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大型港口复式航道的船舶进出港序列优化
| 论文题名： | 大型港口复式航道的船舶进出港序列优化 |
| 关键词： | 大型港口;复式航道;船舶交通流;船舶调度;出港序列 |
| 摘要： | 近年来，水运行业由于自身的优势，逐渐受到人们的青睐，进出港船舶数量逐年增多，对许多港口现有航道的通航能力来说，是一大考验。此外，为适应发展以及满足货物需求，船舶不断向大型化、专业化方面发展，成为港口航道通航压力的另一来源。为解决港口面临的困境，许多港口对其现有航道进行拓宽和整治。而复式航道由于其先进的通航模式，将会是未来港口增加自身竞争力的关键手段之一。然而，随着航道的不断拓宽，航道内的通航船舶的数量逐渐增多，这给港口的船舶调度管理工作带来了难题。 目前，多数港口仍旧是依赖人工调度，由于复式航道中进出港的船舶数量多、类型杂，因此，航道中的通航状况将会愈加复杂，航道中发生船舶碰撞的几率也会大大提高，故对以人工管理为主的港口来说，针对复式航道进出港船舶的调度序列进行优化，将会更加艰难。同时，也正是由于复式航道的先进性，其航道中可能出现的问题将会更加新颖、复杂，而以往的经验有限且局限，无法保证船舶调度中心能够快速高效地解决问题。例如，进出港船舶在复式航道交会水域中交叉会遇，港口管理人员需要根据以往经验以及当前船舶、航道的状态对该水域不同方向的船舶交通流进行重组，保证船舶安全有序地通过该水域，完成进出港操作；对航道中通航船舶的航行状态进行跟踪，对可能出现冲突的船舶进行预判或者禁止，从而保证船舶的通航安全。因此，研究复式航道船舶进出港序列优化问题，首先是要在保障船舶通行安全的情况下，为港口通航船舶安排合适的调度序列，为港口管理人员提供参考方案。 首先，本文针对研究问题的特点，以及船舶通航需求，为了及时掌握船舶通航位置随通航时间的变化关系，提出关键节点时空变换规则，提出了一种基于关键节点时空变换规则的船舶进出港调度优化模型。 其次，本文通过归约转化证明了本文问题为NP-hard问题，且实际港口中每天到港船舶数量往往较大，本文设计了模拟退火算法进行求解。算法包括解的评价、初始解的生成以及邻域解的产生等个性化的关键模块。 最后，为验证模型和算法的有效性，以天津港为例，以一天为调度周期，设计了不同规模的算例，进行测试。并选择与本文研究主题较为相似的求解算法—遗传算法作为对比算法。结果表明，本文设计的模拟退火算法无论是在解的质量上还是在求解时间上均具有较大的优势。通过对船速的敏感性分析，发现在一定范围内提高船速可以有效地提高港口的通航效率，为港口决策者提供了管理启示。 |
| 作者： | 陈洁 |
| 专业： | 物流工程 |
| 导师： | 王征 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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