铁路集装箱堆场混堆区箱位分配优化模型与算法

建立集装箱运输和箱位分配的综合模型 ， 运 分配问题 ， 用迭代搜索算法来确定最优协作调度 。Ｃ ａ ｏ等
［ ４］
研究
欧洲新近出现的双起重机集装箱处理系统的优化作业 问题 ， 建立整数规划 模 型 ， 分 别 采 用 贪 婪 启 发 式 算 法、 模拟退火算法与组合双起重机作业计划启发式方法求 解 。Ｌ 等 ｅ ｅ Ｄ． Ｈ．
［ ３］
箱混堆的两个时段数 学 模 型 ， 第一时段解决工作量平 第二时段解决箱组平衡优化问题 ， 然后用 衡优化问题 ， 启发式算法对模型进行求解 。 本文主要研究铁路集装箱堆场混堆区零散箱的箱 位分配问题 ， 通过建 立 计 划 期 内 多 时 段 动 态 箱 位 分 配 模型 ， 以减少倒箱率为目标 ， 优化集装箱在堆场内的位 置 。 模型同样适用于港口码头集装箱堆场的箱位分配 问题 。
［］ Ｋ ｉ ｍ 等 １ 将集 装 箱 堆 场 装 载 序 列 问 题 分 解 为 两 个子问题 ： 考虑运输 起 重 机 行 驶 路 线 在 每 个 贝 位 中 提
取箱量的 调 度 问 题 和 确 定 集 装 箱 个 体 装 载 序 列 的 问 题， 运用集束搜索算 法 最 大 化 运 输 起 重 机 和 岸 桥 的 作
铁路集装箱堆场混堆区箱位分配优化模型与算法
２ １ １ １ 段 刚１， 陈 莉 ， 陈志忠 ， 李引珍 ， 何瑞春
（ ） 甘肃 兰州 ７ １．兰州交通大学 交通运输学院 ， ３ ０ ０ ７ ０； ２．兰州城市学院 数学院 ，甘肃 兰州 ７ ３ ０ ０ ７ ０ 摘 要 ：针对铁路集装箱堆场混堆区中的零散箱箱位分配问题 ， 在集装箱到达时间和离开 时 间 已 知 的 条 件 下 ， 建 立一个计划期内以倒箱次数最少为目标的多时段动态集装箱堆场箱位分配模型 。 在计划期内将每时段起重机 作 采用５组０ 作业前后集装箱的状态以及箱位的状 业按顺序划分为提箱和卸车两个过程 ， １ 变 量 刻 画 两 种 作 业、 － 态， 由此建立非线性 ０ 设 计 遗 传 算 法 求 解。算 例 表 １ 规划模型 。 考 虑 到 模 型 所 刻 画 的 问 题 具 有 Ｎ Ｐ ｈ ａ ｒ ｄ性 质， － － 明： 该模型及算法能够有效地优化堆场内零散箱的箱位分配 ， 提高集装箱堆场的作业效率 。 关键词 ：集装箱堆场 ；混堆 ；多时段 ；箱位分配 ； ０ １ 规划 ；遗传算法 － ： ／ 中图分类号 ： ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ Ｕ ２ ９ ４． ３；Ｏ １ ４ １ 文献标志码 ：Ａ ｄ ｏ ｉ １ ０． ３ ９ ６ ９ ８ ３ ６ ０． ２ ０ １ １． ０ ７． ０ ０ １ － ｊ
Ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ ａ ｎ ｄ Ａ ｌ ｏ ｒ ｉ ｔ ｈ ｍ ｆ ｏ ｒ Ｏ ｔ ｉ ｍ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｃ ｏ ｎ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｒ Ｓ ｔ ｏ ｒ ａ ｅ Ａ ｌ ｌ ｏ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｇ ｐ ｇ Ｍ ｉ ｘ ｅ ｄ Ｓ ｔ ｏ ｒ ａ ｅ Ａ ｒ ｅ ａ ｏ ｆ Ｒ ａ ｉ ｌ ｗ ａ Ｃ ｏ ｎ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｒ Ｙ ａ ｒ ｄ ｉ ｎ ｇ ｙ
［ ５］
将集卡调度模型和集装箱空间分
模型的目标是集卡总行驶时间最 配模型综合在一起 ， 短和集装箱堆放总延 时 的 加 权 值 最 小 ， 并用一种混合
［］ 插入算法求 解 模 型 。Ｌ ｉ等 ６ 考 虑 大 车 在 贝 内 和 贝 间
， 为６ 零散箱 占 到 ９ 全部由小规模物流公 ２ ２ ９ ９ ０ｔ ２％ ， 司代办 ， 集装箱来源和去向比较复杂 ， 到达堆场时需要 临时分配箱位 。 因此 ， 本文针对混堆区中的零散箱 ， 研 究其箱位的最优分配 ， 可以减少倒箱率 ， 减轻起重机的 缩短集装箱在堆场停留时间 ， 加快集装箱的 作业负担 ， 周转 。
第３ ３ 卷第 ７ 期 ０ １ １年７月 ２
铁 道 学 报 Ｊ ＯＵＲ ＮＡ Ｌ Ｏ Ｆ ＴＨＥ ＣＨ Ｉ ＮＡ Ｒ Ａ Ｉ ＬＷＡＹ Ｓ Ｏ Ｃ Ｉ Ｅ Ｔ Ｙ
Ｖ ｏ ｌ ． ３ ３ Ｎ ｏ ． ７ Ｊ ｕ ｌ ０ １ １ ２ ｙ
（ ） 文章编号 ： １ ０ ０ １ ８ ３ ６ ０ ２ ０ １ １ ０ ７ ０ ０ ０ １ ０ ７ － － －
；修回日期 ： 收稿日期 ： ２ ０ １ ０ ０ ５ ０ ５ ２ ０ １ １ ０ ２ １ ５ － － － － ） ； 基金项目 ：国家自然科学基金资助项目 （ ６ ０ ８ ７ ０ ０ ０ ８ ） 教育部新世纪优秀人才支持计划资助 （ Ｎ Ｃ Ｅ Ｔ １ ０ ０ ０ １ ７ － － ，男 ，吉林市人 ，讲师 ，博士研究生 。 作者简介 ：段刚 （ １ ９ ７ ７—） ： ＿ Ｅ－ｍ ａ ｉ ｌ ｄ ７ ７＠１ ６ ３． ｃ ｏ ｍ ｇ
［］ 业效率并满足 船 舶 装 载 要 求 。Ｃ ｈ ｅ ｎ等 ２ 建立以提高
２
铁 道 学 报
第３ ３卷
不同种类设备之间的协作能力为目标的集装箱处理系 将问题 转 化 为 带 优 先 级 约 束 的 混 对集装箱运输和堆场空间
： ， Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ Ｇ ｉ ｖ ｅ ｎ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｒ ａ ｒ ｒ ｉ ｖ ａ ｌ ｔ ｉ ｍ ｅ ａ ｎ ｄ ｄ ｅ ａ ｒ ｔ ｕ ｒ ｅ ｔ ｉ ｍ ｅ ａ ｒ ｅ ｋ ｎ ｏ ｗ ｎ ｔ ｈ ｅ ｍ ｕ ｌ ｔ ｉ ｓ ｔ ａ ｅ ｄ ｎ ａ ｍ ｉ ｃ ｃ ｏ ｎ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｒ ｐ ｇ ｙ ， ｓ ｔ ｏ ｒ ａ ｅ ａ ｌ ｌ ｏ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ ｉ ｓ ｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｉ ｓ ｈ ｅ ｄ ｗ ｈ ｏ ｓ ｅ ｏ ｂ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｉ ｓ ｔ ｏ ｍ ｉ ｎ ｉ ｍ ｉ ｚ ｅ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ａ ｒ ｒ ａ ｎ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ｔ ｉ ｍ ｅ ｓ ｏ ｆ ｓ ｃ ａ ｔ ｔ ｅ ｒ ｅ ｄ ｇ ｊ ｇ ｃ ｏ ｎ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｒ ｓ ｉ ｎ ａ ｌ ａ ｎ ｎ ｉ ｎ ｅ ｒ ｉ ｏ ｄ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｍ ｉ ｘ ｅ ｄ ｓ ｔ ｏ ｒ ａ ｅ ａ ｒ ｅ ａ ｏ ｆ ａ ｃ ｏ ｎ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｒ ａ ｒ ｄ ． Ｇ ａ ｎ ｔ ｒ ｃ ｒ ａ ｎ ｅ ｏ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ａ ｒ ｅ ｄ ｉ ｖ ｉ ｄ ｐ ｇ ｐ ｇ ｙ ｙ ｐ － ｉ ｃ ｋ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｌ ａ ｎ ｎ ｉ ｎ ｅ ｒ ｉ ｏ ｄ ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｕ ａ ｎ ｄ ｕ ｎ ｌ ｏ ａ ｄ ｉ ｎ ｉ ｎ ｅ ｖ ｅ ｒ ｓ ｔ ａ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ａ ｃ ｃ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ｔ ｏ ｌ ｏ ａ ｄ ｓ ｅ ｕ ｅ ｎ ｐ ｐ ｐ ｐ ｇ ｐ ｐ ｇ ｙ ｇ ｇ ｑ － － ｃ ｉ ｎ ． Ｆ ｉ ｖ ｅ ｓ ｕ ｉ ｔ ｅ ｓ ｏ ｆ ０ １ｖ ａ ｒ ｉ ａ ｂ ｌ ｅ ｓ ａ ｒ ｅ ｅ ｍ ｌ ｏ ｅ ｄ ｔ ｏ ｄ ｅ ｓ ｃ ｒ ｉ ｂ ｅ ｔ ｈ ｅ ｔ ｗ ｏ ｏ ｆ ｏ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｒ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｅ ｓ － ｇ ｐ ｙ ｐ ｐ ｓ ｔ ａ ｔ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｎ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｒ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｔ ａ ｔ ｅ ｓ ｂ ｅ ｆ ｏ ｒ ｅ ａ ｎ ｄ ａ ｆ ｔ ｅ ｒ ｏ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ．Ｔ ｈ ｅ ｎ ｏ ｎ ｌ ｉ ｎ ｅ ａ ｒ ０ １ｐ ｒ ｏ ｒ ａ ｍｍ ｉ ｎ ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ ｉ ｓ ｓ ｅ ｔ ． － ｐ ｐ ｇ ｇ ， Ｃ ｏ ｎ ｓ ｉ ｄ ｅ ｒ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ Ｎ Ｐ ｈ ａ ｒ ｄ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｓ ｃ ｒ ｉ ｂ ｅ ｄ ｉ ｓ ｓ ｕ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｅ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｏ ｒ ｉ ｔ ｈ ｍ ｉ ｓ ｄ ｅ ｓ ｉ ｎ ｅ ｄ ｔ ｏ ｆ ｉ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｓ ｏ ｌ ｕ ｇ ｇ － ｇ ｇ － ｔ ｉ ｏ ｎ．Ａ ｎ ｕ ｍ ｅ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ ｅ ｘ ａ ｍ ｌ ｅ ｓ ｈ ｏ ｗ ｓ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ ａ ｎ ｄ ａ ｌ ｏ ｒ ｉ ｔ ｈ ｍ ａ ｒ ｅ ａ ｂ ｌ ｅ ｔ ｏ ｏ ｔ ｉ ｍ ｉ ｚ ｅ ｔ ｈ ｅ ｓ ｃ ａ ｔ ｔ ｅ ｒ ｅ ｄ ｃ ｏ ｎ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｒ ｐ ｇ ｐ ａ ｒ ｄ ｓ ｔ ｏ ｒ ａ ｅ ａ ｌ ｌ ｏ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｍ ｉ ｘ ｅ ｄ ｓ ｔ ｏ ｒ ａ ｅ ａ ｒ ｅ ａ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｌ ａ ｎ ｄ ｒ ａ ｉ ｓ ｅ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｒ ｏ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ． ｙ ｇ ｇ ｙ ｐ ｙ ： ；ｍ ；ｍ ； ； ； Ｋ ｅ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ ｃ ｏ ｎ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｒ ａ ｒ ｄ ｉ ｘ ｅ ｄ ｓ ｔ ｏ ｒ ａ ｅ ｕ ｌ ｔ ｉ ｓ ｔ ａ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｒ ｓ ｔ ｏ ｒ ａ ｅ ａ ｌ ｌ ｏ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ０ １ｐ ｒ ｏ ｒ ａ ｍｍ ｉ ｎ ｅ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ － ｙ ｇ ｇ ｇ ｇ ｇ ｇ ｙ ａ ｌ ｏ ｒ ｉ ｔ ｈ ｍ ｇ 集装箱堆场是铁路组织集装箱运输的基层生产单 主要办理集装箱 的 发 送 、 到 达 和 中 转 作 业， 组织集 位， 装箱门到门运输 。 集装箱堆场的高效作业是实现集装 准点运输的重要保证 ， 也是客户衡量铁路运输 箱快速 、 满意程度的重要依据 。 铁路集装箱堆场大部分箱有固 定箱区 ， 但也有少 部 分 是 临 时 分 配 混 堆 的 。 兰 州 北 站 ， 总发送量 干货箱 ） ２ ０ ０ ９ 年全年共发送 ２ ４ ７ １ ８Ｔ Ｅ Ｕ（
１ ２ １ １ １ ， ＤＵＡＮ Ｇ ａ ｎ Ｎ Ｌ ｉ Ｎ Ｚ ｈ ｉ ｚ ｈ ｏ ｎ Ｉ Ｙ ｉ ｎ ｚ ｈ ｅ ｎ Ｒ ｕ ｉ ｃ ｈ ｕ ｎ ＣＨＥ ， ＣＨＥ Ｌ ＨＥ ｇ， ｇ， － － －