集装箱码头堆场出口箱箱位分配优化研究

摘要

随着集装箱运输量的逐年增长和全球集装箱班轮运输网络的逐渐形成，未来越来越多的集装箱将会日益集中到枢纽港进行装卸船作业，进而造成枢纽港现有堆场空间资源不足以满足日益增长的集装箱吞吐量需求。现阶段，除釜山港和深圳港等少数港口拥有可扩展的堆场空间资源外，其余绝大部分港口堆场几乎无法向外扩张空间。为了使空间资源相对紧张港口的集装箱增长量和空间资源不足的矛盾得到缓解或者解决，就必须提高港口码头的管理水平。即通过优化堆场内集装箱的堆存位置，使得集装箱码头堆场空间能够得到最大程度的利用。出口箱作为码头堆场内的重要箱型和箱流，其堆存位置的合理与否直接影响着靠港船舶在港时间的长短、装卸船效率的高低、堆场作业设备效率的高低以及作业成本的高低。因此，在空间资源有限的情况下，研究优化出口箱的箱位分配问题就变成了港口码头现阶段亟需解决的问题。
　　 关于堆场出口箱的堆存位置优化指派问题，本文通过分析现有集装箱码头堆场系统的连续作业属性和动态属性，采用滚动式决策策略来编制码头出口箱的堆存位置计划。在分析研究了集装箱码头不同堆放模式下进出口箱的作业流程，制约出口箱箱位分配的影响因素，以及空间分配主要解决目标等多方面的基础上，构建了以最小化不同时段各箱区贝位内作业量不平衡性和以最小化集装箱堆存位置到船舶停靠泊位之间距离为目标的多目标模型，且采用了方差来描述不同时段各箱区贝位作业量的不平衡性。通过设计改进惯性权重策略的粒子群优化算法(Particle Swarm optimization，PSO)，运用Matlab编程语言环境对模型进行了求解。仿真结果表明本模型获得的出口箱堆存位置较随机堆放模式使得内集卡的行驶距离缩短了约20％，各作业箱区的不平衡箱量减少了21.2％。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景

1．1．1 集装箱货物量的迅速增加

1．1．2 港口吞吐能力不足

1．1．3 集装箱船舶的大型化趋势

1．2 研究目的及意义

1．2．1 研究目的

1．2．2 研究意义

1．3 国内外文献评述

1．3．1 进出口箱单一箱型为研究对象

1．3．2 进出口箱两种箱型为研究对象

1．4 本文主要研究内容和思路

1．4．1 主要研究内容

1．4．2 主要研究思路

1．5 本章小结

第2章 集装箱码头堆场物流操作系统

2．1 集装箱码头堆场概述

2．1．1 集装箱码头堆场构成要素

2．1．2 集装箱码头堆场分类和布局

2．1．3 集装箱码头堆场堆放方式

2．2 各功能箱区的堆码规则

2．2．1 出口箱箱区码垛规则

2．2．2 进口箱箱区码垛规则

2．2．3 空箱箱区码垛规则

2．2．4 特种箱码垛规则

2．3 集装箱码头堆场作业计划策略

2．3．1 出口箱入箱进场堆场作业计划

2．3．2 进口箱卸船进场堆场作业计划

2．4 本章小结

第3章 集装箱堆场空间分配相关理论与问题

3．1 空间分配问题

3．1．1 空间分配问题理论

3．1．2 空间分配问题实际应用领域

3．2 集装箱码头堆场空间分配问题分析

3．2．1 集装箱码头堆场空间资源概述

3．2．2 集装箱码头堆场空间分配特性分析

3．2．3 集装箱码头堆场空间分配的影响因素

3．2．4 集装箱码头堆场空间分配相关模型

3．3 本章小结

第4章 码头堆场出口箱贝位分配优化模型及求解

4．1 问题描述

4．1．1 码头堆场内箱型及其对应作业过程

4．1．2 码头堆场计划安排的滚动计划模式

4．1．3 模型的解决目标

4．2 出口箱贝位分配优化模型的构建

4．2．1 模型前提

4．2．2 符号参数

4．2．3 出口箱贝位分配优化模型

4．3 非线性多目标规划问题的处理

4．4 算法设计

4．4．1 PSO算法基本理论

4．4．2 改进PSO参数选取

4．4．3 改进PSO求解流程

4．5 本章小结

第5章 算例分析

5．1 已知数据

5．2 模型求解及优化结果分析

5．2．1 种群规模的选取

5．2．2 改进PSO有效性分析

5．2．3 模型求解及优化结果分析

5．3 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 本文研究成果总结

6．2 本文研究方向展望

参考文献

附录 PSO主程序

攻读学位期间公开发表论文

致谢

作者简介