考虑能耗的铁水联运集装箱装卸设备协同调度

随着集装箱港站铁水联运作业量增大,以及节能减排压力与日俱增,实现港站作业设备的高效调度和低能源消耗间的协同优化将是亟待解决的问题.本文研究了集装箱铁水联运港站中多设备间的高能效协同调度问题,基于混合流水车间调度(HFSS)思想,构建了综合考虑岸桥、集卡、正面吊三阶段装卸过程的协同调度模型,以总完成时间最短和能耗最低为目标,设计了基于遗传算法和模拟退火的混合优化算法.通过实验验证了模型和算法的可行性,证明可以实现高能效利用下的港站设备协同调度优化.     

不确定因素下的集装箱码头车船间装卸作业集成调度

为了提高集装箱码头的效率, 建立了集装箱码头车船装卸作业集成调度模型; 考虑了装卸同步作业与一些实际约束条件, 如岸桥、龙门吊间干扰和安全距离等, 以及生产调度中的不确定因素, 如岸桥、集卡的速度变化等, 设计了改进的多层遗传算法求解模型; 为了确定随机变量的具体值, 在传统的遗传算法中引入蒙特卡罗法, 为了使得集装箱在集卡间均衡分配, 在传统的遗传算法中引入均衡算子; 通过试验验证模型和算法的可行性和有效性, 并进行了改进的多层遗传算法中引入均衡算子与未引入均衡算子间的对比试验。分析结果表明: 引入均衡算子后的装卸作业完成总时间为7 437.8s, 比未引入均衡算子减少760.3s, 且在引入均衡算子的试验中50FEU集装箱均匀分配给了5辆集卡, 而在未引入均衡算子的试验中未能均匀分配; 固定龙门吊和岸桥数量, 改变集卡的数量, 通过比较每组试验中作业总完成时间和边际效益值, 得出当集装箱数量为80、90、100FEU时, 最优设备配比为3台龙门吊、10辆集卡和4台岸桥。可见, 改进的多层遗传算法可以提高集装箱码头车船装卸作业的效率, 是解决集装箱装卸作业集成调度问题的一种有效方法。     

集装箱码头装卸作业的协同与优化

港口集装箱装卸作业系统的开放性、复杂性、随机性的要求,建立基于多智能体的港口集装箱装卸作业协同优化系统,用强化学习算法与经验知识相结合实现单项作业智能体的结构,通过点对点的通讯方式以及对策论与社会规则相结合的协同优化方法,实现集装箱码头装卸作业的协同与优化．     

集装箱码头同贝同步装卸调度模型与算法

为了提高集装箱码头装卸效率,建立同贝同步装卸调度模型,实现装卸桥在同一贝位内同时进行装船与卸船作业,模型通过优化装卸桥作业序列与出口集装箱积载计划降低装卸桥与龙门吊作业时间。设计了基于双层遗传算法的模型求解方法,利用上层遗传算法搜索装卸桥最优作业序列,下层遗传算法在装卸桥作业序列基础上获得出口集装箱最优积载计划,然后计算龙门吊与装卸桥作业时间,且将结果反馈到上层遗传算法,通过上下层遗传算法的反馈优化调度方案。通过算例对模型与算法进行验证。分析结果表明:同贝同步装卸调度模型可以提高装卸效率9.42%～11.53%,模型与算法有效。     

集装箱码头送箱集卡预约与场桥调度协同优化

针对送箱集卡随机到港引起的场桥作业不均衡,以及高峰时段场桥资源紧缺、集装箱码头拥堵等问题,构建送箱集卡预约与场桥调度协同优化的二层规划模型.上层目标为集卡在闸口的排队等待时间、预约集港导致集港时段调整的集卡数及所有预约时段未完成作业量所需的场桥时间最小,下层目标为每个预约时段未完成作业量所需的场桥时间最小.设计并行遗传算法求解模型,并以天津东方海陆集装箱码头为例进行算例分析.结果表明,预约集港能够降低集卡在闸口的排队等待时间,且送箱集卡预约和场桥调度的协同优化比独立决策更有利于提高集港效率.     

多跑道降落飞机协同调度优化

为了制定安全、高效的空中交通管理战术决策, 研究了多跑道降落航班协同调度问题。基于协同决策理念, 综合考虑空管、航空公司和机场等因素, 提出一种协同航班调度策略, 给出了协同调度优化模型。模型在满足安全性和公平性约束条件下, 寻求总延误成本最小即功效性最大的调度方案。采用基尼系数建立公平性约束, 以处理功效性和公平性之间的关系, 并引入当量航班概念来定量分析公平性。针对多跑道航班调度问题的特点, 设计了遗传算法予以求解验证。仿真结果表明: 该算法总延误成本比先到先服务算法降低了72.6%, 最大延误时间减小了50.8%, 因此, 调度的功效性与公平性得到提高, 所提方法有效。     

多跑道着陆飞机协同调度多目标优化

综合考虑空中交通管制、航空公司和机场因素,研究了多跑道降落航班的协同调度问题,以实现安全、公平和高效的空中交通管理战术决策．提出了采用协同航班调度策略和多目标优化调度模型．模型以安全性为约束,以总延误成本和空中交通管制员管制负荷最小、航空公司之间尽量公平为优化目标,用多目标遗传算法求解．算例仿真结果表明,用本文算法得出的最优方案与FCFS算法结果相比,因延误造成的总成本损失减少了61．4％,并使延误损失在各航空公司间的分配更加均衡．     

集装箱码头混合交叉作业集成调度模型

针对集装箱码头进出口作业系统中泊位分配、装卸作业、水平搬运等诸多环节之间的关系,分析了现有进出口作业系统对集装箱码头生产效率与运营成本的影响。运用系统工程优化理论,提出混合交叉作业集成调度方法与同步优化技术,以泊位分配、设备配置、集装箱卡车(集卡)行驶路径为决策变量,以集装箱码头最小运营成本为目标函数,建立了三阶段集成调度优化模型,设计了双层遗传求解算法。在双层遗传算法中,上层遗传算法用于搜索集装箱码头设施设备的合理配置组合,下层遗传算法在上层算法的基础上优化集卡行驶路径。计算结果表明:与独立装卸作业过程相比,使用混合交叉作业集成调度模型时,集卡数量为22veh,减小了66.2%,集卡行驶总距离为10 389.8km,减小了17.4%;与单独调度方式相比,使用混合交叉作业集成调度模型时,集卡行驶总距离减小了14.5%,码头运营总成本为84 266.2元,降低了4.6%。可见,使用集装箱码头混合交叉作业集成调度模型,能有效提高集装箱码头生产效率,明显降低运营成本。     

集装箱码头场桥调度优化模型研究

为提高码头堆场作业效率,研究了出口箱作业过程中的多场桥调度优化问题.结合岸桥作业子计划与堆场贝位箱量分布,以场桥在每个子任务中从堆场贝位提取的箱量以及场桥行驶路径为决策变量,建立目标为场桥作业贝位数最少及行驶路径最短的两阶段数学模型.从单场桥和双场桥作业的角度,设计算例利用CPLEX对模型进行求解,检验了模型的准确性,并与顺序作业法、贪婪作业法及遗传算法进行对比,结果表明:两阶段模型有效地减少了场桥移动距离.     

基于遗传算法的加油车和摆渡车协同调度研究

航班地面服务是机场运行的重要环节.航班在机场过站期间所接受的一系列 地面服务通过不同类型的保障车辆来执行.通过分析机场过站航班保障的业务流程,确定 了加油服务和上客服务的时间约束关系,并在此基础上,以至少需要的保障车辆数目和 服务总开始时间最早为目标,研究构建了远机位航班加油服务和上客服务的协同调度模 型,并给出了基于多目标遗传算法的模型求解.基于首都国际机场实际运行数据的实验结 果表明,所提出的模型能较好地解决加油车和摆渡车协同调度问题.实验得到一组Pareto 最优解为业务部门提供决策支持.     

铁路与港口集装箱联运组织模式与方法研究

铁水联运作为一种集约、高效的运输组织模式,能够充分发挥铁路与水运的优 势,实现提高物流运输效率、降低运营能耗等目的.然而,我国铁水联运水平低下,不利于 物流行业的快速发展.为提高我国铁路与港口集装箱联运水平,本文在分析国内集装箱铁 水联运发展现状的基础上,从铁路货运组织效率和铁水衔接协调两个角度出发,剖析了 我国集装箱铁水联运尤其是海铁联运发展中存在的一些问题,并从铁路集装箱运输网络 建设、铁路集装箱班列运输组织优化及铁水联运系统建设等3 个方面,提出了我国铁水联 运的发展建议.     

自动化集装箱码头双循环AGV与场桥的集成调度研究

针对自动化集装箱码头装卸过程中双循环自动导引车(Automated Guided Vehicle, AGV)和场桥的调度问题,提出基于启发式遗传算法的集成调度方法.根据自动化码头装卸过程中双循环AGV的作业特点,对集装箱在船舶与堆场之间的流动特征进行详细解析,建立相应的数学模型,并分别设计基于“最早可获得时间”和“最短路径”启发式规则的遗传算法进行求解.通过数值仿真,从平均值、最小值、标准方差和求解时间分析任务量、AGV数量等参数对算法性能的影响,结果表明,“最早可获得时间”启发式规则相比于“最短路径”启发式规则更适合双循环AGV与场桥的集成调度.     

铁水联运港站的铁路作业区轨道门吊优化配置

根据铁路作业区内装卸作业的要求和特点,引入允许作业时间概念,将铁路作业区轨道门吊配置问题分为轨道门吊调度问题和数量优化配置问题.通过建立混合整数规划模型,对轨道门吊进行柔性调度,使装卸作业最大完工时间最小、轨道门吊作业均衡以及任务期内运营成本最低.此外,设计了基于使用权分配的遗传算法对模型进行求解.最后选取集装箱卸车过程作为算例对算法和模型进行验证,结果表明,提出的轨道门吊优化配置模型能对作业区轨道门吊数量进行合理配置,提高了装卸作业效率.     

铁路集装箱中心站多轨道吊柔性协同调度优化

针对铁路集装箱中心站轨道吊协同装卸调度(RMGCS)问题,考虑多轨道吊间的作业干涉和安全距离约束,建立目标函数为最小化集装箱完工时间的混合整数规划数学模型。结合RMGCS问题特性,提出一种考虑多轨道吊柔性协同作业的改进麻雀搜索算法(ISSA),首先,提出能够解决多轨道吊间作业冲突的任务分配策略和干涉判断方法;其次,设计自适应非线性动态安全值,平衡全局和局部搜索;再次,改进加入者更新移动方式,使其在全维度上靠近最优解;最后,引入LOV(largest-order-value)规则,将个体从实数向量映射到集装箱整数序列。为了验证问题和算法的有效性,分别利用ISSA与其他算法求解不同样本规模的算例,结果表明：ISSA在不同样本规模的RMGCS问题求解上,均具有更好的寻优效果。此外,所提出的柔性协同调度模式相比现有的固定范围顺序装卸调度模式,使样本量为45的装卸作业总完工时间缩短了15.5%。     

基于泊位计划的集装箱码头岸桥动态调度优化

所谓基于泊位计划的集装箱码头岸桥动态调度问题,是指在计划周期内,在每艘船舶均已安排了靠泊时间和靠泊位置的前提下,将有限的岸桥资源在船舶上的装卸任务间进行动态分配与排序,以最大限度地减少计划期内所有船舶的滞港时间. 在充分考虑岸桥不能交叉作业、装卸任务有作业顺序要求等现实约束下,对此问题构建了非线性数学规划模型,基于问题自身的特点设计了基于任务排序的染色体结构,用遗传算法进行求解. 通过与文献中单船的调度结果的对比、单船岸桥调度与多船动态岸桥调度结果的对比,以及多船动态岸桥调度的仿真实验,证明了模型及算法的有效性.     

滚装甩挂运输空重集装箱调度研究

为了平衡陆海联运过程中空重集装箱的运力,降低物流成本,提高多式联运的效率,分析了滚装甩挂运输模式下的空载与重载集装箱调度问题,以牵引车总行驶成本最小化为目标构建了混合整数规划模型。运用Matlab软件生成一系列随机算例,以节约算法结合邻域搜索为基础,设计两阶段启发式算法对随机算例进行求解,其结果符合物流实践,证明了模型和两阶段启发式算法的准确性和有效性,同时表明邻域搜索算法对节约算法求得的初始解有较好的再优化效果。     

补贴政策对集装箱公铁联运竞争力的影响分析

公铁联运因其具有运量大、成本低、环境友好等优势,世界各国采取一系列促进其发展的政策措施,补贴政策是其中一种有效且被广泛采用的政策.本文以补贴政策下政府部门、铁路公司和托运人之间相互作用机理为基础,构建了双层规划模型,上层模型描述了铁路公司制定集装箱班列开行方案的行为,下层模型描述了托运人在政府部门补贴下的选择行为. 考虑到公铁联运网络中铁路弧具有“周期连接”和“速度异步改变机制”两种特性,本文分别通过网络拓展和定义分段阻抗函数来处理这两种特性.基于本文双层规划模型的结构,提出了混合遗传算法,即采用遗传算法求解班列的开行方案,使用连续平均算法求解下层的SUE模型. 研究结论表明：在本文算例中,补贴额度增加的初始阶段(0.00~0.14元/(t⋅km)),补贴额度的增加对公铁联运竞争力的促进效果明显;但是超过0.14元/(t⋅km)后继续增加,对公铁联运竞争力的提升效果不明显.这种现象与既有研究有所不同,本文进一步分析了不同的原因.     

高铁站列车和调车作业计划一体化编制方法

复杂高铁站作业计划的编制质量是影响整个路网运输能效发挥的重要因素,为快速编制高质量车站作业计划,分析了各类列车在车站列车和调车作业,构建列车作业链,并描述车站作业计划优化问题的本质,结合车站布局和轨道电路分布,构建基于微观层面的车站作业计划优化模型;针对实际问题变量巨大,约束条件复杂的特点,将模型转换为对偶形式,在不需...