上世紀(jì)九十年代開始,世界經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展帶來了國際貿(mào)易量不斷增加,這使得集裝箱班輪運(yùn)輸業(yè)務(wù)迅猛發(fā)展,給航運(yùn)界帶來了勃勃生機(jī)。據(jù)資料顯示國際貨物的80%左右是通過海運(yùn)方式來完成的。經(jīng)濟(jì)形勢大好時,各大航運(yùn)公司為擴(kuò)大企業(yè)規(guī)模、增加企業(yè)盈利,不斷訂造新船或租賃船舶、增設(shè)航線、吸納貨源,這使得船舶數(shù)量大幅度上升。而2008年下半年爆發(fā)的全球經(jīng)濟(jì)危機(jī)使得國際貿(mào)易受到重創(chuàng),導(dǎo)致航運(yùn)業(yè)低迷,很多船公司吸納不到足夠的貨物,這就會發(fā)生運(yùn)力過剩的情況,而且加上航運(yùn)業(yè)的退出機(jī)制比較緩慢,這就可能會給船公司帶來不小的風(fēng)險。而航線規(guī)劃與配船關(guān)系到船隊運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)效益、船隊整體結(jié)構(gòu)優(yōu)化,進(jìn)而影響企業(yè)競爭能力,因此合理的進(jìn)行航線規(guī)劃與配船對于船公司顯得尤為重要。各大型船公司無不面對現(xiàn)實而涉足于這項研究。船公司要全面地、深入地對船舶組織的合理性作系統(tǒng)的分析研究,使船舶最大限度地發(fā)揮其效用。 在陸上車輛調(diào)度問題(Vehicle Routing Problem)理論的基礎(chǔ)上,本文建立了集裝箱支線班輪運(yùn)輸問題(Feeder Liner Container Shipping Problem)航線規(guī)劃與航線配船的非線性規(guī)劃模型。現(xiàn)有的航線規(guī)劃或配船模型都是相互獨(dú)立的線性規(guī)劃問題或整數(shù)規(guī)劃問題,只能局限于某個單一問題求最優(yōu)解,無法使整個系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)。與VRP問題及其變型相比,集裝箱支線班輪船舶調(diào)度問題有很大不同。它需要設(shè)計一個周期服務(wù)的模式來滿足服務(wù)頻率的要求和計劃周期內(nèi)的運(yùn)輸需求,而且需同時考慮航線設(shè)計和不同船型的航線配備。集裝箱支線運(yùn)輸掛靠港口眾多,航線分布密集,船型多樣,對于此NP完全問題,本文設(shè)計了組合遺傳算法,并對實例進(jìn)行了求解,計算結(jié)果證明了模型及算法對于節(jié)約船舶資本成本和經(jīng)營成本具有一定的有效性和可行性。
【學(xué)位單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2011
【中圖分類】：F551
【部分圖文】：

隨著遠(yuǎn)洋運(yùn)輸?shù)难该桶l(fā)展，支線運(yùn)輸，即近洋運(yùn)輸也有很強(qiáng)的增長態(tài)勢。在集裝箱支線班輪系統(tǒng)中，很多載箱量較小的船舶把集裝箱從樞紐港運(yùn)到喂給港，同時把需要運(yùn)出的集裝箱從喂給港運(yùn)到樞紐港。從圖4.1可見，通常多條支線服務(wù)于一條集裝箱干線，且支線船的數(shù)量常常是干線船數(shù)量的幾倍。所以，支線運(yùn)輸有更大的優(yōu)化空間，更值得關(guān)注。落砂/"一又.、.奮，、嘗\、，叫互沂浦迄戶-一，卜干線一扮支線圖4.1干支線關(guān)系圖Figure4.1.Therelationbetweenfeederlinesandmain1ines關(guān)于船舶航線優(yōu)化和調(diào)度的研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于陸地和航空運(yùn)輸?shù)难芯?(Christiansenetal，2004)。車輛調(diào)度問題

本文設(shè)計了組合遺傳算法(CGA)求解模型。在此算法中，將問題分成相關(guān)的階段:航線規(guī)劃決策和航線配船決策。每個階段分別用經(jīng)典遺傳算法來求解。具體流程見圖4.2。航航線規(guī)劃編碼碼 碼碼碼碼碼碼碼碼 設(shè) 設(shè)計 計 計航線配船編碼碼 設(shè)設(shè)設(shè)設(shè)設(shè)設(shè)設(shè)設(shè) 設(shè) 設(shè)計 計 航航線初始化 化 化化化化化化化化化化化化 航航航航航航航航 航 航 航航線配船初始化 化 GGGA算子運(yùn)算 :::::::::::::::::::::::交交叉、變異、、 、、、、、、、 、、、、、、、、、、、、 選 選擇 擇擇擇擇擇擇擇擇擇擇擇擇GA算子運(yùn) 運(yùn) 適 適適適應(yīng)度函數(shù)評估 估估算:交叉、 、、、、、、、、、、、、、、、變 變變變變變變變變變變變變變異、選擇擇擇計算每條航線商所需船 船舶 舶 舶 舶舶 舶數(shù)量 量適適適適適適適 適適應(yīng)度函數(shù)評估 估 圖4.2組合遺傳算法流程圖 Figure4.2FlowehartofeombinedGA4.3.2航線規(guī)劃決策的遺傳算法求解在航線決策階段，以所有備選航線的距離和的最小為目標(biāo)，不考慮船舶和訪問頻率的約束，即:Minimize:F一藝心X;(4.8)所求解的問題轉(zhuǎn)化成一個簡單的旅行商問題，用經(jīng)典遺傳算法能獲得較好的解。在遺傳算子的設(shè)計上

4.4.算例分析用本文設(shè)計的組合遺傳算法求解中國華南地區(qū)和珠江三角洲的集裝箱支線班輪船舶運(yùn)輸問題。樞紐港為香港，周圍選取28個喂給港，如圖4.3所示。每個港口的最低服務(wù)頻率和在港時間是己知的。每個喂給港計劃周期內(nèi)的裝貨量和卸貨量事先通過歷史數(shù)據(jù)預(yù)測出來。計劃周期為1年。假定某船公司共有9種船型，船舶的載箱量范圍為21OTEU一62OTEU，船速范圍為巧節(jié)~18節(jié)，船舶營運(yùn)時間大約為340天。

本文編號：2835041