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高质量视角下基于NSGA-Ⅱ的班轮航线运行优化研究
| 论文题名： | 高质量视角下基于NSGA-Ⅱ的班轮航线运行优化研究 |
| 关键词： | 班轮运输;航线管理;多目标优化;NSGA-Ⅱ算法;TOPSIS法 |
| 摘要： | 近年来，随着各界对航运业发展的重视，越来越多的航运相关政策引导着班轮行业建立高质量发展体系，以“高效、经济、优质、绿色”为发展方向提高自身的综合竞争力。同时，受新冠疫情对全球经济的冲击，运输需求、燃油价格、港口拥堵等班轮运输市场环境要素的波动，不断增加班轮公司的经营风险，系统性地影响着班轮公司所计划运行方案的高质量目标。因此，班轮公司在面对不断严苛的社会要求与复杂变化的班轮运输市场环境时，需要系统科学地制定航线配船、航速优化和货物分配服务方案，综合提高班轮航线运行的运输效率、经济效益、服务品质和环保效益，实现自身的高质量发展。 以班轮公司为研究对象，研究多个班轮航线运行决策下的多质量目标协调优化问题与班轮航线运行优化方案选择问题。首先，阐述了问题的研究背景与意义，对国内外学者关于班轮运输优化与班轮航线运行评价的研究进行归纳分析，并阐述了研究思路与内容。其次，对研究问题的相关理论及优化方法进行较为全面的概述，主要包括集装箱班轮航线高质量运行内涵、航线配船问题、航速优化问题、货物分配问题以及多目标优化问题。再次，针对高质量发展背景下的航线配船、航速优化和货物分配问题，为满足班轮公司对船队运输效率、经济效益、服务质量和环保效益平衡发展的要求，以船队平均舱位利用率和营运利润最大以及货物时间价值损失与单箱碳排放量最小为目标，建立面向多个班轮航线运行决策的多目标优化模型。根据所建模型子问题间的协同关系，将模型分解为两个子模型，一个子模型处理航线配船与航速优化决策，为考虑多目标的混合整数非线性规划问题，另一个子模型处理货物分配决策，为考虑单目标的线性规划问题。结合两个子模型的特点，设计了基于NSGA-Ⅱ的多目标优化求解方法，协同优化两个子模型，输出Pareto最优解集。在此基础上，为了选择满足决策者偏好的Pareto最优解作为班轮航线运行优化方案，设计了基于TOPSIS法的班轮航线运行综合质量评价方法，对Pareto最优解集进行综合质量排序。最后，以某班轮公司船队为例验证了所建模型的可行性，以及优化求解方法和质量评价方法的有效性。建议班轮公司在货运需求与燃油价格上涨以及港口拥堵加剧的班轮市场环境下，采取小幅提速和增加中小型船舶数量的混合策略，在维持经济效益的同时满足更多货运需求，减轻港口拥堵影响，并实现碳减排的效果。 |
| 作者： | 王振宇 |
| 专业： | 交通运输规划与管理 |
| 导师： | 谢新连 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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