集装箱堆场龙门吊路径优化问题研究

论文摘要

集装箱港口的竞争力水平受地理位置、港口资源配备、信息技术应用以及经营管理等多种因素的影响。其中,集装箱堆场装卸资源作为资源配备的一大投入,其作业效率的高低将会很大程度上影响港口的运营成本甚至其竞争力水平。因此,本文将对堆场装卸机械龙门吊的路径进行优化研究,以期能为集装箱堆场乃至整个港口物流系统运作效率的提高提供一定参考价值。本文以集装箱堆场资源为研究内容,综合运用了运筹学、优化技术以及计算机仿真学科的理论与方法,对龙门吊路径的优化问题进行了研究和探讨。首先从理论上分析了集装箱堆场龙门吊路径优化问题,接着详细介绍了本文采用的模拟退火算法,并分析总结了模拟退火算法的应用领域。其次,在前面章节的理论研究基础上,建立了以最短路径为目标函数、以岸桥装卸要求等为约束条件的单台龙门吊的数学模型,设计了单台龙门吊可行路径确定策略,对模拟退火算法进行改进,并通过编程求得了模型的解。结果分析表明了单台龙门吊路径优化问题数学模型的合理性,以及采用求解方法的有效性。但是在集装箱实际装卸操作中,每一箱区一般配备不低于一台龙门吊进行作业。因此,本文进一步建立了多台龙门吊的路径优化模型,并设计多台龙门吊可行路径的确定方法,且将其应用于模拟退火算法对模型进行了有效求解。最后用两个实例从不同角度验证了模型和算法的合理性。论文主要创新点之一是：建立了单台龙门吊路径优化模型,提出了单台龙门吊可行路径的选择策略,并设计算法进行了有效的求解。其次,建立了多台龙门吊的路径优化模型,通过设计两台龙门吊的可行路径,改进模拟退火算法对模型进行求解并得到了很好的收敛结果,这是本文的另一创新点。本文采用最优化技术以及模拟退火算法等理论和方法对集装箱堆场龙门吊路径优化问题进行了详细研究,希望能为我国集装箱港口资源配置及优化的理论和实际运作提供一定的指导和决策依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 论文的背景
• 1.1.1 现代物流
• 1.1.2 集装箱运输量
• 1.1.3 集装箱港口
• 1.1.4 信息技术
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 集装箱堆场资源配置研究现状
• 1.2.2 集装箱港口作业机械研究现状
• 1.2.3 集装箱堆场龙门吊路径优化问题研究现状
• 1.3 论文的研究意义
• 1.3.1 理论价值
• 1.3.2 实际意义
• 1.4 论文研究内容及技术路线
• 第2章 集装箱堆场龙门吊路径优化问题概述
• 2.1 集装箱运输的形成与发展
• 2.1.1 集装箱运输产生的原因
• 2.1.2 国际集装箱运输的发展沿革
• 2.1.3 我国集装箱运输发展概况
• 2.1.4 集装箱运输的发展趋势
• 2.2 集装箱码头的概况及其特征
• 2.2.1 码头的功能和布局
• 2.2.2 集装箱码头的作业资源
• 2.2.3 集装箱码头的装卸工艺
• 2.3 集装箱堆场堆存策略介绍
• 2.3.1 堆场箱区的划分
• 2.3.2 堆场箱区的箱位编码方式
• 2.4 集装箱堆场龙门吊路径优化问题
• 2.5 本章小结
• 第3章 模拟退火算法
• 3.1 模拟退火算法概述
• 3.2 模拟退火算法参数
• 3.2.1 初始温度的选取
• 3.2.2 温度下降的方法
• 3.2.3 内循环长度的选取
• 3.2.4 算法的停止准则
• 3.3 改进的模拟退火算法
• 3.3.1 增加记忆功能
• 3.3.2 模拟退火算法的新解产生
• 3.4 模拟退火算法的应用领域
• 3.5 本章小结
• 第4章 基于岸桥作业计划的单台龙门吊路径优化问题
• 4.1 单台龙门吊路径优化模型
• 4.1.1 结合岸桥作业计划的单台龙门吊路径优化问题
• 4.1.2 符号表示
• 4.1.3 模型建立
• 4.2 算法设计
• 4.2.1 基本原理
• 4.2.2 单台龙门吊行走路径的确定
• 4.2.3 算法流程
• 4.3 模型求解
• 4.4 本章小结
• 第5章 满足岸桥装卸要求的多台龙门吊路径优化问题
• 5.1 多台龙门吊路径优化模型
• 5.1.1 多台龙门吊路径优化问题
• 5.1.2 符号表示
• 5.1.3 模型建立
• 5.2 算法设计
• 5.2.1 多台龙门吊可行路径的确定
• 5.2.2 算法流程
• 5.3 模型求解
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 参考文献
• 附录A 单台龙门吊的模拟退火算法程序代码
• 附录B 多台龙门吊的模拟退火算法程序代码
• 攻读学位期间公开发表论文
• 致谢