基于滚动窗策略的岸桥集卡联合调度问题研究*

为应对集装箱码头突发事件的发生,采用滚动窗策略研究岸桥集卡的联合调度问题,在每个窗口内建立以最小化最大完工时间为目标的数学模型,并用遗传算法进行求解。在此基础上,讨论了以固定任务数量及固定时间长度为滚动窗口的情况,对比发现以时间为窗口的滚动窗策略更为适用。并分析了系统发生岸桥故障时滚动窗策略的性能,结果表明滚动窗策略能很好地应对突发事件。最后并将其与已有的动态调度研究成果作比较分析。     

基于约束规划的岸桥与集卡集成调度

针对进口集装箱卸船的岸桥与集卡集成调度问题,分别提出混合整数规划(MIP)模型和约束规划(CP)模型,目标是使得卸船完工时间最短,该问题是NP难题。通过OPL语言设计约束规划模型,利用其为调度问题提供的特殊构造,如区间变量、序列变量等进行建模,并采用"扩展操作任务"的概念来定义区间变量以提升求解效率。为评价解的质量,设计一个新的下界求解方法。使用不同规模的实例对约束规划模型和MIP模型进行测试,结果表明,在小规模实例中,CP模型求解性能略差于MIP模型,但对于中大规模实例,MIP模型无法在设定时限内找到解,而CP模型则能以较快的收敛速度得到高质量的解,目标距离下界的差距控制在2.19%~8.28%。     

考虑泊位偏好和岸桥移动的泊位岸桥联合调度

为了更高效地利用码头资源,同时考虑泊位资源和岸桥资源,建立了考虑泊位偏好和岸桥移动频数的泊位岸桥联合调度两阶段模型.第一阶段模型采用船舶到港时间可变的到港策略,建立了以船舶等待成本、泊位偏离成本、延迟离港成本之和最小为目标的混合整数规划模型.第二阶段模型考虑了岸桥的干扰约束,建立了以岸桥移动频数最小为目标的整数规划模型...     

单船装卸作业的岸桥调度

岸桥作为港口的一种重要资源,其利用率直接影响整个码头的效率。对单船装卸作业的岸桥调度问题进行了研究分析,给出了一种改进的启发式算法NEW GRASP。最后通过实验与原始算法进行了比较。     

自动化码头双小车岸桥与AGV协调调度问题研究

为研究自动化集装箱码头中自动导引运输车(Automated Guided Vehicle,AGV)与双小车岸桥(DoubleTrolley Quay Crane,QC)的协调调度问题,考虑双小车岸桥中转平台及其容量限制,并以双小车岸桥门架小车时间窗为约束,建立以集装箱任务最大完工时间最小化为目标的混合整数规划模型。设计启发式算法,由中转平台的容量求得岸桥门架小车操作集装箱任务的时间窗,并采用遗传算法进行求解,给出相应的AGV调度优化方案,解决两大设备的协调调度问题。最后,以10组实验为例,比较了遗传算法与粒子群算法的优化结果。结果表明两种算法一致,且基于遗传算法的模型求解收敛速度更快,从而验证了该算法的可行性。     

基于改进遗传算法的泊位岸桥协调调度优化

针对集装箱码头资源调度不合理造成资源浪费的问题,在考虑岸桥装卸成本的基础上,以在港集装箱船总的作业成本最小为优化目标,建立了基于非线性混合整数规划的泊位岸桥协调调度优化模型。为使模型更加接近码头操作的实际情况,模型假设船舶装卸时间依赖于为其分配的岸桥数。采用基于可拓关联函数的改进遗传算法对模型进行求解。改进算法强调了不可行解的重要性,用可拓关联度来衡量种群中不可行解的优劣程度,通过在种群迭代中始终保持一定数量的不可行解来维持种群多样性,从而克服传统算法局部搜索能力较差的缺陷。数值实验验证了模型和算法的可行性和有效性,与不考虑岸桥装卸成本的模型相比,能够有效减少港口资源的浪费。     

龙门吊与集卡协同调度问题研究

在港口码头作业中,龙门吊的作业与集卡的作业之间存在着非常紧密的联系,如何更好地同步龙门吊与集卡之间的作业,对减少集装箱船的在港时间非常有效。同时考虑了龙门吊与集卡的协同调度,很好地考虑了龙门吊与集卡之间的同步。在此基础之上,首次考虑了实际作业中存在的一些约束,如多台龙门吊在同一个箱区作业时由于共享一个双向轨道而存在的龙门吊间不能相互跨越的约束。另外还有龙门吊间的安全距离约束,工作优先约束等。构建了一个数学模型来描述问题,目标是使得所有作业总完工时间最短。由于问题计算的复杂性,引进了一种多层遗传算法来求解模型,最后算例验证了算法的有效性。     

速度不确定下作业时间最短的集卡调度优化

在集装箱码头装卸作业中,提高集卡调度对作业效率有非常大的影响。而集装箱卡车重车和空车行驶速度的不确定性,增加了集卡调度的难度。为此提出建立不确定环境下作业时间最短的集卡调度优化模型。在完成固定装卸任务的前提下,通过对集卡的合理调度,达到不确定情况下集卡总作业时间最短。针对不确定模型的特点,采用粒子群算法快速求解,同时保证了解的有效性。算例表明上述模型和算法合理解决了不确定环境下集卡调度优化问题,得到较好的计算结果,并且降低了运算复杂度,提高了调度效率。     

基于作业链的泊位与岸桥协同调度研究

针对泊位与岸桥协同调度问题,引入\"链式优化\"思路,用作业链的方法分析集装箱装卸作业过程,首先将泊位计划作为开始链单元,采用资源节点优化策略进行分析,以最小化船舶在港总成本为目标建立模型;然后将岸桥卸船作业作为结束链单元,采用任务节点优化策略进行分析,以最小化岸桥最大完工时间为目标建立模型.考虑到作业链的整体性能,设计嵌...     

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。     

全岸线集装箱装卸桥调度模型研究

集装箱装卸桥是集装箱物流多式联运的关键设备,处于整个集装箱物流的重要节点。集装箱装卸桥的调度计划直接影响集装箱码头的运作效率。通过对集装箱码头装卸桥生产过程的研究,建立全岸线集装箱装卸桥调度与分配的混合整数动态规划模型,并采用基于段编码技术的遗传算法,进行模型优化求解;优化后的集装箱装卸桥调度方案的生产效率和生产作业均衡有明显改善。     

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...     

铁路集装箱中心站资源分配与作业调度联合优化

铁路集装箱中心站主作业区资源分配与作业调度联合优化对其经营效益和运作效率有重要影响.基于“轨道吊-集卡”协同装卸方案,引入轨道吊动态配置原则,以最大化作业均衡率和最小化作业成本为目标,构建多目标非线性混合整数规划模型,综合研究作业区域动态划分、贝位分配以及多轨道吊调度多层次联合优化问题. 根据问题特点,融合启发式规则、遗传算法和模拟退火算法,设计3层混合启发式算法求解模型.通过不同规模算例,对比Cplex与所设计算法的实验结果,验证模型的正确性和算法的有效性,并借助于不同划分原则、不同优化策略与不同间隔约束下的对比实验,验证优化模型与算法普适性.结果表明,新型装卸方案、动态作业区域以及联合优化策略可大幅度均衡轨道吊作业量,避免资源过度负载、降低中心站作业成本,为中心站的实际运营管理提供决策支持.     

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.     

基于仿真的优化方法综述

针对难以用数学模型表达的优化问题或带有随机性的优化问题,基于仿真的优化方法是其惟一的选择.因此,综述了基于仿真的优化方法的研究情况,介绍了仿真用于策略验证、基于仿真的Genetic Algorithm(GA)、基于仿真的Simulated Annealing(SA)、基于仿真的Particle Swarm Optimization(PSO)和仿真用于获取随机参数或函数等方法的实现.概括了基于仿真的优化方法在各领域的应用,并结合国内外的研究情况,对基于仿真的优化方法的难点进行了总结,并对其发展方向作了分析.     

基于桥吊迁移的集装箱码头连续泊位分配算法研究

集装箱码头资源（包括泊位、桥吊、堆场等）的高效利用已经被深入研究很多年了, 然而对于泊位分配中桥吊分配的研究大多停留在静态分配最大数量桥吊上。为了弥补静态分配桥吊的不足, 第一次研究了基于两船之间桥吊迁移的泊位分配问题, 通过桥吊迁移的决策方法, 最终设计出了一个新的泊位分配算法。实验证实设计的算法能更好地提高码头作业效率, 表明了桥吊迁移在港口作业中的有效性。     

基于动态平衡策划下的集装箱堆场箱位分配方案研究

针对集装箱在码头堆存时存在的箱位分配问题,在研究原有多场桥同时作业方案的基础上,提出了多场桥分区域动态平衡策划方案,弥补了原方案中因保证场桥间的安全距离而带来的缺陷。以合理利用堆存空间,提高场桥作业效率为目标,建立数学模型,结合遗传算法对所提方案进行验证。结果表明,分区域动态平衡策划方案能有效减少场桥的无效作业时间,提高场桥的工作效率,并能充分地利用堆场贝位,更好地利用堆场空间。