[發(fā)明專(zhuān)利]一種考慮隨機(jī)行駛時(shí)間的集裝箱堆場(chǎng)內(nèi)卡車(chē)路徑優(yōu)化方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010198787.2
• 申請(qǐng)日: 2020-03-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111415117A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于濱;劉家銘
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06Q10/08
• 分類(lèi)號(hào): G06Q10/08;G06Q10/06
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• 代理人: 暫無(wú)信息

1.一種考慮隨機(jī)行駛時(shí)間的集裝箱堆場(chǎng)內(nèi)卡車(chē)路徑優(yōu)化方法，其特征在于考慮了由堆場(chǎng)內(nèi)擁堵造成的某路段行駛時(shí)間不確定和相鄰路段間的影響這兩種因素，從而導(dǎo)致整條路徑的行駛時(shí)間不確定的實(shí)際情景，給出了集卡行駛時(shí)間不確定情景下計(jì)算可靠最短路徑的方法，并且建立集卡在堆場(chǎng)內(nèi)的路徑優(yōu)化模型。在求解方面，首先用SCE-UA算法得到集裝箱分配方案，然后采用改進(jìn)的A^*算法求解出可靠最短路徑。該方法的具體實(shí)現(xiàn)包括如下步驟：

(1)將堆場(chǎng)的布局拓?fù)浠杉b箱船舶的信息，統(tǒng)計(jì)集卡在堆場(chǎng)的行駛時(shí)間，作為本問(wèn)題模型的輸入。

(2)推導(dǎo)集卡在路段上的行駛時(shí)間和集裝箱分配方案之間的關(guān)系(這里引用2016年鎮(zhèn)璐發(fā)表在《Transportation Research Part B：Methodological》文章：Modeling of yardcongestion and optimization of yard template in container ports.中的推導(dǎo)結(jié)果)，作為本問(wèn)題模型的前期工作。

(3)考慮相鄰路段行駛時(shí)間的關(guān)聯(lián)性，將堆場(chǎng)的路徑網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步拓展為k-近鄰網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)結(jié)合(2)中考慮擁堵的集卡路段行駛時(shí)間，計(jì)算在k-近鄰網(wǎng)絡(luò)下集卡整條路徑的行駛時(shí)間，作為本問(wèn)題模型的前期工作。

(4)結(jié)合(1)-(3)中的內(nèi)容，從整體角度構(gòu)建集裝箱分配和集卡路徑優(yōu)化問(wèn)題的混合整數(shù)規(guī)劃模型。

(5)采用SCE-UA啟發(fā)式算法進(jìn)行集裝箱分配和改進(jìn)的A^*算法進(jìn)行可靠最短路徑搜索，從而得到該問(wèn)題可用于實(shí)際的較優(yōu)解。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮隨機(jī)行駛時(shí)間的集裝箱堆場(chǎng)內(nèi)卡車(chē)路徑優(yōu)化方法，其特征在于：所述步驟(1)包括如下步驟：

(1-1)將堆場(chǎng)的箱區(qū)和路段拓?fù)洌纬啥褕?chǎng)網(wǎng)絡(luò)，用有向圖G＝(N,A,Ψ)表示，其中N表示一系列點(diǎn)，如泊位、箱區(qū)和路口；A表示一系列路段，如路段(i,j)表示從點(diǎn)i到點(diǎn)j的路段；Ψ表示允許車(chē)輛實(shí)現(xiàn)的動(dòng)作，如穿過(guò)或轉(zhuǎn)彎等。

(1-2)采集集裝箱船舶v的信息，如船舶到達(dá)時(shí)間p，需要裝卸的集裝箱量q。

(1-3)采集集卡信息，如平均速度，加速度等；統(tǒng)計(jì)集卡在堆場(chǎng)內(nèi)路段上的行駛時(shí)間t_i,j，計(jì)算均值和方差。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮隨機(jī)行駛時(shí)間的集裝箱堆場(chǎng)內(nèi)卡車(chē)路徑優(yōu)化方法，其特征在于：所述步驟(3)包括如下步驟：

(3-1)根據(jù)拓?fù)浠亩褕?chǎng)網(wǎng)絡(luò)，按照k-近鄰原則，建立每個(gè)路段的k-近鄰網(wǎng)絡(luò)其中k表示拓?fù)渚嚯x，根據(jù)問(wèn)題的規(guī)模取值不同。

(3-2)假設(shè)路徑行駛時(shí)間服從正態(tài)分布，通過(guò)路段的協(xié)方差關(guān)系考慮路段間的相互影響，并推導(dǎo)出路徑與路段間方差的數(shù)學(xué)關(guān)系，由統(tǒng)計(jì)學(xué)理論計(jì)算在k-近鄰網(wǎng)絡(luò)下集卡的路徑行駛時(shí)間的期望。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮隨機(jī)行駛時(shí)間的集裝箱堆場(chǎng)內(nèi)卡車(chē)路徑優(yōu)化方法，其特征在于：所述步驟(4)包括如下步驟：

(4-1)根據(jù)本問(wèn)題的特點(diǎn)構(gòu)建混合整數(shù)規(guī)劃模型，設(shè)置目標(biāo)函數(shù)為其中第一部分表示裝箱的分配方案和集卡路徑優(yōu)化，第二部分表示卸箱的分配方案和集卡路徑優(yōu)化。

(4-2)考慮問(wèn)題實(shí)際特點(diǎn)，添加船舶-箱區(qū)-閘口匹配約束：

(4-3)添加路徑唯一性約束:

(4-4)添加裝卸箱數(shù)量約束:

(4-5)添加路段裝卸頻率約束：

(4-6)添加堆場(chǎng)龍門(mén)吊工作負(fù)荷約束：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮隨機(jī)行駛時(shí)間的集裝箱堆場(chǎng)內(nèi)卡車(chē)路徑優(yōu)化方法，其特征在于：所述步驟(5)包括如下步驟：

(5-1)利用SCE-UA啟發(fā)式算法求解集裝箱在箱區(qū)的分配方案，即決定船舶-箱區(qū)，箱區(qū)-船舶、箱區(qū)-閘口、閘口-箱區(qū)四種集裝箱流的集裝箱堆放位置和各位置的集裝箱數(shù)量。

(5-2)根據(jù)集裝箱堆放位置確定集卡在場(chǎng)內(nèi)運(yùn)輸?shù)钠鹩欬c(diǎn)，利用改進(jìn)的A^*算法進(jìn)行可靠最短路徑搜索，從而得到考慮隨機(jī)行駛時(shí)間的集卡路徑優(yōu)化方案。