上海交通大学学报 ›› 2023, Vol. 57 ›› Issue (10): 1261-1272.doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2022.501
所属专题: 《上海交通大学学报》2023年“交通运输工程”专题
收稿日期:
2022-12-07
修回日期:
2023-01-24
接受日期:
2023-02-21
出版日期:
2023-10-28
发布日期:
2023-10-31
通讯作者:
岳丽君
E-mail:yuelj11@163.com
作者简介:
范厚明(1962-),教授,博士生导师,从事交通运输规划与管理等研究.
基金资助:
FAN Houming, MA Xiaobin, PENG Wenhao, YUE Lijun(), MA Mengzhi
Received:
2022-12-07
Revised:
2023-01-24
Accepted:
2023-02-21
Online:
2023-10-28
Published:
2023-10-31
Contact:
YUE Lijun
E-mail:yuelj11@163.com
摘要:
船舶进港前,为避免到港船舶无法按班期及时离港,码头需在规定时间内完成集港作业.堆场按送箱集卡预约到港时间制定箱位分配及场桥调度计划,若送箱集卡失约会导致计划失效,进而产生翻箱问题,影响装船效率.针对送箱集卡失约对箱位分配计划、场桥调度计划及集卡等待时间的影响,提出送箱集卡失约下多箱区箱位分配及场桥调度优化问题.考虑集卡预约时段、场桥间安全距离等约束,以集港时间最短为目标,建立混合整数规划模型.设计混合遗传变邻域算法求解模型,在改进遗传算法的基础上增强其局部搜索能力,通过对比不同算法的实验结果可以看出,该算法收敛速度快,求解结果优.结合集卡实际到港时间,衡量失约对不同情景内完工时间和集卡等待时间扰动,提出干扰恢复策略.实验表明,提出的干扰恢复策略能缩短作业完工时间、降低因送箱失约导致的翻箱量,缩短送箱集卡等待时间,提高堆场作业效率.
中图分类号:
范厚明, 马晓斌, 彭文豪, 岳丽君, 马梦知. 送箱集卡失约下多箱区箱位分配及场桥调度优化[J]. 上海交通大学学报, 2023, 57(10): 1261-1272.
FAN Houming, MA Xiaobin, PENG Wenhao, YUE Lijun, MA Mengzhi. Container Allocation in Multi-Blocks and Optimization of Yard Crane Dispatching in Non-Engagement of Container Delivery Truck[J]. Journal of Shanghai Jiao Tong University, 2023, 57(10): 1261-1272.
表1
各箱区各贝位初始堆存情况
箱区1 | 箱区2 | 箱区3 | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
贝位 | 存量 | 贝位 | 存量 | 贝位 | 存量 | 贝位 | 存量 | 贝位 | 存量 | 贝位 | 存量 |
1 | 37 | 21 | 30 | 1 | 42 | 21 | 42 | 1 | 42 | 21 | 38 |
2 | 32 | 22 | 32 | 2 | 34 | 22 | 22 | 2 | 41 | 22 | 39 |
3 | 40 | 23 | 43 | 3 | 41 | 23 | 37 | 3 | 33 | 23 | 40 |
4 | 38 | 24 | 41 | 4 | 36 | 24 | 35 | 4 | 33 | 24 | 33 |
5 | 40 | 25 | 29 | 5 | 37 | 25 | 32 | 5 | 31 | 25 | 23 |
6 | 40 | 26 | 28 | 6 | 40 | 26 | 40 | 6 | 45 | 26 | 36 |
7 | 34 | 27 | 37 | 7 | 34 | 27 | 35 | 7 | 34 | 27 | 40 |
8 | 35 | 28 | 39 | 8 | 36 | 28 | 36 | 8 | 38 | 28 | 38 |
9 | 38 | 29 | 29 | 9 | 33 | 29 | 37 | 9 | 36 | 29 | 39 |
10 | 39 | 30 | 35 | 10 | 40 | 30 | 42 | 10 | 37 | 30 | 31 |
11 | 45 | 31 | 37 | 11 | 36 | 31 | 43 | 11 | 43 | 31 | 35 |
12 | 30 | 32 | 37 | 12 | 36 | 32 | 41 | 12 | 37 | 32 | 36 |
13 | 33 | 33 | 37 | 13 | 36 | 33 | 42 | 13 | 40 | 33 | 36 |
14 | 42 | 34 | 44 | 14 | 39 | 34 | 28 | 14 | 32 | 34 | 33 |
15 | 36 | 35 | 36 | 15 | 43 | 35 | 40 | 15 | 38 | 35 | 45 |
16 | 36 | 36 | 29 | 16 | 39 | 36 | 36 | 16 | 42 | 36 | 43 |
17 | 36 | 37 | 33 | 17 | 33 | 37 | 37 | 17 | 36 | 37 | 28 |
18 | 38 | 38 | 43 | 18 | 42 | 38 | 35 | 18 | 40 | 38 | 32 |
19 | 39 | 39 | 45 | 19 | 30 | 39 | 42 | 19 | 37 | 39 | 41 |
20 | 0 | 40 | 35 | 20 | 0 | 40 | 32 | 20 | 0 | 40 | 45 |
表2
CPLEX求解预优化模型与HGAVNS算法对比表
序号 | 箱区规模 | 箱量 | CPLEX | HGAVNS算法 | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
f1/min | 计算时间/s | f2/min | 计算时间/s | |||||
1 | 1×40×10×5 | 16 | 12.62 | 3.58 | 12.62 | 6.85 | 0 | |
2 | 1×40×10×5 | 21 | 17.26 | 9.31 | 17.26 | 10.45 | 0 | |
3 | 3×40×10×5 | 16 | 10.65 | 45.16 | 10.65 | 60.03 | 0 | |
4 | 3×40×10×5 | 21 | 14.64 | 149.15 | 15.14 | 78.93 | 3.4 | |
5 | 3×40×10×5 | 30 | 17.64 | 323.00 | 18.22 | 126.22 | 3.28 | |
6 | 3×40×10×5 | 36 | 26.42 | 1 452.31 | 27.36 | 150.42 | 3.55 | |
7 | 3×40×10×5 | 42 | 28.64 | 3 485.68 | 29.58 | 164.20 | 3.28 | |
8 | 3×40×10×5 | 52 | 35.64 | 8 468.24 | 36.83 | 186.72 | 3.33 | |
9 | 3×40×10×5 | 60 | — | >10 000 | 37.09 | 270.25 | — |
表3
不同规模集港箱于多箱区间分配结果
序号 | 总箱量 | 先到先 服务策略 f1 /min | 本文策略 | ||
---|---|---|---|---|---|
f2 /min | 计算时间/s | ||||
1 | 30 | 26.58 | 19.60 | 138.59 | 26.26 |
2 | 60 | 43.66 | 37.09 | 270.25 | 17.71 |
3 | 90 | 66.14 | 54.33 | 488.99 | 17.86 |
4 | 120 | 84.76 | 68.84 | 662.68 | 18.78 |
5 | 150 | 107.33 | 88.08 | 961.50 | 17.94 |
6 | 180 | 129.00 | 101.31 | 1 396.32 | 21.47 |
7 | 210 | 142.40 | 121.03 | 1 834.14 | 15.01 |
8 | 240 | 162.08 | 139.64 | 2 402.24 | 13.85 |
9 | 270 | 183.48 | 153.76 | 3 132.09 | 16.20 |
10 | 300 | 201.77 | 170.46 | 3 587.80 | 15.52 |
表4
偏离预约时段实验结果对比
偏离程度 | 失约数量 | 完工时间/min | 外集卡等待时间/min | 计算时间/s | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
策略1 | 策略2 | 本文策略 | 策略1 | 策略2 | 本文策略 | ||||
T0n±σn | 5 | 156.59 | 158.88 | 153.85 | 13.67 | 12.99 | 9.04 | 336.21 | |
10 | 157.20 | 159.29 | 157.54 | 14.42 | 14.08 | 9.86 | 614.74 | ||
20 | 159.40 | 160.24 | 157.71 | 16.09 | 14.81 | 6.53 | 1 152.57 | ||
30 | 159.82 | 158.78 | 160.97 | 15.37 | 15.41 | 5.24 | 1 727.04 | ||
40 | 160.39 | 162.89 | 162.45 | 15.62 | 16.82 | 3.66 | 1 853.59 | ||
T0n±2σn | 5 | 161.14 | 159.22 | 151.80 | 15.29 | 12.85 | 8.22 | 334.60 | |
10 | 164.79 | 162.96 | 156.78 | 15.23 | 12.58 | 9.38 | 635.42 | ||
20 | 165.62 | 163.29 | 159.91 | 18.40 | 13.87 | 8.06 | 1 140.15 | ||
30 | 171.53 | 167.22 | 163.83 | 20.60 | 18.30 | 5.67 | 1 692.83 | ||
40 | 173.85 | 170.80 | 163.82 | 20.60 | 18.33 | 3.47 | 2 243.80 | ||
T0n±3σn | 5 | 177.21 | 167.87 | 159.38 | 18.96 | 14.21 | 11.20 | 330.19 | |
10 | 179.28 | 172.64 | 160.48 | 24.62 | 18.08 | 9.78 | 704.33 | ||
20 | 181.22 | 173.25 | 163.59 | 25.46 | 20.43 | 8.39 | 1 293.72 | ||
30 | 182.15 | 176.47 | 164.86 | 26.36 | 23.15 | 6.41 | 1 721.61 | ||
40 | 187.13 | 178.63 | 163.63 | 28.49 | 25.16 | 3.58 | 2 436.29 | ||
T0n±4σn | 5 | 186.08 | 175.85 | 150.93 | 22.54 | 16.57 | 8.92 | 348.53 | |
10 | 191.05 | 178.33 | 166.04 | 22.64 | 16.04 | 11.05 | 706.58 | ||
20 | 185.06 | 173.14 | 164.33 | 26.49 | 20.87 | 8.93 | 1 236.50 | ||
30 | 192.48 | 179.29 | 162.61 | 32.44 | 25.81 | 5.65 | 1 783.83 | ||
40 | 193.81 | 182.98 | 158.98 | 34.00 | 30.34 | 3.74 | 2 386.66 | ||
T0n±5σn | 5 | 218.94 | 205.25 | 163.78 | 27.15 | 17.22 | 9.87 | 290.43 | |
10 | 220.90 | 212.09 | 167.85 | 30.12 | 20.45 | 7.30 | 710.48 | ||
20 | 240.24 | 222.44 | 160.29 | 36.14 | 25.06 | 5.54 | 1 185.01 | ||
30 | 248.41 | 230.48 | 170.39 | 39.14 | 30.21 | 4.93 | 1 895.23 | ||
40 | 259.18 | 227.71 | 172.75 | 43.09 | 36.33 | 4.02 | 2 277.01 |
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