集装箱装船顺序优化模型及遗传算法

摘要

配载是集装箱码头管理的一个重要环节，它主要解决船舶在不同港口装卸集装箱时，在遵循配载基本原则和保证船舶稳性和强度的基础上，确定集装箱在船上的具体位置，形成集装箱装卸顺序，减少中途港倒箱作业，增强码头设备操作的便利性，提高船舶运输效率。配载问题实际上是带有复杂约束的多目标组合优化问题，可简化为定序定位问题，本文所关注的是集装箱装船顺序问题。随着集装箱船舶不断更新换代，载箱量不断增加，更加深了问题的难度。 集装箱装船顺序问题是NP完全性问题，本文整理集装箱船配载过程中的复杂操作与约束，将问题归结为画积载图、堆场位置划分、标记积载图、针对标记的载位划分岸桥顺序、配载，且将问题简化，用数学符号抽象问题，建立集装箱船配载数学模型。本文将稳性、减少翻箱、可操作性等重要因素分解为评估策略，按优先级将各种评估策略划分等级，尤其将稳性问题具体到船的每行及每个载位，以寻找最优解。 鉴于近年来遗传算法，在许多工程应用领域中的非线性优化问题上取得了显著的成效，本文尝试将遗传算法应用于复杂的工程问题上。本文根据实际情况假设船模型，使用Java语言，在Eclipse开发环境下进行算法实现。实验中，本文确定遗传算法中群体大小，交叉概率，变异概率，终止代数参数适合于该模型的范围。实验结果表明，方案符合船舶配载要求，且集装箱装船顺序得以优化。 本文从模型建立、算法设计及算法实现，全面的给出集装箱装船顺序的解决方案。详尽的评估策略有助于解决目前很多装船顺序只有方案但不明确效果如何的问题。通过实验数据表明，本文优化模型及所设计的算法具有可行性和有效性。

目录

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引言

1码头概述

1.1集装箱船的结构特点

1.2.1集装箱船种类

1.2.2集装箱船的结构特点

1.2.3集装箱

1.2集装箱码头作业主要过程

1.2.1传统的码头操作流程

1.2.2集装箱的码头业务划分

2集装箱最优装船顺序问题

2.1基本概念及流程

2.2集装箱最优装船顺序问题

2.2.1画积载图

2.2.2堆场位置划分

2.2.3标记积载图

2.2.4针对标记的载位划分岸桥

2.2.5配载

3模型的建立

3.1评估函数(约束条件)

3.1.1稳性

3.1.2经济性

3.1.3可操作性

3.2目标函数

4遗传算法的设计

4.1遗传算法概述

4.2初始群体

4.3编码方式

4.4个体适应度评价策略(等级划分)

4.5选择算子

4.6交叉算子

4.6.1配对

4.6.2交叉算子的种类

4.7变异算子

5实验验证

5.1船模型假设

5.2程序设计

5.3选择运行参数

5.3.1编码串长度1:650(集装箱个数)

5.3.2针对群体大小M

5.3.3针对交叉概率Pc

5.3.4针对变异概率Pm

5.3.5针对终止代数T

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢