面向高能效營運(yùn)的集裝箱碼頭核心資源調(diào)度研究.pdf

1、集裝箱碼頭營運(yùn)涉及各類資源的調(diào)度，包括泊位、岸橋、堆場、場橋。這些資源涉及到碼頭的裝船、卸船、集港、提箱和轉(zhuǎn)堆等所有裝卸環(huán)節(jié)，是集裝箱港口的核心資源，其營運(yùn)過程既是產(chǎn)生價值的主要活動，也是造成能源消耗和環(huán)境污染的主要活動。本論文以集裝箱碼頭為研究對象，以核心資源和能效因素為約束條件，以信息化和智能化技術(shù)為手段，提出“面向高能效營運(yùn)的集裝箱碼頭核心資源調(diào)度研究”，以最終達(dá)到滿足效率情況下能耗最小的目標(biāo)。本文的主要研究內(nèi)容如下:
　　

2、 1.對集裝箱碼頭高能效營運(yùn)以及核心資源調(diào)度這兩個關(guān)鍵問題進(jìn)行了闡述和分析。然后，采用屬性分類的方法，重點(diǎn)分析了集裝箱碼頭核心資源調(diào)度的能效關(guān)系，包括集裝箱碼頭能效特征的獲取、表示和評價三個部分，并構(gòu)建了集裝箱碼頭核心資源調(diào)度的能效計(jì)算數(shù)學(xué)模型。最后建立了面向高能效營運(yùn)的集裝箱碼頭核心資源調(diào)度目標(biāo)集、決策變量集、約束集，并對其之間的映射關(guān)系進(jìn)行分析。形成了集裝箱碼頭核心資源高能效調(diào)度體系架構(gòu)，作為后續(xù)各章中具體決策模型的基礎(chǔ)。

3、　　 2.對泊位與岸橋調(diào)度進(jìn)行了問題分析，提出了一種基于滾動周期法和目標(biāo)規(guī)劃模型的泊位與岸橋聯(lián)合調(diào)度模型。該模型的目標(biāo)是最小化實(shí)際靠泊位置與預(yù)期靠泊位置的偏移、總罰金和岸橋能耗。接著，采用一種結(jié)合了啟發(fā)式規(guī)則和并行遺傳算法的混合算法求解了該泊位和岸橋聯(lián)合調(diào)度問題。然后，建立了一個仿真系統(tǒng)，以評價并行遺傳算法的結(jié)果，并提出了基于仿真的基因修復(fù)技術(shù)，用于加速遺傳算法的收斂。
　　 3.對堆場調(diào)度進(jìn)行了問題分析，提出了從集裝箱碼頭箱

4、區(qū)調(diào)度和倍位調(diào)度兩個個層面，多階段建模的堆場調(diào)度優(yōu)化模型。接著采用并行混合遺傳算法求解模型，該算法采用啟發(fā)式規(guī)則來產(chǎn)生可行解范圍，再利用并行遺傳算法對可行解進(jìn)行評價和遺傳操作，從而獲得最優(yōu)解。
　　 4.對場橋調(diào)度進(jìn)行了問題分析，提出了基于動態(tài)滾動決策的場橋調(diào)度策略，建立了整數(shù)規(guī)劃模型，目標(biāo)是最小化箱區(qū)任務(wù)完成的延遲時間和場橋轉(zhuǎn)場距離，并設(shè)計(jì)了動態(tài)滾動的運(yùn)行規(guī)則。然后，基于場橋調(diào)度問題的計(jì)算規(guī)模性，設(shè)計(jì)一種結(jié)合仿真的啟發(fā)式算法來

5、進(jìn)行初始解的計(jì)算。其中仿真模型用于執(zhí)行動態(tài)滾動策略，并進(jìn)行計(jì)算方案的評估。進(jìn)而，采用遺傳算法來優(yōu)化初始解。
　　 5.在集裝箱碼頭核心資源高能效調(diào)度體系架構(gòu)、模型和算法的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了調(diào)度原型系統(tǒng)，在該系統(tǒng)嵌入相應(yīng)的模型和求解算法，同時在系統(tǒng)中集成仿真評估模塊，并提出了相應(yīng)的評估指標(biāo)。然后以某集裝箱碼頭為對象，通過仿真的方式，對比了該碼頭實(shí)際核心資源的調(diào)度方案與高能效調(diào)度方案之間的差異，驗(yàn)證了模型和算法的有效性和實(shí)用性。