[发明专利]一种码头资源配置及船舶队长精准计算方法

摘要

一种码头资源配置及船舶队长精准计算方法，包括如下步骤：确定码头的基本信息，包括历史日均船舶到达数量，泊位数量，岸桥数量，岸桥作业时间分布；结合设备成本构建泊位岸桥资源配置模型；设计考虑岸桥移动的马尔科夫链计算码头中船舶队长期望值，通过历史数据设计误差修正函数并通过修正函数修正误差，将修正后的队长期望值引入泊位岸桥资源配置模型；在Matlab软件中开发模拟迭代算法求解资源配置模型；将所求最优解数据指导码头发展。

主权项

1.一种码头资源配置及船舶队长精准计算方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：以码头设备的数量优化作为研究对象，结合历史日均船舶到达数量，泊位数量，岸桥数量，岸桥作业时间分布；将设备资源通过折旧法得到每日均摊成本，同时根据船舶在泊成本，结合设备成本构建码头的泊位和岸桥资源配置模型，其中成本考虑四方面的运营成本，包括泊位固定投资成本、岸桥固定投资成本、货物的时间价值及船舶无法及时靠泊产生的惩罚成本。目标函数为：其中，C_v为船舶在码头的运营费用；C_b为单个泊位每天的运营成本；C_q为单座岸桥每天的运营成本；V为每艘船舶所运载集装箱价值的平均值；r为现金年利率；E_m为单位船舶在锚地落锚产生的额外费用；E_g为单位船舶无法及时落锚产生的额外费用；C_p为码头每天的运营成本；L为码头服务系统中船舶数量的平均值；L_q为码头服务系统中船舶等待队长的平均值；L_m为码头服务系统中船舶在锚地等待数量的平均值；L_g为船舶无法驶入锚地落锚数量的平均值；B为泊位的数量；Q为岸桥的数量；C_bB表示建设泊位分摊的每日固定投资成本；C_qQ表示建设岸桥分摊的每日固定投资成本；表示一艘船舶在码头一天的运营费用及货物积压费用；E_mL_m表示船舶在锚地产生的额外费用；E_gL_g表示船舶无法进入码头产生的额外费用；步骤2：根据码头船舶及泊位尺寸确定一艘船舶平均可同时进行作业的岸桥数量，并构建马尔科夫链得到码头稳态时的船舶队长，马尔科夫链中考虑了岸桥移动对泊位服务能力产生的影响，系统服务能力与船舶数满足如下关系：其中μ_k表示码头内船舶数为k时系统总服务能力；μ为单座岸桥的装卸能力。马尔科夫链根据岸桥作业时间分布构建，当岸桥作业时间呈poisson分布时，各队长指标近似解如下：L_g＝L_q‑L_m                                                  (6)其中，P₀为码头系统处于稳态时无船舶的概率；P_n为码头系统处于稳态时有n艘船舶的概率；λ为每日船舶到达码头的数量期望，μ^*＝3μ。当岸桥作业时间呈Erlang分布时，各队长指标近似解如下：L_g＝L_q‑L_m                                              (10)其中，P_ni为码头中有n艘船舶在进行第i道装卸阶段的概率；0状态：λP₀＝2μ^*P₁₂，λP₀+λP₁₂＝2μ^*P₁₁，P₁＝P₁₁+P₁₂；1状态：λP₁₁+λP₁₂＝4μ^*P₂₂，λP₁₁+λP₂₂＝4μ^*P₂₁，P₂＝P₂₁+P₂₂；…j状态：λP_j1+λP_j2＝(2jμ^*+μ)P_(j+1)2，λP_j1+λP_(j+1)2＝(2jμ^*+μ)P_(j+1)1，P_j+1＝P_(j+1)1+P_(j+1)2；j+1状态：λP_(j+1)1+λP_(j+1)2＝(2jμ^*+2μ)P_(j+2)2，λP_(j+1)1+λP_(j+2)2＝(2jμ^*+2μ)P_(j+2)1，P_j+2＝P_(j+2)1+P_(j+2)2；…B状态：λP_B1+λP_B2＝2QμP_(B+1)2，λP_B1+λP_(B+1)2＝2QμP_(B+1)1，P_B+1＝P_(B+1)1+P_(B+1)2；B+1状态：λP_(B+1)1+λP_(B+1)2＝2QμP_(B+2)2，λP_(B+1)1+λP_(B+2)2＝2QμP_(B+2)1，P_B+2＝P_(B+2)1+P_(B+2)2；…步骤3：将步骤2中得到的船舶队长与历史真实数据对比，设计队长修正函数，并通过修正函数修正计算得到的船舶队长，队长修正函数根据年份使用权重法，其公式为其中，L_s表示s年队长计算值，表示s年队长实际值，表示所求值修正后的队长。步骤4：将修正后的船舶队长公式带入码头泊位和岸桥资源配置模型；步骤5：设计模拟迭代算法求解资源配置模型，其中模拟迭代算法中的泊位数与岸桥数的比例系数η的取值范围为1＜η≤3；步骤6：将求解结果应用于码头实际，并指导码头设备数量优化。