基于禁忌搜索算法的多港多泊位联合调度优化研究

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近年来我国经济快速发展,对外贸易越来越频繁,国际货物运输业务逐年增加,与此同时,我国沿海各大港口城市也在不断建设港口基础设施来应对进出口货物的快速增长。在整个海洋运输体系中,集装箱运输发挥着重要的作用。集装箱运输因其易中转、安全且可以简化作业手续等诸多优点,在海洋货物运输中占据了较大的比重。面对逐年增长的集装箱货物量,港口应该充分利用资源,提高集装箱作业效率,为到达船舶提供更高效的服务。提高港口集装箱中转效率,减少船舶在港时间首先是要为到达船舶合理地分配泊位。由于港口泊位的建设受先天地理环境约束,开发受限,因此优化泊位分配、提高泊位利用率、减少船舶的在港时间成为集装箱港口作业的核心问题,因此对泊位分配的研究在理论和实际作业中都有着重要的意义。本文基于以上背景,以区域内临近港口泊位的联合调度问题为研究对象,突破了以往只针对单个港口作业进行研究的局限性,考虑在到港船舶可转港作业模式下船公司、船舶的期望停靠港以及实际停靠港之间的成本关系与合作意愿,综合考虑了船舶的时间成本、船舶转港作业后产生的转港费用以及港口的牺牲成本,建立了以最小化三方总成本为目标的多港多泊位联合调度优化模型。根据模型特点设计了基于准入准则的禁忌搜索算法,采用以0为分隔符的实数制编码,使模型所求问题的解更易读,同时结合交叉、互换两种操作提高算法搜索效率。本文首先通过设置不同规模的算例对多港多泊位联合调度模型的可行性进行验证,接着在MATLAB语言环境下实现算法,通过采用算法和调用CPLEX分别对不同规模算例进行求解来验证算法的有效性。然后分别从时间成本权重系数和转港作业牺牲成本权重系数、船舶到达时间密度、港口泊位数量配置以及船舶装卸箱量几个影响最终泊位分配方案的因素入手构造不同规模的数值算例,通过算法求解,得出每组算例规模下的最优泊位调度方案,进而分析了模型中不同参数的变化对泊位分配的影响。最后对全文所研究的内容做出总结,结合算例实验的分析结果提出港口集装箱作业在管理过程中的一些建议。
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