随机环境下集装箱海铁联运系统建模与优化研究

发布时间：2020-03-29 09:12

【摘要】：随着“一带一路”伟大战略构想的提出和经济全球化的不断深入,集装箱海铁联运凭借其高效、安全、便捷、可靠等优势己成为海上丝绸之路的重要助力。因此,对于集装箱海铁联运系统中的发展规划、运输组织和运营管理问题的研究将显得尤为重要。集装箱海铁联运是集多种交通方式于一体的多式联运网络系统。该系统在确定性环境条件下,不仅可削弱单一运输方式在运输时效、运输距离和运输费用等方面的劣势和限制,而且可实现多种交通运输方式之间的优势互补,有效地降低运输费用,提高运输效率。但是,在不确定性随机干扰较大的环境条件下,由于运输网络系统的可靠性受到挑战,采用传统确定型运输组织方法己很难保证能获得理想的多式联运效果。因此,在我国当前竞争激烈的货运市场条件下,如何针对不确定性随机干扰的特点,通过构建多式联运网络系统的随机型运输组织模型及优化算法,制定可靠高效的运输组织和运营管理方案,是当前备受关注的一个重大前沿研究课题。为给决策者能在随机环境下制定合理、高效、可靠的海铁联运运输方案提供理论支撑和决策支持,本文对随机环境下集装箱海铁联运系统的建模与优化问题进行了选题研究。论文以出口货物形成的重箱流和沿海港口腹地网络的空箱流为研究对象,重点对随机环境下集装箱海铁联运箱流径路优化问题、集装箱海铁联运空箱调运优化问题和集装箱海铁联运服务网络设计问题的模型及算法进行了深入研究,主要研究内容及成果如下:(1)集装箱海铁联运运输组织特点和不确定因素分析。首先,在既有研究基础上,总结归纳出集装箱海铁联运系统定义、系统构成和组织流程,以国内外主要港口为例对集装箱海铁联运发展现状进行详细阐述。其次,对铁路集装箱运输组织形式、集装箱港站中转换装衔接模式和海上集装箱运输组织形式进行深入分析。最后,从班列运输时间、港站中转换装时间、班轮运输时间和需求供给这几个方面剖析了集装箱海铁联运系统中的不确定性,并进一步从形成原因和表现形式这两个角度对各个不确定因素进行研究。(2)随机环境下集装箱海铁联运箱流径路优化研究。通过对集装箱海铁联运箱流径路优化问题的运输时效性、运输可靠性和费用构成三方面特性进行分析,以出口货物形成的重箱流为研究对象,同时考虑集装箱班列、班轮运输时间和集装箱中转换装时间的随机性,构建了集装箱海铁联运箱流径路优化的随机机会约束0-1整数规划模型,并针对随机时间参数,提出了集装箱货物运到期限机会约束。求解策略上,本文设计了整合随机模拟技术、多层前向神经网络和遗传算法的混合启发式算法用于模型求解,选取我国东部沿海地区港口腹地至新加坡的集装箱海铁联运网络进行实例验证,并从经济性和服务水平的角度,分析了随机时间参数和机会约束置信水平对送达延误惩罚费用、总费用和货物送达准点率的影响变化规律。(3)随机环境下集装箱海铁联运空箱调运多阶段决策优化研究。在对集装箱海铁联运空箱调运产生原因、组织特点和费用构成三方面分析的基础上,以沿海港口腹地网络的空箱流为研究对象,构建了集装箱海铁联运空箱调运优化的随机机会约束非线性整数规划模型。模型以最大限度地追求空箱调运费用和碳排放费用构成的期望加权总费用最小化为优化目标,同时考虑调运数量、调运径路和租箱策略,并针对随机空箱需求和随机空箱供给提出了节点空箱流量机会约束。求解策略上,本文设计了基于动态规划方法的整合样本均值近似方法(SAA)和两阶段禁忌搜索算法的混合启发式算法用于模型求解,选取我国东部沿海地区港口腹地集装箱海铁联运网络进行实例验证,并深入分析了不同费用权重组合、单位租箱费用、随机空箱需求和随机空箱供给对空箱调运方案及相关费用的影响变化规律。(4)随机环境下集装箱海铁联运服务网络设计研究。立足于集装箱海铁联运服务网络设计的问题特性,以出口货物形成的重箱流和沿海港口腹地网络的空箱流为研究对象,同时考虑集装箱班列、班轮运输时间、集装箱中转换装时间以及集装箱运输需求的随机性,构建了集装箱海铁联运服务网络设计的两阶段随机机会约束规划模型。模型提出了能力机会约束和集装箱货物运到期限机会约束,以实现在随机环境下对服务选择、服务径路和服务频率的综合优化。求解策略上,本文设计了整合SAA方法和蚁群算法的混合启发式算法用于模型求解,并深入探究了随机运输时间、随机中转换装时间、随机运输需求、机会约束置信水平和样本容量对服务网络设计方案及相关费用的影响变化规律。
【图文】：

港口集装箱吞吐量,宜川,世界各国,单位

１．１论文研究背景和意义逡逑ｌ．ｉ．ｉ研究背景逡逑随着经济全球化、贸易全球化和技术全球化的不断深入，国际贸易量飞速增逡逑长［１］，极大地促进了国际间的商品流动。在这样的时代背景下，作为商品流通重要逡逑载体的国际运输业也日益繁荣［２］。自上世纪８０年代以来，集装箱多式联运凭借其逡逑高效、安全、便捷、可靠等优势得到了国际运输业的广泛关注和认可。集装箱多逡逑式联运是以集装箱为运输载体，通过至少两种以上运输方式的有序组合和有效衔逡逑接并在集装箱港站进行不同运输方式间的中转换装，从而完成货物从发货地到收逡逑货地的一体化运输方式［３＿５］。目前，世界各主要国家普遍采用集装箱多式联运来进逡逑行国际货物运输活动［６］。如图１－１所示，，２０１７年，中国港口集装箱吞吐量达到２逡逑亿１３７２万ＴＥＵ，高居世界第一，占全世界港口集装箱吞吐总量的２８．３９％。美国逡逑和新加坡以５１４３万ＴＥＵ和３３６０万ＴＥＵ的集装箱吞吐量分列二、三位。逡逑

技术路线图,论文,绪论,北京交通

论文技术路线图
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：F512.4

【参考文献】