集装箱倒箱问题的模型与启发式算法研究_郭瑞智1
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Vol. 37 ( 2017 )
No. 4
数 学 杂 志
J. of Math. (PRC)
集装箱倒箱问题的模型与启发式算法研究
郭瑞智
1
, 史玛君
1
, 林昊堃
2
(1. 武汉大学数学与统计学院, 湖北 武汉 430072)
(2. 中国地质大学 (武汉) 环境学院, 湖北 武汉 430074)
摘 要: 本文研究了集装箱堆场中集装箱搬运的优化问题. 利用以 7 个倒箱落位步骤为核心的启
发式算法, 建立轨道式龙门机取箱作业的数学模型, 获得了最小化倒箱量的方法. 推广了大规模倒箱问
题的结果, 具有较好的实际意义.
关 键 词: 轨道式龙门机; 大规模倒箱; 倒箱量; 启发式算法
MR(2010) 主题分类号: 03H05 中 图 分 类 号: O29
文 献 标 识 码: A 文 章 编 号: 0255-7797(2017)04-0805-06
1 引言
随着经济全球化的不断深入, 我国的进出口贸易不断增长, 随之带来港口集装箱吞吐量
的急剧增长, 尤其在上海、广州、重庆等这样的大港, 业务量更是几年前的好几倍. 然而由于
整体规划以及资金的考量, 集装箱堆场码头的面积和工作区域并没有明显的扩大. 如何在有
限的条件下提高码头的运作效率, 便成为了当务之急.
在过去十几年, 集装箱吞吐量并不大的时候, 码头多采用轮胎式龙门机作为调运集装箱
的起重机. 该起重机起重量、跨距均较小, 移动速度快, 方便灵活, 很适合中小码头的运作. 随
着科技的发展以及集装箱吞吐量的增长, 轮胎式龙门机的弊端也显现出来： 无法满足大贝位
垛堆集装箱的移动, 运行成本、维修成本较高, 轨道式龙门机应运而生. 比起轮胎式龙门机跨
中只能堆放 6 列集装箱, 轨道式龙门机场地利用率更高, 跨中一般可堆放 8-15 列集装箱. 因
此越来越多的码头开始采用该起重机作为调运集装箱的工具.
为了提高码头的运作效率, 除了采用更为先进的设备外, 减少提箱过程中集装箱倒箱次
数也是一个重要的因素. 在集装箱堆场中, 竖直摆放的一列集装箱叫作一个栈, 并排摆放的几
列栈称为一个贝. 若将要提出发箱的集装箱不在栈的最高层, 必须先把积压在其上的所有集
装箱移动到其他栈, 此移动的过程称为倒箱. 许多实例表明, 贝位内集装箱数量越多, 倒箱就
越多. 倒箱给提取集装箱装船带来了很多不必要的工作, 浪费了大量的时间和金钱精力. 为
了解决这一困扰码头工作人员许久的难题, 不少学者开始研究它.
1997 年 Kim
[1]
提出倒箱量估计方法, 研究了码头进口箱区堆存高度与倒箱量之间的关
系, 并针对不同进口箱到达模式, 建立了最小化期望倒箱量为目标的数学模型; 2006 年 Kim
和 Hong
[2]
利用分支定界和启发式算法研究了提箱过程中翻到集装箱落箱位置的确定问题;
范磊
[3]
建立了轮胎式龙门机取箱作业数学模型, 基于 6 条倒箱落位原则, 以倒箱量最少为目
标, 运用启发式算法对模型进行求解; 徐亚
[4]
对阻塞箱落箱位置的确定问题以及如何减少二
∗
收稿日期： 2016-12-21 接收日期： 2017-02-27
作者简介： 郭瑞智 (1992–), 男, 湖南衡阳, 硕士, 主要研究方向: 最优化理论、算法及其应用.
ChaoXing
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