一种集装箱码头泊位与岸桥分配方法组成比例

本发明专利技术提供一种集装箱码头泊位与岸桥分配方法，采用滚动式计划的分配方法，构建了基于多目标规划的泊位与岸桥分配模型，模型以连续岸壁线为基础，使其更加接近码头实际的泊位情况；采用基于启发式算法和并行遗传算法相结合的混合算法，通过一个集装箱码头泊位与岸桥分配仿真系统评估混合算法的性能，当产生一种泊位与岸桥分配方案后，仿真系统对其进行模拟，并得出相应的性能指标，并与别的方案比较，以确定该方案是否较优；采用仿真和基因修复技术相结合的方法，用于修复不可行的方案，有利于降低船舶在港时间、装卸船时的水平运输距离、岸桥能耗，以及码头赔付给船方的罚款，进而降低码头装卸成本，提高码头服务质量，实现本发明专利技术的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，特别涉及一种通过建立集装箱码头泊位与岸桥分配模型和优化算法实现集装箱码头泊位与岸桥分配的方法。
技术介绍
随着经济全球化进程的加快，越来越多的生产经营活动和资源配置过程在整个世界范围内进行，现代港口在社会经济发展中的作用与地位也由此发生了深刻的变化，港口成为一个国家经济能否有效地参与经济全球化并保持在国际竞争中主导地位的重要依托。 港口作为物流系统中的重要节点，是远洋、内河船舶以及内陆运输(卡车和火车)的枢纽。港口地区汇集有货主、货运代理、船东、船舶代理、商品批发零售、包装公司、陆上运输公司、海关、商检等各种机构。港口不仅是不同运输方式汇集的关键节点，而且也是各种信息、经济和技术的汇集点。现代集装箱码头已从纯粹的运输中心(运输+转运+存储)发展为配送中心(运输+转运+存储+拆装箱+仓储管理+加工)，再发展为如今的综合物流中心(运输+转运+存储+拆装箱+仓储管理+加工十信息处理)。现在集装箱码头已经成为一个集商品流、资金流、技术流、信息流、人才流于一体物流中心。 凭借规模化的集散能力，集装箱码头最有可能成为整个物流链的枢纽和增值服务中心。集装箱码头物流是海洋运输的起点与终点，是海陆货物运输的重要节点，在整个运输链中是货物最大的集散地。集装箱码头是国际贸易中的服务基地和货物物流的分配中心，是货物和航运业的信息中心。集装箱码头地理位置得天独厚，通常位于经济、贸易、金融、信息较为发达的城市，为综合物流的大量生成与发展提供了有利支撑。 近年来，我国集装箱码头伴随着集装箱运量的增加，其吞吐量也得到了较快地增长，取得了骄人的成绩，但其生产组织技术与吞吐量增加的矛盾日益突出，主要表现如下 (1)码头通过能力不足；由于土地资源越来越昂贵，码头不可能无限制的扩大占地面积，因此在现有的码头土地规模下，随着集装箱运量的日益增加，其设计的通过能力就显得愈发不足。 (2)码头管理水平较低；我国集装箱码头堆场管理大部分还是属于经验管理，但随着码头吞吐量的增加和到港船舶数量的增加，以及到港船舶的大型化趋势，以前的经验管理方式许多已不适用。 (3)码头装卸成本较高；由于我国集装箱码头基本上还是靠人工管理，集装箱在堆场中的位置并不是最佳，且设备调度可能不合理，从而导致集装箱装卸作业时，设备移动距离较长，翻箱率较高，从而导致了码头装卸成本较高。 (4)计算机自动决策水平较低；我国集装箱码头中堆场计划、道口选位、船舶配载、作业线调度等需要决策的功能基本都是靠人工来完成的，计算机在其中只起到了辅助管理的作用，这在吞吐量较低，来港船舶的较少的情况下，还能适应，但随着吞吐量和来港船舶的增加，以及港船舶的大型化趋势下，再用人工方式将可能导致决策时间较长、决策结果不佳等问题，从而造成船舶在港时间较长，码头服务质量不高等问题。5 在集装箱码头，现实中的经济原因引发许多重要的决策问题，这些决策问题可以被区分为三个层面战略层面、战术层面和操作层面。战略层面主要是决定集装箱码头的位置、规划和建筑；这个层面的决策计划范围可以跨越几十年，这些决策将直接决定一个港口的成败。战术层面的决策将决定许多约束条件(例如设备类型和数量，堆存策略)；这些决策反过来也将约束短期操作层面的问题(例如到达船舶泊位分配)。集装箱码头的战略计划是非常重要且具有长远意义，但是决策的质量常取决于很多不确定因素，例如经济发展，地理环境，战争和技术进步。因此，对操作层面的研究在目前来讲是比较有实用价值的。泊位分配问题是在船舶达到港口后遇到的一个非常重要的计划问题，它对整个码头的操作效率和吞吐量都起着非常重要的影响。 到目前为止，许多国内外的研究者已经提出了许多解决集装箱码头泊位与岸桥分配问题的策略。在泊位分配方面，Imai等人在2001年探求了 1种基于离散泊位的动态泊位分配方法，以减小船舶接受服务的时间；2005年，Imai等人探求了 l种基于连续泊位的动态泊位分配方法；2007年，Imai等人又采用线性规划的方法探求了针对大型集装箱船舶的泊位分配方法；2008年，Imai等人还研究了有限岸桥能力的情况下，多用户集装箱码头的泊位分配问题。相似的，Park等人、Kim等人和Dai等人分别在2002、2003和2004年用模拟退火算法研究了使船舶离港被耽搁时间最短的泊位分配方法。他们2人还在2002年共同采用亚梯度算法，研究了相应的泊位分配方法。Guan等人在2002年设计了 l种启发式算法来处理泊位分配问题，以使船舶在港时间最短。苌道方等人在2008年设计了 l种启发式和仿真相结合的方法，来求解堆场与泊位分配相结合的问题。另外，2001年，Legato等人采用排队论，研究了船舶到达、靠泊和离开的问题。 在泊位与岸桥分配相结合方面，Peterkofsky等人在1990年，提出了 1种静态岸桥调度策略，以使船舶到港和离港耽搁成本最小。2003年，Park等人，综合研究了泊位和岸桥分配的问题，以使船舶耽搁成本最小。更进一步，Lee等人在2006年采用遗传算法，在考虑岸桥效率的基础上，研究了离散泊位的分配问题。相似的，zhou等人在2008年研究了一种在随机环境下的泊位与岸桥分配模型，以最小化船舶在港等待时间。Liang等人在2009年采用进化算法研究了泊位计划中的岸桥调度问题。同时，Meisel等人研究了 2种亚启发式算法，解决在考虑岸桥效率情况下的泊位分配问题。 从以上分析可以看出，这些研究都有存在着一些缺陷，如下所示 1、大量的研究都是从效率的角度出发，未将能耗最小化作为优化的目标； 2、由于泊位与岸桥分配问题的NP性，这些研究中仍然缺乏有效的求解方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，针对上述现有技术中所存在的问题和需要解决的问题，为每条船安排靠泊位置、靠泊时间、岸桥配置数量和每台岸桥的装卸量，能够很好降低码头能耗和成本，提高服务质量。 本专利技术所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现 —种集装箱码头泊位与岸桥分配方法，其特征在于，它包括如下步骤 (1)通过滚动式计划的分配方式构建基于多目标规划的集装箱码头泊位与岸桥的分配模型；6 (2)采用基于启发式算法和并行遗传算法相结合的混合算法产生集装箱码头泊位与岸桥的分配模型中相应的集装箱码头泊位与岸桥的分配方案； (3)通过仿真系统对混合算法产生的相应的集装箱码头泊位与岸桥的分配方案进行模拟，得出相应的性能指标，并与产生的其他方案进行比较，得出最优的分配方案。 在本专利技术的一个实施例中，所述仿真系统通过仿真和基因修复技术相结合的方法修复混合算法产生的不可行的集装箱码头泊位与岸桥的分配方案。 在本专利技术的一个实施例中，所述滚动式计划的分配方式综合考虑了未来连续几天的船舶到港信息，所述滚动式计划的分配方式的分配周期为3天，共6个时段，每个时段为12小时。进一步，所述时段的具体时间为9:00 21:00,21:00 9:00。 在本专利技术的一个实施例中，所述多目标规划包括最小化整个决策周期内所有船舶实际靠泊位置与最佳靠泊位置之间的偏离和、最小化整个决策周期内所有船舶靠泊耽搁和离港耽搁的罚款总和及最小化整个决策周期内所有船舶的岸桥装卸能耗总和。 进一步，所述最小化整个决策周期内所有船舶实际靠泊位置与最佳靠泊位置之间的偏离和的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集装箱码头泊位与岸桥分配方法，其特征在于，它包括如下步骤：（１）通过滚动式计划的分配方式构建基于多目标规划的集装箱码头泊位与岸桥的分配模型；（２）采用基于启发式算法和并行遗传算法相结合的混合算法产生集装箱码头泊位与岸桥的分配模型中相应的集装箱码头泊位与岸桥的分配方案；（３）通过仿真系统对混合算法产生的相应的集装箱码头泊位与岸桥的分配方案进行模拟，得出相应的性能指标，并与产生的其他方案进行比较，得出最优的分配方案。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：严伟，苌道方，何军良，宓为建，陆后军，边志成，
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]