[发明专利]一种自动化集装箱码头进口箱箱位重排方法

说明书

本发明公开了一种自动化集装箱码头进口箱箱位重排方法。该方法包括：以提取箱区内所有进口箱的总期望取箱时间最小为优化目标，设置目标函数；针对所述目标函数，将进口箱箱位重排及场桥调度协同优化问题拆分为主问题和子问题；将进口箱箱位重排问题作为主问题，以最小化未来取箱时间为目标，通过建立混合整数规划模型，得到主问题的最优解，获得最优箱位分配方案；将获得的最优箱位分配方案作为子问题的已知条件，构造出将当前箱位分配方案调整为最优分配方案的场桥调度计划，以优化进口箱移动顺序序列，使场桥完成箱位重排所需要的工作时间最小。利用本发明能够高效、精确地对进口箱箱位进行重排，更符合实际应用需要。

技术领域

本发明涉及集装箱调度技术领域，更具体地，涉及一种自动化集装箱码头进口箱箱位重排方法。

背景技术

随着国际贸易的发展，港口码头的进出口集装箱业务的数量也越来越大。港口码头是一个多元结合的复杂系统，整个码头由前沿岸边物流子系统、堆场箱区子系统和陆侧物流子系统构成。自动化集装箱码头在前沿岸边物流子系统配备了自动化码头起重机(Automated Quay Crane，简称岸桥/AQC)；在堆场箱区子系统配备了轨道式自动堆垛起重机(Automated Stacking Crane，简称场桥/ASC)；并配备了水平运输设备自动导航车(Automated Guided Vehicle，简称内集卡/AGV)实现前沿岸边物流子系统和堆场箱区子系统的集装箱流通。另外，陆侧物流子系统和堆场箱区子系统则通过外部集装箱卡车(External Truck，简称外集卡/ET)和场桥的配合作业实现。通过码头内部集装箱运输作业的标准化、自动化和智能化来提高码头内部的作业效率。

常见的自动化集装箱码头布局如图1所示。在一个标准的自动化集装箱码头中，通常由多个集装箱区(Block)组成堆场(yard)，堆场中堆放着大量的集装箱，为需要在此码头周转的集装箱提供临时存放的场所。与传统码头相比，自动化码头取消了位于箱区两侧的交接区，设置了位于箱区两端的海侧交接区和陆侧交接区。箱区内的集装箱存、取工作通过自动化的场桥实现，内集卡在海侧交接区等待场桥完成集装箱的装、卸作业，外集卡在陆侧交接区等待场桥完成集装箱的装、卸作业，这显著减少了堆场的非储存性面积，同时提高了作业的安全性。

进口箱由岸桥将其从集装箱船卸下，交由内集卡从沿岸运送至某箱区的海侧交接区，再由场桥将其从内集卡卸下，并临时存放到箱区中的某一箱位，等待外部卡车到达该箱区的陆侧交接区，再由场桥将目标箱从箱区中的某个存放位置递送到陆侧交接区，并装载到外部卡车上，由外部卡车向内陆腹地运输。出口箱在码头中的作业流程则与进口箱相反。其中，在场桥将进口箱从内集卡卸下并临时存放到箱区内某一箱位的这一操作过程中，堆场运营者需要在箱区内所有还未存放集装箱的箱位中，为当前箱选择一个最合理的存放位置，以减少未来外部卡车提取该箱所需要的等待时间。这一决策进口箱在箱区内最合适的存放位置的问题，称为进口箱箱位分配问题。

随着箱区中临时存放的集装箱陆续离港，当前的箱位分配方案可能已经不适应未来的取箱作业。因此，码头在场桥空闲时期通常会对箱区中的集装箱箱位进行调整，以此达到更适合未来的取箱作业的新的箱位分配方案，这样的箱位调整过程被称为箱位重排问题。数量庞大的进口集装箱的箱位分配方案合理与否直接影响了外部卡车取箱时在码头的停留时间的长短，如何分配合理的集装箱在堆场的位置是提高码头集装箱周转效率、处理好作业效率瓶颈、提高客户服务水平和满意度的关键。