集装箱班轮航运网络可靠性建模与仿真研究

发布时间：2020-06-07 13:36

【摘要】： 随着经济全球化和贸易自由化的发展,集装箱班轮运输以其安全、便利操作及方便采用多式联运等特点,成为海运市场最为重要的组成部分。集装箱班轮航运网络分析、优化、设计是班轮研究领域的核心问题,也是班轮公司管理决策最为重要的问题。可靠性用于研究系统提供服务水平的稳定程度。目前集装箱班轮航运网络分析、优化、设计研究多从效益和效率角度展开,对可靠性因素研究较少。近年来,拥堵、罢工等频频发生的干扰事件对港口在班轮服务系统中的功能产生影响。在行业竞争激烈与环境复杂多变的背景下,评估干扰事件对班轮服务系统提供稳定服务水平的影响显得尤为重要。本文借鉴可靠性理论和网络理论,将班轮公司服务系统抽象成由点和边二元关系组成的网络模型,把港口不能为班轮公司提供规定功能界定为节点失效,主要研究了集装箱班轮航运网络面对节点随机失效和重要节点失效两种失效方式下保持结构和功能的能力评估问题。通过集装箱班轮航运网络可靠性评估,可用于班轮公司优化和设计可靠的服务网络,从而帮助班轮公司降低成本、提高服务质量、增强竞争能力。 本论文共分六章。第一章绪论部分分析了论文的研究背景与意义、相关研究进展、研究问题特殊性、技术路线等。第二章研究了集装箱班轮航运网络可靠性指标和可靠性分析方法。第三章研究了集装箱班轮航运网络连通可靠性问题。第四章研究了集装箱班轮航运网络时间可靠性和能力可靠性问题。第五章研究了集装箱班轮航运网络脆弱性问题。第六章为结论、创新点总结与展望。论文的主要工作如下： (1)建立了集装箱班轮航运网络可靠性指标体系,给出了集装箱班轮航运网络可靠性分析方法 通过分析发现集装箱班轮航运网络与其他交通网络相比在结构和功能方面具有自身特点,借鉴路网、公交网络、铁路网络等交通网络可靠性指标,从网络管理角度,构建集装箱班轮航运网络可靠性评估指标,这些指标包括连通可靠性、时间可靠性、能力可靠性和脆弱性。针对集装箱班轮航运网络中节点往往涉及多个国家和地区、网络中节点众多、结构较为复杂、难以收集用于解析求解的完备数据,给出了适合集装箱班轮航运网络可靠性分析的仿真方法。 (2)建立了集装箱班轮航运网络连通可靠性仿真模型并给出了仿真求解方法 基于班轮航运网络自身结构和功能特点,定义了集装箱班轮航运网络面对节点随机失效情况下的OD对连通可靠性和描述全局情况的网络连通可靠性,建立了连通可靠性仿真模型,引入改进的布尔矩阵方法用于判断网络中节点对的可达情况,给出了集装箱班轮航运网络连通可靠性的仿真方法和步骤,并且通过修改仿真次数来提高仿真结果的精度,将误差控制在要求的范围内,并分析了甩港和重要港口节点保护两种策略对改善集装箱班轮航运网络连通可靠性的作用。最后进行了实例仿真,验证方法的有效性和实用性。 (3)建立了集装箱班轮航运网络时间可靠性和能力可靠性仿真模型并给出了仿真求解方法 时间和运力是当今竞争激烈的班轮行业管理的重要因素,不断增加的港口拥堵、罢工等干扰因素使得班轮航运服务质量不断的下降,导致更多的等待时间和相对运力的减少。结合路网、公交网络、铁路网络等其他交通网络时间可靠性和能力可靠性研究成果以及班轮航运网络自身特点,建立了集装箱班轮航运网络面对节点随机失效情况下的OD对时间可靠性和能力可靠性仿真求解模型,运用仿真方法给出了班轮航运网络OD对时间可靠性和能力可靠性求解方法。 (4)分析了集装箱班轮航运网络拓扑特性,改进了节点重要度评估方法,并给出了脆弱性评估方法 以占全球集装箱总运力前25位的班轮公司航线构造全球集装箱班轮航运网络和运力第一的马士基航运网络为例分析了集装箱班轮行业网络和单个公司网络,通过分析发现这两个网络具有无标度效应和小世界特性。提出了基于可达矩阵的节点删除方法用于评估网络中节点的重要度,进而从悲观角度研究集装箱班轮航运网络中重要节点失效对网络结构和功能影响,给出重要节点攻击对网络主要拓扑统计特征、连通性、时间因素影响的估计方法,给出节点随机失效和重要节点失效对网络影响对比方法。
【图文】：

集装箱班轮航运网络可靠性研究致的洛杉矶、长滩码头拥堵，如今港口拥堵现象已成为全球性问题。造成港口拥堵因主要有:劳资纠纷等导致工人罢工怠工、码头基础设施不足、战争、港口软件服套不足等。港口拥堵使承运人的日常经营受到一系列不良影响，比如来回航次时间长，航线运力白白损失;承运人加快航速，弥补在港耽搁的时间，燃油成本上升被迫卸至拥堵港口的周边港口，承运人为转运货物，中转成本上升;船舶被迫时常，定时定点的服务难以保证，准班率降低;船舶为赶班期，不得不甩港、跳港，航港覆盖面缩小。除了港口拥堵干扰因素之外，恶劣天气、自然灾害、战争、罢工等事件往往会对港口在班轮航运网络中的功能产生不同程度影响，从而影响班轮公司务质量。

则在这两个港口节点间连一条有向边，，以这些点和边构建该班轮公司美洲航运网络(以下简记为亚洲一美洲航运网络)，亚洲一美洲航运网络有39个节点，103条边，网络的拓扑结构如图3.5所示:
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：F252;F713.36;F552

【引证文献】

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1 陈芳;东南亚集装箱班轮运输支线网络构建研究[D];大连海事大学;2011年

本文编号：2701501