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堆场集装箱翻箱的PCNN优化控制算法

自动化学报 2011年第2期37卷 241-244页

作者：易正俊江静胡勇重庆大学数学与统计学院重庆400044 重庆长安股份有限公司重庆400021

集装箱的堆存状态与理想发箱顺序很难保持一致,翻箱操作是不可避免的.为降低堆场的翻箱率,提高作业效率,在获得集装箱的取箱顺序前提下,将每取一个集装箱所产生的可能状态视为一个状态结点,所需的翻箱次数加一个基数作为状态结点间的连... 详细信息

集装箱的堆存状态与理想发箱顺序很难保持一致,翻箱操作是不可避免的.为降低堆场的翻箱率,提高作业效率,在获得集装箱的取箱顺序前提下,将每取一个集装箱所产生的可能状态视为一个状态结点,所需的翻箱次数加一个基数作为状态结点间的连接权,把翻箱优化问题转化为最短路径求解问题.脉冲耦合神经网络(Pulse-coupled neuralnetwork,PCNN)具有独特的自动波并行传播的特性,适用于求解大规模实时问题,能一次求出源点到其他所有目标点的最短路径,从而获得最优的翻箱方案.其所需要的计算量仅正比于最短路径的长度,与路径图的复杂程度及路径图中的通路总数无关.这为建立集装箱的智能控制系统奠定了坚实的理论基础.

关键词：翻箱最短路径堆场智能控制脉冲耦合神经网络

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考虑翻箱作业的铁路集装箱中心站起重机调度

中南大学学报（自然科学版） 2019年第11期50卷 2915-2924页

作者：郭鹏何迅许素瑕西南交通大学机械工程学院

为了保证铁路集装箱中心站高效地完成站内转运,利用阶梯恶化函数表示翻箱作业过程,并以此构建轨道式集装箱起重机调度优化模型。由于精确算法难以在合适的时间内获得大规模问题的最优解,在此提出自适应邻域搜索规划算法。该方法采用自... 详细信息

为了保证铁路集装箱中心站高效地完成站内转运,利用阶梯恶化函数表示翻箱作业过程,并以此构建轨道式集装箱起重机调度优化模型。由于精确算法难以在合适的时间内获得大规模问题的最优解,在此提出自适应邻域搜索规划算法。该方法采用自适应大规模邻域搜索框架,并采用标准求解器求解产生的子问题。研究结果表明:本文方法在处理高达100个作业任务的算例时也能在较短的时间内给出较优解,可为站场转运作业过程中资源调度问题提供决策支持。

关键词：铁路集装箱中心站轨道式起重机调度翻箱数学规划邻域搜索

基于改进A*算法的四向穿梭车系统出库翻箱优化

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中国管理科学 2023年

作者：马云峰盛聪杨习杰任亮周志刚武汉科技大学管理学院武汉科技大学服务科学与工程研究中心湖北普罗格科技股份有限公司

四向穿梭车存储系统是一种基于穿梭车的新型存储和检索系统，能够保障电商环境下海量订单对极高出入库能力的需求。双端进出库端口设置能够释放四向库的性能，按序取货能够提升出库效率，系统多深位的特点会导致检索过程中的翻箱操作，... 详细信息

四向穿梭车存储系统是一种基于穿梭车的新型存储和检索系统，能够保障电商环境下海量订单对极高出入库能力的需求。双端进出库端口设置能够释放四向库的性能，按序取货能够提升出库效率，系统多深位的特点会导致检索过程中的翻箱操作，因此选择合适的翻箱落位操作来减少总翻箱次数至关重要。针对四向穿梭车仓储系统中有限制条件的有序双端出库翻箱问题，以最小化翻箱次数为目标，设计启发式上界和估值函数来改进A*算法求得最优解。在不同系统布局下生成大量算例进行数值实验。结果表明，与基于最优巷道规则的启发式算法HEUR相比，改进A*算法在翻箱次数上平均减少16.62%；在相同规模下矩形布局能够进一步减少翻箱次数；双端相比单端出库布局能够平均减少70.43%翻箱次数。随着系统规模增大，算法优化效果更好，存储密度与翻箱次数的负相关性逐渐减弱。

关键词：四向穿梭车系统翻箱双端取货启发式上界改进A*算法

考虑翻箱的场桥调度和提箱集卡数量的集成优化

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运筹与管理 2021年第9期30卷 48-55页

作者：郑红星段爽孙丛大连海事大学交通运输工程学院辽宁大连116026

在集装箱码头的进口箱堆场中,码头预约机制、待提箱的实时位置和场桥作业调度方案是制约堆场作业效率和堵塞情况的关键。为缓解进口箱堆场的拥塞情况并提高作业效率,在固定的预约时段内,考虑实时压箱量最少的翻箱规则,兼顾场桥间不可跨... 详细信息

在集装箱码头的进口箱堆场中,码头预约机制、待提箱的实时位置和场桥作业调度方案是制约堆场作业效率和堵塞情况的关键。为缓解进口箱堆场的拥塞情况并提高作业效率,在固定的预约时段内,考虑实时压箱量最少的翻箱规则,兼顾场桥间不可跨越和保持安全间距等现实约束,以场桥最长完工时间最小为目标,构建数学优化模型,设计了嵌入修复算子的改进遗传算法用于求解;通过算例实验验证了算法的有效性和方案的优越性,可为堆场实际作业提供决策参考。

关键词：提箱集卡数量场桥调度翻箱改进遗传算法

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位内集装箱翻箱操作的启发式优化

上海海事大学学报 2009年第4期30卷 13-16,56页

作者：金鹏黄有方严伟上海海事大学物流工程学院上海200135

为提高集装箱码头作业效率,提出装船时位内翻箱操作的启发式优化决策方法.在既定的初始堆存状态下,以最小化总翻箱次数为优化目标,通过制定可等价替换抽象约束的箱位选取规则,以最大程度保证装船系统的流畅性为约束条件,建立装船时位内... 详细信息

为提高集装箱码头作业效率,提出装船时位内翻箱操作的启发式优化决策方法.在既定的初始堆存状态下,以最小化总翻箱次数为优化目标,通过制定可等价替换抽象约束的箱位选取规则,以最大程度保证装船系统的流畅性为约束条件,建立装船时位内翻箱问题的优化模型.根据启发式最小翻箱增加优化算法,制定位内集装箱翻箱操作优化决策方法.

关键词：翻箱堆场堆存位启发式算法

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集装箱堆场（预）翻箱问题建模与优化研究

集装箱堆场（预）翻箱问题建模与优化研究

作者：刘曙光武汉理工大学

学位级别：硕士

随着我国经济的持续快速发展,港口集装箱吞吐量快速增加,港口码头集装箱拥堵和港口压船现象不断出现。如何提高港口集装箱码头的装卸速度和吞吐效率,从而减少船舶在港停泊时间成为我国集装箱码头的当务之急。在集装箱堆场,影响装船效率... 详细信息

随着我国经济的持续快速发展,港口集装箱吞吐量快速增加,港口码头集装箱拥堵和港口压船现象不断出现。如何提高港口集装箱码头的装卸速度和吞吐效率,从而减少船舶在港停泊时间成为我国集装箱码头的当务之急。在集装箱堆场,影响装船效率的主要因素之一是堆场翻箱问题,除了对装船时取箱过程中的翻箱问题进行优化,提高装船效率的另一种方法就是对集装箱进行预翻箱整理,使得集装箱的堆放顺序符合取箱顺序,以尽量减少取箱装船过程中的翻箱次数。本文以集装箱堆场单贝位出口箱装船时和装船前的翻箱过程为研究对象,对其进行优化,从而减少翻箱次数,达到提高集装箱码头装船效率的目的。本文首先介绍了集装箱堆场和(预)翻箱问题,分析了翻箱操作产生的原因和其造成的影响,分析了降低翻箱次数的重要性和解决方法;然后提出了集装箱堆场单贝位出口箱装船时翻箱问题的假设,构建了翻箱问题的整数模型,结合贝位规模和箱子数量不断变化的翻箱案例,利用分支定界精确算法对其进行了优化,并对优化结果进行了分析。鉴于集装箱堆场装船时翻箱问题属于组合优化问题,具有NP特性,在问题规模较大时利用分支定界算法难以或者无法在可以忍受的时间内得到最优解,因而本文针对装船时翻箱过程中落箱位置的箱位选取设计了启发式规则,利用visual c++编写了翻箱问题的程序,结合贝位规模及集装箱数量不断变化的翻箱问题随机案例,对其进行了优化,并对优化结果进行了分析,同时和分支定界算法的优化结果进行了比较,验证了其正确性。由于启发式算法本身的特性,其对问题进行优化得到的解只能是问题的近优解或可行解,本文基于问题空间搜索算法的思想对提出的启发式算法作了进一步改进。本文提出了集装箱堆场单贝位出口箱装船前预翻箱问题的假设,构建了装船前预翻箱问题的整数数学模型,利用分支定界精确算法对预翻箱随机案例进行了求解优化,并对优化结果进行了分析。优化实验结果及其分析表明：1)分支定界算法能够结合数学模型获得问题的精确解或最优解,但随着贝位规模及箱子数量的增大,时间成本呈指数增加;2)启发式算法及基于问题空间搜索的改进启发式算法,能在较短时间内得到问题的近优解或可行解;3)随着案例规模的增大,改进后的启发式算法能够较改进前的启发式算法得到质量更高的解。

关键词：预翻箱翻箱分支定界启发式算法问题空间搜索算法

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集装箱翻箱优化方案设计

水运工程 2008年第4期 57-61页

作者：白治江王晓峰上海海事大学信息工程学院上海200135

提出了堆场翻箱问题的整数规划模型。对已知的初始堆码状态,在同一个贝位内翻箱,使其最终堆码状态满足积载计划规定的装船次序,目标是使翻箱次数最少。实验结果表明,该模型求解速度快,解的质量高。

关键词：整数规划翻箱网络流优化

考虑翻箱的场桥调度和外集卡数量控制集成优化

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考虑翻箱的场桥调度和外集卡数量控制集成优化

作者：段爽大连海事大学

学位级别：硕士

随着海运集装箱量的快速增长,在集装箱码头的进口箱堆场中,码头预约机制、待提箱的实时位置和场桥作业调度已成为制约堆场作业效率的关键。如何在兼顾堆场翻箱量的前提下设计集卡预约机制,且一并关注场桥调度,对提高码头的作业效率,减... 详细信息

随着海运集装箱量的快速增长,在集装箱码头的进口箱堆场中,码头预约机制、待提箱的实时位置和场桥作业调度已成为制约堆场作业效率的关键。如何在兼顾堆场翻箱量的前提下设计集卡预约机制,且一并关注场桥调度,对提高码头的作业效率,减少外集卡在堆场中堵塞至关重要。文中研究的是考虑翻箱的场桥调度和外集卡数量控制的集成优化问题,根据所描述的问题场景构建数学优化模型,并且设计相应的算法进行求解。首先,通过对国内外学者相关文献的分析评述,针对集装箱码头进口箱堆场的作业现状,给出了主要研究内容、目的及意义;其次为缓解进口箱堆场的拥塞情况并提高作业效率,在固定的预约时段内,考虑实时压箱量最少的翻箱规则,兼顾场桥间不可跨越和保持安全间距等现实约束,以场桥最长完工时间最小为目标,构建了场桥调度和外集卡数量控制的集成优化模型;接着根据模型和问题特点,设计了双层编码的改进遗传算法用于求解,且在算法中嵌入了修正无效解的修复算子;随后采用上述模型和算法得出优化的场桥调度方案,并实时计算预约外集卡的作业时长,当该时长超过预约时段与安全等待时长之和时,则停止预约;最后通过与先到先服务方案进行算例对比,验证了本文所求方案的优越性;并通过与传统遗传算法和模拟退火算法进行对比,验证了算法的有效性,为堆场实际作业提供决策参考。依据算例实验结果,本文的模型和算法可为集装箱码头进口箱堆场在进行提箱外集卡预约时,给出动态调控的预约外集卡数量以及堆场中场桥的作业方案;综上,文中研究丰富了学术界在此方面的理论知识,并为集装箱码头进行资源优化提供了理论支撑。

关键词：外集卡数量场桥调度翻箱改进遗传算法

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基于动态规划的贝位内集装箱翻箱优化

基于动态规划的贝位内集装箱翻箱优化

作者：李斌大连海事大学

学位级别：硕士

随着中国进入WTO,中国的对外贸易量不断的增加,作为对外贸易主要交通渠道的航运事业也得到了进一步的发展,在这一发展过程中集装箱航运市场更是得到了快速的发展,全球投入运营的超大型集装箱船舶也日益增加,港口作为集装箱运输的节点也... 详细信息

随着中国进入WTO,中国的对外贸易量不断的增加,作为对外贸易主要交通渠道的航运事业也得到了进一步的发展,在这一发展过程中集装箱航运市场更是得到了快速的发展,全球投入运营的超大型集装箱船舶也日益增加,港口作为集装箱运输的节点也受到了很大的影响,集装箱堆场的翻箱率不仅对集装箱堆场的作业效率有很大的影响,同时对集装箱船舶的装船速度及装船的流畅性也有很大的影响。可以说翻箱率的高低对集装箱码头及船公司有着重要意义。本文首先对现实堆场中集装箱的堆存情况进行了分析,阐述了减少贝位内翻箱操作的重要性。阐述了当前对于翻箱问题研究的现状,介绍了国内外学者对于类似问题的研究成果。并对贝位内翻箱操作的概念进行了详细介绍,阐述了集装箱堆场产生贝位内翻箱操作的原因。通过对翻箱操作对堆场作业效率的影响,分别介绍了贝位内翻箱对堆场作业效率及船舶停泊时间的影响。其次本文对动态规划的适用条件、阶段划分、状态选择、决策及策略等内容进行了深入分析,为本文的问题求解打下了坚实的数学基础。并对翻箱问题的实质做了深入的描述,通过具体的贝位堆存情况对目标箱、必翻箱、阻塞箱三者之间的关系做了详细介绍,阐述在翻箱操作时如何处理这三者之间的位置关系。通过对三者关系的分析,给出了翻倒出的集装箱堆存箱位的选取原则,且对原则进行了具体分析。最后对实际贝位内的堆存状态进行分析,根据给出的堆存箱位的选取原则,为翻倒箱选择合适的堆存位,从而得出各个阶段不同的堆存状态。然后将各个堆存状态按照先后顺序连接起来抽象成为一幅有向附权图,根据并行处理的思想,用动态规划方法对问题进行双向求解,最终得出最优的翻箱策略,使得翻箱的总次数最少。

关键词：集装箱堆场翻箱贝位内动态规划