一种船舶配载方法及电子设备

本发明涉及港口工程，尤其涉及一种船舶配载方法及电子设备。

背景技术：

1、近年来，我国铁水联运进入快速发展时期，运输总量快速增长，运输结构优化调整，基础设施加快联通，在降低物流成本，促进区域发展和推动节能降碳上发挥积极作用。但是我国铁水联运在铁路与港口衔接、堆场资源利用、集装箱船舶配载模式、铁路与港口信息互通上均存在不足，尤其是配载模式转型方面。同时，随着信息化时代的到来，铁水联运的发展还需依靠数字化、智能化和绿色化等现代技术，为其提供新的发展空间和方向，从而使得铁路与港口之间信息沟通更为紧密，因而在铁水联运背景下集装箱船舶配载模式必然要发生变化。

2、在铁水联运中铁路和港口作为承担主要运输配载作业的主体，在作业模式上存在差异导致两者在作业衔接过程中会对彼此产生影响，需要考虑在港口条件允许的情况下，转变铁路运输箱的装船模式，减少铁路运输箱在港口堆场大量堆积，这是目前亟待解决的一个问题。此外，由于集装箱船舶在全航程中不止停靠一个港口，所以在船舶配载过程中会涉及多个港口的装卸运作，各个港口所需要装卸的集装箱数量不同，集装箱在船舶内部的配载位置需要满足一定的约束，以达到减少岸桥的工作量，最小化岸桥作业完成时间的目的。

3、现有单港口配载作业主要针对集装箱箱位规划、配载模型求解、算法改进等方面进行研究，而多港口配载作业规划则是在单港口配载作业的基础上更多针对目的港翻箱量、预配载堆场翻箱量、船舶稳性和强度等角度进行研究，由于配载问题具有复杂性，很少有学者能将所有约束全面考虑。在对铁水联运设备作业优化研究时，现有学者更多针对港口单一的设备作业优化，在研究多设备协同优化时所设立的目标函数多偏向于港口，忽视了铁路运输计划对港口作业产生的影响，并未将集装箱船舶配载作业与配载前运输模式相结合，侧重于港口内集装箱船舶配载作业规划。因此，铁水联运港口船舶配载作业的方法仍有待完善。

技术实现思路

1、有鉴于此，有必要提供一种船舶配载方法，用以解决现有技术忽视了铁路运输计划对港口作业产生的影响的问题。

2、为了解决上述问题，本发明提供一种船舶配载方法，包括：

3、以最大均衡装船量为目标函数，以设备作业时间、翻箱次数、船舶稳性及强性为约束，建立第一配载模型；

4、基于人工蜂群算法求解所述第一配载模型，得到最优配载方案；

5、基于所述最优配载方案完成船舶配载。

6、在一种可能的实现方式中，所述目标函数包括：

7、

8、其中，表示所有港口的集合，；表示所有集装箱的集合，；表示设备总等待时间；表示港口集卡的数量；表示港口完成出口箱装船总耗时；决策变量，如果在港口集装箱完成装船作业，则，否则，；表示集装箱船舶在港口稳性差距百分比之和；表示集装箱的重量，。

9、在一种可能的实现方式中，所述约束包括：设备间连续作业时间约束、设备作业开始结束时间之间约束、箱位约束、稳性和强度约束、设备作业约束。

10、在一种可能的实现方式中，所述设备间连续作业时间约束包括：

11、

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15、

16、

17、其中，表示铁水联运港口岸桥的集合，；表示铁水联运港口集卡的集合，；表示铁水联运港口龙门吊的集合，；表示铁水联运港口场桥的集合，；表示设备开始操作集装箱的时间点，；表示设备结束操作集装箱的时间点，；表示设备结束操作集装箱，为开始操作集装箱，产生的空驾时间，；表示设备为结束操作集装箱后为开始后续集装箱操作产生等待设备到达的时间；决策变量，如果设备对集装箱和进行先后连续操作，则，否则，。

18、在一种可能的实现方式中，所述设备作业开始结束时间之间约束包括：

19、

20、

21、

22、

23、其中，表示设备开始操作集装箱的时间点，；表示设备操作集装箱的时间，；表示设备为结束操作集装箱产生等待设备到达的时间。

24、在一种可能的实现方式中，所述箱位约束包括：

25、

26、

27、

28、

29、

30、

31、其中，决策变量，如果在港口，集装箱位于箱位中，则，否则，；表示集装箱在船舶上的位置，；表示集装箱船舶所有列的集合，，；表示集装箱船舶所有层集合，；决策变量，如果在港口，集装箱位于集装箱上面，则，否则，；表示集装箱船舶所有贝位的集合，；表示集装箱的目的港。

32、在一种可能的实现方式中，所述稳性和强度约束

33、

34、

35、

36、

37、其中，表示集装箱船舶左右平衡的阈值；表示集装箱船舶前后平衡的阈值；表示集装箱船舶偶数列的集合；表示集装箱船舶奇数列的集合；表示集装箱船舶前半部分贝位的集合；表示集装箱船舶前后部分贝位的集合。

38、在一种可能的实现方式中，所述设备作业约束包括：

39、

40、其中，决策变量，如果在港口，集装箱由设备操作，则，否则，。

41、在一种可能的实现方式中，所述基于人工蜂群算法求解所述第一配载模型包括：

42、步骤一、初始化种群、当前搜索次数以及当前迭代次数；

43、步骤二、计算种群中每个蜜蜂的第一适应值，并基于第一适应值确认第一蜜源，基于雇佣蜂对第一蜜源进行邻域搜索，得到若干个第二蜜源，计算所述若干个第二蜜源的第二适应值；

44、步骤三、判断所述第二适应值是否大于第一适应值；

45、步骤四、若大于，则将第一蜜源替换为第二蜜源；

46、步骤五、若小于，则保留第一蜜源；

47、步骤六、跟随蜂对雇佣蜂进行跟随，完成跟随后转化为所述雇佣蜂对第一蜜源或第二蜜源进行邻域搜索，得到若干个第三蜜源，计算所述若干个第三蜜源的第三适应值；

48、步骤七、判断所述第三适应值是否大于第二适应值；

49、步骤八、若大于，则将第一蜜源或第二蜜源替换为第三蜜源，并保留当前搜索次数；

50、步骤九，若小于，则保留第一蜜源或第二蜜源，并增加当前搜索次数，直至当前搜索次数大于最大搜索次数；

51、步骤十、判断当前搜索次数是否大于最大搜索次数；

52、步骤十一、若大于，则放弃当前所述第一蜜源或第二蜜源，并随机搜索重新生成得到可能解；

53、步骤十二、若不大于，则将当前第三蜜源保存为可能解并进入步骤十；

54、步骤十三、判断当前迭代次数是否大于预设的最大迭代次数，若小于，则回到步骤三；

55、步骤十四、若大于，则将适应值最大的可能解作为最终输出。

56、本发明还提供一种电子设备，包括：

57、存储器，用于存储程序；

58、处理器，与所述存储器耦合，用于执行所述存储器中存储的所述程序，以实现上述各方法项中任意一项所述的船舶配载方法中的步骤。

59、本发明的有益效果是：本发明提供了一种船舶配载方法，首先建立数学模型，其中，该数学模型在考虑集装箱在船舶上位置对设备等待时间产生影响的同时考虑集装箱船舶在下一个港口翻箱次数以及集装箱船舶在航行过程之中的稳性，进而优化配载过程的均衡装船量，加强铁路和港口之间的信息交流，再使用人工蜂群算法对该模型进行求得最优解，从而有效地解决了现有技术忽视了铁路运输计划对港口作业产生的影响的问题。

技术特征：

1.一种船舶配载方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的船舶配载方法，其特征在于，所述目标函数包括：

3.根据权利要求1所述的船舶配载方法，其特征在于，所述约束包括：设备间连续作业时间约束、设备作业开始结束时间之间约束、箱位约束、稳性和强度约束、设备作业约束。

4.根据权利要求3所述的船舶配载方法，其特征在于，所述设备间连续作业时间约束包括：

5.根据权利要求3所述的船舶配载方法，其特征在于，所述设备作业开始结束时间之间约束包括：

6.根据权利要求3所述的船舶配载方法，其特征在于，所述箱位约束包括：

7.根据权利要求3所述的船舶配载方法，其特征在于，所述稳性和强度约束

8.根据权利要求3所述的船舶配载方法，其特征在于，所述设备作业约束包括：

9.根据权利要求1所述的船舶配载方法，其特征在于，所述基于人工蜂群算法求解所述第一配载模型包括：

10.一种电子设备，其特征在于，包括：

技术总结
本发明涉及一种船舶配载方法及电子设备，属于港口工程技术领域，其中，该方法包括：以最大均衡装船量为目标函数，以设备作业时间、翻箱次数、船舶稳性及强性为约束，建立第一配载模型；基于人工蜂群算法求解第一配载模型，完成船舶配载。该方法首先建立数学模型，其中，该数学模型在考虑集装箱在船舶上位置对设备等待时间产生影响的同时考虑集装箱船舶在下一个港口翻箱次数以及集装箱船舶在航行过程之中的稳性，进而优化配载过程的均衡装船量，加强铁路和港口之间的信息交流，再使用人工蜂群算法对该模型进行求得最优解，从而有效地解决了现有技术忽视了铁路运输计划对港口作业产生的影响的问题。

技术研发人员：常祎妹,盛楷淳,汪洋,于佳琦,孔文涓
受保护的技术使用者：北京物资学院
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23