考虑装卸顺序的岸桥与集卡协调调度问题研究
发布时间：2020-05-26 13:52
【摘要】：为解决集装箱港口岸桥和集卡资源紧张的现状,针对岸桥和集卡协调调度问题,综合考虑集装箱顺序及岸桥干涉、集卡作业面调度等约束,建立了一个以最大完工时间最小化为目标的混合整数规划模型。在使用遗传算法求解模型时采用了一种较为新颖的编码方式,同时提出了相应的交叉与变异方法。最后针对不同规模问题,比较了遗传算法(GA)与粒子群算法(PSO)求解,实验结果表明,对于该问题,模型遗传算法在解的优劣性及运行时间上优于粒子群算法。
【图文】：
1问题描述在传统集装箱码头，集卡通常采用作业线调度方法，即一个岸桥与一组固定集卡联合工作。可能导致岸桥或集卡等待，造成资源浪费。以卸载过程为例，当岸桥卸载完一个集装箱时，所分配的集卡都在工作，则岸桥需要等待集卡到达。相反，若集卡到达时，岸桥还未完成卸载，则集卡需要等待岸桥完成工作。这样的等待会影响集装箱码头生产效率。为此，本文采用作业面调度方法:集卡属于公共资源，不再固定于一个岸桥。如图1所示，集卡完成岸桥1的运输任务后直接服务岸桥4，避免岸桥4等待。多数文献中岸桥处理任务为:a)集装箱组;b)完整的贝位;c)贝位区域，这些任务通常包含多个集装箱。多少文献并没有考虑集装箱处理顺序。不同处理顺序对最终结果有较大影响。例如同一贝位中有三个集装箱1、2、3，因目标堆场不同运输时间分别为6、5、8min，岸桥卸载时间为1min。假设有一台岸桥、两辆集卡，当卸载顺序为1、2、3时，最大完工时间为15min;当卸载顺序为3、1、2时，最大完工时间为13min;当卸载顺序为1、3、2时，最大完工时间为12min，如图2所示。图1作业面调度图2不同处理顺序对比图综上所述，在实际操作中，不同集装箱卸载顺序对系统作业时间有较大影响。实际操作中某些集装箱需遵循一定卸载顺序，例如:考虑船舶安全问题不能先卸载完船舶一侧的集装箱;位于下层的集装箱必须等待上层集装箱卸载后才能卸载;集装箱与集装箱之间有优先级关系。考虑以上因素，本文将岸桥处理任务设为单个集装箱。岸桥调度问题考虑集装箱装卸顺序，确定岸桥处理任务以及处理顺序。集卡调度问题确定集卡处理任务以及处理顺序。本文考虑以下因素:a)岸桥必须完成当前贝位所有任务后才能去下一个贝位服务;b)集装箱之间有优先级，例如必须先卸载上层的集装箱再卸载下层
桥。如图1所示，集卡完成岸桥1的运输任务后直接服务岸桥4，避免岸桥4等待。多数文献中岸桥处理任务为:a)集装箱组;b)完整的贝位;c)贝位区域，这些任务通常包含多个集装箱。多少文献并没有考虑集装箱处理顺序。不同处理顺序对最终结果有较大影响。例如同一贝位中有三个集装箱1、2、3，因目标堆场不同运输时间分别为6、5、8min，岸桥卸载时间为1min。假设有一台岸桥、两辆集卡，当卸载顺序为1、2、3时，最大完工时间为15min;当卸载顺序为3、1、2时，最大完工时间为13min;当卸载顺序为1、3、2时，最大完工时间为12min，如图2所示。图1作业面调度图2不同处理顺序对比图综上所述，在实际操作中，不同集装箱卸载顺序对系统作业时间有较大影响。实际操作中某些集装箱需遵循一定卸载顺序，例如:考虑船舶安全问题不能先卸载完船舶一侧的集装箱;位于下层的集装箱必须等待上层集装箱卸载后才能卸载;集装箱与集装箱之间有优先级关系。考虑以上因素，本文将岸桥处理任务设为单个集装箱。岸桥调度问题考虑集装箱装卸顺序，确定岸桥处理任务以及处理顺序。集卡调度问题确定集卡处理任务以及处理顺序。本文考虑以下因素:a)岸桥必须完成当前贝位所有任务后才能去下一个贝位服务;b)集装箱之间有优先级，例如必须先卸载上层的集装箱再卸载下层的集装箱;c)岸桥在同一轨道移动，岸桥不能冲突。2问题模型在本章中，将建立一个岸桥与集卡协调调度问题的数学模型。作出如下假设:a)场桥有足够的能力，集卡在堆场无须等待;b)已知进口箱在堆场存放位置，，因此集卡运输时间是已知的。Q:岸桥集合Q={1，2，…，|Q|}，沿码头方向，岸桥按顺序从一端到另一端编号Ui1:岸桥卸载集装箱i需要的时间Ui2:一辆集卡运输集装箱i从岸边到堆场，再回到岸边的时间
本文编号：2681938
【图文】：
1问题描述在传统集装箱码头，集卡通常采用作业线调度方法，即一个岸桥与一组固定集卡联合工作。可能导致岸桥或集卡等待，造成资源浪费。以卸载过程为例，当岸桥卸载完一个集装箱时，所分配的集卡都在工作，则岸桥需要等待集卡到达。相反，若集卡到达时，岸桥还未完成卸载，则集卡需要等待岸桥完成工作。这样的等待会影响集装箱码头生产效率。为此，本文采用作业面调度方法:集卡属于公共资源，不再固定于一个岸桥。如图1所示，集卡完成岸桥1的运输任务后直接服务岸桥4，避免岸桥4等待。多数文献中岸桥处理任务为:a)集装箱组;b)完整的贝位;c)贝位区域，这些任务通常包含多个集装箱。多少文献并没有考虑集装箱处理顺序。不同处理顺序对最终结果有较大影响。例如同一贝位中有三个集装箱1、2、3，因目标堆场不同运输时间分别为6、5、8min，岸桥卸载时间为1min。假设有一台岸桥、两辆集卡，当卸载顺序为1、2、3时，最大完工时间为15min;当卸载顺序为3、1、2时，最大完工时间为13min;当卸载顺序为1、3、2时，最大完工时间为12min，如图2所示。图1作业面调度图2不同处理顺序对比图综上所述，在实际操作中，不同集装箱卸载顺序对系统作业时间有较大影响。实际操作中某些集装箱需遵循一定卸载顺序，例如:考虑船舶安全问题不能先卸载完船舶一侧的集装箱;位于下层的集装箱必须等待上层集装箱卸载后才能卸载;集装箱与集装箱之间有优先级关系。考虑以上因素，本文将岸桥处理任务设为单个集装箱。岸桥调度问题考虑集装箱装卸顺序，确定岸桥处理任务以及处理顺序。集卡调度问题确定集卡处理任务以及处理顺序。本文考虑以下因素:a)岸桥必须完成当前贝位所有任务后才能去下一个贝位服务;b)集装箱之间有优先级，例如必须先卸载上层的集装箱再卸载下层
桥。如图1所示，集卡完成岸桥1的运输任务后直接服务岸桥4，避免岸桥4等待。多数文献中岸桥处理任务为:a)集装箱组;b)完整的贝位;c)贝位区域，这些任务通常包含多个集装箱。多少文献并没有考虑集装箱处理顺序。不同处理顺序对最终结果有较大影响。例如同一贝位中有三个集装箱1、2、3，因目标堆场不同运输时间分别为6、5、8min，岸桥卸载时间为1min。假设有一台岸桥、两辆集卡，当卸载顺序为1、2、3时，最大完工时间为15min;当卸载顺序为3、1、2时，最大完工时间为13min;当卸载顺序为1、3、2时，最大完工时间为12min，如图2所示。图1作业面调度图2不同处理顺序对比图综上所述，在实际操作中，不同集装箱卸载顺序对系统作业时间有较大影响。实际操作中某些集装箱需遵循一定卸载顺序，例如:考虑船舶安全问题不能先卸载完船舶一侧的集装箱;位于下层的集装箱必须等待上层集装箱卸载后才能卸载;集装箱与集装箱之间有优先级关系。考虑以上因素，本文将岸桥处理任务设为单个集装箱。岸桥调度问题考虑集装箱装卸顺序，确定岸桥处理任务以及处理顺序。集卡调度问题确定集卡处理任务以及处理顺序。本文考虑以下因素:a)岸桥必须完成当前贝位所有任务后才能去下一个贝位服务;b)集装箱之间有优先级，例如必须先卸载上层的集装箱再卸载下层的集装箱;c)岸桥在同一轨道移动，岸桥不能冲突。2问题模型在本章中，将建立一个岸桥与集卡协调调度问题的数学模型。作出如下假设:a)场桥有足够的能力，集卡在堆场无须等待;b)已知进口箱在堆场存放位置，，因此集卡运输时间是已知的。Q:岸桥集合Q={1，2，…，|Q|}，沿码头方向，岸桥按顺序从一端到另一端编号Ui1:岸桥卸载集装箱i需要的时间Ui2:一辆集卡运输集装箱i从岸边到堆场，再回到岸边的时间
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