集装箱码头前沿布局的仿真优化

集装箱自动化码头堆存管理模型、仿真与优化摘要：张小茜1，王璐 2 ，周道远2(1 浙江大学经济学院, 2 浙江大学数学系杭州310027)本文从三个方面对集装箱自动化码头堆存效率进行了仿真和优化：一是箱区划分方式，二是码头前沿至堆场的运输方式，三是集装箱在堆场中的堆存方式。

为使集装箱自动化码头经济效益最大化，我们综合考虑了集装箱运输成本、取箱作业的翻箱次数以及堆场平面占用率等因素。

仿真模拟的结果显示：箱区采用垂直划分方式比水平划分更有效，采用轨道运输车运送集装箱比全程通过起吊机吊运更省成本，在堆场中从远离车道处开始堆放集装箱具有更高的效率。

关键词：集装箱自动化码头；堆存；仿真1 背景介绍1目前，世界集装箱港口吞吐量正以平均 9%的速度增长，在整个运输中的市场份额越来越大。

距统计，亚洲区港口集装箱吞吐量占全球的56.9%，欧洲地区 16.7%，北美9.4%。

我国港口集装箱吞吐量年均增长30%，并已成为世界各大班轮公司的聚集地。

建立高效的集装箱自动化码头管理系统，对于解决中国港口运输中的重大问题、使中国成为全球集装箱运输中心具有重要的战略意义。

可以预见，到2020 年每个重要港口的集装箱吞吐量会增加一到两倍。

新的大型集装箱货船和码头占地面积的限制迫使码头当局寻找更有效的集装箱管理系统。

一种能够提高码头效率、增加码头吞吐量、满足未来需求的方案就是使用先进的技术，实现自动化码头。

自动化码头与传统码头的最大区别是，码头前沿与堆场间运转的方式采用全电驱动的立体装卸模式，不仅节能、二氧化碳排放少而且装卸效率高。

上海振华港机（ZPMC）自动化码头的统计显示，在相同的装卸条件下，自动化码头的装卸效率可提高至少20%。

集装箱码头管理系统，又称水运集装箱终端1 基金项目：本研究得到十一五863 计划重点项目“集装箱自动化码头装备及示范”（项目编号：2009AA043001）资助。

（Marine Container Terminals）。

集装箱港口调度问题的数学建模和求解随着国际贸易的快速发展，港口成为货物流通的必经之地。

集装箱作为现代贸易的主要运输设备，也成为港口的主要运输工具。

如何对集装箱进行科学、高效的调度，既能够提高集装箱吞吐量，又能够节约成本，保证集装箱的速度和安全，成为了集装箱港口管理的重要问题。

本文将介绍集装箱港口调度问题的数学建模和求解方法，为港口调度管理提供一定的参考。

一、问题描述在港口集装箱的调度过程中，需要考虑多个因素，包括集装箱的数量、作业时间、码头设备的利用率、船舶作业岸桥数、等待队列理论等。

我们将港口作业看作一个多项式时间复杂度问题，即：T(n) = a + bn + cn^2 + ... + kn^m其中，n表示作业量（即集装箱数量），a、b、c、...、k为常数。

当n很大时，我们可以将港口作为一个离散的系统进行研究，把所有的因素都视为集装箱数量的函数。

二、建模方法在数学建模中，我们常用图论、优化理论等方法对问题进行建模。

对于港口调度问题，我们可以采用离散事件仿真（DES）方法进行建模。

离散事件仿真是指在模拟过程中，根据事件发生的具体时间点，遵循特定的规则依次进行模拟。

在港口调度问题中，时间点可以是集装箱的到达时间、配载、装卸等事件，规则可以是码头设备的作业效率、船舶岸桥的作业效率等。

通过DES方法的建模，可以得到港口作业的整体情况，包括集装箱的平均等待时间、港口的吞吐量等。

建模的基本步骤如下：1. 定义输入参数和输出参数输入参数包括集装箱数量、港口设备数量、集装箱处理速度等；输出参数包括集装箱的平均等待时间等。

2. 建立模型通过建立港口作业的模型，确定每一事件名、每个事件的发生时间以及事件的处理逻辑等。

对于需要分配资源的事件，要考虑分配资源的优先级以及时间的排队问题。

3. 添加随机性在港口调度问题中，集装箱的到达时间、装卸时间等都具有随机性。

为了更真实地模拟港口作业的情况，需要为模型增加随机性。

4. 进行仿真实验进行一系列的仿真实验，计算每个实验的输出参数，得到不同输入参数下的港口作业情况。

港口科技•多式联运武汉卷阳芝卷区集装笳鋏水联运货运柘纽仿真分析刘铁城(武汉港航建设集团有限公司，湖北武汉430000)摘要：为充分发挥武汉阳逻港区集装箱铁水联运优势，对阳逻港区集装箱铁水联运货运枢纽进行仿真分析。

根据阳逻港区集装箱铁水联运货运枢纽目前的工作流程，针对港口与集装箱枢纽部门隔离、多方生产流程不统一等问题，提出协调、制定统一计划书等建议，进一步优化该货运枢纽的组织流程；对该枢纽的铁路装卸线布局进行仿真优化，优化后的布局路线集中，对港区水平运输影响小、便于铁运进出调度。

关键词：港口；武汉港阳逻港区；铁水联运；组织流程；货运枢纽0引言武汉位居长江经济带核心位置,具有“承东启 西、左传右递、沟通南北”的区位优势。

随着国家发 展战略重心的转移以及国家中部崛起战略的实 施，武汉交通建设迅速发展，逐步建立铁路、公路、水运、航空、邮政和城市交通相互衔接的立体交通 体系，成为全国重要的综合交通运输枢纽和中部 地区现代服务业中心。

阳逻港区是长江中游航运 中心的集装箱核心港区，但目前铁水联运“通而不 畅”，集装箱铁水联运货运枢纽可以实现港口和铁 路、公路等运输方式的有效连接，使水、铁、公运输 方式得到综合利用，充分发挥铁水联运优势。

1货运枢纽仿真建模1.1建模定义与假定对于阳逻港区集装箱铁水联运货运枢纽码头 设施布局和作业流程的仿真优化，其目标在于了 解货运枢纽目前在布局和作业过程中存在的各种 问题，例如码头的吞吐能力和作业效率是否高效 均衡，帮助决策者直观地判断码头的布局和作业 改善方案是否具有可行性，提高整个物流系统规 划和管理水平。

本文对阳逻港区集装箱铁水联运货运枢纽的仿真模型进行6方面简化和假设。

(1) 对整体流程进行简化，不考虑火车到达、货运枢纽闸口放行以及相关功能区内部的详细作业流程;不考虑集装箱尺寸规格、卡车装载重量等方面的配置需求，全部为标准箱；不考虑起重机、集装箱正面吊等设备的故障问题。

运用仿真建模实现港口集装箱立体装卸流程对比与优化建议周旸成吴志荣张琼NCT集装箱码头是大型现代化码头，年吞吐量达500万箱，码头作业繁忙。

为了提高效率，码头工作者们思考并运用了一系列新的作业方式和流程，这些创新为码头添色不少。

近期，又一种新的作业方式被提出，这种作业方式被称为“立体装卸”。

传统作业方式下，港内拖车只承担单纯的卸船操作或单纯的装船操作，以卸船为例，拖车将集装箱从岸边拉到堆场后，只能以空车驶回岸边，称之为“空跑”。

这种空跑显然是对资源的浪费，降低了拖车利用率，浪费了燃油。

要想避免这种浪费，需要将空跑的拖车利用起来，那么，如果有另一条船在同一时间需要装箱的话，这种利用就能实现了。

在本来需要空跑回岸边的拖车上，放上需要装船的箱，这样就使得拖车在整个作业循环过程中，很大程度的减少了空跑。

这就是“立体装卸”。

根据装船与卸船的位置不同，立体装卸分为三种模式。

第一种模式：同船同贝。

指装船与卸船的位置在船上的同一贝。

装卸船使用同一桥吊。

第二种模式：同船不同贝。

指装船与卸船的位置在同一条船，但不在同一贝，装卸船使用不同的桥吊。

第三种模式：不同船。

指装船与卸船的位置不在同一条船。

当然，装卸船使用不同的桥吊。

码头操作部门的人员，在这三种模式在操作效率的高低上，看法比较一致，都认为第一种的效率更高，但高多少，没有量化数据。

但在拖车的单箱油耗方面，看法出现分歧，有些认为第一种最省油，有些认为后面二种更省油。

这次仿真的目的，就是用数据来分析这三种模式的效率与油耗，为操作部门对这三种模式的选择提供依据。

同时提出流程改进意见，比如增加设备的投入对系统效能的影响。

下面是这三种模式的详细作业流程：第一种：同船同贝。

一条作业线的额定投入设备：1台桥吊、2台龙门吊、5台拖车以重车在岸边装船为起点，桥吊将集装箱从拖车上吊至船上放好后，立即在同一贝把需要卸的2个20尺箱吊回岸边，放在原来这辆拖车上。

然后拖车驶往卸船堆场，龙门吊1把2个箱吊下来，然后空车驶往装船堆场，在装船堆场的龙门吊2将要装的2个箱子装上拖车，最后拖车再驶往桥下等待装船，完成一个循环。

《集装箱码头泊位—岸桥—集卡调度优化研究》篇一一、引言在现今的全球化经济体系中，集装箱运输已经成为世界货物流通的关键组成部分。

随着集装箱吞吐量的日益增加，如何实现码头泊位、岸桥及集卡的高效调度，成为了港口物流领域研究的热点问题。

本文将针对集装箱码头泊位—岸桥—集卡调度优化进行研究，旨在提高码头的作业效率和服务质量。

二、研究背景集装箱码头的作业效率直接影响到港口的吞吐能力及物流成本。

在码头作业中，泊位分配、岸桥操作及集卡调度是三个关键环节。

这三个环节的协同作业对于提高码头整体作业效率具有重要意义。

然而，在实际操作中，由于各种因素的影响，如船舶到港时间的不确定性、岸桥和集卡资源的有限性等，往往导致作业效率低下，甚至出现拥堵现象。

因此，对集装箱码头泊位—岸桥—集卡调度进行优化研究具有重要的现实意义。

三、研究内容1. 泊位分配优化泊位分配是码头作业的第一步，合理的泊位分配能够为后续的岸桥操作和集卡调度提供良好的基础。

本研究将通过建立数学模型，考虑船舶到港时间、船舶大小、预计作业时间等因素，优化泊位分配策略，以实现码头的空间和时间资源的最大化利用。

2. 岸桥操作优化岸桥是码头装卸作业的关键设备，其操作效率直接影响到整个码头的作业效率。

本研究将通过对岸桥操作流程进行详细分析，找出影响操作效率的瓶颈环节，并提出相应的优化措施。

同时，将利用现代信息技术，如物联网、大数据等，实现岸桥操作的智能化和自动化，提高操作效率。

3. 集卡调度优化集卡是码头内部运输的关键工具，其调度效率直接影响到码头的物流效率。

本研究将通过建立集卡调度模型，考虑集卡的数量、行驶路径、装卸点等因素，优化集卡调度策略，以实现码头内部物流的高效运输。

同时，将利用现代物流技术，如路径规划算法、智能调度系统等，提高集卡调度的智能化水平。

四、研究方法本研究将采用定性和定量相结合的研究方法。

首先，通过文献综述和实地调研，了解集装箱码头泊位—岸桥—集卡作业的现状和存在的问题。

码头货轮集装箱装卸的优化问题摘要集装箱“货币化”已成为发展趋势，而港口发展渐渐滞后于集装箱的吞吐量，研究集装箱装卸的优化问题能有效扩大港口生产力，提高港口经济效益。

本文将建立集卡线路规划模型和岸桥、集卡与龙门吊协同优化模型，通过禁忌搜索算法进行求解，并通过青岛港的数据对模型进行实证分析。

对于提高装卸效率，降低装卸成本这一问题，我们将其分解为线路规划、协同优化和模型检验三个子问题进行分析。

针对问题一，我们建立了集卡线路规划模型。

通过对青岛港前湾港集装箱码头（QQCT）的航拍图和雷达图进行分析，画出了码头泊位到堆场的平面图，按照相应的比例尺，得到实际码头与堆场间的距离、各堆场间的相互距离。

通过集卡行驶的速度，计算得到集卡从码头到堆场的时间、集卡在各堆场之间行驶的相互时间和集卡从堆场返回码头的时间。

集卡在运输过程中，要尽量减少空集卡的行驶，即运送集装箱返回的途中携带需要装运到船上的集装箱。

利用第一阶段的禁忌搜索算法，当所需装卸集装箱位置确定后，最短的行驶路线也就计算出来。

针对问题二，我们建立了桥吊、集卡和龙门吊的协同优化模型。

问题一计算的集卡最佳线路分配结果，继续作为桥吊、集卡和龙门吊协同优化的条件。

第二阶段的禁忌搜素算法分析出最合适的桥吊、集卡与龙门吊的比例，桥吊在不等待集卡的情况下效率高。

通过协同优化，得到最高效率的设备分配比例。

针对问题三，我们汇总了附件中所有集装箱的装卸数据，对模型进行检验分析。

以青岛前湾港区为例，通过带入实际数据，得到如下比例关系，即桥吊：集卡：龙门吊为2:10:5。

2辆桥吊工作时配备10辆集卡，5辆轮式龙门吊；3辆桥吊工作时配备15辆集卡，7辆龙门吊；如此分配使相对成本与效率达到最大化。

本文的亮点在于：利用港口的雷达图和航拍图，绘制了港口的分布平面图，分析更贴近实际；以集卡线路规划为突破口，并以此为条件，建立了以集装箱类型为依据的集卡一站式服务（岸桥到堆场的线路标准化）；对数据的分类处理，使计算简洁；协同了集卡、桥吊、龙门吊，采用两个阶段的禁忌搜索算法，将集装箱的装与卸混合在一起计算，比原来对集卡、桥吊，集卡、龙门吊等部分优化更加贴近实际，大大提升了港口的运行效率，并且降低的了成本。