排放控制区下集装箱班轮运输船期设计与燃油补给联合优化

为解决排放控制区下集装箱班轮运输船期设计和燃油补给联合优化问题,分析了多时间窗、多起讫时间和多装卸效率等合作协议条款与船舶航行、装卸及到/离港时间之间的关联性。结合燃油补给港燃油价格差异和折扣因素,以船公司航线服务周总成本最小化为目标,构建排放控制区下船期设计和燃油补给混合整数非线性规划模型,设计线性割线近似的求解方法。以中远海运集团有限公司AWE1航线为例,数值实验验证了模型及其求解方法的适用性和有效性。结果显示：船期设计与燃油补给联合优化可使船公司航线服务周总成本降低7.41%;随着船舶到港时间窗长度的增大,船公司航线服务周总成本及船舶在排放控制区内平均航速均随之降低。研 究表明,上述合作协议条款不仅有助于船公司更为灵活地调整船舶航速和船期,还有利于减少船舶在排放控制区内的温室气体排放。     

考虑碳税和易腐品的班轮加油策略与航速优化

在碳税机制下,考虑到易腐品特殊性质,航运企业优化班轮航速并制定加油策略是项重要决策.从航运企业角度出发,以实现包括船舶固定成本、加油成本、易腐品腐坏成本、冷藏成本及碳税在内的班轮总运营成本最小为目标,建立起混合整数非线性规划模型.针对模型特点,运用分段线性逼近法对油耗函数及易腐品腐坏函数进行线性化处理并求解.以实际班轮航线为例,依次分析港口燃油价格、到港时间窗和碳税率对航运企业决策的影响.研究结果可为运输易腐品的集装箱班轮公司选择加油港、确定加油量以及优化航速等提供科学依据.     

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燃油成本是船东在经营航次租船业务中控制运营成本的关键要素,由于燃油价格随时间频繁波动,而海上运输周期长,因此船舶在挂靠港的燃油补给计划成为船东面对的重要决策问题.本文以不定期航次租船为背景,从船东的视角,研究船舶在连续航次租船运营中的燃油补给问题.首先,基于ARMA模型建立燃油价格预测模型;其次,以连续多航次收益最大为目标,以补给地点和补给量为决策变量,基于燃油价格预测建立优化燃油补给方案的非线性规划模型.最后,针对一个干散货船舶的环太平洋的连续租船航次实例进行计算.结果表明,求解模型获取的最优燃油补给方案比传统的加油方式能够节省成本26.34万USD,占营运总收益的14.3%.     

考虑船舶排放的班轮公司船队部署研究

针对集装箱海运中船舶排放、船队部署问题,分析了班轮运营总成本的构成,依据班轮远洋多港挂靠循环航线特征及集装箱转运特点,以可变船舶航速为决策变量,船舶运营总成本与船舶排放量最小化为目标,建立了基于低碳经济下的班轮公司船队部署多目标混合整数非线性规划模型,并引用了多目标递推算法进行求解。算例中通过对航行速度的灵敏度与帕累托分析,发现了船舶最低排放的航行速度。其次,运用航运轴辐式网络的特点,从众多港口中选择部分枢纽港进行转运形成干线运输规模效应。结果表明:该模型可以同时决策船队部署和集装箱转运,其优化结果更符合实际情况,对航运市场供需平衡的运力配置决策具有借鉴意义。     

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为寻求一定运输需求和运营条件下,航线上最优的集装箱班轮运输发船间隔及相关决策量,使资金极为密集的航运业运行更优,以一定营运期内航线上班轮运营利润为目标,以船舶载重能力、各类箱型箱位数和港口装卸效率为约束建立班轮运营经济模型.根据班轮航线各港间各类箱型箱量的关系,详细研究运营系统中船舶资本成本、营运成本,以及包括燃料费、装卸费、靠泊费、港口使用费、船员津贴的航次变动成本的解析式,提出调和平均方法的港口综合装卸效率,以及各航段保留一定燃油量、交货时实现利润的条件下盈利航速的解,兼顾实现班轮各航段船天利润和运营总利润两方面最优.结合隐函数求导和函数极值方法求出模型决策变量的最优解,并以实例说明模型的有效性.     

排放控制区下集装箱班轮航线路径规划与航速调度集成决策

针对排放控制区和“限硫令”实施下，控制区内外燃油价格的巨大差异，对船舶进出港射角 选择、航段航速优化，挂港顺序确定的影响，综合考虑船舶进出港射角与控制区内外航距组合的 关联关系，控制区内外航距、航速在燃油价格差异下的悖反关系，船舶耗油费用和耗时费用的平 衡关系，港口间船舶运行费用组合与航线挂港次序的作用关系，以及这些关系相互影响，相互作 用，相互耦合对船舶运营成本的影响，提出集装箱班轮航线路径规划与航速调度集成决策问题。 以航次运营成本最小为目标，运用斜边非限定变异三角函数几何方法和混合整数非线性规划建 模方法，构建该问题的两阶段集成决策模型，并利用遗传算法对结果进行优化。最后，通过案例 对比与趋势分析，验证了模型的实用性和优越性。     

考虑航速优化的多港口泊位协同调度

集装箱运输在全球贸易体系中发挥着重要作用，同时也面临着全球化带来的各种挑战和机遇. 将经典的单港泊位调度问题(BAP)拓展到航运网络中的多个港口进行优化研究. 考虑航速直接影响船舶到港时间和能耗，将船舶航速作为决策变量，以所有船舶总的在港成本最小为目标，建立泊位协同调度模型. 依据模型特点，设计改进的遗传算法对模型求解. 通过数值实验验证模型的性能，结果表明：对不同规模的调度问题进行航速优化，有利于降低船舶总的在港成本；依据燃油价格的变化，适时采用不同的航速策略，能够获得更好的经济和环境效益.     

考虑航速优化的多港口泊位协同调度

集装箱运输在全球贸易体系中发挥着重要作用，同时也面临着全球化带来的各种挑战和机遇. 将经典的单港泊位调度问题(BAP)拓展到航运网络中的多个港口进行优化研究. 考虑航速直接影响船舶到港时间和能耗，将船舶航速作为决策变量，以所有船舶总的在港成本最小为目标，建立泊位协同调度模型. 依据模型特点，设计改进的遗传算法对模型求解. 通过数值实验验证模型的性能，结果表明：对不同规模的调度问题进行航速优化，有利于降低船舶总的在港成本；依据燃油价格的变化，适时采用不同的航速策略，能够获得更好的经济和环境效益.     

考虑海上意外时间和合作协议的班轮运输船期设计鲁棒优化

针对考虑海上意外时间的集装箱班轮运输船期设计问题，依据海上意外时间经验数据，设 置航行缓冲时间比例系数。运用连续最优控制原理，求解各航段船舶航行时间细分区间上燃油 消耗最小的优化航速。结合多时间窗、多起讫时刻和多挂靠港口装卸效率合作协议，以班轮运输 服务总成本最小为目标，构建班轮运输船期设计非线性混合整数规划鲁棒优化模型，设计分段离 散化线性逼近算法求解模型。以AWE1(远东-美东1)航线为例，运用100个场景的数值进行模拟 验证。结果显示：与不考虑海上意外时间或无合作协议相比，考虑海上意外时间和合作协议的班 轮运输船期设计分别降低班轮运输服务总成本14.65%和3.54%。研究表明，在恶劣天气和海况 对船舶航行影响较大的航线上或季节里，基于合作协议，设计考虑航行意外时间的鲁棒性船期， 可实现船公司、港口和客户三方共赢。     

内支线集装箱班轮航线优化设计模型

内支线集装箱班轮航线运营中装卸箱量、装卸效率、航行时间及等泊时间皆具有不确定性,为了同步优化给定挂靠航线的甩箱率与适配船型、准班率与承诺到港时间,需要将上述诸多分布函数进行非线性叠加.对此,本文将对班轮船舶调度的模拟仿真引入模型与算法,仿真航次中包括船舶调节航速以控制到港时间的过程.算例绘制了不确定到港时间的航次仿真示意图,比较了不同甩箱率对应的适配船型、船舶租金与甩箱补偿,帮助验证了文章模型与算法的有效性.通过对比航速调节前后的船舶到港时间分布,发现调节航速有助于控制船舶按时到港.     

班轮船舶调度多目标优化模型与蚁群算法

针对班轮船舶调度问题,在将班轮合理配置到各往返航班上和不存在时间冲突的基础上,以最小班轮变动成本、最小航线运载量缺口和最小班轮航次总绝对偏差为目标函数,构造了基于港口时段与往返航班的时空网络,建立了班轮调度的0-1整数规划数学模型。基于某船务公司实际运载数据,利用蚁群算法求解模型,并用邻域搜索技术提高求解效率。计算结果表明:在运载量满足运营要求的前提下,班轮运营的日均总变动成本从198 086.3元降低到170 472.2元,下降了约13.9%;班轮航次数总绝对偏差从4.4次降低到2.4次,下降了约45.5%,班轮利用率更加均衡;运载量缺口仍旧为0。可见,模型可行,算法有效。     

考虑集装箱流恢复的班轮运输船期恢复模型

为降低干扰事件对班轮运输服务的不良影响,本文研究了班轮运输中的船期干扰恢复问题.涉及4种船期恢复策略:调整航速、缩短在港时间、交换港口挂靠顺序和取消港口挂靠.当采取"取消港口挂靠"策略时,考虑集装箱流恢复问题,建立了船期恢复问题的混合整数非线性规划数学模型,并采用LINGO软件和遗传算法分别对模型进行求解.利用来自中远集装箱公司的实际案例,对模型和求解方法进行了验证,结果表明,所提模型和求解方法是正确有效的,能够为班轮公司提供科学的干扰管理决策支持.     

考虑换船作业的长江干线集装箱船舶调度

考虑换船作业情况，建立以总运输成本最小为目标的非线性规划模型，提出包括船舶选择、挂靠港选择和运输任务指派三方面内容的不定期集装箱船舶调度优化方法；针对模型特点，考虑基因融合及基因修复，设计改进遗传算法对问题进行求解，应用案例获得集装箱船舶调度优化方案；采用多算例方法将考虑换船作业与不考虑换船作业的调度方案进行对比分析. 结果表明，考虑换船作业可以降低运输总成本，减少船公司的投入运力，有效提高投入运力的综合利用率，增强船公司的竞争力，为船公司制定船舶调度方案提供决策参考.     

考虑运输时限和航速优化的班轮航线网络设计

为了保持市场竞争能力,班轮公司需要保证集装箱在各个港口间的运输时间达到市场平均水平. 本研究将航速设为变量,对具有运输时限的班轮航线网络设计问题进行求解,以得到既满足运输时限要求又能最大化总利润的航线网络设计与配船方案. 为了有效求解实际问题,首先采用港口聚类算法筛选出候选挂靠港,然后确定港口的标号顺序,最后采用基于列生成思想的启发式算法对问题的非线性混合整数规划模型进行分解和迭代求解. 采用不同规模的标准算例,验证了模型和算法的有效性. 结果表明,与采用事先给定的设计航速相比,将航速设为变量,对每条航线的平均航速进行优化,能增强航线网络设计的灵活性并提升航线网络的盈利能力.     

考虑运输时限和航速优化的班轮航线网络设计

为了保持市场竞争能力,班轮公司需要保证集装箱在各个港口间的运输时间达到市场平均水平. 本研究将航速设为变量,对具有运输时限的班轮航线网络设计问题进行求解,以得到既满足运输时限要求又能最大化总利润的航线网络设计与配船方案. 为了有效求解实际问题,首先采用港口聚类算法筛选出候选挂靠港,然后确定港口的标号顺序,最后采用基于列生成思想的启发式算法对问题的非线性混合整数规划模型进行分解和迭代求解. 采用不同规模的标准算例,验证了模型和算法的有效性. 结果表明,与采用事先给定的设计航速相比,将航速设为变量,对每条航线的平均航速进行优化,能增强航线网络设计的灵活性并提升航线网络的盈利能力.     

碳排放权交易下的班轮船队配置优化研究

针对集装箱班轮运输企业建立考虑碳排放权交易机制的船队配置优化模型, 以期实现船队营运成本最小化.采用几何布朗运动描述欧洲碳排放权交易价格的波动路 径,以使决策根据变化的碳交易价格做出.收集班轮业营运数据设计案例,验证了模型能 够应用于实例分析.算例结果显示,即使在近期较低的欧洲碳交易价格水平下,在集装箱 班轮行业中实施碳交易机制仍能取得明显的减排效果,但企业也需付出一定的费用;针 对燃油价格做敏感性分析得出,随着燃油价格的上升,碳交易机制对促进减排的效果也 越加显著.     

基于双线性差值法的船舶燃油加装精确计算方法

随着燃油价格的不断上涨,燃料费用在船舶营运费用中所占的比例越来越大。船舶营运方正逐渐加强对燃油管理各个环节的控制。保证加装燃油时有足额的燃油进油舱,是降低燃油费用的有效途径之一。要进行科学、严谨的舱容测量,需要对传统的测量方式和测量习惯进行修正,并充分考虑各种因素对油舱测量的影响,尤其是在使用舱容表时,应该用插值法来代替传统的粗略估算法,以精确计算燃油的加装数量。