基于可修排队系统与碳排放的集装箱码头闸口优化

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1、万方数据大连理工大学硕士学位论文1．2．2港口碳排放研究综述关于港13碳排放的计算，彭传圣【17]根据温室气体协议(GHG)，介绍了港口碳排放的核算依据以及核算方法，并提出港口节能减排的措施：门联欢等【l8】在预测我国沿海港13吞吐量的基础上，根据标准煤的单耗量，计算我国主要港口的二氧化碳排放量；欧阳斌等[19J根据IPCC中交通运输碳排放计算方法，从省级层面上建立了交通运输碳排放评价指标，并进行实证测算以及特征分析；王文渊‘201、董岗121】等基于集装箱码头主要装卸设备的能耗以及燃油、电力碳排放系数，对集装箱码头装卸作业系统的碳排放量进行计算分析：

2、彭云等【22]分析了集装箱港区场桥在生命周期内运营成本的变化，并在实现总成本最小的前提下，建立了考虑碳排放的场桥用能结构优化模型；Geerlings等【23J通过分析集装箱码头的装卸运输设备以及各装卸运输设备在作业过程中的能耗，结合作业过程中的运行距离和碳排放系数，提出了集装箱港口碳排放量的计算公式及减少碳排放量的政策建议。考虑碳排放的影响，沈志军等【24J以集装箱运输总成本最小为目标，以碳排放为约束，构建了集装箱运输网络路径选择模型；于建龙等【251分别以集装箱运输的成本、时间和碳排放最小为目标，建立了集装箱多式联运的多目标规划模型；张戎等126J在

3、对港口集疏运方式分担比例预测的基础上，分析了港口主要集疏运方式的碳排放量，提出了港口集疏运碳排放计算方法；王雁风等【27】在分析港口群运输网络中运输、时间以及碳排放成本的基础上，以总成本最小为目标，建立了港口群运输网络优化模型；此外，李进等【28】研究了考虑碳排放的车辆路径选择问题，通过最小化燃油、时间及碳排放成本，对速度进行优化。L狐il蓉等【29】利用离散事件仿真模型研究了内陆无水港对港13货物运输成本以及碳排放的影响；Bouchery等【30】基于不同运输方式的成本和碳排放，建立了港13腹地货物多式联运网络模型。1．2．3码头闸口优化研究综述码头

4、闸口优化的研究集中在以下两个方面：一是从供给的角度出发，优化闸口通道数，提高闸口的服务水平，增加闸口系统的通过能力；二是从需求的角度出发，对集港车辆进行优化调度，优化集港车辆的到港时间，避免车辆集中到港，平衡闸口系统的作业量。在优化闸1：3通道数方面，麦宇雄等【3I】应用排队理论计算集装箱码头最优闸口通道数，并根据车辆排队长度计算缓冲区的长度：刘翠莲等【32】利用排队论研究闸口通过能力，并以某码头为例，优化闸1：3作业流程；于越等【33】以集装箱码头大门系统建设费用最小为目标，建立集装箱码头大门优化模型，并利用仿真方法求解；张雨琴等134j在分析闸12

5、1通万方数据基于可修排队系统及碳排放的集装箱码头闸口优化道数与道路通行能力关系的基础上，采用仿真手段研究港区道路宽度与吞吐量的关系；于智勇【351、施梅超[36】等分别应用离散事件仿真方法对集装箱大门堆场系统进行了仿真研究；Guan等【37】考虑集装箱码头闸口的运营成本以及车辆的等待成本，在此基础上利用多服务台排队理论建立了闸口系统优化模型，并进行实例分析。在集港车辆的优化调度方面，金淳等【38]以日开放大门通道数最小为目标，建立了集装箱码头大门作业系统优化调度模型，并采用仿真方法对模型求解；魏航【39】在分析车辆成本和码头翻箱成本的基础上，在码头收益

6、最大的条件下，建立了取箱车辆时间窗优化模型；杨超等[401为平衡闸口作业量，减少堆场停留时间，建立了出El集装箱时间窗分配模型，并采用遗传算法求解；Chen等【41，42】基于车辆的等待时间、能源消耗、集装箱的存储时间以及堆场成本，建立了集卡到达时间窗优化模型，并利用非稳态排队模型研究了集装箱码头的静态和动态预约系统：Zhang等【43】通过最小化车辆在闸口和堆场处的停留时间，建立了集装箱码头车辆预约优化模型。此外，史宏达等[44I基于车流的速度、密度、流量关系，利用几何原理推导出集装箱港区闸口处集港道路长度计算式；唐连生【451基于排队理论建立仿真模

7、型，用于分析铁路集装箱场站大门通道数；Chu等[46]针对集装箱码头闸口两种不同的排队方式，开发了闸口布局评估和优化工具，用于确定集装箱码头的闸口布局方案。1．3主要研究内容本课题基于可靠性理论、排队论以及低碳型港口相关理论，从目前我国集装箱码头闸口系统的实际运营情况出发，考虑集装箱码头闸口的运营成本、故障时的维修成本，集卡在闸口处等待的时问成本、燃油成本以及闸口系统的碳排放成本。在闸口作业系统总成本最小的前提下，构建集装箱码头闸口优化模型，对集装箱码头闸口车道数进行优化。最后，通过具体算例计算最优闸口通道数，并对模型参数进行影响分析。本论文的主要内容

8、如下：(1)在综合分析集装箱码头闸口系统作业特征的基础上，应用可修排队系统理论，建立闸口处车辆