基于遗传算法的泊位调度问题优化研究及仿真

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1、武汉理工大学硕士学位论文基于遗传算法的泊位调度问题优化研究及仿真姓名：张燕涛申请学位级别：硕士专业：机械设计及理论指导教师：孙国正20050301武汉理工大学硕士学位论文摘要港口市场不断开放的同时，对港口的要求也更高，港口间的竞争更加激烈，由于运输船舶及港口相关设备价格昂贵，以及运输船舶在港口停泊时间的长短直接影响到港口的经济效益和社会效益，因此需要对港口物流系统进行更加合理有效的规划，以提高港口营运效率，降低费用和成本，从而吸引较多船舶挂靠，产生良好的经济效益。很多码头都尽力通过高效的资源利用率来降低成本，这些资源包括人力资源、泊位、集装箱码头、集装箱起重机和备种各样的码头设各，

2、在所有这些资源中，泊位是最重要的资源，一个好的泊位计划能提高顾客的满意度和港口通过率，从而使港口获得较高的利润。本文在分析研究港口服务系统特征的基础上，以所有船舶的总在港时间最短为目标，建立了港口泊位调度数学模型，根据模型的特点和各参数的物理意义及其相互关系导出了泊位调度模型必须满足的约束条件，该模型充分考虑了港口泊位调度的随机特性和其它影响因素，能够比较客观地反映港13泊位调度的实际运行状况。本文选择基于整数编码的遗传算法对该数学模型寻求最优解，研制了相应的计算程序。遗传算法是近些年来出现的一种模仿自然选择与进化的基于种群数目的随机搜索算法，是最优化领域的一个新成员。与常规优化算

3、法比较，遗传算法具有隐含并行性和全局搜索特性这两大显著特征，并具有一些常规优化算法所无法拥有的优点，如不需梯度运算等。目前国内外对泊位调度已有一定的研究成果，与已有的研究成果相比，本文建立的优化模型考虑的因素更符合实际情况、求解更方便。采用面向对象的方法建立了港口集装箱码头泊位调度虚拟环境中各实体对象的几何模型，并在此基础上为几何模型建立了光照模型及纹理映射等。考虑虚拟环境显示的实时性，运用LOD、DOF、关联复制以及外部调用等方法对模型进行了简化，并应用在基于虚拟场景模型的三维实时动态仿真系统中。关键词：泊位调度，遗传算法，整数编码，系统仿真，虚拟现实武汉理工大学硕士学位论文Ab

4、stractTheportsarerequiredhighlywiththeopeningoftheportmarkets．Thecompetitionamongtheportsismoreandmoredrastic．Thecostsofthetransportshipsandportequipmentareveryexpensive，andthelengthofthetimeoftheshipsstayedintheportsaffectstheeconomybenefitandsocialbenefit，SOitisverynecessarytomakethereasonab

5、leandeffectiveschedulingoftheportcontainerlogisticssysteminordertoimprovetheoperationefficiencyofports，reducethecostandvalueandattractmoreshipsintheports，leadingtogoodeconomybenefitManagersinmanycontainerterminalsattempttoreducecostsbyefficientlyutilizingresourcesincludinghumanresources，berths

6、，containeryards，containercranes，andvariousyardequipment．Amongalltheresources，berthsarethemostimportantresourceandgoodschedulesofberthsimprovecustomers’satisfactionandincreaseportthroughput，leadingtohigherrevenuesofport．Basedontheanalysisandstudythecharacteristicoftheportservice’system，weformul

7、atethemathematicsmodeloftheberthallocation，whoseobjectiveistominimizetheSAID．ofwaitingtimeoftheshipsstayedintheports．Accordingtothecharacteristicofthemodule，thephysicalsignificanceoftheparametersandcorrelationeachother,weleadtotheconstr