码头货轮集装箱装卸的优化问题

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1、码头货轮集装箱装卸的优化问题一条大型集装箱船，结构示意图如图1所示（集装箱号码含义如图2所示），每个舱要卸一部分箱，装一部分箱，此规模的集装箱装卸吞吐量有时能达到4000个小箱（又叫TEU，Twenty-footEquivalentUnit，国际标准箱单位）。集装箱码头岸边的大型设备----桥吊，用来将船上的箱卸到码头集卡上或者将集卡上的箱装到船上。投入的设备多，意味着这条船的作业效率高，但也意味着作业成本高。基本概念：集装箱龙门吊有：堆场的龙门吊---负责将箱从集卡卸到堆场，或者从堆场装到集卡。这种龙门吊国内的一般有两种：（1）有轮胎的龙门吊（RTG

2、），不固定在哪个堆场，在A堆场干完了，可以转移到另外一个堆场干；（2）有轨道的龙门吊（RMG），固定只能在轨道上跑，一般一个RMG只能在两个平行的堆场作业。另外，还有岸边使用的大型龙门吊，称为桥吊，又叫QuayCrane简称QC。一般一个QC作业时，需要配5个左右的集卡，堆场配2.5个左右的RTG。如果计划员计划4个QC，则需要投入20个左右的集卡，10个左右的RTG。集卡并不是固定跟着其中一个QC，而是系统自动分配它去哪个QC，哪里集装箱装卸的任务紧急去哪里，哪里堵车不去哪里。问题：参考图3码头集装箱装卸的大致流程图，基于图1的船舶结构示意图和附件中

3、数据（设集装箱装卸的码头为青岛港），投入3个QC时，构造一个数学模型，给出相应成本，效益、效率之间的优化关系。建模影响因素：（1）堆场、泊位、车道的地理位置布局以及车的行驶路径规划；（2）提前规划卸箱具体位置：卸箱具体位置提前定好后，每个箱的原始位置（岸边泊位）和目的位置（某个堆场的某个箱位）就确定了，可根据最短路径算法获得大致的集卡行驶路径；3（3）QCCRANE，RTG,集卡的投入数量，集卡不够，则存在QC等集卡，或者RTG等集卡的情况；（4）QCCRANE的作业效率一般是固定的，但是QC如果等集卡，则装卸的效率就会下降很快；（5）船上卸船箱位的分

4、布：如果要卸船箱集中在相邻的几个贝（就是上面说的舱室，如图2所示，01 03 05 07这些是小贝的号码。01和03放大箱，则02是大贝的贝号），则无法投入多台QC同时作业，因为两台QC肩并肩作业的话，两个QC中心线距离=4个小贝的距离。图1数学建模中船舶结构示意图图2集装箱在货船上位置数字含义示意图3图3码头集装箱装卸的大致流程图3