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支线集装箱船舶航线规划与配载协同优化

中国航海 2023年第4期46卷 54-60页

作者：肖笛李俊温想赵雅洁武汉科技大学汽车与交通工程学院湖北武汉430070

针对支线集装箱船舶运输中喂给港数和靠泊条件不一的实际背景,考虑船舶容量、行驶稳性和交付时间等约束,采用两阶段分层方法研究支线集装箱船舶航线规划和配载协同优化问题。两阶段中分别以所有船舶总运营成本最小和混装堆栈数最小为目... 详细信息

针对支线集装箱船舶运输中喂给港数和靠泊条件不一的实际背景,考虑船舶容量、行驶稳性和交付时间等约束,采用两阶段分层方法研究支线集装箱船舶航线规划和配载协同优化问题。两阶段中分别以所有船舶总运营成本最小和混装堆栈数最小为目标,构建船舶航线规划和配载优化的混合整数规划(MIP)模型,结合问题特征设计粒子群算法(PSO)求解模型。结果表明:模型与算法均可实现问题求解,对于较大规模的算例,模型最长求解时间超过600 s,PSO最长求解时间为16.66 s,平均10.00 s内完成求解,表现出较好的求解性能,可为支线集装箱船舶航线规划与配载协同优化提供决策参考。

关键词：支线集装箱运输航线规划船舶配载两阶段分层方法粒子群算法

考虑岸桥作业的集装箱船舶配载多目标优化研究

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考虑岸桥作业的集装箱船舶配载多目标优化研究

作者：赵雅洁武汉科技大学

学位级别：硕士

集装箱运输是国内外货物运输的重要组织形式,在促进区域经济发展、服务国内国际双循环新发展格局等方面扮演重要角色。有效的配载决策是保障港航双方利益的关键所在,与船舶运输经济性及航行安全性等直接相关。为了缩短集装箱船舶在港停... 详细信息

集装箱运输是国内外货物运输的重要组织形式,在促进区域经济发展、服务国内国际双循环新发展格局等方面扮演重要角色。有效的配载决策是保障港航双方利益的关键所在,与船舶运输经济性及航行安全性等直接相关。为了缩短集装箱船舶在港停留作业时间,提升码头的装卸效率,在配载中,一方面要减少阻塞箱数目;另一方面要增加岸桥作业的效率,通过合理的配载使岸桥作业量尽量均衡。同时良好的稳性和浮态可在保证船舶安全适航的同时,节油减排。综合考虑上述船舶配载决策偏好,以最小化船舶堆栈占用数目、阻塞箱数目为目标,同时考虑对稳性高度值、横倾角值及纵倾值进行优化来调整船舶稳性,构建了集装箱船舶配载多目标优化的整数规划模型。后再将岸桥作业不均衡量纳入目标函数考虑,旨在进一步提升港口岸桥设备的作业效率,得到考虑岸桥作业均衡的集装箱船舶配载多目标优化模型。为了避免处理三维以上的多目标问题时陷入局部最优,采用NSGA-Ⅲ算法对问题求解。为保证多目标并行寻优效果,采用灰熵并行分析法改进NSGA-Ⅲ算法,将灰熵并行关联度作为适应度值引导算法进行精英选择。实验结果表明,改进后算法在求解性能表现上优于采用一般选择策略的算法,对算例参数设置具有较好鲁棒性,可为实际制定集装箱船舶配载计划提供一定决策支持。

关键词：船舶配载多目标优化 NSGA-Ⅲ算法灰熵并行分析岸桥作业

考虑集装箱放关情况的自动化集装箱码头船舶配载研究

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考虑集装箱放关情况的自动化集装箱码头船舶配载研究

作者： Wei Lian William Lee 上海交通大学

学位级别：硕士

近年来,在集装箱运输领域,随着科技、设备及人工智能的飞速发展,自动化集装箱码头技术逐渐成熟,相比传统集装箱码头,它有着更高的码头整体作业效率以及更低的劳动力成本两大优势。在自动化集装箱码头的装卸任务中,岸桥、自动导引车(Auto... 详细信息

近年来,在集装箱运输领域,随着科技、设备及人工智能的飞速发展,自动化集装箱码头技术逐渐成熟,相比传统集装箱码头,它有着更高的码头整体作业效率以及更低的劳动力成本两大优势。在自动化集装箱码头的装卸任务中,岸桥、自动导引车(Automated Guided vehicle,AGV)和场桥都已实现自动化,而作为装船任务的依据——船舶配载仍然有大量需要人参与的决策,且船舶配载耗时较长,使其成为了装船作业的瓶颈。目前,自动化集装箱码头船舶配载有着规模庞大、约束及特性复杂、时效性强的特点,根据集装箱放关情况可以将其分解为未放关箱箱位预留问题和放关箱选位问题。对于前者,目前仅通过配载员凭借经验完成,不仅耗时长,而且不能保证预留方案的最优性;对于后者,目前基于启发式规则的选位算法虽然能在算时间内求解,但解的质量不能得到保证。为此,本研究首先针对未放关箱箱位预留问题进行分析,并将其视为一种背包问题的变种问题,构建其模型,之后提出一种基于动态规划的整列寻优算法(Stack Selection Algorithm,SSA),该算法可以在非常短的时间内计算出若干个可行的箱位预留方案,并根据适应度函数计算出最优解,同时本文通过实验证明了SSA算法在求解时间和求解效果上的优越性。之后,本研究针对放关箱选位问题进行了问题假设、参数定义及模型构建,之后设计一种改进遗传算法(Advanced Genetic Algorithm,AGA),提出一种“教育”阶段,具体为随机采取四种邻域搜索动作以改进遗传算法,改善遗传算法的收敛能力。后将该算法与常规智能算法、基于规则的贪婪算法以及自动化集装箱码头常用的启发式算法进行对比,证明了算法的可靠性。最后,以未放关箱箱位预留的研究为基础,进行洋山四期码头箱位预留功能模块系统集成设计,将模块输出可视化,以验证模块的有效性。

关键词：自动化集装箱码头船舶配载动态规划改进遗传算法

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考虑岸桥作业的集装箱船配载多目标优化

上海海事大学学报 2024年第2期45卷 35-45页

作者：李俊赵雅洁肖笛温想天津港(集团)有限公司天津300461 武汉科技大学汽车与交通工程学院湖北武汉430070

为进一步提高集装箱码头作业效率,降低船舶在港停留时间,将码头前沿负责装卸作业的岸桥设备纳入集装箱船配载决策考虑范围内,通过降低航线上各港口的岸桥作业不均衡量保证船舶在港作业效率。考虑船舶运输安全性、经济性、适航性等需求,... 详细信息

为进一步提高集装箱码头作业效率,降低船舶在港停留时间,将码头前沿负责装卸作业的岸桥设备纳入集装箱船配载决策考虑范围内,通过降低航线上各港口的岸桥作业不均衡量保证船舶在港作业效率。考虑船舶运输安全性、经济性、适航性等需求,以岸桥作业不均衡量、船舶阻塞箱数量、稳心高度、横倾角和纵倾值为目标,构建集装箱船配载多目标优化模型。为有效求解多目标优化问题,采用灰熵并行分析法改进第三代非支配排序遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithmⅢ,NSGA-Ⅲ)。实验结果表明:改进算法在求解性能上优于一般的带精英选择策略的算法,对算例参数设置变化具有较好鲁棒性,可为制订岸桥作业量均衡的集装箱船配载计划提供一定决策支持。

关键词：船舶配载多目标优化第三代非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅲ) 岸桥作业量均衡

基于双40英尺岸桥装卸的船舶多港主贝配载优化决策

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同济大学学报（自然科学版） 2021年第5期49卷 687-694页

作者：张艳伟马佳乐武汉理工大学物流工程学院湖北武汉430063

考虑双40英尺岸桥装卸、20英尺与40英尺干货箱和冷藏箱配载、船舶舱盖等影响,以航线倒箱次数及双40英尺岸桥总装卸次数最小为目标,建立船舶多港主贝配载问题混合整数规划模型,提出舱位内20英尺和40英尺箱混装及非混装两种策略,设计基于... 详细信息

考虑双40英尺岸桥装卸、20英尺与40英尺干货箱和冷藏箱配载、船舶舱盖等影响,以航线倒箱次数及双40英尺岸桥总装卸次数最小为目标,建立船舶多港主贝配载问题混合整数规划模型,提出舱位内20英尺和40英尺箱混装及非混装两种策略,设计基于启发式规则的超尺寸装箱算法求解两种策略下的配载方案。实例验证表明,采用该配载模型和求解算法能得到优化的配载方案。分析两种策略下的配载结果发现,非混装策略能有效提升总装卸作业效率,同时在同等初始条件下,双40英尺岸桥较普通岸桥至少提升24.5%的作业效率。

关键词：多港主贝配载船舶配载多箱型双40英尺岸桥超尺寸装箱

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以自动化码头为中心的船舶配载优化

计算机应用 2021年第11期41卷 3385-3393页

作者：丁一王聪上海海事大学物流研究中心上海201306

针对自动化码头船舶配载效率较低的问题,为了提高设备资源利用率,提出了一种基于船舶配载特点设计的固定集搜索(FSS)算法。首先,在考虑一般船舶配载原则的基础上,以桥吊作业计划为依据,引入箱区作业均衡因素,将最小化箱区翻箱量、总装... 详细信息

针对自动化码头船舶配载效率较低的问题,为了提高设备资源利用率,提出了一种基于船舶配载特点设计的固定集搜索(FSS)算法。首先,在考虑一般船舶配载原则的基础上,以桥吊作业计划为依据,引入箱区作业均衡因素,将最小化箱区翻箱量、总装船时间以及尽可能的箱区作业均衡作为目标,建立自动化码头船舶配载混合整数规划模型;其次,通过固定较优解中多次出现的元素来寻求最优解。实验结果表明,不同规模的实例下,FSS算法相较于Cplex,翻箱量和不均衡箱数分别平均减少了22.3%和11.7%,目标函数值平均优化了6.5%;所提固定集搜索算法与粒子群优化(PSO)算法、遗传算法(GA)和蚁群优化(PSO)算法相比,目标函数值平均优化了2.1%,凸显了FSS算法更高的配载效率。而为了增加案例的多样性,对箱区堆栈分布和比例进行了调整。在这个情况下,FSS算法的不均衡箱数相较上述三种算法平均减少了19.3%,设备资源利用率更高。

关键词：自动化码头船舶配载箱区作业均衡翻箱固定集搜索

考虑箱区作业均衡的ACT船舶配载鲁棒优化研究

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计算机工程与应用 2020年第13期56卷 262-272页

作者：丁一田亮龚杰上海海事大学物流研究中心上海201306

基于自动化集装箱码头堆场与传统堆场在布局与机械配置方面的区别,将箱区作业均衡因素引入船舶配载问题中,以最小化装船作业时间和箱区作业均衡为目标建立考虑箱区作业均衡的自动化集装箱码头船舶配载混合整数规划模型;同时引入解的保... 详细信息

基于自动化集装箱码头堆场与传统堆场在布局与机械配置方面的区别,将箱区作业均衡因素引入船舶配载问题中,以最小化装船作业时间和箱区作业均衡为目标建立考虑箱区作业均衡的自动化集装箱码头船舶配载混合整数规划模型;同时引入解的保守性参数,将确定性模型转化为考虑桥吊作业时间不确定性的自动化集装箱码头船舶配载鲁棒优化模型,再设计基于编号与排序的禁忌搜索算法对算例进行求解。结果证明了模型的正确性与算法的有效性,且各案例在不考虑箱区作业均衡因素时得到的箱区作业不均衡箱量比考虑该因素时得到的箱区作业不均衡箱量平均高出17.8%,不确定性情况下,“集中配载”现象更加显著。

关键词：自动化集装箱码头船舶配载箱区作业均衡禁忌搜索鲁棒优化

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船舶原理与配载

2009年

作者：刘祥柏李先

本书在内容的选材上注重理论与实际的结合，力图重点突出职业岗位的针对性和适用性，在对船舶基本结构和原理进行阐述的基础上，编者结合工作实践经验和教学心得，系统全面的介绍了各类船舶配我的操作实务，在对章节内容实行模块化讲授... 详细信息

ISBN: (数字)9787501790647

ISBN: (纸本)9787501790647

本书在内容的选材上注重理论与实际的结合，力图重点突出职业岗位的针对性和适用性，在对船舶基本结构和原理进行阐述的基础上，编者结合工作实践经验和教学心得，系统全面的介绍了各类船舶配我的操作实务，在对章节内容实行模块化讲授的基础上，较好的处理了知识、能力和素质 ……

关键词：船舶配载船舶原理

来源：汇雅图书（南通市图书馆... 评论

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综合安全评估法在船舶配载中的应用

大连海事大学学报 2003年第4期29卷 28-30页

作者：沈华李荣辉大连海事大学航海学院辽宁大连116026

介绍了综合安全评估方法的概念和整个体系的理论框架.针对如何在船舶安全配载中应用该方法,从配载危险识别、配载风险评估、风险控制方案及各种方案的费用/效益评估和决策建议等方面进行了分析和研究.研究的初步结果,对提高航运公司风... 详细信息

介绍了综合安全评估方法的概念和整个体系的理论框架.针对如何在船舶安全配载中应用该方法,从配载危险识别、配载风险评估、风险控制方案及各种方案的费用/效益评估和决策建议等方面进行了分析和研究.研究的初步结果,对提高航运公司风险管理水平有积极的作用,并对进一步开展船舶配载安全管理方面的研究有参考价值.

关键词：船舶配载综合安全评估法风险分析风险控制方案安全配载配载危险识别