一种用于港口集装箱卡车的混合式动态调度方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及港口集装箱管理领域，尤其涉及一种用于港口集装箱卡车的混合式动 态调度方法。
【背景技术】
[0002] 随着经济的发展，现代港口在全球综合运输体系中发挥着日益重要的作用，其不 仅是集装箱远洋运输的起点和终点，也是陆运与海运两种运输方式间集装箱转运的中转枢 纽。集装箱的运输方式方便、价格低廉，大大提高了物流效率，现在的国际贸易运输特别是 海上运输，大都采用集装箱的形式。目前大多数的集装箱码头，集装箱卡车将近50 %的路径 在空驶，利用率不高。为了保证岸桥的作业，在岸桥距离相应堆场比较远时，只能通过增加 服务于岸桥的集装箱卡车来保证完成任务，而岸桥距离相应堆场比较近时，会造成集装箱 卡车闲置。通过对集装箱卡车的合理调度和配置，集装箱卡车在满足岸桥服务要求的同时 能够以较短的行驶路径完成任务，这样就节省了油耗从而降低成本。
[0003] 集装箱码头作业模式是码头生产管理水平的一个直接反映，是指码头各类设备的 资源配置方式、协调作业方式，具体表现为如何为靠泊船舶配备一定数量的岸桥、集装箱卡 车和场桥，如何安排靠泊船舶装卸作业模式，如何安排集装箱卡车行驶路线等，集装箱卡车 也可以称为集卡。集装箱码头按照资源配置方式、装卸作业模式可分为独立装卸作业模式 和混合交叉作业模式。其中独立装卸作业模式多用于传统的集装箱码头，而混合作业模式 因其效率高、资源利用率高、运营成本低、调度安排复杂等特点将适用于具备先进的电子信 息系统、先进的作业管理水平的集装箱码头。主要包括独立装卸作业模式，主要是指集装 箱卡车在泊位A搭载一个进口集装箱运送到进口集装箱堆场，然后空载返回泊位去卸载另 一个进口集装箱；在装船过程中，集装箱卡车在出口集装箱堆场装载一个集装箱运送到泊 位B，然后空载返回堆场去装载另一个出口集装箱这种作业模式使集装箱卡车的空载率达 到50%左右，完成一定任务量集装箱卡车所行驶的距离也会增加很多，增加了集装箱卡车 空驶距离，随着集装箱码头的发展，码头吞吐量越来越大，所需配备的集装箱卡车数量也不 断增多，这就会造成交通的阻塞，燃料成本的增加，司机数量的增加等。
[0004] 因此，现有技术有待于更进一步的改进和发展。
【发明内容】
[0005] 鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于港口集装箱卡车的混 合式动态调度方法。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明方案包括：
[0007] -种用于港口集装箱卡车的混合式动态调度方法，其包括以下步骤：
[0008] 集装箱卡车在进口船舶进行重载集装箱，然后在出口船舶进行卸载集装箱；
[0009] 设定其运行路径为：集装箱卡车从进口泊位a重载至进口箱区i，空驶到出口箱区j，再重载至出口泊位b，然后空驶回上述进口泊位a;
[0010] 以总作业时间为基准建立集装箱卡车的动态调度模型，根据每一架岸桥之装载计 划列表和卸载计划列表动态分配集装箱卡车的步骤；
[0011] 以总作业时间最少为依据，动态优化每一辆集装箱卡车的运行路径。
[0012] 所述的混合式动态调度方法，其中，上述根据岸桥之装载计划列表和卸载计划列 表动态分配集装箱卡车的动态调度模型的步骤包括：
[0013] A、定义参数和决策变量的步骤：
[0014] tal:为集装箱卡车从进口泊位a行驶到进口箱区i的时间；或者为集装箱卡车从 进口箱区i行驶到进口泊位a的时间；
[0015] b:为集装箱卡车从进口箱区i行驶到出口箱区j的时间；
[0016] tjb:为集装箱卡车从出口箱区j行驶到出口泊位b的时间；或者为集装箱卡车从 出口泊位b行驶到出口箱区j的时间；
[0017] tba:为空载的集装箱卡车从出口泊位b行驶到进口泊位a的时间；
[0018] t1:为岸桥装、卸集装箱作业时间；
[0019] t2:为场桥装、卸集装箱作业时间；
[0020]m:为进口箱区的数量；
[0021] η:为出口箱区的数量；
[0022] k:为进口泊位的数量；
[0023] 1 :为出口泊位的数量；
[0024] D1:为计划从进口泊位卸到进口箱区i的进口集装箱数量；
[0025] Lj:为计划从出口箱区j运输到出口泊位的出口集装箱数量；
[0026] Da:为从进口泊位a进口的集装箱总量；
[0027] Lb:为从出口泊位b出口的集装箱总量；
[0028] xal]b:为集装箱卡车从进口泊位a重载至进口箱区i，卸载后集装箱卡车空驶至出 口箱区j装箱后再重载至出口泊位b的次数；
[0029] xal:为集装箱卡车从进口泊位a重载至进口箱区i再空车返回到泊位a的次数；
[0030] x]b:为集装箱卡车从出口箱区j重载至出口泊位b再空车返回到箱区j的次数；
[0031] B、建立集装箱卡车动态调度模型的步骤：
[0032] 以总作业时间最少为依据建立集装箱卡车动态调度模型，总作业时间为集装箱卡 车运输时间、等待时间与岸桥、场桥的作业时间之和；
[0033]
(4) ,
(5) ；
[0038] 式（1)为集装箱卡车完成所有进、出口集装箱所用的运输时间、等待时间与岸桥、 场桥的作业时间之和最小；式（2)为计划堆存在进口箱区i的集装箱由集装箱卡车从进口 泊位a全部运送到进口箱区i;式（3)为划从出口箱区j运送到出口泊位b的集装箱由集 装箱卡车从出口箱区j全部运送到出口泊位b;式（4)为集装箱卡车从进口泊位a运输到 各个进口箱区的集装箱总数等于计划从进口泊位a进口的集装箱总数；式（5)为集装箱卡 车从各个出口箱区运输到出口泊位b的集装箱总数等于计划从出口泊位b出口的集装箱总 数；
[0039] 根据式（1)至式（5)来完成进口船舶的卸载任务和出口船舶的装载任务。
[0040] 所述的混合式动态调度方法，其中，上述动态优化每一辆集装箱卡车的运行路径 包括以下步骤：
[0041] C、定义步骤：
[0042] C1、设置需要分配集装箱卡车的岸桥编号为i，i= 1，…，凡，^为需要分配集装箱 卡车的岸桥的数量；
[0043] C2、定义树节点Ldi和LΗ，其中Ldi用于存储一个给定岸桥i未完成的卸载计划列 表，LH用于存储一个给定岸桥i未完成的装载计划列表；如果岸桥i的卸载计划列表Ldl和 装载计划列表LH都不存在，则转到步骤F2 ;否则，返回Ldl中集装箱数量N&和Lη中集装 箱数量
[0044] D、集装箱卡车卸载集装箱的步骤：
[0045] D1、临时给岸桥i分配的集装箱卡车数量Nt/，Nt/ =允许给岸桥分配的最大集 装箱卡车数量Ntm;
[0046] D2、如果目前被派往岸桥i卸载的集装箱卡车总数Ntdl+目前被派往岸桥i装载的 集装箱卡车总数Ntll多Nt/，则转到步骤F2;其中Ntdl包括前往岸桥i和在岸桥i处等待 的集装箱卡车，Ntll包括前往岸桥i和在岸桥i处等待的集装箱卡车；
[0047] D3、如果Nedl>0,则岸桥i的初始卸载积分Sdl = 0 ;否则转到步骤E1 ;
[0048] D4、如果当前集装箱卡车没在堆场并且已经分配给了岸桥i做卸载操作，则岸桥i 的卸载积分Sdll =岸桥初始卸载积分Sdl+岸桥一次卸载操作积分Sd;否则，该岸桥的卸载积 分Sdil =卸载积分Sdi+集装箱卡车行驶单位距离的权重集装箱卡车到达目的地岸桥i 需要行驶的距离d1;
[0049] D5、当前岸桥的卸载积分Sdi2 =卸载积分Sdil+(卸载的堆放在岸桥i下的集装箱 数量^di'-目前派往岸桥i做卸载操作的集装箱卡车数量Ntdl)X卸载集装箱堆放权重 Wd；
[0050] D6、如果Sdl2>S。，S。为一个初始值，则S。=Sdl，把当前集装箱卡车分配给岸桥i，岸 桥i卸载Ldl中第N&个集装箱；
[0051] E、集装箱卡车装载集装箱的步骤：
[0052]E1、如果N&X)，则岸桥i的装载积分SH= 0 ;否则转到步骤F2 ;
[0053] E2、岸桥i的装载积分Sm =装载积分SH+(目前正被派往岸桥i装载的集装箱卡 车数量Ntll+堆放在岸桥i下要装载的集装箱数量N&' )X装载集装箱堆放权重t;
[0054] E3、如果当前集装箱卡车在堆场，岸桥i装载积分Sli2 =装载积分Sm+场桥一次装 载操作积分心否则，Sll2=Sm;
[0055] E4、设置需要装载的集装箱编号为j，j= 1，…，Ncll;
[0056] E5、返回装载计划列表中第j个集装箱所在箱区的信息，第j个集装箱所在箱区中 的要装载集装箱数量N& =指定的调度任务序列；
[0057] E6、临时装载积分Sll3 =装载积分S112+多个集装箱卡车行驶到同一个箱区的权重 w2X集装箱数量N&;
[0058] E7、岸桥i临时装载积分Sll4=临时装载积分S113+集装箱卡车行驶单位距离的权 重^※集装箱卡车到达目的箱区需要行驶的距离d;
[0059] E8、如果S^SyS。为一初始值，则5。=Sll4，把当前集装箱卡车分配给岸桥i，装载 LH中第j个集装箱；
[0060] F、判断步骤：
[0061] FI