1、1毕业论文开题报告工业工程集装箱码头内集卡车动态调度方法绪论如何在现有装卸技术水平和硬件设施设备的基础上实现更高的作业效率，已成为近阶段港口企业发展所面临的重要问题。专用集装箱集卡简称集卡是集装箱堆场中灵活、数量大、工况复杂的机械设备，因此要想完成堆场机械的高效运行必须合理解决堆场集卡调度问题。本课题就是为了研究在多种装卸（如大船作业边装边卸、装卸协同作业）等情况下，集卡车的动态调度方法，保证集卡在装卸后可就近投入其他需要的作业路中，大大缩短集卡的空载行驶时间和距离。1选题的背景及意义随着我国社会主义市场经济体制的逐步建立以及我国加入世贸组织之后国外港航企业的抢滩登陆，集装箱运输市场面临的国内
2、外竞争十分激烈。研究我国的集装箱运输竞争力，对我国的港航运输企业而言，有着十分重要的意义。由于集装箱头吞吐量的快速增长，集装箱码头对装卸效率要求越来越高。当国内众多港口在兴建集装箱枢纽港和努力提高港口吞吐量的时候，人们往往乐于追求先进的设施设备，而忽视高效率的基础生产组织管理，因为有形的先进硬件比无形的管理更加直观，更能让人们接受。但硬件设施设备属于一种长期的投资，投入成本高，回收慢。2研究的基本内容与拟解决的主要问题21研究的基本内容调研集装箱码头内集卡车动态调度方法的国内外研究形状运用集卡车线路优化模型、NCL语言建模、数值建模集卡调度Q学习算法、作业系统仿真、基于蚁群算法的港内集装箱运输
3、调度模式，集卡调度系统（TPS）等方法对集卡车的调度进行了深刻的研究。总结现有集装箱码头内集卡车调度方法的优缺点传统集卡调度模式是根据本码头的实际操作业务量，对每台岸边桥式起重机配备56辆集卡，配备的2集卡就始终为该岸桥服务直至泊位工作终止。作业过程中岸桥和集卡形成一条固定的作业路。本课题主要研究传统的调度方式和动态调度方式的优缺点。并提出面向集装箱码头内集卡车动态调度的建模方法及其优化算法提出自己的模型研究方案，并进行优化。22拟解决的主要问题在船舶泊位占有时间确定的条件下，综合考虑港口资源和流程，如何使装卸作业运输总成本最低。首先基于路径最短的集卡车线路进行优化，建立模型；然后结合无线网路
4、在集卡优化组合上的应用，提出集卡车在岸桥装卸作业到堆场路径选择然后回到岸桥继续作业的最优方案。并确定优化算法方法。3研究的方法与技术路线31研究方法文献研究法阅读研究关于集装箱码头内集卡车动态调度方法的文献，归纳总结其研究思路。定性研究法通过现有文献研究，分析集装箱码头内集卡车动态调度的方法。定量研究法建立数学模型，创建优化算法，进行实验验证，最后提出可行方案。32技术路线查阅相关文献，对集装箱码头内集卡车动态调度方法有一定的了解集卡动态优化组合调度模式是打破按照作业路静态安排集卡的模式，动态地调度集卡，将装船、卸船和转堆等一系列需要集卡参与的多条作业线共享所有的集卡，使每辆集卡同时对应多条作
5、业线，保证集卡在处于空闲状态后可就近投入其他需要的作业线中，大大缩短集卡的空载行驶时间和距离，实现装卸过程的“重进重出”，从而在不增加集卡数量的基础上大幅度提高生产效率。综合所查内容，分析集装箱码头内集卡车动态调度方法的特点集卡使用下率高，同样的桥吊装在效率下所投入的集卡数量少，场地交通流量低，大型码头的整体效率高，实现边载边卸方式反便，实现双向吊工艺方便准确，实行双向传送技术，指令的传达及时。3结合实际生产，去港口进行实地考察，并自行归纳，提出拟解决问题。创建数学模型，选定求解算发。4研究的总体安排与进度第1周文献、企业调研；第23周理解本课题的研究对象与研究方法，翻译外文文献；第46周总结
6、现有集装箱码头内集卡车调度方法的优缺点；第79周提出所研究问题的建模方法及其优化算法；第10周撰写毕业论文，准备答辩。参考文献1贾大山我国港口集装箱运输发展2009年回顾与2010年展望J集装箱化，2010213172高玮，周强集装箱码头集卡作业模式比较及其建模与仿真J港口装卸，2003（2）26293计明军，斬志宏集装箱码头集卡与岸桥协调调度优化J复旦学报，2007，46（4）4764814钱永兴集装箱码头集卡调度系统J水运工程，2005（5）62665曾庆成，杨忠振集装箱码头集卡调度模型与Q学习算法J哈尔滨工程大学学报2008，29（1）146史东升集装箱港口运输竞争力分析DB/OL中国储
7、运网，201085877曹志伟集卡调度系统_TPS_在集装箱码头上的应用及优化J水运管理，2003（卷、期）268计明军，刘丰硕，李郭记，斬志宏基于装卸协同作业的集装箱码头集卡调度及配置优化J大连海事学院学报，2010，36（1）47509计有三，周侃基于蚁群算法的港内集装箱运输调度模式研究J航海工程，2009，38（3）15716310严政，陶德馨基于动态优化组合的集装箱码头集卡调度技术J武汉理工大学学报，2006，28（4）262911王坚基于地下集装箱运输系统的港口总体规划研究J水运工程，2010，（1）384212白军宏5S在集装箱码头现场管理中的应用J集装箱化，2003（9）1314
8、13杨静蕾集装箱码头物流路径优化研究J水运工程，2006（1）537614段海滨蚁群算法原理及其应用M北京科学出版社，200515李军，郭敦煌物流配送车辆优化调度理论与方法M北京中国物资出版社，2001416王鸿鹏，许路，邓丽娟国际集装箱运输与多式联运M大连大连海事大学出版社，200417斬志宏，朴惠淑，杨华龙集装箱多式联运系统装卸与运输一体化优化问题J系统工程，2005，23（11）1418吕显强，张宏伟集装箱码头分派车辆的整数规划模型J大连水产学院学报（信息与管理工程版），2006，28（4）45645819SEUNGMOKANG，JUANCMEDINA，YANFENGOPTIONALOP
9、ERATIONSOFTRANSPORETIONFLEETFORUNLOADINGACTIVITIESATCONTAINERPORTJTRANSPORTATIONRESEARCHPARTBMETHODOLOGICAL，2008，421097098420QINGCHENGZENG，ZHONGZHENYANG，LUYUANLAIMODELSANDALGORITHMSFORMULTICRANEORIENTEDSCHEDULINGMETHODINCONTAINERTERMINALJTRANSPORTPOLICY，2009，1652712785毕业论文文献综述工业工程集装箱码头内集卡车动态调度方法绪论本文
10、通过对相关中外文献资料的收集、整理、综合分析，归纳并提炼出各文献的主要内容，阐述了集装箱码头内集卡车动态调度方法在国内外的研究形状；集装箱码头内集卡车调度方法的一般方法。并对集装箱码头内集卡车动态调度方法这一课题的研究成果进行了总结和展望。1集装箱运输的发展集装箱运输起源于英国。早在1801年，英国的詹姆斯安德森博士已提出将货物装人集装箱进行运输的构想。1845年英国铁路曾使用载货车厢互相交换的方式，视车厢为集装箱，使集装箱运输的构想得到初步应用。19世纪中叶，在英国的兰开夏已出现运输棉纱、棉布的一种带活动框架的载货工具，这是集装箱的雏形。随着我国社会主义市场经济体制的逐步建立以及我国加入世贸
11、组织之后国外港航企业的抢滩登陆，集装箱运输市场面临的国内外竞争十分激烈。研究我国的集装箱运输竞争力，对我国的港航运输企业而言，有着十分重要的意义。影响集装箱运输竞争力的因数有1构建集装箱运输竞争力评价的原因；（1）针对性。针对性要求选取的评价指标体系应能准确、客观地反映各港口的竞争力现状与差异。（2）可比性。可比性要求各指标必须意义明确，测定方法标准，计算方法规范。通过使用现代数理统计理论结合专项调查和查证、定性定量分析，能够得出合理、真实、客观的评价结果；（3）互斥性；（4）时效性1。集卡车做为集装箱运输的一种重要工具，如何使集卡车的调度更加效率化，是如今集装箱运输中的一个重要课题。利用排队
12、论对集装箱码头集卡作业模式进行研究，提出突破“作业路”的界限，并从理论和计算机仿真中分析其优越性。随着我国经济和对外贸易进出口量的迅速增长，中国已经成为世界最大集装箱货源地。为了适应集装箱运输的发展，集装箱码头迫切需要有与之相匹配的高效率集装箱集疏运体系及流畅的集装箱进出港运输系统。要在码头生产现场充分利用6好集卡资源必须解决每条作业路按实时作业情况动态就近分配集卡既要保证作业路的效率又确保集卡行驶的安全性24。2动态调度方法现在的集卡车动态调度方法主要有集卡车线路优化模型、NCL语言建模、数值建模、集卡调度Q学习算法、调度系统仿真、基于蚁群算法的港内集装箱运输调度模式、集卡调度系统（TPS）
13、等方法对集卡车的调度进行了深刻的研究。其中在基于装卸协同作业的集装箱码头集卡调度配置优化一文中提到了基于路径最短集卡线路优化模型。这个模型主要解决问题是待装箱船和待卸箱船同时到达集装箱码头泊位进行装卸作业，待卸箱船通过岸桥将集装箱卸到在岸边等待的集卡上，由集卡运送集装箱到码头堆场的箱区中，再由堆场中的场桥将集装箱卸下集卡在该箱区或者到下一个箱区取箱返回到待装箱船的贝位，通过岸桥作业装船，然后集卡空驶返回到待卸箱船，该过程构成了一个集卡运行回路在完成所有装卸箱作业的同时，如何使得集卡行走的总路径最短就是码头集卡线路优化问题为此，提出以贝位来进行划分的单元模块配载思想，即纵向以2排为间隔作为一个贝
14、位，且船舶上每个贝位到箱区的距离与船到箱区的距离相等。而NCL语言建模则是采用POEM平台的NCL语言对上述模型进行求解。在整个集卡作业优化过程中，可以将之分成两个优化问题卸船及装车优化问题和装船优化问题，该两个优化问题的本质是相互独立的。对于装船优化问题，可以将之看成一个运输平衡问题，通过表上作业法，能够找到最优解。研究重点为卸船及装车优化问题对于实际的集装箱集卡作业来说，卸船集装箱数量和装船集装箱数量一般相等的，为建模以及求解问题简单，通过构造虚拟卸船贝位和虚拟箱区，或者虚拟装船贝位和虚拟箱区来达到卸船集装箱数量和装船集装箱数量相等，然后采用NCL进行求解（如下图1）。7图1集卡作业简化模
15、型有关数值模拟则是以集装箱码头为例进行数值模拟5。集卡调度Q学习方法是研究集装箱码头装卸过程中集卡调度问题，建立了集卡调度动态模型，目的是使装卸桥等待时间最小。设计了基于Q学习算法的求解方法，获得在不同状态下的集卡调度策略。提出了应用Q学习算法求解集卡最优调度时系统状态、动作规则、学习步长与折扣因子的选择方法。结果表明，随着集卡数量的增加，Q学习算法获得的结果优于最长等待时间、最远距离、固定分配集卡等调度策略5。另外提出了传统调度模式的缺点以及介绍了集卡优化运行于调度的实现方法。其提出了动态调度的最大特点是打破按照作业线静态安排集卡的模式，采用动态方式调度集卡，将需要集卡参与的多条作业线共享所
16、有的集卡，使每辆集卡同时对应多条作业线。因此集卡在面临多条作业线时必然涉及到最优作业线的选择问题。最优作业线是指在满足岸桥服务供给的前提下，能够提高集卡的利用率，缩短集卡的空载行驶时间和距离的作业路。要想实现最优作业线，必须要提高集卡装卸转接的比例一系列观点78。蚁群算法能够将问题求解的快速性、全局优化特性和有限时间内答案的合理性结合起来，因此对于能够直接转化为路径优化问题的组合类寻优问题，能取得比较理想的效果。假定码头前沿岸桥和后方堆场的轮胎起重机装卸效率是确定的。将港口作业总成本作为最重要的因素，由集装箱卡车行驶路径总和和等待时间及装卸时间共同决定，则如何进行集装箱卡车调度是决定作业总成本
17、最小的关键。对此类的研究基本处于理论探讨阶段，且大多是只从单一资源的角度来考虑的，缺乏全局性和整体性。蚁群算法是一种新的群体智能启发式优化算法，在求解过程中利用其特点，能够加速向较好解收敛，为求解本问题提供了一种新思路。有关于蚁群算法在港内集装箱运输调度模式的研究主要是根据实际装卸情况，考虑船舶泊位担忧时间确定的条件下，建立单船多岸桥装卸作业的数学模型，是作业总成最小，并设计模型的蚁群算法910。TPS（TRACTORPAGINGSYSTEM）即集卡调度系统在集装箱码头上的应运及优化。它能够使现场所有集卡合理、有序、灵活地参与到各项需要拖运的作业中去，尽可能地缩短集卡空载行驶的时间和距离，最大
18、限度地提高集卡的拖运效率，节8约成本。现代的集装箱码头一般都使用TPS。TPS是一种以中央控制室为指挥中心，以集卡上装有的无线终端为通讯手段，通过无线集群打包传送控制信号，由计算机生产系统内的集卡管理系统，根据生产对集卡的需求自动向相关的集卡发作业指令的集装箱码头装卸运营系统。通过动态的调度可提高集卡利用率，减少岸边桥式起重机的等待时间，提高装卸效率，降低码头营运成本1114。在集卡活动过程中，集卡与岸桥的协调调度是一个重要的课题。码头机械车辆作业如图2。船舶到达泊位，通过岸桥卸箱到集卡，集卡运箱到堆场，然后返回泊位或者到下一个堆场取箱返回泊位，此过程构成一个集卡行走回路15。如何使得集卡行走
19、线路最短就是码头集卡线路优化问题。基于路径最短的集卡线路优化问题，并没有考虑到岸桥的作业效率，而岸桥作业效率也是评价港口效率的一个重要因素。将线路最短优化问题转化为时间最短的优化问题，在此优化问题中包括集卡的运输时间和岸桥的作业时间1718。图2在集装箱港口内集卡车的调度方式主要是从降低成本，增加效率为出发点。岸桥把货物从船上卸载到集卡上的时间，到集卡载货行驶到堆场其中最短路径，在路径考虑中还要注意该路径中的车辆拥挤情况，最后集卡通过堆桥卸载货物，空着的集卡则进入下一个循环，如何将空集卡调度到最优的位置，其实行驶路线最短，这就是动态调度所需要解决的问题1920。3结束语随着我国社会主义市场经济
20、体制的逐步建立以及我国加入世贸组织之后国外港航企业的抢滩登陆，集装箱运输市场面临的国内外竞争十分激烈。研究我国的集装箱运输竞争力，对我国的港航运输企业而言，有着十分重要的意义。集装9箱码头内集卡车动态调度方法对于提高集装箱港口作业效率具有重要的作用。参考文献21贾大山我国港口集装箱运输发展2009年回顾与2010年展望J集装箱化，20102131722高玮，周强集装箱码头集卡作业模式比较及其建模与仿真J港口装卸，2003（2）262923计明军，斬志宏集装箱码头集卡与岸桥协调调度优化J复旦学报，2007，46（4）47648124钱永兴集装箱码头集卡调度系统J水运工程，2005（5）62662
21、5曾庆成，杨忠振集装箱码头集卡调度模型与Q学习算法J哈尔滨工程大学学报2008，29（1）1426史东升集装箱港口运输竞争力分析DB/OL中国储运网，2010858727曹志伟集卡调度系统_TPS_在集装箱码头上的应用及优化J水运管理，2003（卷、期）2628计明军，刘丰硕，李郭记，斬志宏基于装卸协同作业的集装箱码头集卡调度及配置优化J大连海事学院学报，2010，36（1）475029计有三，周侃基于蚁群算法的港内集装箱运输调度模式研究J航海工程，2009，38（3）15716330严政，陶德馨基于动态优化组合的集装箱码头集卡调度技术J武汉理工大学学报，2006，28（4）262931王坚基
22、于地下集装箱运输系统的港口总体规划研究J水运工程，2010，（1）384232白军宏5S在集装箱码头现场管理中的应用J集装箱化，2003（9）131433杨静蕾集装箱码头物流路径优化研究J水运工程，2006（1）537634段海滨蚁群算法原理及其应用M北京科学出版社，200535李军，郭敦煌物流配送车辆优化调度理论与方法M北京中国物资出版社，200136王鸿鹏，许路，邓丽娟国际集装箱运输与多式联运M大连大连海事大学出版社，200437斬志宏，朴惠淑，杨华龙集装箱多式联运系统装卸与运输一体化优化问题J系统工程，2005，23（11）1438吕显强，张宏伟集装箱码头分派车辆的整数规划模型J大连水产
23、学院学报（信息与管理工程版），2006，28（4）45645839SEUNGMOKANG，JUANCMEDINA，YANFENGOPTIONALOPERATIONSOFTRANSPORETIONFLEETFOR10UNLOADINGACTIVITIESATCONTAINERPORTJTRANSPORTATIONRESEARCHPARTBMETHODOLOGICAL，2008，421097098440QINGCHENGZENG，ZHONGZHENYANG，LUYUANLAIMODELSANDALGORITHMSFORMULTICRANEORIENTEDSCHEDULINGMETHODINCONT
24、AINERTERMINALJTRANSPORTPOLICY，2009，16527127811本科毕业论文（20届）集装箱码头内集卡车动态调度方法12摘要【摘要】根据集装箱码头的工艺流程，提出了集装箱码头物流路径优化模型。该模型以集卡行走里程最短为目标，在满足集装箱堆场堆存要求和船舶装却作业要求的情况下，求解集卡最优行走路径。研究我国的集装箱运输竞争力，对我国的港航运输企业而言，有着十分重要的意义。集卡动态调度方法打破传统的按照作业路静态安排集卡的模式。动态调度方法是将装船、卸船、转堆等一些列需要集卡参与的作业联系起来，使每辆集卡同时对应多条作业线，保证集卡在空闲时能迅速投入工作，大大缩短了集卡
25、的空载行驶时间和距离，实现装卸过程中的效率化，在不增加集卡数量的情况下大幅度提高生产效率。在不同的作业线路，不同的场桥，岸桥之间随机的进行服务，使集卡为码头整体作业，包括不同的船舶、岸桥、场桥、堆场、箱区进行服务，提高了岸桥与场桥的利用率，因此使船舶的靠岸时间缩短，减少了集装箱码头的运行成本，因此，这种调度模式必将替代旧的“作业线”调度模式，成为集装箱码头主流的集卡调度模式，为集装箱码头的管理人员提供决策支持。本文主要研究集装箱码头的集装箱卡车路径优化问题，考虑我国集装箱码头对集卡的要求，以及集卡资源配置的复杂性，主要研究了采用“作业面”工艺时集装箱码头集卡的路径优化问题。论文从装卸作业流程的
26、整体出发，以降低集卡在码头的装卸作业过程中的空驶距离为目标，根据实际情况将集卡调度同岸桥作业相结合，分别建立了基于集卡行驶路径最短的数学模型。【关键词】集装箱码头；集装箱卡车；动态调度；优化路径。13ABSTRACT【ABSTRACT】ACCORDINGTOTHEPROCESSOFCONTAINERTERMINALOPERATIONS,THELOGISTICSROUTINGOPTIMIZATIONMODEL,WHICHTARGETSINTHEMINIMUMTOUTOFCONTAINERTRUCKS,ISCONSTRUCTED,TOSEEDTHEOPTIMALROUTEOFCONTAINERTR
27、UCKSUNDERTHECONDITIONOFSATISFYINGTHEREQUIREMENTOFCONTAINERYARDSTORAGEANDVESSELHANDLINGOPERATIONSTUDYTHECOMPETITIVENESSOFCHINASCONTAINERTRANSPORT,PORTANDSHIPPINGTOCHINAINTERMSOFTRANSPORTENTERPRISESOFGREATSIGNIFICANCESETOFCARDSTOBREAKTHETRADITIONALDYNAMICSCHEDULINGMETHODINACCORDANCEWITHARRANGEMENTSSET
28、CARDOPERATIONALWAYSTATICMODELDYNAMICSCHEDULINGMETHODISLOADING,UNLOADING,TRANSFERTHECOLUMNREACTORANDSOMEOTHERSETOFCARDSINVOLVEDINTHEOPERATIONNEEDTOBELINKEDSOTHATEACHSETOFCARDSWILLALSOBEMORETHANTHECORRESPONDINGOPERATINGLINE,ENSURETHETRUCKWHENTHEYAREFREETOWORKQUICKLY,GREATLYREDUCINGTHENOLOADTRUCKTRAVEL
29、TIMEANDDISTANCE,TOACHIEVETHEEFFICIENCYOFLOADINGANDUNLOADINGPROCESS,WITHOUTINCREASINGTHENUMBEROFTRUCKWITHASUBSTANTIALINCREASEPRODUCTIVITYOPERATINGINDIFFERENTLINES,DIFFERENTFIELDBRIDGE,QUAYCRANEFORSERVICEBETWEENTHERANDOM,SOTHATTHEWHOLESETOFCARDSFORTHETERMINALOPERATIONS,INCLUDINGTHEDIFFERENTSHIPSANDOFF
30、SHOREBRIDGE,BRIDGEGAMES,YARD,BOXAREASERVICES,IMPROVETHESHORETHEUTILIZATIONOFTHEBRIDGEANDTHEBRIDGESITE,THUSALLOWINGTHESHIPTODOCKTIMEBYREDUCINGTHEOPERATINGCOSTSOFCONTAINERTERMINAL,THEREFORE,THISSCHEDULINGMODEWILLREPLACETHEOLD“OPERATINGLINE“SCHEDULINGMODELHASBECOMEMAINSTREAMTRUCKCONTAINERTERMINALSCHEDU
31、LINGMODELFORTHEMANAGEMENTOFCONTAINERTERMINALSTOPROVIDEDECISIONSUPPORTTHISPAPERMAINLYINVESTIGATESTHECONTAINERTRUCKSCHEDULINGPROBLEMINCONTAINERTERMINALWITHCONSIDERATIONONCONTAINERTERMINALS“REQUESTCOMPLEXITYOFRESOURCEALLOCATIONFORCONTAINERTAILOR,THISPAPERMAKESANDTHEEFFORTSRESEARCHINGTHECONTAINERTRUCKPR
32、OCESSISSUEOFCONTAINERTERMINALWHILETECHNOLOGYOFGREATOPERATIONSIDEISENGAGEDINSTARTINGFROMTHEWHOLEPROCESSOFTHELOADINGANDUNLOADINGOPERATIONS,INORDERTOREDUCETHETRUCKDEADHEADDISTANCEONLOADINGANDUNLOADINGOPERATIONSINCONTAINERTERMINAL,THETRUCKSCHEDULINGCOMBINEDWITHTHEQUAYCRANEOPERATIONSACCORDINGTOTHEACTUALS
33、ITUATION,THESHORTESTPATH14MATHEMATICALMODELOFTHETRUCKDRIVINGWEREESTABLISHED【KEYWORDS】CONTAINERTERMINALCONTAINERTRUCKSDYNAMICSCHEDULINGOPTIMALPATH目录摘要12ABSTRACT13目录141绪论1611引言16111论文研究背景16112课题研究意义1711国内外研究现状17121研究问题18122建模方法22123优化算法2312论文结构242集卡调度模式研究2521集卡现行调度模式分析25211集卡“作业线”调度模式26212“作业线”调度模式分析2
34、622理想状态下的集卡调度模式28221集卡“作业面”调度模式28222“作业面”调度模式分析2923调度模式比较303路径最短集卡优化模型3231模型概述3232模型要素分析3433问题描述3434模型描述3535模型的应用374路径最短集卡优化模型算例3741算列分析3742算法介绍3843集装箱卡车作业路线确定405总结与展望4151论文总结4152展望4215参考文献43161绪论11引言111论文研究背景随着我国社会主义市场经济体制的逐步建立以及我国加入世贸组织之后国外港航企业的抢滩登陆，集装箱运输市场面临的国内外竞争十分激烈。研究我国的集装箱运输竞争力，对我国的港航运输企业而言，有
35、着十分重要的意义。从国际航运中心的发展来看，有一个趋势是鲜明的，那就是由依靠自然条件到依靠体制的推进，自然条件及内陆腹地的经济发展水平是国际航运中心形成的基础条件，硬件设施具备以后的，体制构建政策推动的成分开始上升，一些硬件上的缺陷往往通过借助体制与政策的推动加以弥补，完善的市场体系政策等强调软环境构建的措施有效地弥补了其内部市场狭小等硬条件不足当前，国际航运中心地位的确立对国民经济地区经济的重大推动作用已得到充分认识，有关国际航运中心的竞争必将更趋激烈显然，这场竞争将是全方位的，政策和体制的因素将成为竞争的关键，尤其是机制保障和稳定性更将倍受关注1。由于集装箱头吞吐量的快速增长，集装箱码头对
36、装卸效率要求越来越高。当国内众多港口在兴建集装箱枢纽港和努力提高港口吞吐量的时候，人们往往乐于追求先进的设施设备，而忽视高效率的基础生产组织管理，因为有形的先进硬件比无形的管理更加直观，更能让人们接受。但硬件设施设备属于一种长期的投资，投入成本高，回收慢。集装箱卡车是港口中灵活，数量大，工况复杂的机械设备，因此要想完成港口内机械的高效运行首先要解决集卡调度问题。要在码头现场充分利用好集卡资源，必须对集卡的调度模式进行改进。据文献得知，外高桥港区的四期集装箱码头设计能力每年为180万TEU，桥吊的最终配置为16台，每台桥吊桥吊按辆集卡配置，在加上内场作业的集卡，集卡的总数量超过90台。由于生产规
37、模的扩大而引起作业繁忙，导致作业效率低下，传统的管理方法已经无法适应2。在港口建设初期，集卡的调度主要是由集卡调度员根据以往的工作经验集卡进行分配，但这种调度模式具有明显的缺点1集卡使用率低。由于集卡使由调度员根据经验进行的分配，往往会出现17考虑不全面的地方，从而造成集卡行驶总路程和空载行驶距离变长。2同样的桥吊装效率下所投入的集卡数量多。3场地交通流量大。由于集卡调度系统的不完善，投入的集卡数量多，每辆集卡从桥吊装好货物出发到堆场这段路径，每个集卡司机选择的行驶路线不同，从而导致码头交通流量拥挤。4码头整体的效率低。5几乎很难实现边装边卸方式。6实现双箱吊工艺时容易产生差错。由于旧集卡调度
38、系统存在着其自身无法克服的的弊端，缺乏对现场作业的实时监控，而且因为集卡状态无法精确定义，集这样在一些相对资源比较紧张的码头，无法保障装船的效率和准确率达到预定的服务指标与效果3。集卡车做为集装箱运输的一种重要工具，如何使集卡车的调度更加效率化，是如今集装箱运输中的一个重要课题。为了适应我国的集装箱运输的高速发展，集装箱码头迫切需要有与之相匹配的高效率集装箱集疏运体系及流畅的集装箱进出港运输系统。要在码头生产现场充分利用好集卡资源，必须解决每条作业路按实时作业情况动态就近分配集卡，既要保证作业路的效率，又确保集卡行驶的安全性。112课题研究意义集卡动态调度方法打破传统的按照作业路静态安排集卡的
39、模式。动态调度方法是将装船、卸船、转堆等一些列需要集卡参与的作业联系起来，使每辆集卡同时对应多条作业线，保证集卡在空闲时能迅速投入工作，大大缩短了集卡的空载行驶时间和距离，实现装卸过程中的效率化，在不增加集卡数量的情况下大幅度提高生产效率。在采用集卡动态调度方法后，集卡运行距离缩短，岸桥下集卡的排队长度也变短了，因为所有工作路共享集卡，集卡的空载行程距离短，空载率降到50以下，当集卡出现故障时，采用动态调度方法可以提高集卡对故障反映敏捷度，即集卡出现故障，可以立即吧它排除在工作以外，另行调度空闲集卡。11国内外研究现状18121研究问题1利用排队论对集装箱码头集卡作业模式进行了研究4，建立了仿
40、真模型，并对两种集卡作业模式进行试验研究。试验结果表明，采用新的作业模式，装卸效率能显著地提高。当集卡1空闲时，岸边指挥员1或2都可选择其为自己这条路作业。当无线终端反映空闲集卡很多时，岸边指挥员的选车原则为卸船作业路选择码头前沿的空闲集卡，装船作业路选择箱区内的空闲集卡。比如，当某集卡从箱区拖箱到某码头作业路上装船结束后成为空闲集卡时，可到另一卸船作业路带箱进箱区，这样可减少集卡无效的空车行驶路程，提高集卡的利用率，加快作业的衔接。调度方法如下图11。图11集卡调度2计明军在集装箱码头集卡与岸桥调度优化中将线路最短优化问题转化为时间最短的优化问题5，在此优化问题中包括集卡的运输时间和岸桥。码
41、头机械车辆作业如图12船舶到达泊位，通过岸桥卸箱到集卡，集卡运箱到堆场，然后返回泊位或者到下一个堆场取箱返回泊位，此过程构成一个集卡行走回路。如何使得集卡行走线路最短就是码头集卡线路优化问题基于路径最短的集卡线路优化问题，并没有考虑到岸桥的作业效率，而岸桥作业效率也是评价港口效率的一个重要因素。19图12机械车辆流程3研究了通讯方式对集卡调度的作用6。为了提高集卡的利用率缩短集卡的空载行驶时间和距离，必须要在集卡就近原则的基础上提高集卡装卸转接的比例，集卡在完成卸船卸箱的过程后，按集卡行驶路径就近原则和作业路的集卡分配原则，尽量寻找堆场装船发箱的作业路。集卡在完成装船卸箱的过程后，按集卡行驶路
42、径就近原则和作业路的集卡分配原则，尽量寻找码头卸船作业路。图13为集卡行驶路线示意图。图13集卡行驶路线示意图在使用车载无线终端的通讯方式下，系统采用3层结构，如图1420图14系统结构示意图4集卡的动态优化组合调度模式是打破按照作业路静态安排集卡模式7，动态地调度集卡，将装船、卸船和转堆等一系列需要集卡参与的多条作业线共享所有的集卡，使每辆集卡同时对应多条作业线，保证集卡在处于空闲状态后可就近投入其他需要的作业线中，大大缩短集卡的空载行驶时间和距离，实现装卸过程的“重进重出”，从而在不增加集卡数量的基础上大幅度提高生产效率，该调度模式的流程如下图15。图15调度模式流程图空闲集卡无限网络最佳
43、工作线路卡车司机选择最佳行驶路线目的位置道路通行状况场桥岸边排队情况数据库服务器调度系统堆场监控系统215TPS（TRACTORPAGINGSYSTEM）即集卡调度系统在集装箱码头上的应运及优化。它能够使现场所有集卡合理、有序、灵活地参与到各项需要拖运的作业中去，尽可能地缩短集卡空载行驶的时间和距离，最大限度地提高集卡的拖运效率，节约成本。现代的集装箱码头一般都使用TPS。TPS是一种以中央控制室为指挥中心，以集卡上装有的无线终端为通讯手段，通过无线集群打包传送控制信号，由计算机生产系统内的集卡管理系统，根据生产对集卡的需求自动向相关的集卡发作业指令的集装箱码头装卸运营系统。通过动态的调度可提
44、高集卡利用率，减少岸边桥式起重机的等待时间，提高装卸效率，降低码头营运成本8。由于在实时发送每一条指令前都对当前箱区情况进行综合分析，某箱区一旦因车流量过大或机械故障造成交通堵塞后，统一方面将暂时切断该箱区作业指令的发送，避免进一步加重堵塞程度。另一方面会改发其他箱区的作业指令确保集卡。物尽其用，使其他作业路更顺利地进行，等堵塞或故障排除后，将重新发送该箱区的作业指令，在最短时间内恢复该箱区的作业所有这一切都将由系统自动完成。而未采用时，发生上述情况后该条作业路上的集卡只能待时造成资源浪费，如果要调整也只能等现场管理人员汇报控制室后，由控制员在系统中修改原设定，再通过现场指挥员一辆辆车口头通知
45、，情况排除后仍需重复上述步骤，既不方便及时，也容易出错。此外在未采用集卡调度系统的运转流程中，集卡与装卸机械之间存在着信息无法直接沟通的弊端，箱区作业已基本处于无人化状态，轮胎吊司机一般靠喇叭口头通知集卡，但是很容易受周围机械运转或行车噪音干扰而发生误听，在码头上尽管有桥边作业员。但由于需要核对箱号、验箱体，所以站位不可能离集卡司机很近。加上冬夏两季司机一般不开车窗，实际上桥边作业员大多采用手势传递信息，受光线条件影响看错的可能也同样存在集卡与装卸机械之间的信息可通过无线终端直接沟通，不但问题迎刃而解，而且进一步完善了无线终端的功能。使之发挥更大的效益，缩短空载行驶时间和距离，提高了集卡拖运效
46、率。根据集卡当前位置和行驶方向自动选择最近箱区或桥吊的作业指令提示给集卡司机，从而可将现场的装卸船和转堆作业路形成一个整体。使得集卡行驶路线达到最优化，确保集卡的空载行驶距离和时间压缩到最低限度，进而提高集卡拖运效率。6研究集装箱码头内的集卡智能全场调度总体方案，阐述了系统总体设计与软件的设计，并且通过模糊的自动控制原理来分析模糊控制器，将模糊控制应用于集卡的调度系统中，借以实现集卡在整个码头范围内通过智能调度系统离线22模糊计算产生的智能调度决策查询表，而集卡实际在运行时只要根据具体条件来查询这张表就可以很好地满足整个码头实际生产，这个成果在上海的浦东国际集装箱码头有限公司中得到了使用，因此
47、改进了这个码头的集卡调度工艺中，使码头的装卸效率地得到了提高，而对于码头集卡调度,目前的国内各个码头以及国外大部分码头都普遍采用的“作业线”的模式，这种模式就是依照集装箱码头操作人员经过多年总结的经验，经过下达作业任务之后，把桥吊、集卡和龙门吊和正面吊组成作业线，按照一定的数量比，这一条作业线就按既定目标工作，而不去考虑其他作业线的作业情况，但这种模式缺乏对各条作业线集卡的动态调配，集卡空驶严重造成设备利用率低下，但是随着信息化技术的不断发展，尤其是智能技术的快速发展让人们可以打破这种作业线的限制，而在整个码头范围里根据实时作业要求来动态满足集卡的调配，从而由作业线模式转变为作业面模式。码头集
48、卡调度时主要考虑作业任务的重要程度和集卡需要行驶的距离，以往只能靠人工经验对这两个要素进行线性判断，但运用模糊技术就可以将这两者进行综合考虑，使得调度方案能最优地综合满足这两个条件，从而达到对传统装卸工艺改造的目的。系统的总体设计包括确定各模糊变量的隶属函数类型；精确输人、输出变量的模糊化；制定模糊控制规则；确定模糊推理算法；模糊输出变量的清晰化9。122建模方法1NCL语言建模。采用POEM平台中NCL语言对模型来求解。在整个集卡的作业优化过程中，可以将它分成两个优化问题卸船中装车优化问题和装船的优化问题，这两个优化问题，他们的本质是相互独立的。对于装船优化问题,可以将它看成是一个运输平衡的
49、问题，通过表上作业法，来找到最优解。研究重点是卸船及装车的优化问题。对于实际集卡作业来说，卸船的集装箱数量和装船的集装箱数量一般是相等的,为了使建模和求解问题简单，通过构造虚拟的卸船贝位以及虚拟箱区，或者虚拟装船的贝位和虚拟箱区来达到卸船集装箱数量和装船集装箱数量相等，然后采用NCL进行求解10。2WITNESS集装箱码头装卸运输仿真建模WITNESS是由英国LANNER公司推出的功能强大的仿真平台软件。该公司积累了十多年的计算机软件研发经验，可以同时适用于离散时间系统和连续流体系统23的仿真，在世界上得到了非常广泛的应运11。仿真模型模拟集装箱码头内集装箱轮船从卸船开始后到装箱完毕之间的整个码头运营过程，显示了桥吊、集卡和后方堆场装卸设备之间的全程协作，通过不同集卡数量和集卡车速的运行结果考察，找到适于流程特点的集卡配置策略。现代的集装箱码头的装卸工艺一般是先将进口集装箱从船只上卸下，后将出口集装箱装上船。每个集装箱在码头上的位移过程分为三个阶段码头前沿装卸机械对船舶的集装箱装卸，后方堆场装卸机械对集装箱吊取码放，水平运输机械往返于前沿和堆场之间的运输过程。根据这些设计出仿真模型的整个流程。123优化算法1集卡调度学习算法强化学习是一种无监督的机器学习技术，能够利用不确定的环境奖赏发现最优的行为序列，实现动态环境下的在线学习，因此被广泛用于AGENT的智能决策。其
