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基于箱量预测和新型装卸设备的集装箱船全航线预配载
| 论文题名： | 基于箱量预测和新型装卸设备的集装箱船全航线预配载 |
| 关键词： | 集装箱运输;集装箱船;全航线配载;箱量预测;装卸设备 |
| 摘要： | 随着集装箱化的快速发展，各大集装箱码头的集装箱吞吐量持续上涨，船舶配载作为集装箱运输的核心环节之一，逐渐成为提升码头中转效率的关键。另一方面，船舶的大型化趋势与码头装卸设备的更新为船舶配载计划的制定带来了更大的挑战。高效的全航线配载计划不仅能满足船舶稳性、强度、特殊箱监管等约束，还能充分利用装卸设备，最大限度降低当前港配载计划对后续港口的负面影响，使船方与码头的运营成本最小化。论文主要进行了以下三方面工作： （1）为提高配载计划的鲁棒性，使当前港配载时为后续港预留箱位，减少倒箱量，全航线预配载要求综合考虑航线港口挂靠顺序与各港箱量信息。实际情况中，制定当前港配载规划时，后续港的箱量信息或未确定或因不确定因素的影响发生变化，给当前港配载方案的制定带来困难。因此，本文提出一种基于灰色关联分析的SVM箱量预测模型，分析影响港口配箱量的因素，通过灰色关联理论建立不同权重的影响因子指标体系，并以此为输入预测港口的箱量信息。经检验，此模型所得预测值与实际值的拟合度良好，能够适应小样本箱量预测问题。 （2）在预测箱量的基础上，为降低全航线配载问题的求解难度，将之拆分为多港主贝计划问题与贝内计划问题，针对问题的特征分别构建模型，并设计智能算法进行求解。在多港主贝计划阶段，考虑双40ft岸桥装卸、20ft与40ft干货箱和冷藏箱配载、船舶舱盖影响等，以舱盖倒箱量与考虑双40ft应用的岸桥总装卸次数最小为目标，建立混合整数规划模型，提出舱位内20ft和40ft箱混装及非混装两种策略，设计基于启发式规则的超尺寸装箱算法求解两种策略下的配载方案。经实例验证，配载模型和求解算法能得到无舱盖倒箱的配载方案，分析两种策略下的配载结果，发现非混装策略能有效提升总装卸作业效率，同时，在同等初始条件下，双40ft岸相较于普通岸桥至少提升24.5%的效率。 （3）在贝内计划阶段，以贝内倒箱、冷藏箱未匹配冷藏箱位、40ft箱置于20ft箱之下以及重箱压轻箱的数量最少为优化目标，建立多目标混合整数规划模型，并设计基于启发式算法的遗传算法进行求解，算例结果显示，各舱位配载计划较初始方案减少了约90%的目标惩罚值，仅剩少量重箱压轻箱的情况。分析不同配载策略产生的结果，发现贝内非混装策略下的双40ft岸桥配对装卸次数较混装策略提高了约20%的比率，偶数贝的岸桥装卸配对率较奇数贝也更高。 |
| 作者： | 马佳乐 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 张艳伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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