基于SD的港口群共享泊位方案仿真研究

随着港口群的发展,在减少环境污染的前提下,共享群内泊位资源已经引起了越来越多的关注。为制定有效的港口群共享泊位方案,在分析港口群经济系统结构和因果反馈关系的基础上,运用系统动力学方法(SD),将该系统分为港口群经济、环境污染及各港口3个子系统,并建立港口群共享泊位仿真模型;以辽宁港口群为例进行模拟仿真,对比分析非共享泊位模式与多种共享泊位模式下,港口群的环境污染状况。研究结果表明:根据港口群内各港口的通过能力与内外贸货物比例,合理设置各港口泊位共享比例的泊位服务模式,能有效减少港口群的最终污染量,实现港口群经济绿色增长。     

基于双层规划的动态腹地二级港口物流网络优化

以港口为节点的区域物流与其所在地区的区域经济相互影响、协调发展. 本文研究了二级港口物流网络问题,即港口之间的海上航线系统以及各个港口与其经济腹地之间的集疏运系统的二级网络. 在动态腹地条件下,构建以区域港口群总运输成本为上层优化目标,以个体港口的经济效益为下层目标的双层规划模型. 模型反映了港口竞争力、腹地划分以及运力配备的动态性,因此更接近港口实际. 为有效求解模型,利用Kuhn-Tucker理论将双层规划问题转化成单层规划模型,并且应用算例对模型和算法的有效性进行验证,最后通过Matlab对模型进行了求解. 数值结果表明,双层规划模型及求解方法具有可行性.     

基于船舶优先权的集装箱港口泊位分配问题

泊位作为港口的重要资源,它的有效管理对于港口有着重要意义。集装箱港口泊位分配问题（BAP）,实质是为到达集装箱港口的船舶安排最佳停靠位置与停靠时间。本文考虑到船舶动态到达的情况,以及实际操作中码头装卸效率对船舶在港作业时间和船舶优先权的影响,以最小化包括等待时间在内的船舶在港停留时间为目标,建立了基于船舶优先权的连续布置泊位分配模型。该模型是0-1混合整数规划模型,对于小规模问题,可采用商业优化软件求解,对于大规模问题,可设计遗传算法处理。算例分析表明,考虑了连续布置泊位分配问题的二维特性和船舶优先权,能够找到更符合实际的泊位分配方案。     

����˫��滮�Ķ�̬���ض����ۿ����������Ż�

以港口为节点的区域物流与其所在地区的区域经济相互影响、协调发展. 本文研究了二级港口物流网络问题,即港口之间的海上航线系统以及各个港口与其经济腹地之间的集疏运系统的二级网络. 在动态腹地条件下,构建以区域港口群总运输成本为上层优化目标,以个体港口的经济效益为下层目标的双层规划模型. 模型反映了港口竞争力、腹地划分以及运力配备的动态性,因此更接近港口实际. 为有效求解模型,利用Kuhn-Tucker理论将双层规划问题转化成单层规划模型,并且应用算例对模型和算法的有效性进行验证,最后通过Matlab对模型进行了求解. 数值结果表明,双层规划模型及求解方法具有可行性.     

考虑船舶废气排放的港口群协同泊位分配研究

为了减少船舶在港区的废气排放及促进港口群泊位资源的优化配置,本文建 立了双港泊位分配协同优化模型,通过优化两港泊位分配和船舶在两港间的航速来降低 燃油消耗量和总延误时间,并探讨了限速策略的影响.采用将船舶燃油消耗函数分段线性 化的方法,将模型转化为混合整数线性规划模型.仿真实验表明,相比于传统的以计划延 误时间最小化为目标的单港泊位分配模型,双港协同优化模型不仅能够进一步优化两港 总的延误时间,而且能够明显减少船舶燃油消耗量.这从运作层面为提高港口群整体服务 水平、建设绿色港口提供了理论支持.     

考虑潮汐因素的连续泊位和岸桥集成分配研究

泊位和岸桥是集装箱码头非常重要的资源,合理的分配及使用是提高集装箱码头作业效率的重要途径。在港口业务的实践中,泊位水深会限制船舶停泊,因为泊位水深必须匹配船舶的吃水。考虑船舶停泊位置的水深随时间而变化的潮汐码头,以最小化时间延迟成本及岸桥使用成本为目标,建立考虑潮汐影响的连续泊位和岸桥集成分配的混合整数规划模型。通过CPLEX求解得到船舶的靠泊计划及岸桥分配计划。数值结果表明:文中模型在解决实际港口中泊位和岸桥分配问题上的有效性。     

集装箱港口连续泊位与岸桥的动态配置

为缓解集装箱港口的泊位和岸桥资源比较紧张的现实情况,提高港口的运营效率,针对港口中泊位和岸桥的联合分配问题,在基于泊位和岸桥数量随时间动态变化的条件下,综合考虑泊位的连续性和船舶的泊位偏好性,建立了一个以船舶剩余作业量、船舶偏离偏好泊位的距离和岸桥移动次数之和最小为目标的混合整数线性规划模型,在保证船舶能在最迟离港时间前离港的前提下,让船舶尽快离港。通过CPLEX求解出此模型的最优解和算例分析,证实了文中的混合整数模型在解决实际港口中泊位和岸桥联合分配问题上的有效性。     

长江三角洲港口群物流系统动力学分析模型

为了实现长江三角洲港口群物流系统的协调发展,建立了系统动力学分析模型。通过分析上海和宁波两港口国际集装箱中转量、港口群水路集疏运比例的影响因素,建立长江三角洲港口群物流系统的因果关系图,通过系统模拟进行长江三角洲地区港口功能的合理定位、集疏运结构的优化和近洋航线中转港的选择。仿真结果表明:2010年上海港国际集装箱中转量将呈现增长趋势,上海港水路集疏运比例超过30%,长江三角洲地区应以上海港为集装箱枢纽港,优先发展国际中转业务,太仓港将具备长江三角洲近洋航线中转港的能力,太仓港可成为长江三角洲地区近洋航线主要中转港。     

混合泊位分配与专用泊位租赁的联合优化研究

针对港口同时存在普通泊位与专用泊位的现象,以及班轮公司难以制定合理专用泊位租赁策略的问题,本文提出混合泊位分配问题,并研究与专用泊位租赁的联合优化。以船舶运营成本、货物装卸成本和班轮公司租赁专用泊位成本最小化为目标,建立混合整数规划模型。为方便求解大规模问题,将模型转化为使用两组决策变量分别表示靠泊计划与泊位租赁策略的集划分模型,并设计考虑枚举的列生成算法求解模型。最后,以4家班轮公司在三大港口的船舶数据为基础进行算例测试与灵敏度分析。数值结果表明：本文构建的联合优化模型相较于传统泊位分配问题模型可分别降低28.38%的运营成本和26.25%的总成本;本文设计的算法能够在较短时间内求解300艘船的大规模问题,且相较于传统列生成算法有81.86%的计算速度提升;同时为港口与航运公司协调专用泊位出租价格、制定租赁策略提供建议。     

居住区共享停车泊位分配模型

为了提高停车泊位利用率,减少停车后步行距离,根据商业区和居住区停车需求时段的错峰特征,建立共享停车泊位利用率最大化和步行距离最小化的双目标泊位分配模型.模型考虑了停车泊位供需空间和时间冲突特征,界定了模型的边界约束条件,采用粒子群多目标搜索算法求解.以聊城市金鼎商圈为例,调研了商业区和居住区的停车泊位数量、高峰时段停车需求和平均步行距离等模型参数.通过算法仿真,实验结果验证了模型的可行性.研究结果表明,建立的停车共享分配模型可用于居住区共享停车泊位分配,有效地提高了泊位利用率,降低了停车后的平均步行距离.     

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.     

内河集装箱港锚地—泊位资源配置多目标决策

鉴于锚地—泊位资源配置直接影响内河集装箱港的运作效率,且受到内河航道及岸线等设施资源制约,本文在考虑船舶通行安全的基础上,运用随机服务理论,以港口总成本和船舶在港等待时间最小为目标,建立内河集装箱港锚地—泊位配置的多目标规划模型,设计了一种针对非线性整数规划问题的实代码遗传算法,并以重庆某集装箱港作为算例,验证该模型的合理性和算法的有效性,同时分析了不同船舶到港强度和泊位服务强度下的锚地—泊位最佳配置关系,为建立和拓展内河集装箱港资源优化和配置提供理论基础.     

件杂货码头连续泊位调度与货场分配

件杂货装卸作业本身的复杂性导致其码头作业组织较集装箱码头更为复杂. 采用两阶段分层方法求解件杂货码头连续泊位调度与货场分配问题. 第1 阶段考虑泊位等级、潮汐动态、货物水平运输距离,以水平运输周转量最小为目标构建连续泊位调度模型,确定船舶靠泊位置;第2 阶段考虑作业线间作业量均衡和最小化所有作业线的最大作业完工时间构建货场分配模型,缩短船舶在港作业时间. 针对构建模型分别设计求解方法,提出两种不同调度策略确定船舶进港顺序. 最后通过算例试验,在验证方法有效性的同时对不同策略下调度方案进行对比分析.     

港口物流集疏运系统网络结构优化分析

贸易的全球化对港口物流提出了越来越高的要求,而畅通无阻的集疏运网络是提高码头效率和效益的关键.本文通过对港口物流集疏运系统的分析,阐述了集疏运系统对港口物流效率发挥的重要作用,并针对集疏运网络这一环节,借鉴双层规划模型和网络流理论,结合港口网络配流的特征,建立0-1整数规划模型,以最小物流成本为基础平衡货流量,优化港口集疏运网络结构.     

考虑减载移泊的散货港口船舶调度优化

为提高散货港口的服务水平, 充分利用现有泊位资源, 研究了采用减载移泊策略的散货港口船舶调度优化问题; 考虑大型船舶减载移泊对散货港口船舶调度的影响, 以船舶进出港次序、移泊次序和移泊位置为决策变量, 以进出港船舶总等待时间最小为目标函数, 构建了混合整数线性规划模型; 基于模型特点设计了混合算法, 给出了生成初始种群的启发式规则, 提出了新种群的邻域构造策略, 并在模拟退火算法中引入有效的改进措施; 为验证方案及其算法的有效性, 对比了基于实际调研资料设计的方案与采用模型和算法优化的方案, 并分析了船舶乘潮比和进出港时段长度对方案优化结果的影响。研究结果表明: 与采用先到先服务思想和贪婪策略的2种现行船舶调度方案相比, 所得方案的平均优化率分别为11.07%和9.84%;船队规模从20艘增加到50艘时, 混合算法的求解耗时均在2min以内, 且所得目标函数值与下界的平均相对偏差为6.92%;随着船舶乘潮比的增加, 方案优化率和目标函数值先呈指数趋势增长, 而后趋于平稳, 乘潮比为50%左右时出现拐点; 随着进出港时段长度的增加, 方案优化率和目标函数值呈“M”形趋势变化, 且在进出港时段长度为130min左右时方案优化效果最为显著, 表明船舶调度优化模型与混合算法可行。      

集装箱船舶支线运输航线优化算法

以枢纽港船舶限制时间和支线船舶容量为基础,分析了轴-辐式网络运输模式。以船舶最小总航行时间为目标函数,建立了混合整数规划支线集装箱运输模型。通过设计巡回路线方法实现杂交和变异,更新了解的构成,运用遗传算法求解模型。计算结果表明:当船舶容量为150 TEU时,在160次迭代后,总航行时间为708.6 h,航线数量为8条;当船舶容量分别为100、150 TEU时,在150次迭代后,总航行时间为714.6 h,航线数量为9条;对枢纽港船舶限制时间和支线船舶容量进行方差分析,F检验统计量的概率值均明显小于0.05;对支线船舶容量和运营成本进行敏感性分析,增大船舶容量能够减小航线数量和运行时间,但增大了运营成本,增大枢纽港船舶限制时间能够减小航线数量;考虑航行时间和运营成本,当船舶容量为150 TEU时最合理。     

Optimization of Two-Stage Port Logistics Network of Dynamic Hinterland Based on Bi-level Programming Model

The regional logistics based on port and its regional economic react on each other and develop in unison. This paper studies the two-stage port logistics network, the first one is the sea routes system between any two ports, and the second one is the network of the transportation system between each port and its economic hinterland. Based on the conditions of dynamic hinterland, the study proposes a bi-level programming model with the upper objective of the total transportation cost in the regional port group and the lower objective of the economic benefits for individual port. The competitiveness of the port, the demarcation of the hinterland, and the traffic capacity are reflected dynamically in the model, which is closer to the real system. The model is transformed into a single-programming model based on the Kuhn-Tucker theory to solve the model. Numerical tests are provided to illustrate the validity of the model and algorithm. Finally, the example is solved by Matlab. The results show that the bi-level model and the algorithm are feasible.