详情

原文传递考虑岸桥作业量均衡与船舶倒箱的集装箱船多港配载优化研究

论文题名：	考虑岸桥作业量均衡与船舶倒箱的集装箱船多港配载优化研究
关键词：	集装箱船舶;岸桥作业量;倒箱量;多港配载
摘要：	随着我国“一带一路”经济发展战略的推进，我国与其他国家的海上贸易往来日益频繁，集装箱海上运输在国民经济中的地位得到进一步的提升。而集装箱船舶配载作为集装箱海上运输的重要环节，在保证航行安全的前提下，如何减少倒箱量一直以来都是配载人员面临的重要问题。受集装箱船舶航次挂靠港增多的影响，如今每艘船上都装载了来自不同始发港和去往目的港的集装箱，使得船舶上集装箱的配载变得更加复杂。船公司若要保证准点率、提高航运经济性，则在确保航行安全的条件下，要尽可能提高集装箱装卸速度、缩短船舶在港停留作业时间，而制定优良的集装箱船舶配载计划是实现这一目标的重要手段。如何提高集装箱船舶配载质量，提高航运经济性，也是学术界一直以来重要的研究课题之一。　　由于大型集装箱船舶的应用，船舶在当前停靠港的配载状况对后续港口运营效率的影响更加明显，若要确保船舶在某次航行中的整体经济性，仅研究集装箱船舶在始发港的配载问题已不符合现代集装箱海上运输的发展需要，集装箱船舶多港配载成为研究的重点。岸桥作为集装箱码头的主要装卸设备，与集装箱船舶的配载密切相关，在岸桥并行作业工况条件下，通过合理的配载使岸桥作业量尽量均衡，有助于提高岸桥的利用率，缩短集装箱船舶在港停留作业时间，同时也提升了码头的装卸效率，进而使船公司和码头实现共赢。　　本文基于岸桥并行作业工况条件下，综合考虑岸桥作业量均衡与船舶倒箱量对集装箱船舶的多港配载进行深入研究。论文的主要研究工作如下：　　第一，提出了一种综合考虑岸桥作业量均衡与船舶倒箱量的集装箱船多港配载优化模型。考虑岸桥作业量均衡与倒箱量的集装箱船多港配载问题是涉及众多约束条件的多目标组合优化问题，本文通过在模型中约束各挂靠港并行作业岸桥所负责贝位范围内的集装箱量，实现岸桥作业量尽可能均衡的目的。通过岸桥作业量均衡，提高了岸桥的利用率，降低了岸桥的最迟装载作业时间。由于船舶在港停留时间主要取决于最后一台作业岸桥的完工时间，所以本文用各挂靠港岸桥的最迟完工时间表示船舶作业时间，建立了以船舶作业时间最短和倒箱量最少（包括压堆栈和压舱盖造成的倒箱量）为目标，以船舶稳性、强度等为约束条件的集装箱船舶多港配载优化模型。　　第二，设计了考虑岸桥作业量均衡与倒箱量的集装箱船多港配载优化模型的求解算法，通过加入启发式规则生成遗传算法的初始可行解。首先，以同类箱组作为配载单元，根据同类箱组的挂靠港由远及近为其设定由高到低的配载优先级，将同类箱组按照优先级配载到箱位区块，同时为了便于后续目的港卸载操作，当同类箱组配载到多贝位时为其设定间隔贝位范围；然后根据重箱配载到下层、轻箱配载到上层的原理进行箱位区块内的排箱，生成初始配载计划；最后采用多目标遗传算法NSGA-Ⅱ对初始配载计划进行遗传操作寻优。　　第三，设计案例验证所设计模型与算法的有效性和先进性。通过对一艘挂靠5个目的港、箱位容量为1877的集装箱船舶进行配载，获得了船舶作业时间和倒箱量的帕累托解集。最后通过与已有文献结果对比，在优化的案例中，用本文方法可以使船舶作业时间平均降低23.2%，验证了本文所建模型与所设计优化算法的有效性与先进性。　　本论文的研究内容、方法以及结论是对集装箱船舶多港配载优化研究的有益探索和拓展补充，所取得的研究成果，对于深化研究集装箱船舶多港配载问题具有重要的学术意义，同时对于提高集装箱码头的竞争力和提高船公司的经济效益具有重要的实用价值。
作者：	孙晓云
专业：	港航技术与管理工程
导师：	姜桂艳
授予学位：	硕士
授予学位单位：	宁波大学
学位年度：	2020