es h i pp r e c o n f i g u r e dg e n e r a ld r a w i n g,q u a yo p e r a t i o np l a na n dy a r ds t o r a g e,am i x e di n t e g e rp r o g r a mm i n g m o d e lw a se s t a b l i s h e dw i t ht h eo b j e c t i v
5、 eo fm i n i m i z i n gt h en u m b e ro f c o n t a i n e r so v e r t u r n e di nt h ey a r da n dt h es h o r t e s tm o v i n gt i m eb e t w e e nt h eb r i d g eb o x e si nt h ey a r d.C P L E Xw a su s e dt os o l v e t h es m a l l-s c a l ed a t am o d e l a n dv e r i f yt h ea c c u r
6、a c yo f t h ep r o p o s e dm o d e l.At a b us e a r c ha l g o r i t h mb a s e do nn e s t e dl o o p(N L T S)w a sd e s i g n e dt os o l v em e d i u ma n dl a r g e-s c a l ep r o b l e m sa n dw a sc o m p a r e dw i t ht h et a b us e a r c ha l g o r i t h m.T h er e s e a r c hr e s u l t
7、 ss h o wt h a tt h eo p t i m i z a t i o ne f f e c ta n dc o m p u t a t i o ns p e e do fN L T Sa l g o r i t h ma r eb e t t e r t h a nt h o s eo f t a b us e a r c ha l g o r i t h m,a n dt h eo p t i m i z e dm o d e l c a ne f f e c t i v e l yr e d u c et h em o v i n gt i m eo fy a r dc r
8、 a n ea n dt h ea m o u n to f c o n t a i n e r t u r n o v e r.K e yw o r d s:t r a f f i c a n d t r a n s p o r t a t i o ne n g i n e e r i n g;c o n t a i n e r t e r m i n a l;s h i ps t o w a g ep l a n n i n g;y a r dc r a n e s c h e d u l i n g;t a b us e a r c ha l g o r i t h mb a s e d
9、o nn e s t e d-l o o p s 引 言集装箱运输在全球贸易中扮演着重要角色,各大集装箱港口都在致力于通过提高作业效率来满足日益增长的集装箱运输需求。配载作为码头作业系统的重要组成部分,其质量高低直接影响着装船作业的运作水平。国内外学者对码头集装箱船舶配载优化问题有着不同程度的研究。针对船舶配载模型问题,等首次提出了船舶配载规划问题()的初步模型;在此基础上,将模型在堆场位移评估和稳定性约束方面进行了丰富和改进。针对适航性的影响问题,等将目标定义为最小化船上的倒箱和最大化船舶的稳定性;等在模型中加入剪力和弯矩约束,并引入一种混合整数线性规划()模型,通过最小化超载和调整力矩相关
10、的总成本来产生载荷计划;等采用定倾中心高度、倾斜值和纵 收稿日期:;修订日期:基金项目:国家重点研发计划项目(;)第一作者:丁 一(),男,上海人,副教授,博士,主要从事港口运作优化和信息化方面的研究。:通信作者:张 杨(),男,浙江舟山人,硕士研究生,主要从事港口运作优化方面的研究。:倾值来测量船舶的稳定性。针对配载求解的问题,等采用自适应 启发式框架进行求解;等和 等分别采用蒙特卡罗树搜索和强化学习网络解决配载规划问题。配载作业效率很大程度上受堆场作业影响。在船舶实配载计划已知基础上,为提高堆场作业效率,范厚明等针对箱位分配和场桥调度协同优化问题,构建了双层混合整数规划模型,并设计改进了遗
11、传模拟退火算法,通过不断平衡上下层最优解使得问题最优。考虑配载与堆场协同优化研究,丁一等考虑了堆场作业不均衡的约束,采用禁忌搜索算法对问题进行了求解,并检验了鲁棒性;刘志雄等针对船舶配载与堆场取箱顺序联合优化问题进行了建模分析;等以最小化倒箱、场桥移动和集装箱间重量差为目标,建立了组间配载模型,通过设计一种 混合算法来解决这一问题;郭文文等将配载问题简化为装船顺序,将场桥调度问题进行联合优化。高效配载规划主要的目标是最小化船舶靠港时间,同时也应考虑船舶航行稳定性、码头机械利用率、港口堵塞等因素。配载问题研究的关键是通过合理调度港口机械,为船舶提供装载合理且快速的规划方案。配载与堆场作业协同优化
12、问题虽已有一定程度研究,但现有研究简化了配载问题,无法为港口提供完整的实配载计划。故笔者的研究目标是从码头运营商角度出发,为场桥调度的配载问题构建可靠的数学模型,利用 求解器求解小规模实例来验证模型的正确性;设计基于嵌套循环的禁忌搜索算法()对中、大规模实例进行求解,优化配载计划和场桥作业,为集装箱码头配载作业提供决策支持,提高码头服务效率。问题描述码头实际管理通常采用分层方法。实际装船作业中的配载问题可以分解成两部分。在场箱的配载船位配载船位规划包括两个连续阶段:第 阶段由船东执行,根据航线上各挂靠港出口箱数量及类型,划分出各港口的船舶装箱区域,规划结果为预配载计划;第 阶段由码头方根据预配
13、载计划及出口箱堆场堆存情况,编制实配载计划来确定各出口箱的具体装载船位,集装箱与船箱位的匹配必须满足预配要求。为码头企业根据航运公司的预配载计划编制的部分船位的实配载计划如图。图 部分船位的实配载计划 在场箱的装船顺序图 为堆场翻箱示意。图 中:若 箱先于 箱离场,则定义 箱为阻碍箱,场桥需将 箱移至同一贝位的其它栈才能完成后续作业,显然该操作可能产生不必要的翻箱;同时,若目标箱与上一个提取箱位于同一箱区,场桥无需在箱区间移动即可完成作业,反之场桥则发生移动。配载船位的变化会导致装船顺序的改变,从而造成不同目标箱的选择,进而影响场桥移动的时间,导致翻箱量及场桥移动时间不同,反之亦然。因此,配载
14、船位和场桥调度相互影响,为提高码头作业效率,港口在配载问题的优化中就应当考虑场桥调度问题。图 堆场翻箱作业 码头企业优化配载问题的最终目的是减少总装船时间,总装船时间由 个区域的作业组成:场内:堆场内作业时间由翻箱、场桥移动和集装箱装卸所产生。堆场到船:集装箱水平运输时间由集装箱到岸桥距离决定。船上作业:码头为提高作业效率,通常会在集装箱船到达前提前分配泊位和岸桥,并在装卸作业开始之前设计岸桥的工作顺序。在此基础上,确定了岸桥作业计划,船上的作业时间由岸桥作业计划确定。重 庆 交 通 大 学 学 报(自 然 科 学 版)第 卷综上,笔者在结合船舶预配载计划、岸桥作业计划和出口箱堆存情况的基础上
15、,考虑轻压重、箱槽最大承载重量与船舶稳性等常规船舶配载约束,同时考虑场桥作业约束,建立了混合整数规划模型以最小化场桥箱区间移动时间和堆场翻箱量,着重于优化配载计划及配载作业中的场桥调度,缩短总装船时间,提高港口配载作业效率。数学模型文中模型赋予如下信息:)船舶贝、行和层的配置(船舶贝位图)及基于类的预配载计划;)船舶岸桥作业计划:在船舶靠港之前由码头制定,明确各岸桥分配到的船位装箱任务;)所有待装载集装箱的类别、目的港、重量、箱号和位置。集 合笔者定义相关集合如下:为出口箱集合,;为出口箱堆存箱区集合,;为集装箱船舶待装箱位集合,;为所有分钟段集合,为作业总时间,;为所有单位时间段集合,若单位
16、长度为 ,()则表示取小于等于()的最小整数值,则(),(),;为船舶预配载计划中船栈集合,;为船舶船栈 中的箱位集合,;为与在场箱 的箱区、贝、堆栈相同,但层高于 的集装箱集合,;为与船舶箱位 的贝、船栈相同,但层高于 的箱位集合,。参 数笔者定义相关参数如下:为集装箱 到船舶箱位 的水平运输时间;为场桥从箱区 移动到箱区 的时间;为箱区 在第 时间段内的场桥数量;为集装箱 的重量;为箱位 最晚装箱时间;为船栈 的最大承重量;为场桥单次翻箱的时间;为场桥单次取箱的时间;为箱区 初始场桥数量;为单位时间段内场桥的最大工作能力;为最大可安排场桥数量;为二维 的 矩阵,其中 表示当且仅当出口箱 位
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 考虑 调度 集装箱码头 船舶 配载 研究
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。