不确定环境下集装箱堆场作业均衡优化-研究

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1、不确定环境下集装箱堆场作业均衡优化研究1．1论文研究的意义和目的第1章绪论集装箱运输方式因为其安全，具有可提高装卸效率、减轻劳动强度、加快车船周转、节省包装和运输费用、有利于标准化和组织多式联运等优点而逐渐取代普通杂货运输方式，成为现代航运的主要方式。近十年来，随着我国加入WTO和以出口为导向的国民经济的高速发展，我国的外贸进出口量年年攀升，加之我国不同产业南北、沿海．内陆分布不同的格局，内贸集装箱运输量也与日俱增。根据交通部统计数字显示，2002至2008年中国主要港口集装箱总吞吐量年增长率为27．1％，最新全球

2、集装箱港口吞吐量排名前十强中，我国大陆港口独占六席，发展速度举世瞩目。这种惊人的增长速度一方面得益于改革开放以来我国经济飞速发展所带来的对海运需求的增长，另一方面是因为，相对于西方国家，我国集装箱运输发展滞后，集装箱化比例低，这种增长速度正是我国海运由传统的杂货运输方式向集装箱运输方式转变过程的体现。港口集装箱量吞吐量的迅速增加对港口的建设、生产设备、港口经营管理提出了更高的要求。集装箱港口是资本密集型的经济实体，要使港口作业高效经济地运行，集装箱港口资源的优化配置极为关键，其直接关系到港口的运作效率及其区域竞争力

3、。集装箱堆场作为衔接海运系统和内陆系统的物理缓冲区域，对合理安排船舶装卸计划，减少装／卸船时间具有重要的意义，其堆场资源配置的优劣将直接影响到港口整体的作业效率，进而决定着码头的前途和命运。但限于空间和资金等条件，堆场空间对于码头来说是稀缺资源。因此，需要对堆场子系统进行科学地规划、合理地建设，改善码头的集疏运条件，提高堆场的吞吐能力，降低码头的运营成本，增强码头的竞争力。为了实现海上运输规模经济，近年来集装箱船舶日益大型化，一些主要的国际集装箱港口进出口箱量急剧增长，集装箱码头在扩大堆场容量与提高装卸效率方面受到

4、了越来越大的压力。在港口有限的堆场面积下，若仍旧采用进、出口箱分别堆存的方式，势必产生堆场不能满足实际作业的需要而制约港口的发展。因第l章绪论此在堆场面积不能扩大的前提下，许多港口放弃传统的进、出口箱分别堆存的方式，进而采取进、出口箱混合堆存的方式，对于刚刚到达的集装箱没有设置缓冲区域存放，直接放在堆场箱区里，进、出口箱混合堆存的方式可以节省堆场空间资源，此种堆存方式在实际应用中取得了明显的效果。因此，为了更好地指导我国集装箱港口运作实践，本文将以集装箱港口堆场子系统为研究对象，采用进出口箱混合堆存方式，在考虑影响

5、集装箱堆场作业不确定因素的基础上深入研究集装箱堆场作业均衡优化问题，希望能为我国集装箱港口资源配置的理论研究和实际运作提供一定的参考和决策依据。2002-2008年中国主要港口集装箱吞吐量及增长率2002200320042005200620072008年份40353025尜20褂15半10磐50图1．12002—2008年中国主要港口集装箱吞吐量及增长率图Fig．1．1FigureofcontainerthroughputandgrowthrateofChina’Smajorportsfrom2002to2008数

6、据来源：交通科学数据共享网http：／／www．transdata．cn1．2国内外研究现状堆场空间资源分配问题通常可分为两个层次：第一层次是堆场区段级分配，包括确定分配给到港船舶的堆场区段数和各区段中的箱量；第二个层次是堆场箱位级分配，即为每个进场箱确定具体的箱位。国外多数的研究集中在堆场空间资源分配问题的第一层次，Kim和Kim[1】对出口箱用分组堆垛策略，在分配空间平衡的约束下，以水平运输距离和堆场吊装成本最小为目标建立了二次规划模型。Kim和Park[2]p／装船后释放的堆场空间利用率最大和分配的堆场位置与

7、装船位置的距离最小为目标，建立了针对出口箱流O0O0O扣∞加^3山．Lk陋v卿蹈不确定环境下集装箱堆场作业均衡优化研究的混合整数规划模型，并设计了拉格朗日松弛求解算法。在针对卸船作业的堆场空间资源分配方面，DeCastinhno和Daganzo【3】研究了两种策略下的进口集装箱的堆存问题，一种策略是按照集装箱大小尺寸分类堆放，另一种策略是按照集装箱到达时间的先后依次堆放。Jean-FrancoisCordeauf4】研究了堆场集装箱配置问题，并建立了整数规划模型，目标函数是使集装箱从堆场箱区到船舶的运输距离最小，并

8、用taboo搜索方法和遗传算法求解。由于在这个模型下，堆场设备作业箱量不均衡，会降低堆场设备的利用率，在实际工作中有一定的片面性。在堆场空间资源分配问题的第二层次上，ScuUi和Huil5]通过仿真的方法研究了堆场堆高、堆场利用率和翻箱率之间的关系。Tabel．1brahimi等[63也采用仿真的方法讨论了出口箱区在不同安排原则下堆高、堆场利用率和翻箱率之间