A*算法在轨道式龙门起重机提箱作业优化中的应用

集装箱翻箱问题是影响集装箱码头堆场机械操作效率的一个重要的因素。为了解决在堆场中应用不同装卸机械所产生的相关问题,本文选取轨道式龙门起重机作为堆场装卸机械,建立以码头堆场机械作业时间最短为目标,满足堆场实际作业要求的提箱优化数学模型。应用启发式算法A*算法对问题进行求解,并通过对实例的研究,验证A*算法的正确性和有效性。     

面向哈佛体系结构的集装箱码头场桥作业调度

集装箱码头堆场作业调度问题一直是国内外相关研究的热点和难点,但由于码头作业的动态性、开放性、强耦合性和复杂性,堆场主要装卸设备场桥的调度配置问题一直未能有较好的解决方案。故提出面向哈佛体系结构的基于Agent建模和仿真模式,并将计算机操作系统中的磁盘臂调度算法和基于仿真的优化思想引入到上述模型中。通过构建相应的多Agent系统仿真得出敏捷高效鲁棒的场桥调度和配置解决方案,从而帮助集装箱码头提高服务水平和竞争力。     

集装箱码头装卸作业的调度控制模型及算法设计

对集装箱码头上装卸作业的调度控制直接影响码头的整体运营效率．本文研究了集装箱码头装卸作业的调度控制问题,提出了一个基于柔性化flow shop的集成化控制模型．该问题具有非线性规划(NP：non- polynomial)难度,因此本文开发设计了两类基于优先级规则的启发式调度算法．利用该模型来对码头中多种装卸设备进行总体调度可以提高设备之间的协调性,提高码头效率,降低成本．实验研究证明算法能有效地解决该问题．     

考虑箱区利用率的出口箱资源配置启发式算法

作为集装箱运输的枢纽,堆场的管理是整个集装箱码头管理的重中之重。对出口集装箱堆场的资源配置研究可以提高出口集装箱的装载效率,提高集装箱码头堆场的作业水平。针对当前堆场资源配置研究中较少考虑箱区作业量平衡与码头运营成本关系的研究现状,在不同箱区作业量差异水平下,设计了以成本最低为目标的出口箱堆场资源配置启发式算法。进行了不同规模的算例实验,并进行了比较。     

考虑箱区作业均衡的ACT船舶配载鲁棒优化研究

基于自动化集装箱码头堆场与传统堆场在布局与机械配置方面的区别，将箱区作业均衡因素引入船舶配载问题中，以最小化装船作业时间和箱区作业均衡为目标建立考虑箱区作业均衡的自动化集装箱码头船舶配载混合整数规划模型；同时引入解的保守性参数，将确定性模型转化为考虑桥吊作业时间不确定性的自动化集装箱码头船舶配载鲁棒优化模型，再设计基于编号与排序的禁忌搜索算法对算例进行求解。结果证明了模型的正确性与算法的有效性，且各案例在不考虑箱区作业均衡因素时得到的箱区作业不均衡箱量比考虑该因素时得到的箱区作业不均衡箱量平均高出17.8%，不确定性情况下，“集中配载”现象更加显著。     

基于MAS的集装箱自动化码头协同作业系统模型

ZPMC新型集装箱自动化码头使用低架桥轨道和电动小车构成立体装卸系统,将集装箱的装卸分解为多个起重设备和水平运输设备的协作,实现了集装箱的自动装卸。针对该码头的运作特点,采用MAS(multi-agent system,多智能体系统)方法,将码头中的装卸设备抽象为具有一系列属性和方法的智能体,提出船舶、堆场、任务管理、设备管理等智能体,构建出自动化码头协同作业系统模型。在系统的实现层类图中详细阐述了各agent的属性方法、交互关系,结合就近原则及时间估计优化策略,给出了集装箱装卸最短路径的搜索方案,通过实例分析说明协同作业系统MAS模型能较好地体现该码头分布、动态的运作特征。该研究将对ZPMC集装箱自动化码头的调度优化提供一定的理论指导,同时对完善MAS方法在集装箱码头生产作业中的应用体系起到积极的推动作用。     

基于突破性局部搜索的集装箱班列同步转运作业调度优化

铁路集装箱中心站作为内陆腹地运输网络中的重要节点.转运作为主要的站内作业活动,对其开展调度研究,能够有效缩短不同运输方式之间的转运周期,从而保证铁路集装箱多式联运的整体运作效率.为了快速制定堆场作业计划,现有铁路集装箱站场转运作业均要求班列间的集装箱转运须经堆场方可实现.在该模式下,必然发生两次装卸和一次暂存作业.为了避免暂存中转作业,采用集装箱班列同步转运作业模式构建了以同步转运集装箱箱数最大化为目标的数学规划模型,提出突破性局部搜索框架实现对大规模问题的求解.最后通过算例分析验证了所提出的启发式算法效率.     

不确定环境下码头堆场设备集成调度优化

集装箱码头堆场设备调度优化中,对确定条件下的内集卡和场桥的联合调度研究较多,且没有考虑外集卡的随机到达情况。考虑内集卡和场桥作业过程中的不确定性因素,包括：内集卡行驶速度,场桥行走速度和作业时间,并考虑外集卡随机到达堆场对于内集卡调度作业的影响,构建了不确定因素条件下的堆场设备集成调度优化模型,其优化目标是在考虑外集卡随机到达的情况下,最优化堆场设备的作业时间。设计了求解模型的粒子群算法,并比较了一般确定性模型和考虑不确定因素优化模型的结果。算例结果表明,所建立的模型和算法能有效真实地反映不确定因素对集装箱码头堆场设备作业的影响。     

基于网络流的自动化集装箱码头堆场空间分配

为解决自动化集装箱码头堆场空间分配问题,突出自动化集装箱码头堆场的布局特征以及制定堆存计划时的特点,将堆存计划视为一个具有时间和空间维度的网络优化问题,提出一种基于网络流的自动化集装箱码头堆场空间动态分配的模型,并使用禁忌搜索算法来求解。结果表明,通过该方法可以确保同一时间段内作业的进口箱和出口箱均衡的分配在箱区中,同时满足场桥的"重进重出"。最后对CPLEX和禁忌搜索算法求解的结果进行比较,证明了禁忌搜索算法的优越性。     

基于Web的堆场智能管理信息系统的研究与实现

介绍了基于浏览器/服务器模式的堆场管理信息系统的开发环境及功能模块。运用模拟退火算法优化了集装箱装卸指令次序;用BP神经网络预测了进出堆场未来集装箱的数量;并提供堆场集装箱详细堆存信息的图形显示。已应用于某堆场,实现了集装箱的高效管理。     

基于多Agent和进化算法的作业线调度研究

作业线调度是集装箱码头生产调度中最为关键的一个环节。文中将在充分分析与研究集装箱码头装卸作业信息流动的基础上,针对岸边作业线调度问题以及国内作业线系统的不足,建立模型辅助决策,帮助调度员快速、准确、安全、合理地进行岸桥调度的决策。在文中,充分地考虑了泊位、船舶、岸桥等集装箱设备及其协调,利用并合理地配置了这些码头资源,将引用多Agent技术协调作业线调度,并使用进化算法计算并安排岸桥来进行作业调度,建立基于多Agent和进化算法的集装箱码头作业线调度智能化系统。     

多场桥分区域平衡策划下的集装箱堆场箱位分配问题

集装箱码头堆场出口箱箱位分配和场桥调度对码头运营效率有重要影响. 为了合理分配箱位和调度场桥, 采用分区域平衡策划方法, 在给定批量任务下, 考虑场桥实际作业中的安全距离, 以均衡各场桥作业任务量和减少场 桥的非装卸时间为目标, 建立混合整数规划模型, 并设计遗传算法求解, 通过不同批量任务的实验分析验证所提出方法的有效性. 研究表明, 分区域平衡策划方法可以更好地解决箱位分配和箱区多场桥联合作业的优化问题.

     

考虑能耗节约的集装箱码头双小车岸桥与AGV联合配置及调度优化

合理调度集装箱码头的装卸设备以减少生产过程中的能耗, 对实现其低碳绿色化发展具有重要意义. 针对集装箱码头向自动化发展过程中的双小车岸桥与AGV (Automated guided vehicle)联合配置及调度问题, 考虑AGV续航时间、双小车岸桥中转平台容量和堆场缓冲支架容量约束, 以岸桥的能耗最小为第一阶段模型的优化目标, 以AGV运输过程的能耗最小为第二阶段目标建立两阶段优化模型; 设计枚举法求解第一阶段模型, 改进遗传算法求解第二阶段优化模型. 以洋山四期自动化集装箱码头为例进行实验分析, 针对不同船舶在港总装卸时间和AGV配置原则进行实验, 验证了模型和算法的有效性, 结果表明以最小化能耗为目标的双小车岸桥与AGV联合调度可在岸桥主小车不延误的前提下, 显著减少AGV的配置数量.     

速度不确定下作业时间最短的集卡调度优化

在集装箱码头装卸作业中,提高集卡调度对作业效率有非常大的影响。而集装箱卡车重车和空车行驶速度的不确定性,增加了集卡调度的难度。为此提出建立不确定环境下作业时间最短的集卡调度优化模型。在完成固定装卸任务的前提下,通过对集卡的合理调度,达到不确定情况下集卡总作业时间最短。针对不确定模型的特点,采用粒子群算法快速求解,同时保证了解的有效性。算例表明上述模型和算法合理解决了不确定环境下集卡调度优化问题,得到较好的计算结果,并且降低了运算复杂度,提高了调度效率。     

集装箱码头三维仿真组件平台

为直观、形象地研究集装箱码头生产优化问题,采用三维仿真的方法实现集装箱码头物流信息与作业过程的可视化．基于不同业务流程的仿真要求,合理地划分静态布局、装卸设备、装卸对象、码头操作、运动学解算、数据访问、通信接口和图形渲染等组件的粒度;建立层次结构形式的组件平台,体现客观对象的逻辑关系;遵循标准COM＋规范设计岸桥、场桥和集卡等集装箱码头主要三维仿真组件．以上海振华重工（集团）股份有限公司自动化集装箱码头为例验证该组件平台的可操作性,结果表明该方法对集装箱码头装卸工艺的改进和管理水平的提升具有实际指导意义．     

提高效率近三成——天津港集装箱码头信息化初显成效

“完成一次4500个集装箱的装卸作业,以前需要30个小时,现在只需22个小时。”天津港集装箱码头有限公司信息部刘宝合经理在谈及利用信息化手段提高企业运营效率时,给记者举出了一个例子。作为我国第一个现代化国际集装箱专用码头,天津港集装箱码头现拥有两座集装箱专用码头,可接卸第八代集装箱船舶,年设计吞吐能力为160万标准箱以上。集装箱作业涉及到从一个集装箱入港到下船、运输、再到最后的落场存放,需要进行大量的计划、分配、调整等工作。按照传统的工作方法,天津港集装箱码头根据即将停靠在港口的船舶所需要装卸的工作,提前一天安排装…     

基于桥吊迁移的集装箱码头连续泊位分配算法研究

集装箱码头资源（包括泊位、桥吊、堆场等）的高效利用已经被深入研究很多年了, 然而对于泊位分配中桥吊分配的研究大多停留在静态分配最大数量桥吊上。为了弥补静态分配桥吊的不足, 第一次研究了基于两船之间桥吊迁移的泊位分配问题, 通过桥吊迁移的决策方法, 最终设计出了一个新的泊位分配算法。实验证实设计的算法能更好地提高码头作业效率, 表明了桥吊迁移在港口作业中的有效性。     

基于时间窗的双小车岸桥与AGV协调调度研究

针对自动化集装箱码头（automated container terminals,ACT）的自动导引车 ( automatic guided vehicle,AGVs) 与自动化双小车岸桥（double-trolley quay cranes,QCs）协调调度优化问题,以上海洋山港四期工程的实际布局和装卸工艺为基础,考虑装卸同时进行条件下以最小化任务总完工时间为目标,建立带有时间窗约束的双小车岸桥和AGV的协调调度模型,并采用遗传算法对实际算例进行求解。通过灵敏度分析,验证了该模型及算法的有效性,并对遗传算法参数设置的有效性进行检验。结果分析表明,该调度方法有助于提高自动化集装箱码头的作业效率,减少集装箱船的在港时间,提高码头竞争力。     

考虑箱区作业均衡的自动化码头集装箱船舶配载计划

在考虑箱区作业均衡的基础上,研究自动化码头集装箱船舶的配载计划问题.以堆场翻箱时间最小、集装箱水平运输时间最短以及堆场箱区作业不均衡水平最小为目标建立0-1整数规划模型.使用CPLEX工具精确求解5个不同规模的算例得到配载结果,并对比是否考虑箱区作业均衡的配载方案.结果显示5组算例的翻箱量均为0,有效地满足翻箱时间最小的目标.在配载计划中考虑箱区作业均衡,所得的箱区作业不均衡指数较不考虑箱区作业均衡有一定程度的降低,最高降低19.0个百分点,平均降低7.2个百分点.结果表明所提模型可有效解决自动化码头配载计划问题,保证箱区作业的均衡性,提升码头的装船作业效率.     

基于PLC的港口集装箱码头装卸模型下位机控制系统设计

根据港口集装箱码头装卸作业的实际情况,基于PLC,设计装卸模型所对应的下位机控制系统,并介绍设计过程中的技术要点、注意事项.