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集装箱码头装卸系统集成调度优化研究

作　者: 梁亮
导　师: 陆志强
学　校: 上海交通大学
专　业: 管理科学与工程
关键词: 集装箱码头 集成调度 装卸混合 岸桥碰撞约束 依赖于作业次序的设备调整时间
分类号: U691.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 260次
引　用: 6次
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内容摘要


作为跨国/地区之间主要贸易运输手段之一,集装箱运输在全球运输业中扮演着越来越重要的角色。集装箱码头是集装箱运输系统中的枢纽环节,码头集装箱装卸能力极大的制约着整个系统的运输效率,提高集装箱码头的作业效率对提高整个集装箱运输系统的能力,降低物流成本至关重要。为提高集装箱码头作业效率,本文首先对装卸混合作业模式下的岸桥作业调度问题和单装/卸作业模式下的装卸系统集成调度问题进行了研究,针对集装箱码头装卸作业的特点,提出了装卸作业的预定义顺序约束、作业次序依赖的设备调整时间、及岸桥碰撞干涉约束等,并在此基础上建立了整数规划模型。分别提出了提出了基于遗传算法的岸桥调度优化算法和基于Johnson规则的启发式算法对上述问题进行求解。通过在数值实验中与低界进行比较,证明上述两个算法效果良好。特别对于规模较大的问题,也可以进行有效的求解。在对上述两个问题研究基础上,本文对在装卸混合作业模式下的码头装卸系统集成调度问题进行了研究。提出了问题的整数规划模型并在拓展析取图上对问题可行解进行了分析,提出了利用原序分割规则进行邻域搜索的方法。并设计了基于模板的双层禁忌搜索算法以求解该问题,利用数值实验对算法性能进行了验证,证明在采取装卸混合模式进行作业时,装卸系统的整体效率较之采取单装/卸模式进行作业有很大提高。

全文目录


摘要  5-7
ABSTRACT  7-9
目录  9-12
第一章 绪论  12-20
  1.1 研究背景  12-14
  1.2 集装箱码头岸边吊桥混合装卸调度问题  14-15
    1.2.1 研究现状  14-15
    1.2.2 主要研究内容  15
  1.3 集装箱码头装卸系统单装/卸调度问题  15-17
    1.3.1 研究现状  15-17
    1.3.2 主要研究内容  17
  1.4 集装箱码头双循环作业集成调度问题  17-19
    1.4.1 研究现状  17-19
    1.4.2 主要研究内容  19
  1.5 论文总体结构  19-20
第二章 基本概念及方法  20-28
  2.1 析取图原理及拓展  20-23
  2.2 禁忌搜索介绍  23-25
    2.2.1 禁忌搜索原理  23-24
    2.2.2 禁忌搜索的基本流程  24
    2.2.3 禁忌搜索算法的特点  24-25
  2.3 遗传算法介绍  25-28
    2.3.1 遗传算法原理  25
    2.3.2 遗传算法的主要步骤  25-26
    2.3.3 遗传算法的特点  26-28
第三章 集装箱码头岸桥调度问题  28-48
  3.1 问题描述  28
  3.2 岸桥作业性质分析  28-35
  3.3 问题模型  35-37
    3.3.1 问题参数即决策变量  35-36
    3.3.2 数学模型  36-37
  3.5 基于遗传算法的岸桥调度优化算法  37-44
    3.5.1 MGAQ 算法总体框架  38-39
    3.5.2 染色体编码  39-40
    3.5.3 初始种群生成  40-41
    3.5.4 染色体选择  41-42
    3.5.5 交叉算子与变异算子  42-43
    3.5.6 局域搜索  43-44
  3.6 低界  44-45
  3.7 数值实验及结论  45-46
  3.8 本章小结  46-48
第四章 集装箱码头装卸系统单装/卸集成调度问题  48-58
  4.1 问题描述  48
  4.2 问题模型  48-51
    4.2.1 数学符号定义  48-49
    4.2.2 数学模型及决策变量  49-51
  4.3 基于Johnson 法则的启发式算法（JLS 算法）  51-54
    4.3.1 算法第一阶段  52-53
    4.3.2 算法第二阶段  53-54
  4.4 低界  54-55
  4.5 数值实验  55-57
  4.6 本章小结  57-58
第五章 集装箱码头装卸系统双循环作业集成调度问题  58-81
  5.1 问题描述  58
  5.2 问题模型  58-61
    5.2.1 数学符号定义  58-60
    5.2.2 数学模型决策变量  60
    5.2.3 数学模型  60-61
  5.3 可行解及邻域性质分析  61-69
    5.3.2 可行解性质  62-64
    5.3.3 基于系统作业能力的邻域性质分析  64-69
  5.4 基于模板的双层禁忌搜索算法  69-75
    5.4.1 基于双层禁忌搜索算法的总体框架  69-70
    5.4.2 初始解生成  70-71
    5.4.3 禁忌搜索邻域  71-73
    5.4.4 模板和禁忌列表  73-74
    5.4.5 并行搜索策略  74
    5.4.6 重启机制  74-75
  5.5 数值实验  75-80
  5.6 本章小结  80-81
第六章 结论与展望  81-83
  6.1 结论  81
  6.2 展望  81-83
Reference  83-87
致谢  87-88
攻读学位期间发表的学术论文  88-90

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中图分类: > 交通运输 > 水路运输 > 水路运输技术管理 > 港口工作组织 > 港口机械及电气设备的管理
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