考虑船舶航速的集装箱班轮燃油补给策略

针对集装箱班轮运输中船舶燃油补给问题,分析船舶航速变化对燃油消耗产生的非线性影响,推导出船舶航速与船舶往返时间及船舶油耗之间的关系式,以连续多航次船舶燃油补给总成本最低为目标,加油港与加油量为决策变量,建立周计划内考虑航速的集装箱班轮燃油补给混合整数非线性规划模型.根据模型特点,利用分段线性逼近函数对模型进行等价转换.以某航运公司的亚欧单航线为仿真实验,依次分析港口时间窗、船舶类型、燃油价格及船舶油舱容量等因素对船舶燃油补给策略的影响.结果表明:该模型可以同时决策船舶加油港的选择、加油量的大小及航速的调整,比传统模式更能节省油耗和成本.     

考虑货量的集装箱班轮营运成本优化

针对集装箱班轮单航线同型船的运输优化问题,考虑航线港口时间窗和货量的影响,建立以航线营运成本最小为目标的优化模型,设计和应用向上取整的遗传算法,通过算例分析验证模型的有效性。结果表明:燃油价格上升或货量增加时,最优配船数量会随着燃油价格的上升在一定范围内保持不变,总体随着燃油价格的增加而增加;最优航速在配船数量不变时基本上保持不变,受港口时间窗的影响,各段最优航速均不相同;主机总燃油成本在配船数量不变时会随燃油价格的上升而增加,但在配船数量增加的转折点处会随着燃油价格的上升而下降;总营运成本是否增加主要取决于最优航速下燃油成本的节约量与增加配船对应固定成本的增加量两者之间的博弈。     

远洋干线班轮航速与航线配船优化模型与算法

针对燃油价格剧烈波动条件下的远洋干线集装箱班轮航速和航线配船优化问题,通过分析远洋干线各航段货运量与港口对需求量、班轮航速与航线配船数量及燃油消耗量之间的关系,构建班轮航速与航线配船优化非线性规划模型,并设计逐步逼近求解算法,通过实例分析验证模型和算法的有效性及适用性。结果表明:基于航速优化策略,通过在不同航线上合理地配置船舶类型和数量,可明显降低班轮运输成本;依据燃油价格变化,适时采取"加船减速"或"减船加速"策略,可有效提高船公司的经济效益。     

不确定环境下的班轮运输补油策略与航速优化

考虑燃油价格的不确定性及航运碳排放因素,以船舶加油港口的选择、补油量和各航段航速为决策变量,建立基于模糊规划的班轮运输船舶燃油补给策略与航速优化模型。从理论上分析论证该模型存在最优解,并运用实例验证模型的有效性。进一步分析燃油价格模糊区间大小、碳税税率对航运成本、船舶补油策略和航速决策的影响。结果表明:班轮企业只有合理设置燃油价格模糊程度和碳税税率,才能保证企业的经济效益和社会效益。     

基于能效管理的船舶航速系统优化设计

在目前航运业市场低迷、运力过剩的境况下,航运企业愈发重视对燃油成本的控制,对航速节油也有了更多的要求.为此,提出基于能效管理的船舶航速系统优化设计,计算船舶营运的经济航速.并结合航次的航线、航向、航速及每段航线的天气、水文等信息,对船舶营运航速的模型进行不断优化调整,指导船舶航行,为船舶及船岸操作提供决策支持,以达到优化节能的目的.     

不同市场环境下的班轮航线配船与航速优化

为有效提高班轮公司的经济效益,对不同市场环境下的班轮航线配船与航速优化方案进行研究。针对低迷市场环境下的单航线,建立以船队日均总成本最小为目标的单航线配船模型;针对景气市场环境下的多航线,考虑船队规模、船舶载货能力和航线运价差异,建立以所有航线日均总利润最大为目标的航线配船与航速优化模型,设计遗传算法求解模型。对某班轮公司的亚洲航线进行优化,结果表明:市场低迷时,随着油价升高,需通过增加营运船舶、减少闲置船舶及相应地降低航速来降低成本;市场景气时,该算例验证了多航线配船与航速优化模型的有效性和实用性。     

基于航次营运效益的不定期船航速优化研究

为探究不定期船的最优航速问题，对单航次、单货物的不定期船进行航速优化研究。建立2个基于航次营运效益的船舶航速优化数学模型，分别以航次净收益最大和航次日收益最大为优化目标，全面考虑航速对航次净收益、航次日收益、航次时间的影响和货主的运输服务时间要求等。基于设计的优化算法，自主开发了优化软件对模型进行求解，实现航次净收益或航次日收益最大化。研究结果表明：通过某型散货船算例分析，验证了软件给出的最优航速比航运公司提供的指导航速取得的航次净收益更大或航次日收益更大。     

考虑营运成本和排放的船舶航速多目标优化模型

针对船舶航速优化中的营运成本和CO_2及污染物排放2个互相矛盾的关键因素,提出一种基于理想点多目标优化的船舶最优航速求解方案。分别通过极小化营运成本和排放得到船舶的最小营运成本和最小排放解决方案,运用线性加权法求得营运成本和排放的Pareto最优解集。应用范数概念,通过Minkowski距离从Pareto前沿寻求权衡最优解,并根据权衡最优解对应的营运成本和排放求解对应的最佳航速。利用实船观测数据进行对比,表明该模型可进一步控制船舶营运成本和CO_2及污染物排放,验证了该方法的可行性及合理性。该航速优化方法的最大优点是能对不同船舶或不同航线的航速实现自动计算,无需人为干涉或借鉴专家知识。     

气象条件和排放控制区规定的船速多目标优化

针对(Encission Control Area, ECA)法规背景下燃油价格升高的问题,以船舶营运成本和航行时间为目标,综合考虑ECA内外使用燃油的价格差以及气象条件的影响,提出一种船舶航速多目标优化模型。采用非支配排序遗传算法(Non-Dominated Sorting Genetic Algorithm-II, NSGA-II)寻找Pareto最优解集,利用TOPSIS (Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution)算法从Pareto最优解集中筛选出最佳折中解。选定天津—宁波航线进行案例分析,结果表明:综合考虑ECA法规和气象条件能够有效减少船舶航行时间和航行总成本,并能帮助船公司更好地应对燃油价格上涨。此外,制定改变船速的最佳时间间隔,同样可有效减少航行成本。     

海运温室气体减排市场机制对班轮经营的影响

班轮运输中船舶航速快,燃油消耗费用在成本中占比高.因此,与燃油消耗量密切相关的“海运温室气体减排市场机制”的实施将使班轮运输受到的影响较其他运输方式大.为研究减排市场机制对班轮经营的影响,比较了目前在国际海事组织讨论的三类主要市场机制的运行特征,分析了它们对海运运输成本的影响途径以及因实施海运排放交易体系(METS)和国际海运温室气体基金机制(GHG FUND)而产生的碳成本.在此基础上,定量分析了集装箱班轮航线经营中不同船型、航速情景下,实施市场机制产生的碳成本随燃油价格和碳价格变化的规律.结果表明,在班轮航线上,为降低温室气体排放而降低航速,尽管使投入船舶增多,但整体营运效益得到改善.高速、大型船舶减速后带来的成本降低效应比小型、低速船舶来得大.     

不定期船最佳航速优化研究

不定期船的航次日均盈利额主要受航速及燃油价格波动的影响,对于多艘不定期船,固定成本的不同也会 造成航次日均盈利额的差异.首先,采用控制变量法分别研究燃油价格及不同船舶固定成本的变化对不定期船航 次日均盈利额的影响,然后以航次日均盈利额最大化为目标构建不定期船最佳航速优化模型.最后,以中巴铁矿石航线上ATHENIAN PHOENIX号不定期船为例对该优化模型进行了实例分析,得出最佳航速优化计算公式及曲线图.     

内河班轮运输的航线设置优化

以长江集装箱班轮运输系统为研究对象,采用两阶段分析方法:第一阶段,寻找可行航线,解决“寻找满足时间、运量约束的可行流问题;”第二阶段,航线优选,对第一阶段的“可行航线”进行优选,在保证各港口都被访问、满足其运量需求的基础上,实现整个班轮运输系统总成本最低,得到内河班轮运输航线的优化设置。这种方法可以应用于解决我国内河班轮运输航线配置问题,进而实现总营运成本最低。     

散货船舶经济航速选择及燃油成本控制

为实现航次效益最大化,建立船舶经济航速选择模型,并通过Excel编制经济航速效益对比表,以某巴拿马型船实际营运数据验证模型和效益对比的实用性,分析航次执行的各个关键环节,提出相应的燃油预订和加油港选择、加油过程管控、存油量的有效监督、气导服务及结果分析等燃油成本控制措施。     

基于航次仿真的班轮船期优化设计

班轮船舶的航次到港时间受在港时间与航行时间不确定的影响,始发港后首个挂靠港的到港时间分布需要叠加一个在港时间分布与一个航行时间分布,而后续挂靠港口的到港时间却需要将航线前段中各个挂靠港的在港时间分布与航行时间分布进行叠加。为了处理上述的多分布叠加难题,文章将包括船舶航速调节的航次仿真引入模型,模拟仿真出航线上各挂靠港口的到港时间分布。并基于航次到港时间的累积频率分布,查找预期准班率所对应的计划到港时间,及根据航线计划往返时间来计算船舶配置数量。文末,案例"天天马士基"对文章模型的有效性进行了验证,研究表明:船舶航速调节后,不确定到港时间更集中于计划时间值,准班率也由航速调节前的61.2%提升至调节后的84.5%;采用基于航次仿真的班轮船期优化设计模型,航线准班率提升了8%,航线均天成本下降了14%。     

排放管控下班轮减排措施的选择和成本分析

在限硫背景下,对船舶减排措施的选择做了研究,首先,主要考虑能造成船舶使用各减排措施间成本差异的因素建立船队年成本模型,然后,通过优化航速和船队规模计算出使用各减排措施时的最小成本,进而比较选出具有成本优势的减排措施。之后,选用了四条航线上的班轮运输船队进行了实例分析。结果表明,对于四条航线上的班轮来说,在当前油价情况下选用加装脱硫塔更为经济。对减排成本做燃油价差的敏感度分析,分析结果显示,随着燃油价差的降低,燃油转换措施的成本会越来越小,且当降幅为45%时,对四条航线上的班轮来说减排措施二更具成本优势。当液化天然气的价格是重硫油价格的78%时,选用LNG动力船比加装脱硫塔更有优势。     

一种融合遗传算法和二分法的船舶航速优化方法

面对越来越高的节能减排要求,研究特定航线营运船舶的航速优化方案,对于船舶所有人来说具有重要的现实意义.提出一种融合遗传算法和二分法的船舶航速优化方法,考虑实时气象和风浪条件,构建简化油耗模型,深入阐述遗传算法和多约束条件下的航速快速寻优方法.根据实船反馈的数据动态调整每日航速优化建议并将其推送至船端,通过比较目标航次数据与优化航次数据,验证该方法的有效性.结果表明,采用该船舶航速优化方法能达到降低全航路油耗的目标.     

基于港航联动的船舶航行计划优化

针对船舶航行成本受航速影响较大的问题,设计一种港航联动机制,旨在降低船舶航行成本。在港航信息互通的基础上,建立以最大程度降低航线总成本为目标的多阶段优化模型,得出船舶航行成本优化效果随规划距离变动的关系曲线,并分析航行成本优化效果同规划距离之间的关系,证明该联动机制的可行性。计算结果表明:在通过该联动机制对船舶航行计划和对航行速度进行优化后,船舶航行成本能够获得有效的降低,并通过计算获得该机制下存在的最优规划距离。因此,该联动机制能够更好地对船舶航行计划进行优化,满足船舶航行的实际需求。     

空箱调租随机优化

为有效降低航运公司的运营成本,提升企业竞争力,提出箱种代用的空箱调运策略。采用机会约束规划和置信水平的思想,建立不确定条件下的海陆空箱调运优化模型。箱种代用下取得的总成本要低于只考虑空箱调运的总成本,采用箱种代用策略可以有效实现集装箱运输成本的优化,实现航运公司集装箱运输效益最大化。     

考虑吸引力和可靠性的南海邮船航线优化模型

为合理利用南海及其沿岸港口资源,在考虑邮船航线的吸引力和可靠性的基础上,研究南海邮船航线的设计方案。对停靠港口选定及其排序、各航段船舶航速的设定和船舶在港时间(开始时间和服务时间)进行决策,以总成本最小化和航线吸引力最大化为目标,建立邮船航线混合线性规划模型,并提出求解该模型的算法。对南海邮船航线的设计进行实际数据分析,并选取航线数量和停靠港口数量的限制对该模型进行灵敏度分析。研究结果表明:优化后的航线方案能有效平衡邮船航线的吸引力和总成本,为南海邮船航线的开发提供决策依据。     

定航线下考虑ECA的船舶航速多目标优化模型

在考虑船舶排放控制区(Emission Control Area,ECA)的背景下,通过航速优化对船舶航行成本和航行时间进行有效折中,降低船舶营运成本。针对营运成本和航行时间2个互相冲突的关键因素建立一种多目标航速优化模型。分别建立船舶营运成本模型和航行时间模型,通过带精英策略的非支配排序遗传算法(Nondominated Sorting Genetic AlgorithmⅡ,NSGAⅡ)求得营运成本和航行时间的Pareto解集,采用模糊隶属度函数,从Pareto解集中筛选出最佳折中解。实际案例分析结果表明:在一定的时间约束下,船舶在ECA内适当减速,在ECA外加速可有效减少营运成本。当船舶以优化航速航行时,可有效减少船舶营运成本,节省船舶航行时间,为船公司提供一定的管理依据并带来可观的经济收益。