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考虑船舶延期抵港影响的单向航道船舶再调度优化

考虑船舶延期抵港影响的单向航道船舶再调度优化

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作者：姜威文大连海事大学

学位级别：硕士

随着航运业的不断发展,船舶大型化的趋势越来越明显。目前现有的单向航道港口建设资源已经无法满足日益增长的到港船舶的服务需求。由于单向航道宽度的制约,为了确保航行安全,单向航道在同一时间内只能允许船舶在一个方向上通航。即需... 详细信息

随着航运业的不断发展,船舶大型化的趋势越来越明显。目前现有的单向航道港口建设资源已经无法满足日益增长的到港船舶的服务需求。由于单向航道宽度的制约,为了确保航行安全,单向航道在同一时间内只能允许船舶在一个方向上通航。即需要将航道的进、出港过程分成多个时段在计划期内交替进行,这对港口安排船舶进出港计划增加了难度。且由于恶劣天气、疫情管控等因素的影响,船舶延期到港会给原有船舶调度计划带来一定扰动,若不及时调整会发生船舶滞港等影响。而而港口改建需要需要投入大量资金和时间的长期工程,无法快速解决目前所存在的问题因此。且由于在港口作业日益繁忙的背景之下,进一步针对船舶进出港次序计划进行优化以提高港口运行效率,减少船舶滞港现象,是应亟待研究的内容。(1)本文首先从文献综述引入,从单向航道相关作业研究现状、航道通行能力、受扰恢复相关方面文献进行评述。(2)对单向航道船舶进出港流程及切换原则进行了介绍,并分析了船舶进出港调度的影响因素。介绍了后文所求解用的模拟退火算法及其他启发式算法,提出算法的改进思路,为算法理论提供了保障。(3)重点考虑在船舶延期到港的影响下,本文建立了以船舶等待成本和插队成本之和最小的数学模型来优化原有调度方案。在问题求解时根据模型的特点设计了改进的遗传算法。避免了交叉变异过程产生不可行解,防止算法陷入局部最优解,从而提高了算法的搜索效率。算例所得结果表明处理这类延期问题,可以先按照原计划进行作业,等到合适的决策点进行决策。(4)采用本文算法、模拟退火算法和禁忌搜索算法分别对所建模型求解,每个算例求解5次取平均值,所求结果验证了算法的优越性。本论文所研究的问题可以为目前港口拥堵问题的解决提供一定的思路,为单向航道船舶进出港次序再调度优化提供一些决策支持供管理者参考。

关键词：单向航道延期抵港改进遗传算法船舶调度

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考虑船舶延期的双向航道船舶进出港优化

考虑船舶延期的双向航道船舶进出港优化

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作者：孙佳隆大连海事大学

学位级别：硕士

近年来,世界船舶呈现出了大型化的发展趋势,现有航道的通行能力已不能满足船舶通行需求,到港船舶有时需要在锚地等待进港。为了提升航道的通行能力,港口将单向航道改建为双向航道以获得更高的通行效率。双向航道以其宽度优势,可以允许... 详细信息

近年来,世界船舶呈现出了大型化的发展趋势,现有航道的通行能力已不能满足船舶通行需求,到港船舶有时需要在锚地等待进港。为了提升航道的通行能力,港口将单向航道改建为双向航道以获得更高的通行效率。双向航道以其宽度优势,可以允许进出港两个方向的船舶同时行驶,可以极大缓解拥堵问题,从而提升总的通行效率。但双向航道存在会遇、追越等危险情况。如何在发生中断问题如船舶延期到港情况下,对双向航道下的船舶进出港次序调度研究,是考验港方能否快速恢复港口作业秩序的考虑重点。本研究以双向航道港口为研究对象,在充分考虑双向通航服务规则的约束条件下,重点研究由船舶延期对港口船舶进出港次序的影响。所做工作如下:(1)从研究背景入手,对现有文献的研究现状从三个方面展开介绍。首先对有关航道作业的一些研究进行阐述,接着介绍了一些主要的港口调度问题,其中包含了关于船舶进出港次序以及一些其他的经典问题,最后对系统受扰恢复的方法进行了介绍,该部分是本文研究中解决问题的主要手段。(2)船舶进出港次序研究问题本质上属于排队系统的问题,对排队论的相关知识进行详细介绍,在港口服务系统中,“顾客”是船舶,“服务者”则是港口内的一系列作业系统。考虑对船舶进出港造成影响的因素:到港船舶流、航道条件、自然条件等。并介绍本文所使用的遗传算法及其他启发式算法,做好理论基础工作。(3)本文重点考虑船舶在航道内可能出现的会遇与追越等约束,兼顾航道内交通规则来调整进出港方案,构建了以所有船舶在港总等待时间最小为目标的混合整数规划模型,获得新的船舶进出港次序方案,设计了融入禁忌规则的改进遗传算法进行求解。在算例实验中,考虑延期时长和延期船舶数量的不同。结果表明,求得的方案有效地减少了船舶在港时间,验证了该算法的有效性,为双向航道船舶进出港调度次序的优化提供了决策支持。

关键词：双向航道延期抵港改进遗传算法船舶调度

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考虑船舶延期影响的复式航道船舶进出港调度优化

考虑船舶延期影响的复式航道船舶进出港调度优化

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作者：赵丹大连海事大学

学位级别：硕士

随着的世界经济的快速发展和贸易量的不断增加,海运已经成为了国际贸易中最普遍的一种运输方式,在世界物流业扮演着极为重要的角色。船舶要实现将货物在海洋与陆地之间承接,其中起到关键作用的便是港口。港口作为连接陆海的桥梁,可以起... 详细信息

随着的世界经济的快速发展和贸易量的不断增加,海运已经成为了国际贸易中最普遍的一种运输方式,在世界物流业扮演着极为重要的角色。船舶要实现将货物在海洋与陆地之间承接,其中起到关键作用的便是港口。港口作为连接陆海的桥梁,可以起到将货物在内陆与码头前沿之间转运的作用,还能通过专业设备为船舶提供装卸货物的服务,是海上运输流程中的重要一步,由此可见港口的服务效率对整条运输链的最终效率会产生很大的影响。近年来,海上运输量逐年增长,需要通过港口的船队规模也在不断扩大,这使得港口的业务量和作业压力激增,为其自身的服务能力提出了严峻的挑战。为了应对提升服务效率的难题并且抓住乘势发展的绝佳机遇,许多港口采取了改进措施,例如进行航道拓宽工作以求供更多的船舶在港内行驶。天津港复式航道的建设是我国港口的一个典型案例,该复式航道以其宽度优势,采用了大船在中间单向行驶,小船在两侧双向行驶的规则,使航道通过能力得到了提升。但是复式航道的使用同样会使其管理难度提高,如果没有科学的管控方案作为支持则会为船舶港内行驶带来安全隐患。此外,为了在复杂的作业环境中进一步提升港口船舶调度能力,应该对船舶到港延期现象加以考虑,这将有助于提升港口系统的稳定性,是管理者需要关注的一个难题。本文重点研究了在考虑船舶延期到港的情况下,以复式航道行驶规则为基础,为港口提出科学的船舶进出港次序优化方案。首先,搜集了有关航道作业和航道通行效率、船舶调度优化问题和干扰恢复问题的文献,分析了相关领域的研究现状与现存不足,从而阐述了本文研究问题的创新点与难点;其次,为了为后续研究提供理论基础,本文对复式航道、船舶调度问题和智能优化算法做了详细介绍;依据本文研究内容,以天津港复式航道作业规则为原型,对问题进行了描述,在进行合理的基本假设后,对所需参数进行设置,对所需考虑的各约束条件进行了详细解释,建立了复式航道下船舶进出港次序再调度优化模型;分析了所研究问题的特点和难点,在遗传算法的基础上引入了自适应规则以提高其局部搜索能力,对算法的使用流程做了详细介绍;使用算例分析实验对本文所用方法进行实际应用,算例考虑了两个船舶延期场景,对算法进行了有效性和优越性验证。

关键词：复式航道延期抵港改进遗传算法船舶调度

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