一种基于整数线性规划模型的连续泊位分派方法技术

本发明专利技术提供一种基于整数线性规划模型的连续泊位分派方法，涉及到码头管理与连续泊位分派优化的技术领域。该模型将对泊位进行连续划分，桥吊对船舶的分配数量根据总体优化目标进行动态分派；该模型考虑到船舶停靠的偏好位置对成本的影响，建立了偏好位置的上下限约束；该模型的目标函数和约束函数都设计为线性函数，因此能够快速求得最优解。本发明专利技术为连续泊位分派建立可以快速求解的整数线性规划模型，非常适用于码头泊位资源的动态分派优化，提高码头和桥吊的利用率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及码头管理优化与集装箱船装卸优化的
，特别是泊位分派的优化和对偏离偏好位置产生的成本优化。
技术介绍
集装箱船到港后需要给其安排码头泊位以便进行装卸作业，一般会提前1到2天 得到船舶的靠岸时间。泊位空间是港口的稀缺资源，泊位安排的优化是提高集装箱港口的 利用效率的关键技术之一。泊位配置问题，就是为到港的船舶指定适当的位置，供其靠泊作 业，以减少船舶的在港时间，提高效率。 目前，集装箱港口的泊位配置大多是港口计划人员根据以往经验安排，没有成熟 的模型和方法。目前公开的泊位分派的专利还很少见。专利02146748. X公开了一种泊 位装卸工艺方法及设备，没有涉及泊位本身的分派。已经公开的研究成果主要是针对离 散泊位下的静态泊位配置问题，一般都是建立的非线性的混合整数模型，采用近似算法或 启发式算法求解。例如G. G. Brown等(G. G. Brown， K. J. Cormican， S. Lawphongpanich， D. B. Widdis， Optimizing submarine berthing with a persistence incentive. Naval ResearchLogistics， 1997 (44) :301-318. G. G. Brown， S丄awphongpanich， K. P. Thurman， Optimizing ship berthing. Naval Research Logistics,1994(41) :1-15.)石开究了军 事港的离散泊位安排问题，建立混合整数规划模型；A. Imai等(A. Imai， E. Nishimura， S. Papadimitriou， Berth allocation with service priority. TransportationResearch Part B-Methodological, 2003. 37(5) :437-457.)研究了考虑服务优先级泊位分配问题 及其求解的遗传算法；K. H. Kim等(K. H. Kim， K.C.Moon， Berthscheduling by simulated annealing. Transportation Research Part B -Methodological,2003. 37(6) :541-560.) 建立最小费用泊位分配模型，采用模拟退火算法求解；C,J. Liang等(C,J丄iang， Y. Huang， Y. Yang， A quay cranedynamic scheduling problem by hybrid evolutionary algorithm for berth allocationplarming. Computers&Industrial Engineering, 2009.56(3) :1021-1028.)研究了基于遗传算法的静态离散泊位分派问题；李平等(李 平，孙俊清，韩梅，泊位调度问题的GATS混合优化策略.天津理工大学学报，2006.22(4): 58-61.)建立泊位分派的非线性规划模型，采用混合优化策略求解。也有部分研究成果 考虑了泊位的连续性，但建立的是混合整数非线性规划模型，具有很高的计算复杂性，难 以求解。例如韩晓龙等(韩晓龙，丁以中，集装箱港口泊位配置优化.系统工程理论方法 应用，2006. 15(3) :275-278.)建立了连续泊位分派的非线性规划模型，采用回溯算法求 角牟；A. Imai等 (A. Imai， X. S皿，E. Nishimura， S. Papadimitriou, Berth allocation in a container port :using a continuous locationspace approach. Transportation Research Part B-Methodological, 2005. 39 (3) : 199-221.)建立了连续泊位分派的非线性 规划模型，采用启发式算法求解。 另一方面，在集装箱港口中，出口箱进场时有一个通用的规则，即将同一条船的出口箱尽量放在码头前沿的某一个区域或连续的几个区域内，船舶停靠时越接近该区域，越 可以降低港口的作业成本，提高船舶的作业效率。申请者此前公开的成果(韩晓龙，丁以 中，集装箱港口泊位配置优化.系统工程理论方法应用，2006. 15(3) :275-278.)中，虽然考 虑了该条件，但建立的是整数非线性规划模型，难以求解。
技术实现思路
本专利技术的目的在于通过建立一种连续泊位配置的整数线性规划模型，转化模型中 的非线性成分，降低模型求解的复杂性，以提供一种码头管理和泊位配置的优化方法，提高 码头和桥吊的利用率。 为了解决上述问题，本专利技术的技术方案是这样的 —种基于整数线性规划模型的连续泊位分派方法，其特征在于 1)建立对连续泊位分配问题的模型； 2)所述的模型基于船舶停靠的偏好位置； 3)所述模型的目标函数和约束函数是整数线性函数。 港口泊位沿岸线前沿连续分配；桥吊沿岸线平移；船舶的作业桥吊数量在船舶最 大作业线数量内进行分配。 定义偏好位置的上下限，作为约束函数处理。 目标函数是整数线性函数；约束函数都是整数线性函数。 本专利技术提供的一种连续泊位分派方法的整数线性规划模型是 (1)参数与变量的定义 1)集合的定义 SHIP ={1， 2，...， SHIPS}:船舶集 合，sGSHIP(1) BSPACE = {1， 2， . ， BN}:离散的空间(泊位)方向位置向量，b G BSPACE(2) TUNIT = {1，2， ... ， TN}:离散的时间方向向量，YN是一个较大的值，t G TUNIT(3) 2)输入变量 CRANEMAXS: 舟白s(4) W s : 船 舶(5) L s: 船(6) PREFs: 船(7) P E N A L T Y s : 偏 离 偏好位 置 的 惩 罚 系 数(8) T S s: 船 舶 s 的 至IJ 港 时 间可分配的最大桥吊数的 作 业舶的 长 度舶的偏好 位 置(9) (10) (11) (12)(13) (14) 》 <formula>formula see original document page 6</formula>-b《P0Ss-PREFs《a (30) 下面解释由式(15) (30)确定的模型。 式(15)是目标函数，最小化船舶的在港时间。显然，式(15)是整数线性函数。 式(16)规定任意两船不交叠。 式(17) (24)定义在任意时刻的总桥吊资源约束。式(17)定义在每一时刻都满 足总桥吊数目的约束。式(18)定义对任意船在任意时刻满足其最大作业路数的限制。式 (19)确定装卸船的工作量的约束。式(20)和式(21)在时间维度上定义任意船是否占用该 时间段的1/0变量。式(22)确定船舶的离开时间约束。式(23)确保船舶占有连续的作业 时间。式(24)定义船舶的开始作业时间约束，只能在到港后才能开始作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于整数线性规划模型的连续泊位分派方法，其特征在于：１）建立对连续泊位分配问题的模型；２）所述的模型基于船舶停靠的偏好位置；３）所述模型的目标函数和约束函数是整数线性函数。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡志华，韩晓龙，丁以中，
申请(专利权)人：上海海事大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]