集装箱码头岸桥调度优化模型及算法

为弥补集装箱码头岸桥调度问题的传统优化方法仅适用单船舶情况的不足,以总费用(所有岸桥使用费用和船舶停靠费用)最小为优化目标,考虑岸桥不可穿越性和安全距离约束条件,建立了了面向多艘船舶的集装箱码头岸桥统一调度和卸船任务分配问题的混合整数规划优化模型.使用任务网络图方法,搜索影响卸船任务最终完成时间的关键任务及其相应的限制任务路径,设计了基于限制任务路径进行邻域搜索的双层模拟退火算法求解模型.12个不同规模的算例结果表明:与分支定界法和遗传算法相比,本文算法节省时间6.32%～18.36%,近似最优解的质量更高,而且最优解目标值之间的差距仅为0.38%～2.20%;考虑岸桥之间的安全距离约束导致系统运营成本增加3.41%～11.21%.

基于约束规划建模求解岸桥调度问题

为求解大规模集装箱码头岸桥调度问题,提出一个基于约束规划并考虑岸桥冲突、安全间距、就绪时间以及任务优先关系等因素的岸桥调度约束规划模型。利用基准测试数据进行实验测试,与现有启发式算法的求解结果进行比较,结果显示约束规划求解结果具有求解质量好、求解速度快的特性,特别是针对大规模实例的求解效率优势较明显。

改进Memetic算法求解集装箱码头泊位岸桥调度问题

针对集装箱码头泊位岸桥调度这一NP难题,提出了一种改进的Memetic算法。算法中采用三层染色体结构表示个体,通过改进顺序交叉算子和基于领域搜索的变异算子以避免个体超出可行域,在交叉和变异后采用改进的模拟退火策略进行局部搜索。试验算例表明该算法收敛速度较快,且能获得较好的满意解。

用改进萤火虫算法求解岸桥调度模型

针对集装箱码头岸桥调度问题,以集装箱箱组为切入点,综合考虑岸桥干扰约束及作业单元优先顺序约束,以最小化船舶作业时间以及岸桥作业时间为目标,建立混合整数规划模型.利用多种算法进行求解对比,并针对新颖的萤火虫算法进行研究,提出两种改进的萤火虫算法以克服其运行时间较长及易陷入局部最优的缺陷.实例分析表明,两种改进后的萤火虫算法能有效解决岸桥调度问题,其相关理论对提高岸桥的作业效率以及集装箱码头服务水平具有一定借鉴意义.

基于启发式算法的全泊位岸桥调度研究

为了提高码头的作业效率,保证到港船只能在最短的时间内完成作业,建立了全泊位岸桥调度模型。在岸桥的可移动范围内,为了降低岸桥的闲置时间,提高利用率,一个贝位可由多台桥吊交替进行作业。根据宁波港码头实际的操作情况,设计了一种钻孔作业的启发式算法,将箱量较多的重点贝位的操作进行优先考虑。然后,岸桥再根据贝位的平均作业量进行分配作业,确保船只作业在最短的时间内完成。计算结果表明:船只能够在计划时间内完成作业,甚至能改善不准时到港船只造成的时间延迟所产生的不良后果。

组合MIP与CP求解单向岸桥调度问题

针对解集装箱码头单向岸桥调度问题,提出一个新的约束规划模型,该模型不仅考虑了常见的岸桥跨越冲突、安全间距、就绪时间和任务优先关系等约束,还考虑了以往多数文献忽视的岸桥初始阻塞现象。为进一步提升求解性能,设计了一个组合混合整数规划与约束规划的求解流程,利用一组通用算例进行的测试实验显示组合方法的求解性能超过单独使用约束规划的求解性能。为进一步挖掘优化潜力,设计了另一个组合混合整数规划与约束规划进行双目标优化的流程,在优化第一目标完工时间的基础上,进一步优化第二目标总完工时间,实验结果显示双目标优化方案能够对第二目标做出一定程度的改进。

岸桥调度的三维空间建模方法研究

岸桥是集装箱港口岸边作业的主要设备,岸桥调度的优劣将直接影响到船舶在港的装卸作业时间,进而对集装箱港口的总体作业效率产生影响.以时间序列、船舶舱位号,以及岸桥序号作为坐标轴建立正交三维空间,在该三维空间下可以建立岸桥调度的整数线性规划模型.利用该岸桥调度模型及LINGO软件对实际算例进行求解.结果表明,三维空间下建立的岸桥调度优化模型能够有效解决集装箱港口的岸桥调度问题.

集装箱码头岸桥调度的仿真优化方法研究

面向集装箱码头的岸桥作业调度问题,采用仿真模型与智能优化算法相结合的仿真优化方法进行分析求解。底层仿真模型覆盖集装箱码头全作业流程,并充分考虑了作业中的随机因素影响。顶层优化分别选取了遗传算法和粒子群算法进行求解运算,并对其运算性能进行对比分析。

考虑干涉和优先度的多目标岸桥调度策略

针对岸桥调度问题的特性,分析了岸桥支援对提高港口整体效率的影响,建立了包含任务之间优先关系和岸桥之间不可交叉性和安全等条件的多目标混合整数规划模型,提出了一种启发式求解算法,验证了在一定时间内,启发式算法可以得到较优的可行解。而QCSP单目标和多目标计算结果表明,减少岸桥等待和移动时间,有助于岸桥更好地支援邻近船舶,加快港口整体运作效率,提高港口竞争力。

岸桥干涉和作业量均衡的岸桥调度模型

为解决岸桥调度中岸桥之间的干涉问题,改善岸桥作业不均衡现象,建立以最小化岸桥的作业完成时间和作业时间标准差为目标函数的多目标混合整数规划模型,使用?-法确定权系数,将多目标问题转化为单目标问题,采用CPLEX求解.将两个单目标方案分别和多目标方案进行比较,结果表明:多目标方案的作业完成时间相较于以作业时间最平衡为目标的调度方案减少了近17.3%,岸桥作业时间标准差比以作业完成时间最小化为目标的调度方案减少了近33.33%,验证了模型在岸桥调度中的有效性.

基于模糊聚类的泊位分配与岸桥调度优先级计算方法

针对传统的一刀切式的船舶优先级调度算法在实际应用中具有的很大局限性,提出了一种基于模糊聚类思想的优先级分配方法,将具有相似特征属性的来港作业船舶进行模糊聚类,并依据设计的相应算法计算得出各艘船舶在港服务的优先级,以合理安排来港船舶的作业顺序,进而提高港区的整体经济效益。实例计算结果表明:在港区的岸桥、泊位使用更为连贯紧凑、利用率更高,港区码头的整体作业效率相对传统的基于先到先服务策略的调度方案得到大幅提升。

干扰约束下集装箱码头全岸线岸桥调度研究

为实现自动化码头岸桥作业方案的动态调整与优化,提升作业效率,以全岸线的岸桥为研究对象,在岸线以贝位为单位划分的基础上,考虑岸桥装卸作业过程中的安全距离、作业顺序以及贝位任务量等因素,建立了以最小化岸桥最大完工时间和等待时间为目标的混合整数规划模型,并设计了改进的遗传算法对该模型进行求解。通过不同情形的实际算例对模型和算法进行了验证。计算结果表明,该模型可以有效解决全岸线的岸桥调度问题,并得到更优的调度结果;同时改进的遗传算法计算时间随着算例规模的扩大而减少,并且解的质量更高,进而验证了在提升自动化码头作业效率上,全岸线岸桥调度的有效性。

带作业范围约束的岸桥调度模型及其算法设计

受电缆线坑位置与缆线长度的限制,岸桥作业只能在一定的横向移动范围之内。考虑到这一现实要求,结合岸桥作业禁止跨越与安全距离等特有约束,以最小化装卸作业的makespan为目标,构建了新的岸桥作业调度混合整数规划模型。针对问题的NP-hard特性,设计了一种混合模拟退火算法,运用启发式算法生成质量较高的初始解,结合遗传算法的变异运算生成邻域新解,增强了解的多样性,引入禁忌搜索算法的禁忌表操作,避免了循环搜索,提高了求解效率。大规模实验结果表明所建立的模型是有效的,算法的求解质量与效率明显优于标准模拟退火算法与禁忌搜索算法。当实验规模逐渐增大时,与LINGO软件相比,算法在求解效率方面的优势越来越明显。

岸桥作业对船舶稳性的影响机理及岸桥调度优化

合理调度岸桥以保障装卸过程中船舶稳性是集装箱码头安全生产的客观要求。针对岸桥调度问题,提出集装箱装卸作业对船舶稳性的影响机理,考虑船舶稳性要求、岸桥不可跨越、岸桥间安全距离和集装箱组优先级等约束,以最小化装卸完工时间为目标构建混合整数规划模型,并设计遗传算法求解该模型。对比不同规模算例,结果表明相较于不考虑船舶稳性的调度方案,所得结果可提高至少82.5%的稳定度。

基于改进粒子群算法的岸桥调度问题

岸桥调度作为集装箱码头生产作业的一个核心环节,其工作效率将直接影响集装箱船舶的船期。合理安排岸桥作业,不仅能减少作业时间,保证船舶船期,更能提高码头装卸效率,提升码头竞争力以及维护船东与货主的利益。文中针对集装箱码头岸桥调度问题进行研究,根据现有文献以及调研结果建立符合实际的混合整数规划模型,考虑到岸桥的干扰约束以及作业单元的作业顺序约束,并利用改进的粒子群算法进行求解。

分时电价下泊位岸桥联合调度研究

基于全球各地推行分时电价政策以及大力发展港口岸电的背景下,将分时电价引入集装箱码头作业问题中,考虑岸电和分时电价对集装箱码头作业计划的影响,同时兼顾码头和船方的利益,在保证船舶可以按计划离港的前提下,构建以船舶在港时间、岸桥电力成本和船舶使用岸电的电力成本最小化为目标的多目标优化模型,根据所选取问题和模型目标函数的特点,选择带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA II)进行求解。通过不同规模的实例验证,与不考虑电力成本的传统泊位岸桥分配策略相比,所提出的模型算法均能够有效降低码头的电力成本,缓解高峰用电压力,尤其对集装箱吞吐量较少的码头优化效果更加显著。最后,通过对分时电价峰谷电价差的灵敏度分析,为码头相关部门针对不同的电价政策进行决策提供一定的依据。

不确定环境下港口泊位与岸桥联合调度优化

综合考虑船舶到港时间和船舶装卸时间的不确定性,通过引入缓冲时间变量消除不确定性因素对调度计划的影响,提高调度计划的鲁棒性,以船舶延迟离港时间与缓冲时间之差最小为优化目标,建立不确定环境下港口泊位与岸桥联合调度的混合整数规划模型;设计一种自适应的改进遗传算法,在初始解的生成环节嵌套启发式靠泊原则,添加基因修复程序,提升算法的容错率。以QDQW港区某日船舶到港计划为算例,使用传统遗传算法与改进遗传算法分别对模型进行求解。对比传统遗传算法与改进遗传算法的求解结果发现,改进遗传算法会更早收敛且不会陷入局部最优,所得优化调度方案减少了船舶在港时间,提高码头整体运营效率。

港口集装箱码头泊位与岸桥的多阶段协作调度仿真研究

港口集装箱码头泊位与岸桥的分配与调度分开运行有局限性,两者的协作调度能有效提高码头的装卸效率。为解决连续型泊位分配中岸桥动态调度的协作优化问题,建立以最小化延迟完工作业量和偏离最佳泊位的惩罚代价为目标的目标函数。为求解最优化目标,将协作调度分阶段进行,提出BA算法对连续泊位分配进行求解;将岸桥分配分两步进行,提出QA_B算法求解船舶泊位时的岸桥分配,QA_D算法进行船舶离港后的岸桥分配;采用粒子群算法对模型进行编解码及求解。

基于滚动时域策略的岸桥集卡集成调度研究

岸桥和集卡在集装箱码头扮演着重要的角色。为了更好地解决岸桥集卡在装卸作业时的协调问题,提高码头整体作业效率,针对岸桥和集卡的集成调度问题,以集装箱总完工时间最短为目标,考虑了岸桥与集卡的任务分配顺序,建立岸桥集卡集成调度模型。由于模型较为复杂,求解过程更加困难,故采用改进的粒子群算法对模型进行求解。在此基础上提出基于滚动时域的集卡分配策略,设置相应的阈值进行周期滚动,并比较有滚动策略和无滚动策略对求解结果的影响。结果表明,滚动策略可以更好地获得最优解,可以有效提高模型的求解速度,对提高港口物流的装卸效率有一定的价值。

带任务顺序约束的岸桥集卡集成调度约束规划模型

针对集装箱岸桥与集卡集成调度问题,以卸船完工时间最小化为目标,提出考虑任务顺序约束的岸桥与集卡联合调度的混合整数规划(Mixed Integer Programming,MIP)模型和约束规划模型.为评价解的质量,设计新的下界求法.利用不同规模的实例对约束规划模型进行测试,结果显示约束规划模型能够以较快的收敛速度求解较大规模的问题,得到高质量的解.该方法克服了集装箱码头岸桥调度问题与堆场内集卡调度问题分开研究的缺陷.