基于实际运输能力的集装箱码头集卡调度优化研究
发布时间：2022-01-08 01:39
集装箱码头的装卸作业效率是衡量港口竞争力的核心指标,对码头资源进行合理的调度,是提高码头装卸作业效率,降低装卸作业成本,缩短船舶在港作业时间,实现码头收益的最大化的有效途径。作为集装箱码头最重要的水平运输设备,集卡在码头的装卸作业体系中发挥着重要的作用。对于集卡进行优化调度,使其与港口其他作业机械设备形成良性互动,保障码头装卸作业系统高效、有序的运转,是现阶段集装箱码头运营急需解决的重要内容,也是学术科研领域关注的焦点问题。本文对集卡调度的现有研究进行了系统的梳理,发现目前现有的集卡调度研究均假定或默认集卡单次作业时仅重载一个集装箱,即进行“一车一箱”的运输。而实际上,集卡一次运输可运载1个40ft箱、1个20ft箱、或2个20ft箱,为了充分发挥集卡的运载能力,对于20ft集装箱更多采用”一车两箱”的装载方式。因此,本文基于集卡的实际运输能力,对集装箱码头的集卡调度优化问题进行研究。首先,考虑集卡实际作业能力以及岸桥的多种作业模式,构建以卸箱作业时间最小为目标的混合整数规划模型。随后,结合遗传算法和模拟退火算法的各自特点,将模拟退火算法的metropolis准则加入至遗传算法中,设计...
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：50 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１集装箱码头平面布局??Ｆｉｇ．?２．１?Ｃｏｎｔａｉｎｅｒ?ｔｅｒｍｉｎａｌ?ｆｌａｔ?ｌａｙｏｕｔ??２．１．１泊位??
究的重点内容，暂不讨论其对于集装箱码头卸箱效率的影响。??２．４集卡运输调度模式??２．４．１基于“作业线”的调度模式??“作业线”的调度模式中，码头根据预估作业量，为岸桥和场桥分配集卡资源，使??集卡与装卸设备形成固定的搭配。船舶靠泊后，岸桥将集装箱从船上卸至集卡上，集卡??将其送往堆场，由场桥完成堆码作业，集卡卸下集装箱后返回岸边等待下一次运输任务。??由于码头作业面积有限，整个过程中集卡循环往返于岸边与堆场之间，形成一条逆时针??指向、单线行驶的运输作业路线，具体的作业流程如图２．２所示。??―一?？ＨＢａ?ＲＱＫＢ??ｙ?＾＝１?ｇ?｜?ｙ?１－４１－１１?１＝４４?＾??？：—ｐ?ｒ—．＾?Ｉ—：？］—＂＂ｉｌ??］??ｍＨｆｉ?；?ｆｔｔｆｉＡ??ｆｆｌＢ?？?ｉ?ＣＭ?Ｖ￣ｌ?ｍｔｔ?ｂ￣?ｆｆｌＨ?ｉ「ｌ??Ｕ?—?１—??０?；?＾７７?｜?Ｍ?；?＂?—ｊ?Ｂ?：?ｌｕｌ?—?ｊ??Ｓ?ｊ??ｇ?Ｗ?！?ｉ?丨」丨?：丄ｉ圓?ａ?ｊ??，ｒ?＇?Ｓ—￣￣?！?—?－＊？?（?！?ｅｒ：１．—?ｉ??ｉ?３?ＢＥ?｜?，?７?ＢＥ?！?＜??ｒ＾＂ｇｔＤ?ｒ?１３?ＢｔＢ??图２．２集装箱码头平面布局??Ｆｉｇ．?２．２?＂?Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ－ｌｉｎｅ?＂?ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ?ｍｏｄｅ??作业线模式下，集卡的运输路线较为固定，运输途中半程为重载，半程为空载，集??卡的分配管理上更为简单，也更易于施行。然而这种模式存在较为严重的弊端：集卡卸??下集装箱后会空载驶向下一作业地点，长时间的空载运输降低了集卡作业的效率，造成??－１４?－??
。因此，该调度方法并不能满足集装箱码头高效装卸的发展需求。??２．４．２基于“作业面”的调度模式??隹??为更好地满足码头装卸作业要求，研宂人员在“作业线”模式的基础上提出了基于??“作业面”的调度模式。该模式更加注盧全局优化的思想，运输集卡不再特定服务于某??岸桥，而是在不同的范围内共享岸桥，根据装卸具体要求完成集卡的实时调度，因此也??被称为“动态调度”模式。“作业面”按照作业单元的不同可分为两类：一是面向单个??泊位的作业面调度；二是面向整个港区的作业面调度。具体的作业流程如图２．３与图２．４??所示。??船＿＆?＿?ｍｍ??ｉ?圍＾?＾自?＿?Ｉ?ｙ＾?ｊ??！—．－??ｅｒａ?ｉ?ｏｒａ?２?ｍｂ?ｊ?ｉ?ｅｒａ?？?ｉ??＞?ＢｔＰ?＊?ＢＩＤ?；?ｎ?Ｂ［Ｂ?丨，〇?ＢＩＤ??图２．３面向单个泊位的＂作业面”调度模式??Ｆｉｇ．?２．３?＊＇?Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ－ｒｅｇｉｏｎ?ｎ?ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ?ｍｏｄｅ?ｂａｓｅｄ?ｏｎ?ｂｅｒｔｈ??面向泊位的“作业面”调度属于小范围调度，它以单个泊位为作业单元。船舶在指??定泊位靠泊后，由码头安排岸桥、集卡等资源进行装卸。集卡在共同为该船服务的岸桥??之间共享，实现对单船舶的装卸服务，不参与其他船舶的装卸作业。此调度模式下，集??卡参考船舶配载计划进行计算，选择最优的岸桥作业，能够保障同一船舶下属不同作业??线之间的装卸均衡。在集卡的实际运输过程中，还需要考虑码头前沿处集卡排队等候的??具体问题。??－１５?－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国海洋强国建设的指标体系研究[J]. 李振福,关云潇. 中国水运(下半月). 2020(01)
[2]集卡预约模式下集装箱码头可变闸口协同调度优化[J]. 杨惠云,戚静雯,邵乾虔,靳志宏. 中国航海. 2019(02)
[3]集卡调度方式对集装箱港区碳排放的影响[J]. 唐国磊,秦明,赵晓艺,齐越,李翔. 水运工程. 2019(06)
[4]自动化集装箱码头AGV配置与调度耦合问题研究[J]. 梁承姬,陈登川. 计算机工程与应用. 2020(14)
[5]基于同贝同步装卸的岸桥与集卡联合调度优化模型[J]. 张笑菊,曾庆成,陈子根,李桃迎. 上海交通大学学报. 2019(02)
[6]考虑AGV避碰的自动化码头多资源协同调度[J]. 杨雅洁,苌道方,余芳. 计算机工程与应用. 2020(06)
[7]集装箱码头集成调度研究综述[J]. 常祎妹,朱晓宁,王力. 交通运输工程学报. 2019(01)
[8]自动化码头装卸混合模式下QC、L-AGV及ARMG协同调度方法[J]. 添玉,王建彬,陈晶晶,范会方. 上海海事大学学报. 2018(03)
[9]集装箱码头送箱集卡预约与场桥调度协同优化[J]. 马梦知,范厚明,计明军,郭振峰. 交通运输系统工程与信息. 2018(03)
[10]可折叠集装箱接驳运输问题的建模与优化[J]. 张瑞友,赵海舒,刘士新. 系统工程理论与实践. 2018(04)
博士论文
[1]集装箱码头泊位岸桥优化调度模型与策略研究[D]. 杨劼.大连海事大学 2017
硕士论文
[1]基于Markov链的集装箱码头设备资源协同作业研究[D]. 郑建鹏.浙江工业大学 2019
[2]基于群体智能优化算法的岸桥集卡调度优化研究[D]. 王健.杭州电子科技大学 2019
[3]集装箱港口岸桥和跨运车同步装船作业优化研究[D]. 朱家栋.浙江大学 2019
[4]港口集装箱装卸作业的重调度研究[D]. 徐智超.大连海事大学 2018
[5]基于双40英尺岸桥的集卡调度研究[D]. 刘静.大连海事大学 2018
[6]集装箱码头泊位与岸桥联合调度优化[D]. 林琳.大连海事大学 2017
[7]集装箱码头物流资源调度研究[D]. 王志意.浙江工业大学 2017
[8]考虑碳成本的集装箱码头泊位岸桥联合配置优化研究[D]. 靳玉.华南理工大学 2017
[9]自适应遗传蜂群算法在集装箱码头集卡路径优化中的应用[D]. 石鑫.大连海事大学 2016
本文编号：3575649
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：50 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１集装箱码头平面布局??Ｆｉｇ．?２．１?Ｃｏｎｔａｉｎｅｒ?ｔｅｒｍｉｎａｌ?ｆｌａｔ?ｌａｙｏｕｔ??２．１．１泊位??
究的重点内容，暂不讨论其对于集装箱码头卸箱效率的影响。??２．４集卡运输调度模式??２．４．１基于“作业线”的调度模式??“作业线”的调度模式中，码头根据预估作业量，为岸桥和场桥分配集卡资源，使??集卡与装卸设备形成固定的搭配。船舶靠泊后，岸桥将集装箱从船上卸至集卡上，集卡??将其送往堆场，由场桥完成堆码作业，集卡卸下集装箱后返回岸边等待下一次运输任务。??由于码头作业面积有限，整个过程中集卡循环往返于岸边与堆场之间，形成一条逆时针??指向、单线行驶的运输作业路线，具体的作业流程如图２．２所示。??―一?？ＨＢａ?ＲＱＫＢ??ｙ?＾＝１?ｇ?｜?ｙ?１－４１－１１?１＝４４?＾??？：—ｐ?ｒ—．＾?Ｉ—：？］—＂＂ｉｌ??］??ｍＨｆｉ?；?ｆｔｔｆｉＡ??ｆｆｌＢ?？?ｉ?ＣＭ?Ｖ￣ｌ?ｍｔｔ?ｂ￣?ｆｆｌＨ?ｉ「ｌ??Ｕ?—?１—??０?；?＾７７?｜?Ｍ?；?＂?—ｊ?Ｂ?：?ｌｕｌ?—?ｊ??Ｓ?ｊ??ｇ?Ｗ?！?ｉ?丨」丨?：丄ｉ圓?ａ?ｊ??，ｒ?＇?Ｓ—￣￣?！?—?－＊？?（?！?ｅｒ：１．—?ｉ??ｉ?３?ＢＥ?｜?，?７?ＢＥ?！?＜??ｒ＾＂ｇｔＤ?ｒ?１３?ＢｔＢ??图２．２集装箱码头平面布局??Ｆｉｇ．?２．２?＂?Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ－ｌｉｎｅ?＂?ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ?ｍｏｄｅ??作业线模式下，集卡的运输路线较为固定，运输途中半程为重载，半程为空载，集??卡的分配管理上更为简单，也更易于施行。然而这种模式存在较为严重的弊端：集卡卸??下集装箱后会空载驶向下一作业地点，长时间的空载运输降低了集卡作业的效率，造成??－１４?－??
。因此，该调度方法并不能满足集装箱码头高效装卸的发展需求。??２．４．２基于“作业面”的调度模式??隹??为更好地满足码头装卸作业要求，研宂人员在“作业线”模式的基础上提出了基于??“作业面”的调度模式。该模式更加注盧全局优化的思想，运输集卡不再特定服务于某??岸桥，而是在不同的范围内共享岸桥，根据装卸具体要求完成集卡的实时调度，因此也??被称为“动态调度”模式。“作业面”按照作业单元的不同可分为两类：一是面向单个??泊位的作业面调度；二是面向整个港区的作业面调度。具体的作业流程如图２．３与图２．４??所示。??船＿＆?＿?ｍｍ??ｉ?圍＾?＾自?＿?Ｉ?ｙ＾?ｊ??！—．－??ｅｒａ?ｉ?ｏｒａ?２?ｍｂ?ｊ?ｉ?ｅｒａ?？?ｉ??＞?ＢｔＰ?＊?ＢＩＤ?；?ｎ?Ｂ［Ｂ?丨，〇?ＢＩＤ??图２．３面向单个泊位的＂作业面”调度模式??Ｆｉｇ．?２．３?＊＇?Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ－ｒｅｇｉｏｎ?ｎ?ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ?ｍｏｄｅ?ｂａｓｅｄ?ｏｎ?ｂｅｒｔｈ??面向泊位的“作业面”调度属于小范围调度，它以单个泊位为作业单元。船舶在指??定泊位靠泊后，由码头安排岸桥、集卡等资源进行装卸。集卡在共同为该船服务的岸桥??之间共享，实现对单船舶的装卸服务，不参与其他船舶的装卸作业。此调度模式下，集??卡参考船舶配载计划进行计算，选择最优的岸桥作业，能够保障同一船舶下属不同作业??线之间的装卸均衡。在集卡的实际运输过程中，还需要考虑码头前沿处集卡排队等候的??具体问题。??－１５?－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国海洋强国建设的指标体系研究[J]. 李振福,关云潇. 中国水运(下半月). 2020(01)
[2]集卡预约模式下集装箱码头可变闸口协同调度优化[J]. 杨惠云,戚静雯,邵乾虔,靳志宏. 中国航海. 2019(02)
[3]集卡调度方式对集装箱港区碳排放的影响[J]. 唐国磊,秦明,赵晓艺,齐越,李翔. 水运工程. 2019(06)
[4]自动化集装箱码头AGV配置与调度耦合问题研究[J]. 梁承姬,陈登川. 计算机工程与应用. 2020(14)
[5]基于同贝同步装卸的岸桥与集卡联合调度优化模型[J]. 张笑菊,曾庆成,陈子根,李桃迎. 上海交通大学学报. 2019(02)
[6]考虑AGV避碰的自动化码头多资源协同调度[J]. 杨雅洁,苌道方,余芳. 计算机工程与应用. 2020(06)
[7]集装箱码头集成调度研究综述[J]. 常祎妹,朱晓宁,王力. 交通运输工程学报. 2019(01)
[8]自动化码头装卸混合模式下QC、L-AGV及ARMG协同调度方法[J]. 添玉,王建彬,陈晶晶,范会方. 上海海事大学学报. 2018(03)
[9]集装箱码头送箱集卡预约与场桥调度协同优化[J]. 马梦知,范厚明,计明军,郭振峰. 交通运输系统工程与信息. 2018(03)
[10]可折叠集装箱接驳运输问题的建模与优化[J]. 张瑞友,赵海舒,刘士新. 系统工程理论与实践. 2018(04)
博士论文
[1]集装箱码头泊位岸桥优化调度模型与策略研究[D]. 杨劼.大连海事大学 2017
硕士论文
[1]基于Markov链的集装箱码头设备资源协同作业研究[D]. 郑建鹏.浙江工业大学 2019
[2]基于群体智能优化算法的岸桥集卡调度优化研究[D]. 王健.杭州电子科技大学 2019
[3]集装箱港口岸桥和跨运车同步装船作业优化研究[D]. 朱家栋.浙江大学 2019
[4]港口集装箱装卸作业的重调度研究[D]. 徐智超.大连海事大学 2018
[5]基于双40英尺岸桥的集卡调度研究[D]. 刘静.大连海事大学 2018
[6]集装箱码头泊位与岸桥联合调度优化[D]. 林琳.大连海事大学 2017
[7]集装箱码头物流资源调度研究[D]. 王志意.浙江工业大学 2017
[8]考虑碳成本的集装箱码头泊位岸桥联合配置优化研究[D]. 靳玉.华南理工大学 2017
[9]自适应遗传蜂群算法在集装箱码头集卡路径优化中的应用[D]. 石鑫.大连海事大学 2016
本文编号：3575649
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