集装箱码头堆场翻箱问题建模与优化研究

发布时间：2017-09-11 20:47

  本文关键词：集装箱码头堆场翻箱问题建模与优化研究

  更多相关文章： 集装箱码头 堆场箱位优选 翻箱落位 干扰管理 禁忌搜索

【摘要】：近年来,由于我国日益完善的集装箱港口硬件设施,集装箱吞吐量快速增长,港口堆场的作业效率成为制约其发展的重要瓶颈。集装箱运输过程中,由于船舶到港、交通状况、集卡运输、天气变化等不确定性因素,会造成集装箱堆场运营中存在大量的翻箱作业。并且随着我国港口堆场轨道式龙门吊的广泛采用,堆场堆高不断增加,翻箱率也将更高。因此,研究有效减小码头翻箱率的方法变得越发迫切。本文首先针对预约交箱机制下集装箱堆场箱位优选问题,提出了交箱次序与箱位分配的图表示法,基于图表示提出了压箱量和龙门吊大车行驶距离的期望的求解方法。在此基础上构建了基于图的集装箱堆场出口箱位优选模型,优化堆场龙门吊行车成本和压箱量。考虑图表示模型特点开发了禁忌搜索算法,利用图表示特性缩小搜索空间和优选搜索方向,提高了收敛速度。实验表明,提出的算法能够在合理的时间内获得满意解,较确定性模型减少堆场作业成本20%以上。本文接着针对集装箱混堆模式堆场出口收箱作业调度易受干扰问题,首先提出了出口收箱序列的干扰识别与扰动度量方法；然后构建了考虑关联扰动影响的出口箱位分配干扰管理模型,利用箱位偏离目标优化干扰影响,利用压箱量和龙门吊行驶距离目标优化收箱作业成本；考虑干扰恢复求解的不均衡性特点,设计了基于局部加速的禁忌搜索算法,利用局部搜索邻域控制搜索方向和范围,提高收敛效率。实验表明：干扰管理模型较重调度节约干扰成本10%以上。本文最后针对集装箱港口进口提箱的翻箱落位优选问题,开发了基于虚拟路径的三阶段启发式算法,首先利用启发式规则生成翻箱落位初始可行方案,然后利用阻碍箱的虚拟翻箱构建虚拟移箱路径,构建移箱路径冲突集合,在此基础上建立虚拟移箱路径的组合优化0-1规划模型,并开发了进化求解算法。实验表明,提出的启发式算法求解效果较OH算法改进20%以上。
【关键词】：集装箱码头 堆场箱位优选 翻箱落位 干扰管理 禁忌搜索
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U691.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-19
• 1.1 研究背景10
• 1.2 研究意义10-11
• 1.2.1 理论意义10-11
• 1.2.2 现实意义11
• 1.3 国内外研究现状11-16
• 1.3.1 进口箱箱位优选相关研究12-13
• 1.3.2 出口箱箱位优选相关研究13-14
• 1.3.3 干扰管理研究14-16
• 1.4 研究内容16-17
• 1.4.1 出口箱位优选16
• 1.4.2 混堆模式堆场的出口箱位优选干扰管理16
• 1.4.3 进口箱翻箱落位优选16-17
• 1.5 论文结构17-19
• 2 集装箱码头堆场翻箱问题分析19-24
• 2.1 集装箱翻箱问题的分类19-20
• 2.2 集装箱翻箱问题的原因分析20-21
• 2.3 减少集装箱翻箱的解决思路21-23
• 2.4 本章小结23-24
• 3 基于预约和图表示的出口箱位优选模型与算法24-39
• 3.1 基于图的交箱序列与箱位分配表示24-27
• 3.2 压箱量与大车行驶距离期望的求解27-28
• 3.2.1 压箱量期望求解27-28
• 3.2.2 龙门吊大车行驶距离期望求解28
• 3.3 基于图表示的出口箱堆存模型28-31
• 3.3.1 主要假设28
• 3.3.2 数学表达28-31
• 3.4 基于图的禁忌搜索算法31-33
• 3.5 实验分析33-38
• 3.5.1 实验设计33-34
• 3.5.2 模型和算法的性能对比分析34-36
• 3.5.3 预约影响效果分析36-37
• 3.5.4 模型应用的参数分析37-38
• 3.6 本章小结38-39
• 4 混堆模式堆场的出口箱位优选干扰管理模型及算法39-51
• 4.1 问题描述39-41
• 4.2 干扰识别与度量41
• 4.3 出口箱位优选干扰管理模型41-44
• 4.3.1 主要假设41
• 4.3.2 干扰关联影响度量41-42
• 4.3.3 模型符号及定义42
• 4.3.4 干扰恢复模型42-44
• 4.4 禁忌搜索算法44-46
• 4.5 实验与分析46-50
• 4.5.1 实验设计46
• 4.5.2 算法性能分析46-47
• 4.5.3 模型性能分析47-49
• 4.5.4 干扰恢复启动参数49-50
• 4.6 本章小结50-51
• 5 基于虚拟路径的进口箱翻箱落位启发式算法51-59
• 5.1 问题描述51
• 5.2 翻箱落位三阶段启发式算法51-56
• 5.2.1 初始化阶段52
• 5.2.2 虚拟翻箱阶段52-54
• 5.2.3 移箱路径组合优选阶段54-56
• 5.3 实验分析56-58
• 5.4 本章小结58-59
• 结论59-61
• 参考文献61-64
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况64-65
• 致谢65-66

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本文编号：833004