[发明专利]一种集装箱码头堆场龙门吊启动数量的统筹方法

说明书

技术领域

本发明涉及集装箱码头堆场管理的技术领域，特别是集装箱码头堆场龙门吊启动数量配置的技术领域。

背景技术

集装箱码头一般会根据船舶的到港时间和作业资料制定周期逐渐缩小和准确的船舶靠泊计划，例如分别提前4天、2天和1天的靠泊计划。一般24小时的靠泊计划已经非常准确，可以据此安排相关的作业资源，包括桥吊、集卡、龙门吊，以及相关的作业人员。从设备配置的角度来看，桥吊、集卡和龙门吊的成本悬殊，三者成本依次迅速递减。因此，在码头作业过程中强调对桥吊的充分利用，提高桥吊的作业效率，然后是龙门吊，而集卡一般假设总可以满足要求。龙门吊的启动数量与作业的分布有很大关系。一般，码头自己会配置一定数量的龙门吊，龙门吊数量难以通过租赁等方式迅速调配。并且，龙门吊启动后闲置将造成电力等资源的浪费，因此，如何确定一个昼夜靠泊计划中所需要的龙门吊数量，是一个关于节能降耗的重要问题。

目前，针对昼夜计划的龙门吊数量配置没有专门的研究和公开的专利成果。港口计划人员在实际配载时，是根据经验确定龙门吊对桥吊或船舶作业的分配，并不明确确定其总体数量。

已经公开的研究成果主要是针对龙门吊的分派和路由问题的研究：1)文献{W.Li，Y.WU，M.E.H.Petering，M.Goh，R.d.SoUza，Discrete time model and algorithms for container yard craneschedUling.EUropean JoUrnal of Operational Research，2009.198(1)：165-172.}、文献{W.C.Ng，K.L.Mak，Yard craneschedUling in port container terminals.Applied MathematicalModelling，2005.29(3)：263-276.}和文献{魏众，申金升，肖荣娜，张智文，石定寰，港口集装箱码头轮胎式龙门吊优化调度研究.中国工程科学，2007.9(8)：47-51.}，研究各种龙门吊、研究以提高龙门吊作业性能为目标的优化方案；2)文献{韩晓龙，集装箱港口装卸中的龙门吊数量配置.系统工程，2005.23(10)：12-16.}和文献{韩晓龙，丁以中，集装箱港口龙门吊配置优化研究.中国航海，2008.31(1)：6-9.}，公开了在集装箱装卸任务序列确定的情况下，通过网络流的方式确定对于该任务序列分派龙门吊的方法。以上公开的成果，没有从整体上确定相应于昼夜计划或某一时间周期的龙门吊启动数量。虽然，部分成果公开的方法通过转化理论上可以用于计算该数量，但计算的复杂性因集装箱装卸任务数量的增大而指数增长，在实际应用中难以推广。

另一方面，在集装箱港口中，出口箱进场时有一个通用的规则，即将同一条船的出口箱尽量放在码头前沿的某一个连续的Bay位段中，或几个这样的Bay位段，船舶停靠时越接近该区域，越可以降低港口的作业成本，提高船舶的作业效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种根据靠泊计划和配载计划，快速计算龙门吊启动数量的方法。

一、假设条件

鉴于出口装船的复杂性，本发明以装船时的龙门吊数量配置为目标，而本发明的方法通过简单的转化能够适应进口卸船，或完善以上两者混合的情况。

根据集装箱船的靠泊计划，可以确定船舶的靠泊时间和预计的离泊时间。然后，配载计划，建立了集装箱在船舶Bay位和堆场Bay位之间的映射关系。配载计划安排桥吊、集卡、龙门吊等资源的配置。一般，因为桥吊昂贵，假设桥吊被充分利用；然后是假设龙门吊被充分利用；而集卡则认为是充足的。对于每条船舶，根据为其分配的作业线的数量，能够对整船的Bay分割为连续的区段，每个大的区段对应一条作业线，或者说一个桥吊。作业线工作量和时间根据桥吊的作业效率，假定在靠泊计划中已经尽量平衡。显然，这些作业线是并行的。作业线是Bay位的作业序列，一般为了避免桥吊的来回移动造成的时间，以Bay位为作业单位，即一个Bay位作业完毕才移动到下一个Bay位。在同一Bay位内，假设配载计划部要求倒箱；并且，在堆场作业过程，也没有倒箱。

二、定义

下面定义船舶、时间、堆场、作业线、任务、桥吊移动时间和单箱作业时间。

SHIP＝{1，2，...，NS}：   船舶集合，s∈SHIP表示其中的一条(1)

                          船

TIME＝{1，2，...，NT}：   离散时间集合，t∈TIME表示其中的(2)