集装箱码头泊位系统资源配置与调度优化研究

摘要

集装箱运输的快速发展对集装箱码头的作业效率要求越来越高。在集装箱码头中与作业效率相关的泊位一直是稀缺资源，岸桥则是进行装卸的主要设备。泊位与岸桥资源的合理利用，能够有效的缩短船舶在港时间，提高码头的服务质量，实现港口效益的最大化。本文在归纳和评述大量相关文献的基础上，针对当前泊位、岸桥调度问题的研究现状，发现目前该问题研究仍不够理想。泊位与岸桥联合调度研究需要进一步改善，基于泊位、岸桥的主辅码头靠泊决策协同优化问题更是缺乏研究。本文针对上述几方面的问题，做出如下研究工作:
　　(1)考虑集装箱码头现实约束，根据泊位资源动态配置的具体特征，利用排队论的相关知识建立泊位资源动态配置模型，通过模拟迭代算法实现求解过程，实现泊位资源的动态配置。算例的实验结果证明该模型适合码头作业，具有良好的适应性。
　　(2)基于泊位资源动态配置的泊位计划，实现泊位与岸桥联合调度优化，构建联合调度模型，并通过遗传算法进行求解。在算例分析中，将联合调度优化的结果与单独优化的结果进行对比，无论是作业效率还是空闲率，联合优化的结果具有高效性，模型和算法具有高效性。
　　(3)基于泊位资源动态配置、泊位与岸桥的联合调度优化，构建主辅码头靠泊决策协同优化模型，在算法设计上，对遗传算法进行改进。通过编程和仿真实验，得出主辅码头靠泊决策以及转运计划，并通过对三种不同情形下的求解结果对比，算法能在较短的时间内收敛，证明了算法的有效性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究的背景与目的

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究目的

1．2 研究范围

1．3 研究方法与技术路线

1．4 研究内容

第2章 集装箱码头泊位系统的问题特性研究

2．1 集装箱码头概述

2．1．1 集装箱码头相关理论

2．1．2 集装箱码头功能

2．2 集装箱码头运作模式

2．2．1 集装箱码头运作管理环节概述

2．2．2 集装箱码头的其他运作环节概述

2．3 调度问题相关问题概述

2．3．1 调度的内涵

2．3．2 码头岸边侧随机性因素分类

2．3．3 物流调度相关概念描述

2．3．4 并行机调度问题

2．3．5 泊位岸桥调度与并行机调度的关联分析

2．4 泊位与岸桥联合调度概述

2．4．1 泊位调度

2．4．2 岸桥分配问题

2．4．3 岸桥调度问题

第3章 集装箱码头泊位资源动态配置优化

3．1 泊位系统特性

3．2 泊位资源配置研究文献

3．2．1 国内研究现状

3．2．2 国外研究现状

3．3 问题描述

3．4 基于排队论的泊位资源配置建模

3．4．1 排队论相关理论

3．4．2 模型假设

3．4．3 符号说明

3．4．4 模型构建

3．5 求解算法设计

3．5．1 模拟迭代算法设计

3．5．2 模拟迭代算法流程

3．6 数值实验与结果分析

3．7 本章小结

第4章 集装箱码头泊位与岸桥联合动态调度

4．1 问题描述

4．1．1 泊位调度现状

4．1．2 岸桥调度现状

4．1．3 泊位与岸桥联合调度现状

4．2 泊位调度优化研究文献

4．2．1 离散泊位调度优化

4．2．2 连续泊位调度优化

4．3 泊位与岸桥联合调度优化文献

4．3．1 离散泊位与岸桥分配的协调调度优化

4．3．2 连续泊位与岸桥分配的协调调度优化

4．4 泊位与岸桥联合动态调度模型

4．4．1 模型假设

4．4．2 符号说明

4．4．3 调度模型

4．5 求解算法设计理论

4．5．1 动态岸桥分配

4．5．2 模型求解算法特点

4．6 算法设计

4．6．1 遗传算法相关概念

4．6．2 染色体编码和初始解生成

4．6．3 交叉和变异

4．6．4 适应度函数和种群选择

4．6．5 终止条件

4．7 数值实验与结果分析

4．7．1 算例说明

4．7．2 参数设置

4．7．3 分析和比较

4．8 本章小结

第5章 集装箱主辅码头靠泊决策协同优化

5．1 问题描述

5．2 主辅码头泊位联合调度的优化研究文献

5．3 主辅码头的靠泊优化模型

5．3．1 模型假设

5．3．2 符号约定

5．3．3 模型构建

5．4 算法设计

5．4．1 改进的遗传算法

5．4．2 双层染色体编码

5．4．3 变异操作

5．4．4 浮码头停泊顺序决策

5．4．5 适应度函数和种群更新、终止条件

5．5 算例分析

5．5．1 仿真算例简介

5．5．2 结果分析

5．6 本章小结

结论与展望

参考文献

攻读学位期间公开发表论文

致谢

作者简介