考虑能耗的集装箱码头出口箱作业系统优化研究

发布时间：2024-02-24 18:03

　　国际贸易量的快速增长和集装箱船舶的大型化趋势,对集装箱码头的集港效率和服务能力提出了更高的要求。一方面,大型集装箱船挂靠的码头作业量和作业强度增大,另一方面,大量送箱集卡高峰时间集中在集装箱码头闸口及堆场排队等待作业,消耗了大量的能源,排放了大量的CO2及污染气体,迫切需要应对和解决。因此,本文围绕考虑能耗的集装箱码头出口箱作业系统优化问题展开研究。首先,针对集卡不规律到达而导致的码头闸口与堆场拥挤问题,提出按船舶预约的集港模式,以外部送箱集卡在闸口和堆场排队等待时怠速行驶能耗和场桥空转时能耗最小为目标,建立集卡送箱预约优化模型。该模型利用两级排队网络描述集卡在闸口和堆场的排队过程,在考虑集卡车队和码头双方利益的情况下,确定每艘到港船舶的集港时间窗和预约份额。设计模拟退火-遗传算法求解优化模型,并以大连集装箱码头为例,对模型和算法的有效性进行了验证。结果表明:集卡送箱预约优化模型可以大幅减少集卡在闸口和堆场的排队等待时间,降低场桥空转期间的能耗。其次,针对送箱集卡多码头调度的低能耗、高效化要求,及为解决集卡不规律到达导致码头拥挤问题而提出的集卡预约集港机制,以最小化送箱集卡怠速等待能耗...

【文章页数】：133 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 国内外相关研究综述
        1.2.1 集装箱码头预约集港的相关研究
        1.2.2 集装箱码头集卡调度的相关研究
        1.2.3 集装箱码头箱位分配与场桥调度的相关研究
        1.2.4 集装箱码头岸桥和水平运输工具调度的相关研究
    1.3 研究内容与技术路线
        1.3.1 主要研究内容
        1.3.2 技术路线
2 相关理论基础
    2.1 集装箱码头生产作业流程
        2.1.1 集装箱码头布局
        2.1.2 集港-装船作业流程
        2.1.3 卸船-疏港作业流程
    2.2 集装箱码头出口箱作业系统分析
        2.2.1 集装箱码头出口箱作业系统构成分析
        2.2.2 集装箱码头预约集港
        2.2.3 集装箱码头出口箱进港装船作业
    2.3 集装箱码头出口箱作业系统优化问题及优化方法分析
        2.3.1 影响集装箱码头出口箱作业系统运作效率的因素
        2.3.2 集装箱码头出口箱作业系统优化问题
        2.3.3 求解集装箱码头出口箱作业系统优化问题的方法
    2.4 本章小结
3 考虑能耗和船舶集港时间窗的集卡送箱预约优化
    3.1 问题分析
    3.2 模型建立
        3.2.1 前提假设
        3.2.2 符号说明
        3.2.3 数学模型
    3.3 算法设计
        3.3.1 初始种群编码及适应度
        3.3.2 遗传操作
        3.3.3 模拟退火操作
        3.3.4 不满足约束个体的处理及算法终止条件
    3.4 算例分析
        3.4.1 算例描述
        3.4.2 算法对比
        3.4.3 集卡送箱预约优化模型结果分析
        3.4.4 模型参数分析
    3.5 本章小结
4 考虑能耗和预约机制的送箱集卡多码头调度优化
    4.1 问题分析
    4.2 模型建立
        4.2.1 前提假设
        4.2.2 符号说明
        4.2.3 数学模型
    4.3 算法设计
        4.3.1 解的结构设计
        4.3.2 信息素更新规则
        4.3.3 状态转移规则
        4.3.4 算法步骤
    4.4 算例分析
        4.4.1 算例描述
        4.4.2 算例求解
        4.4.3 结果分析
    4.5 本章小结
5 考虑能耗的出口箱箱位分配与多场桥调度协同优化
    5.1 问题分析
    5.2 模型建立
        5.2.1 前提假设
        5.2.2 符号说明
        5.2.3 数学模型
    5.3 算法设计
        5.3.1 染色体编码
        5.3.2 生成初始种群
        5.3.3 适应度函数
        5.3.4 遗传操作
        5.3.5 模拟退火操作
        5.3.6 终止规则
    5.4 算例分析
        5.4.1 算例描述
        5.4.2 算例求解
        5.4.3 不同场地策划方法比较分析
    5.5 本章小结
6 考虑能耗的双小车岸桥与AGV联合调度优化
    6.1 问题分析
    6.2 模型建立
        6.2.1 前提假设
        6.2.2 第一阶段——岸桥的调度优化模型
        6.2.3 第二阶段——AGV的调度优化模型
    6.3 第一阶段模型求解算法设计
    6.4 第二阶段模型求解算法设计
        6.4.1 染色体编码
        6.4.2 生成初始种群
        6.4.3 评价与选择
        6.4.4 交叉与变异
        6.4.5 不满足约束个体的处理及算法终止条件
    6.5 算例分析
        6.5.1 算例描述
        6.5.2 算例求解
        6.5.3 结果分析
    6.6 本章小结
7 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 展望
参考文献
作者简历及攻读博士学位期间的科研成果
致谢



本文编号：3909404