[发明专利]考虑时间窗约束的集装箱港口应急物资优化调运方法

说明书

本发明提供一种考虑时间窗约束的集装箱港口应急物资优化调运方法，包含步骤：S1、以最小化集装箱在港总成本为目标建立目标函数，以集港时间、闸口为船舶分配的外集卡数量、外集卡的排队长度与平均等待时间、堆场内集装箱的占用空间及占用时间作为约束，建立上层模型，为船舶对应的外集卡任务规划时间窗，该时间窗为外集卡运送集装箱的起止时段；S2、基于船舶对应外集卡任务的优先级，以最小化时间窗调整成本为目标，建立下层模型调整所述时间窗；S3、基于L‑CGA算法，进一步优化调整后的时间窗为对应的真实时间窗，外集卡基于船舶的所述真实时间窗执行任务。本发明可以有效减少集装箱在港总成本，优化外集卡到达模式，确保应急物资的优先调运。

技术领域

本发明涉及集装箱港口物资调运领域，特别涉及一种考虑时间窗约束的集装箱港口应急物资优化调运方法。

背景技术

随着经济的发展，集装箱港口生产作业繁忙、装卸压力大，尤其是应急物资的运输的面临更严峻的考验。由于时间紧迫性，需要保证应急物流各环节高效快速地开展，针对这些情况，交通运输部门积极展开工作，用以保障应急物资的顺利运输。港口物流任务繁重容易导致集装箱港口正常运作的中断，影响到港船舶的原计划生产作业，需要采取相应的应急措施来确保紧急物资的顺利运输。为了尽可能的降低对我国人民生活、行业生产、经济发展造成的影响，必须构建一套行之有效的集装箱港口应急物资优先调运方案，当集装箱港口发生突发事件，影响正常生产作业时，集装箱港口应当对物资、人员、设备等进行紧急调度以保障集装箱港口正常作业。

虽然近年来，我国政府越来越重视集装箱港口应急物流的发展，也相继颁发集装箱港口应急物流的管理办法，但是我国的集装箱港口应急能力依然有所欠缺。

集装箱港口实施应急物资的优先调运，要考虑避免运输应急物资的外集卡集中到港造成港口拥堵，以及对运输应急物资的外集卡进行优先调运。目前主要从集装箱港口拥堵和应急物流两个部分进行研究。

1)集装箱港口拥堵的相关研究

集装箱港口拥堵已经成为当下企业以及学术业关注的热点问题，许多研究提出了解决集装箱港口拥堵的方法措施，例如AGV路径规划、集卡预约系统、拥堵收费，以及一些其他解决措施。

Yang，Y等考虑了岸桥、AGV的集成调度，并构建了双层规划模型。He，J等研究了一个考虑不确定性和交通拥堵的堆场规划问题，建立了一个两阶段随机规划模型，用以最小化总运输距离。但以上并没有考虑到时间窗的约束问题，时间窗的问题是客观存在的，不考虑时间窗约束是一种理想状态，不符合现实情况。

因此对于时间窗问题，国内外学者做出了以下研究。Ding，L等在文章中主要研究混合时间窗约束下考虑规模效应的运输组织协调问题，结合传统的信息交换模式，建立一个适合多式联运站信息互联互通的电子平台。Ku，D在研究中，考虑了集装箱的出发时间窗，提出了一个随机动态规划模型，用于计算具有出发时间窗的一组集装箱的最小期望改组次数。Ng，M通过考察集装箱港口在有时间窗的情况下的船舶调配方法，更换了可部署船舶数量的单独限制。Nossack，J等解决了联运集装箱运输中出现的卡车调度问题，运输的卡车必须在客户和码头施加的硬时间窗口限制下进行路线安排和调度，以最大限度地减少卡车的总运行时间。Shiri，S等指出联运码头要求集卡预约，并且每辆卡车必须在指定的时间窗口内在客户地点装卸集装箱，结果表明开发的集成模型能够找到最佳解决方案。以上的研究运用时间窗解决港口集成调度、运输调度等问题。

还有学者将时间窗约束进一步运用到解决港口拥堵的问题中，例如Chen，G等提出了一种称为“依赖于船只的时间窗口”的方法来控制卡车到达。Ma，M等建立了描述闸口和堆场车辆排队过程的两阶段排队模型，建立了基于船舶相关时间窗的预约系统。Chen，G等为了解决码头闸口处的拥挤问题，提出了一种基于卡车-船只服务关系的有时间窗的管理卡车到达的解决方案。Assadipour，G等考虑每个起重机特定的可用时间窗，以最大限度地减少集装箱在码头上花费的时间。