基于MATLAB的班轮航线系统配船方法

在线性规划的基础上,利用MATLAB编程的方法解决班轮航线系统配船的最优化问题,其结果是可行的,符合班轮航线配船中不同类型、不同吨位的船舶配置在不同航线上,以达到船公司在此配置下取得最大经济效益的原则。     

考虑风浪影响下的船舶节能航线优化

随着世界能源危机的加剧,节能减排已成为当今时代的重要课题。原油贸易对国民经济的发展至关重要,航运是原油的主要运输方式。其中,VLCC船(Very Large Crude Carrier)应用广泛,但VLCC船体型庞大,容易受到以风浪为首的气象条件影响。本文考虑气象环境、安全转角、时间约束和避障等因素限制,以总油耗最小为目标,构建两种VLCC节能航线优化模型,并设计基于人工势场原理的改进蚁群算法进行求解。通过算例实验发现,本文提出的方法能有效降低油耗。此外,通过对比不同预计到达时间约束下的油耗发现,放宽船舶预计到达时间可以有效降低油耗,但当船舶预计到达时间放宽到一定程度时,油耗降低程度较小。因此,在实际的营运过程中,船公司需要基于实际场景,并权衡船舶油耗和预计到达时间制定方案,以实现节能减排的目标。     

考虑航速优化的班轮航线网络设计

航速大小对于班轮的航线设计、配船类型和数量,以及货物的选择都会产生影响,本研究将航速作为变量,以总利润最大为目标,建立了班轮航线网络设计的非线性混合整数规划模型.根据模型的特点,提出一种基于变动需求的启发式算法,将模型进行分解和转化.通过算例的计算及与其他方法的对比表明,本研究方法能得到更优的航线网络.另外,当市场需求、运价和燃油价格等因素变化时,采用本研究的模型和算法,能对航线网络进行更有效地调整.     

基于三方博弈的短途班轮航线优化模型

考虑政府补贴、碳排放控制以及货主运输方式选择, 提出基于航线运营者、货主和政府三方博弈关系的短途班轮航线优化模型。应用用户平衡原理, 模型可优化航线配船与航线结构设计, 计算恰当的政府补贴额。开发了基于时空网络拓展和Frank-Wolf算法的遗传算法求解模型, 并对渤海西部短途航线进行了优化。研究结果表明: 在政府补贴为1 121.28元.d^-1时, 运营者若采用9艘40 000t级滚装船在渤海西部区域各主要港口间布设单摆式航线, 每船可获得704 567.12元.d^-1的收益, 碳排放强度下降约17.78%;若期望碳排放强度下降20%以上, 运营者应采用8艘40 000t级滚装船做环绕航行, 可为运营者带来956 264.83元.d^-1的收益, 使碳排放强度下降约27.23%, 但需要政府提供56 075.26元.d^-1的高额补助。计算结果符合预期, 优化模型有效。     

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.     

基于系统动力学的干散货航运市场运力供给研究

运力过剩是现阶段国际干散货航运市场面临的重要难题,引起干散货航运市场持续低迷.为了揭示干散货航运市场运力供给的发展,阐述了干散货航运市场运力供给现状以及未来的发展趋势,应用系统动力学方法建立未来运力供给模型,对影响干散货航运市场运力供给的各种因素及相互制约关系进行了分析,提出了应对运力过剩问题的若干调整策略.     

考虑货主偏好的内支线集装箱班轮航线网络规划模型

为了增加内支线集装箱班轮航线网络的货运需求量, 以最大船型限制、航线运营补贴与干支线配合为约束条件, 以航线网络结构、适配船型与班期密度为决策变量, 构建了考虑货主偏好的集装箱内支线班轮航线网络规划模型; 为了评估规划航线对不同偏好货主的吸引力, 在获得航线的集装箱运输时间与价格后, 基于Logit模型计算了规划航线与市场现有航线的货主选择比例; 设计了求解模型的智能启发式算法, 在规划方案评价过程中计算了航次时间、航线成本、单箱运价与货运需求, 在方案改善过程中调整了航线的挂靠港口与挂靠顺序; 设定大连港为干线港口, 渤海湾内12个港口为支线港口, 规划了内支线集装箱班轮航线网络。计算结果表明: 12个支线港共开设了7条航线, 市场货运总需求为5 208TEU, 规划航线的货运需求量为4 420TEU; 规划航线的货主选择比例达到85%;无论货主偏好运输时间或成本, 规划航线在各支线港的货主选择比例皆超过60%。可见, 考虑货主偏好的内支线班轮航线网络规划模型是有效的; 开设直达航线有助于吸引时间偏好货主; 开设串挂航线与提高运营补贴有助于吸引成本偏好货主; 采用货主选择过程代替到港时间窗约束会提升模型优化效果。     

内支线配船与船舶调度优化

为平衡航运企业内支线营运成本和客户服务水平,研究内支线不定期船舶的配置和调度问题。考虑枢纽港船舶的限制时间和支线船舶容量等现实约束,兼顾各支线港在计划期内不同时段的货运需求,构建了以内支线营运成本和甩货成本之和最小为目标的内支线配船与调度优化模型。结合问题的特征,设计了和声退火混合算法,对模型进行求解。通过案例分析不仅验证了模型和算法的有效性,还给出了枢纽港船舶的限制时间和单位甩货成本的灵敏度分析。     

班轮运输船队规划模型与仿真

为提高班轮运输系统的优化配置水平,满足班轮运输组织定期、定时服务的要求,根据班轮多港口挂靠和货物直达运输航线形式的特点,以规划期内船队营运现金流量折现值最大为目标,建立了班轮船队规划混合整数非线性规划模型.针对该模型的特点,设计了拉格朗日松弛启发式混合算法.以某航运公司班轮船队为例进行分析.结果表明:本文提出的启发式算法实现了多航线、多型船、大规模班轮船队规划问题的优化求解,能得到规划期内的航线配船、发船频率及船队建设优化方案.本文建立的模型能综合考虑航线的货流预测、船舶装载率、船舶租入租出等多种影响班轮船队规划的因素,适用于同一航线上配置相同船型的典型班轮运输模式,为班轮船队规划决策提供了支持.     

需求不确定状态下的航班机型分配问题研究

机型分配问题是飞机、机组排班问题的基础,是整个航班计划中的关键环节。文章针对市场需求高度不确定的情况,建立了两阶段随机混合整数规划模型,其中第一阶段考虑机族层次的分配,确保每个航节均分配1种且仅有1种机族,第二阶段根据进一步的市场需求信息及预测,考虑每个航节所分配的机族内具体机型的分配问题。针对建立的模型,设计了Benders分解算法,并通过算例验证了该模型较传统确定型模型更具有效性,能够为航空公司的机型分配提供决策支持。     

客运班轮动态船队规划数学模型及其求解方法研究

通过对定期客运班轮运输特点分析,构建出能全面反映运量增加显著和运量增加缓慢情况下的运力更新、运力闲置、运力购置的多目标动态船队规划数学模型,模型根据绿色的定义给出了技术、经济、环保性目标函数.其数学模型具有大规模、离散和整数的特点,计算速度随着船舶数量和船型的增加以指数形式递增,造成"维数灾"难题.采用混沌初始化、维更新、非支配档案更新及基因交换对多目标离散粒子群优化算法进行改进使其适用于大规模动态船队规划,最后通过实例验证该方法的可行性并得到了相应的船队规划结论.     

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随着航运联营与联盟形式的出现,航运公司的船队及航线规模不断扩大,航线优化及运力配置变得更为复杂.本文结合航运业发展实际,在对传统的班轮航线配船模型进行改进的基础上,建立新的模型应用到航运联盟情况下航运公司箱位租赁决策与航线规划中.结果表明,在自身运力不足时,航运公司通过航运联盟箱位租用,对降低其系统成本、弥补航线运力、保证完成货运任务、加快船舶航班周期等的方面有突出的优点.     

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。     

Weekly Fleet Assignment Model and Algorithm

A 0-1 integer programming model for weekly fleet assignment was put forward based on linear network and weekly flight scheduling in China. In this model, the objective function is to maximize the total profit of fleet assignment, subject to the constraints of coverage, aircraft flow balance, fleet size, aircraft availability, aircraft usage, flight restriction, aircraft seat capacity, and stopover. Then the branch-and-bound algorithm based on special ordered set was applied to solve the model. At last, a real-world case study on an airline with 5 fleets, 48 aircrafts and 1786 flight legs indicated that the profit increase was $1591276 one week and the running time was no more than 4 min, which shows that the model and algorithm are fairly good for domestic airline.     

传播动力学视角下集装箱海运网络关键港口节点识别

将船期延误与重要港口节点的识别问题相结合,通过传播动力学模型,对世界集装箱海运网络的传播特性进行分析,发现港口节点传播能力与度值满足幂为16.84的幂律分布,具有无标度特征,且度值与传播影响力的相关性较强.以SIS(Susceptible-Infected-Susceptible)模型为基础,结合网络结构特性,比较不同...     

基于均衡使用要求的飞机排班算法

为解决基于均衡使用要求的飞机排班问题，引入航班节的概念，并对飞机一航班节之间的匹配性约束作松弛处理，然后通过构造航班节的网络模型，将基于飞机均衡使用要求的飞机排班问题转化为寻找一个使目标函数最小的航班节编组方案问题，根据飞机的均衡使用要求构造了目标函数，设计了一种基于模拟退火算法的启发式算法。该算法的计算复杂性为O(M(m^3 mn))。