集装箱码头内集卡车动态调度方法[设计+开题+综述]

开题报告

工业工程

集装箱码头内集卡车动态调度方法

绪论

如何在现有装卸技术水平和硬件设施设备的基础上实现更高的作业效率，已成为近阶段港口企业发展所面临的重要问题。专用集装箱集卡(简称集卡)是集装箱堆场中灵活、数量大、工况复杂的机械设备，因此要想完成堆场机械的高效运行必须合理解决堆场集卡调度问题。本课题就是为了研究在多种装卸（如大船作业边装边卸、装卸协同作业）等情况下，集卡车的动态调度方法，保证集卡在装卸后可就近投入其他需要的作业路中，大大缩短集卡的空载行驶时间和距离。

1 选题的背景及意义

随着我国社会主义市场经济体制的逐步建立以及我国加入世贸组织之后国外港航企业的抢滩登陆，集装箱运输市场面临的国内外竞争十分激烈。研究我国的集装箱运输竞争力，对我国的港航运输企业而言，有着十分重要的意义。由于集装箱头吞吐量的快速增长，集装箱码头对装卸效率要求越来越高。当国内众多港口在兴建集装箱枢纽港和努力提高港口吞吐量的时候，人们往往乐于追求先进的设施设备，而忽视高效率的基础———生产组织管理，因为有形的先进硬件比无形的管理更加直观，更能让人们接受。但硬件设施设备属于一种长期的投资，投入成本高，回收慢。

2 研究的基本内容与拟解决的主要问题

2.1 研究的基本内容

调研集装箱码头内集卡车动态调度方法的国内外研究形状：运用集卡车线路优化模型、NCL语言建模、数值建模集卡调度Q学习算法、作业系统仿真、基于蚁群算法的港内集装箱运输调度模式，集卡调度系统（TPS）等方法对集卡车的调度进行了深刻的研究。

总结现有集装箱码头内集卡车调度方法的优缺点：传统集卡调度模式是根据本码头的实际操作业务量，对每台岸边桥式起重机配备5~6辆集卡，配备的集卡

就始终为该岸桥服务直至泊位工作终止。作业过程中岸桥和集卡形成一条固定的作业路。本课题主要研究传统的调度方式和动态调度方式的优缺点。并提出面向集装箱码头内集卡车动态调度的建模方法及其优化算法：提出自己的模型研究方案，并进行优化。

2.2 拟解决的主要问题

在船舶泊位占有时间确定的条件下，综合考虑港口资源和流程，如何使装卸作业运输总成本最低。首先基于路径最短的集卡车线路进行优化，建立模型；然后结合无线网路在集卡优化组合上的应用，提出集卡车在岸桥装卸作业到堆场路径选择然后回到岸桥继续作业的最优方案。并确定优化算法方法。

3 研究的方法与技术路线

3.1 研究方法

文献研究法：阅读研究关于集装箱码头内集卡车动态调度方法的文献，归纳总结其研究思路。

定性研究法：通过现有文献研究，分析集装箱码头内集卡车动态调度的方法。

定量研究法：建立数学模型，创建优化算法，进行实验验证，最后提出可行方案。

3.2 技术路线

查阅相关文献，对集装箱码头内集卡车动态调度方法有一定的了解：集卡动态优化组合调度模式是打破按照作业路静态安排集卡的模式，动态地调度集卡，将装船、卸船和转堆等一系列需要集卡参与的多条作业线共享所有的集卡，使每辆集卡同时对应多条作业线，保证集卡在处于空闲状态后可就近投入其他需要的作业线中，大大缩短集卡的空载行驶时间和距离，实现装卸过程的“重进重出”，从而在不增加集卡数量的基础上大幅度提高生产效率。

综合所查内容，分析集装箱码头内集卡车动态调度方法的特点：集卡使用下率高，同样的桥吊装在效率下所投入的集卡数量少，场地交通流量低，大型码头的整体效率高，实现边载边卸方式反便，实现双向吊工艺方便准确，实行双向传送技术，指令的传达及时。

结合实际生产，去港口进行实地考察，并自行归纳，提出拟解决问题。

创建数学模型，选定求解算发。

4 研究的总体安排与进度

第1周文献、企业调研；

第2～3周理解本课题的研究对象与研究方法，翻译外文文献；

第4～6周总结现有集装箱码头内集卡车调度方法的优缺点；

第7～9周提出所研究问题的建模方法及其优化算法；

第10周撰写毕业论文，准备答辩。

参考文献

[1]贾大山. 我国港口集装箱运输发展2009年回顾与2010年展望[J].集装箱化，2010(2):13-17

[2]高玮，周强.集装箱码头集卡作业模式比较及其建模与仿真[J]. 港口装卸，2003（2）：26-29

[3]计明军，斬志宏.集装箱码头集卡与岸桥协调调度优化[J]. 复旦学报，2007，46（4）：476-481

[4]钱永兴. 集装箱码头集卡调度系统[J]. 水运工程，2005（5）：62-66

[5]曾庆成，杨忠振. 集装箱码头集卡调度模型与Q学习算法[J].哈尔滨工程大学学报. 2008，

29（1）：1-4

[6]史东升. 集装箱港口运输竞争力分析[DB/OL].中国储运网，2010：85-87

[7]曹志伟. 集卡调度系统_TPS_在集装箱码头上的应用及优化[J].水运管理，2003（卷、期）：

2-6

[8]计明军，刘丰硕，李郭记，斬志宏. 基于装卸协同作业的集装箱码头集卡调度及配置优

化[J]. 大连海事学院学报，2010，36（1）：47-50

[9]计有三，周侃. 基于蚁群算法的港内集装箱运输调度模式研究[J].航海工程，2009，38（3）：

157-163

[10]严政，陶德馨. 基于动态优化组合的集装箱码头集卡调度技术[J]. 武汉理工大学学报，

2006，28（4）：26-29

[11]王坚. 基于地下集装箱运输系统的港口总体规划研究[J]. 水运工程，2010，（1）：38-42

[12]白军宏. 5S在集装箱码头现场管理中的应用[J]. 集装箱化，2003（9）：13-14

[13]杨静蕾. 集装箱码头物流路径优化研究[J]. 水运工程，2006（1）：53-76

[14]段海滨. 蚁群算法原理及其应用[M].北京：科学出版社，2005

[15]李军，郭敦煌. 物流配送-车辆优化调度理论与方法[M].北京:中国物资出版社，2001

[16]王鸿鹏，许路，邓丽娟. 国际集装箱运输与多式联运[M].大连：大连海事大学出版社，

2004

[17]斬志宏，朴惠淑，杨华龙. 集装箱多式联运系统装卸与运输一体化优化问题[J]. 系统工

程，2005，23（11）：1-4

[18]吕显强，张宏伟. 集装箱码头分派车辆的整数规划模型[J]. 大连水产学院学报（信息与

管理工程版），2006，28（4）：456-458.

[19]S eungmo Kang，Juan C. Medina，yanfeng. Optional operations of transporetion fleet for

unloading activities at container port[J]. Transportation Research Part B: Methodological，，2008，42(10):970-984

[20]Q ingcheng zeng，Zhongzhen Yang，Luyuan Lai. Models and algorithms for multi-crane

oriented scheduling method in container terminal[J].transport policy，2009，16(5): 271-278

毕业论文文献综述

工业工程

集装箱码头内集卡车动态调度方法

绪论

本文通过对相关中外文献资料的收集、整理、综合分析，归纳并提炼出各文献的主要内容，阐述了集装箱码头内集卡车动态调度方法在国内外的研究形状；集装箱码头内集卡车调度方法的一般方法。并对集装箱码头内集卡车动态调度方法这一课题的研究成果进行了总结和展望。

1集装箱运输的发展

集装箱运输起源于英国。早在1801年，英国的詹姆斯·安德森博士已提出将货物装人集装箱进行运输的构想。1845年英国铁路曾使用载货车厢互相交换的方式，视车厢为集装箱，使集装箱运输的构想得到初步应用。19世纪中叶，在英国的兰开夏已出现运输棉纱、棉布的一种带活动框架的载货工具，这是集装箱的雏形。

随着我国社会主义市场经济体制的逐步建立以及我国加入世贸组织之后国外港航企业的抢滩登陆，集装箱运输市场面临的国内外竞争十分激烈。研究我国的集装箱运输竞争力，对我国的港航运输企业而言，有着十分重要的意义。影响集装箱运输竞争力的因数有：1.构建集装箱运输竞争力评价的原因；（1）针对性。针对性要求选取的评价指标体系应能准确、客观地反映各港口的竞争力现状与差异。（2）可比性。可比性要求各指标必须意义明确，测定方法标准，计算方法规范。通过使用现代数理统计理论结合专项调查和查证、定性定量分析，能够得出合理、真实、客观的评价结果；（3）互斥性；（4）时效性[1]。

集卡车做为集装箱运输的一种重要工具，如何使集卡车的调度更加效率化，是如今集装箱运输中的一个重要课题。利用排队论对集装箱码头集卡作业模式进行研究，提出突破“作业路”的界限，并从理论和计算机仿真中分析其优越性。随着我国经济和对外贸易进出口量的迅速增长，中国已经成为世界最大集装箱货源地。为了适应集装箱运输的发展，集装箱码头迫切需要有与之相匹配的高效率集装箱集疏运体系及流畅的集装箱进出港运输系统。要在码头生产现场充分利用

好集卡资源！必须解决每条作业路按实时作业情况动态就近分配集卡！既要保证作业路的效率！又确保集卡行驶的安全性[2-4]。

2动态调度方法

现在的集卡车动态调度方法主要有：集卡车线路优化模型、NCL语言建模、数值建模、集卡调度Q学习算法、调度系统仿真、基于蚁群算法的港内集装箱运输调度模式、集卡调度系统（TPS）等方法对集卡车的调度进行了深刻的研究。

其中在基于装卸协同作业的集装箱码头集卡调度配置优化一文中提到了基于路径最短集卡线路优化模型。这个模型主要解决问题是待装箱船和待卸箱船同时到达集装箱码头泊位进行装卸作业，待卸箱船通过岸桥将集装箱卸到在岸边等待的集卡上，由集卡运送集装箱到码头堆场的箱区中，再由堆场中的场桥将集装箱卸下;集卡在该箱区或者到下一个箱区取箱返回到待装箱船的贝位，通过岸桥作业装船，然后集卡空驶返回到待卸箱船，该过程构成了一个集卡运行回路.在完成所有装卸箱作业的同时，如何使得集卡行走的总路径最短就是码头集卡线路优化问题.为此，提出以贝位来进行划分的单元模块配载思想，即纵向以2排为间隔作为一个贝位，且船舶上每个贝位到箱区的距离与船到箱区的距离相等。而NCL语言建模则是采用POEM平台的NCL语言对上述模型进行求解。在整个集卡作业优化过程中，可以将之分成两个优化问题: 卸船及装车优化问题和装船优化问题，该两个优化问题的本质是相互独立的。对于装船优化问题，可以将之看成一个运输平衡问题，通过表上作业法，能够找到最优解。研究重点为卸船及装车优化问题.对于实际的集装箱集卡作业来说，卸船集装箱数量和装船集装箱数量一般相等的，为建模以及求解问题简单，通过构造虚拟卸船贝位和虚拟箱区，或者虚拟装船贝位和虚拟箱区来达到卸船集装箱数量和装船集装箱数量相等，然后采用NCL进行求解（如下图1）。

图1 集卡作业简化模型

有关数值模拟则是以集装箱码头为例进行数值模拟[5]。

集卡调度Q学习方法是研究集装箱码头装卸过程中集卡调度问题，建立了集卡调度动态模型，目的是使装卸桥等待时间最小。设计了基于Q学习算法的求解方法，获得在不同状态下的集卡调度策略。提出了应用Q学习算法求解集卡最优调度时系统状态、动作规则、学习步长与折扣因子的选择方法。结果表明，随着集卡数量的增加，Q学习算法获得的结果优于最长等待时间、最远距离、固定分配集卡等调度策略[5]。

另外提出了传统调度模式的缺点以及介绍了集卡优化运行于调度的实现方法。其提出了动态调度的最大特点是打破按照作业线静态安排集卡的模式，采用动态方式调度集卡，将需要集卡参与的多条作业线共享所有的集卡，使每辆集卡同时对应多条作业线。因此集卡在面临多条作业线时必然涉及到最优作业线的选择问题。最优作业线是指在满足岸桥服务供给的前提下，能够提高集卡的利用率，缩短集卡的空载行驶时间和距离的作业路。要想实现最优作业线，必须要提高集卡装卸转接的比例一系列观点[7-8]。

蚁群算法能够将问题求解的快速性、全局优化特性和有限时间内答案的合理性结合起来，因此对于能够直接转化为路径优化问题的组合类寻优问题，能取得比较理想的效果。假定码头前沿岸桥和后方堆场的轮胎起重机装卸效率是确定的。将港口作业总成本作为最重要的因素，由集装箱卡车行驶路径总和和等待时间及装卸时间共同决定，则如何进行集装箱卡车调度是决定作业总成本最小的关键。对此类的研究基本处于理论探讨阶段，且大多是只从单一资源的角度来考虑的，缺乏全局性和整体性。蚁群算法是一种新的群体智能启发式优化算法，在求解过程中利用其特点，能够加速向较好解收敛，为求解本问题提供了一种新思路。有关于蚁群算法在港内集装箱运输调度模式的研究主要是根据实际装卸情况，考虑船舶泊位担忧时间确定的条件下，建立单船多岸桥装卸作业的数学模型，是作业总成最小，并设计模型的蚁群算法[9-10]。

TPS（Tractor Paging System）即集卡调度系统在集装箱码头上的应运及优化。它能够使现场所有集卡合理、有序、灵活地参与到各项需要拖运的作业中去，尽可能地缩短集卡空载行驶的时间和距离，最大限度地提高集卡的拖运效率，节

约成本。现代的集装箱码头一般都使用TPS。TPS是一种以中央控制室为指挥中心，以集卡上装有的无线终端为通讯手段，通过无线集群打包传送控制信号，由计算机生产系统内的集卡管理系统，根据生产对集卡的需求自动向相关的集卡发作业指令的集装箱码头装卸运营系统。通过动态的调度可提高集卡利用率，减少岸边桥式起重机的等待时间，提高装卸效率，降低码头营运成本[11-14]。

在集卡活动过程中，集卡与岸桥的协调调度是一个重要的课题。码头机械车辆作业如图2。船舶到达泊位，通过岸桥卸箱到集卡，集卡运箱到堆场，然后返回泊位或者到下一个堆场取箱返回泊位，此过程构成一个集卡行走回路[15]。如何使得集卡行走线路最短就是码头集卡线路优化问题。基于路径最短的集卡线路优化问题，并没有考虑到岸桥的作业效率，而岸桥作业效率也是评价港口效率的一个重要因素。将线路最短优化问题转化为时间最短的优化问题，在此优化问题中包括集卡的运输时间和岸桥的作业时间[17-18]。

图2

在集装箱港口内集卡车的调度方式主要是从降低成本，增加效率为出发点。岸桥把货物从船上卸载到集卡上的时间，到集卡载货行驶到堆场其中最短路径，在路径考虑中还要注意该路径中的车辆拥挤情况，最后集卡通过堆桥卸载货物，空着的集卡则进入下一个循环，如何将空集卡调度到最优的位置，其实行驶路线最短，这就是动态调度所需要解决的问题[19-20]。

3结束语

随着我国社会主义市场经济体制的逐步建立以及我国加入世贸组织之后国外港航企业的抢滩登陆，集装箱运输市场面临的国内外竞争十分激烈。研究我国的集装箱运输竞争力，对我国的港航运输企业而言，有着十分重要的意义。集装

箱码头内集卡车动态调度方法对于提高集装箱港口作业效率具有重要的作用。参考文献

[21]贾大山. 我国港口集装箱运输发展2009年回顾与2010年展望[J].集装箱化，2010(2):13-17

[22]高玮，周强.集装箱码头集卡作业模式比较及其建模与仿真[J]. 港口装卸，2003（2）：26-29

[23]计明军，斬志宏.集装箱码头集卡与岸桥协调调度优化[J]. 复旦学报，2007，46（4）：476-481

[24]钱永兴. 集装箱码头集卡调度系统[J]. 水运工程，2005（5）：62-66

[25]曾庆成，杨忠振. 集装箱码头集卡调度模型与Q学习算法[J].哈尔滨工程大学学报. 2008，

29（1）：1-4

[26]史东升. 集装箱港口运输竞争力分析[DB/OL].中国储运网，2010：85-87

[27]曹志伟. 集卡调度系统_TPS_在集装箱码头上的应用及优化[J].水运管理，2003（卷、期）：

2-6

[28]计明军，刘丰硕，李郭记，斬志宏. 基于装卸协同作业的集装箱码头集卡调度及配置优

化[J]. 大连海事学院学报，2010，36（1）：47-50

[29]计有三，周侃. 基于蚁群算法的港内集装箱运输调度模式研究[J].航海工程，2009，38（3）：

157-163

[30]严政，陶德馨. 基于动态优化组合的集装箱码头集卡调度技术[J]. 武汉理工大学学报，

2006，28（4）：26-29

[31]王坚. 基于地下集装箱运输系统的港口总体规划研究[J]. 水运工程，2010，（1）：38-42

[32]白军宏. 5S在集装箱码头现场管理中的应用[J]. 集装箱化，2003（9）：13-14

[33]杨静蕾. 集装箱码头物流路径优化研究[J]. 水运工程，2006（1）：53-76

[34]段海滨. 蚁群算法原理及其应用[M].北京：科学出版社，2005

[35]李军，郭敦煌. 物流配送-车辆优化调度理论与方法[M].北京:中国物资出版社，2001

[36]王鸿鹏，许路，邓丽娟. 国际集装箱运输与多式联运[M].大连：大连海事大学出版社，

2004

[37]斬志宏，朴惠淑，杨华龙. 集装箱多式联运系统装卸与运输一体化优化问题[J]. 系统工

程，2005，23（11）：1-4

[38]吕显强，张宏伟. 集装箱码头分派车辆的整数规划模型[J]. 大连水产学院学报（信息与

管理工程版），2006，28（4）：456-458.

[39]S eungmo Kang，Juan C. Medina，yanfeng. Optional operations of transporetion fleet for

unloading activities at container port[J]. Transportation Research Part B: Methodological，，2008，42(10):970-984

[40]Q ingcheng zeng，Zhongzhen Yang，Luyuan Lai. Models and algorithms for multi-crane

oriented scheduling method in container terminal[J].transport policy，2009，16(5): 271-278

本科毕业论文

（20 届）

集装箱码头内集卡车动态调度方法

【摘要】根据集装箱码头的工艺流程，提出了集装箱码头物流路径优化模型。该模型以集卡行走里程最短为目标，在满足集装箱堆场堆存要求和船舶装却作业要求的情况下，求解集卡最优行走路径。研究我国的集装箱运输竞争力，对我国的港航运输企业而言，有着十分重要的意义。集卡动态调度方法打破传统的按照作业路静态安排集卡的模式。动态调度方法是将装船、卸船、转堆等一些列需要集卡参与的作业联系起来，使每辆集卡同时对应多条作业线，保证集卡在空闲时能迅速投入工作，大大缩短了集卡的空载行驶时间和距离，实现装卸过程中的效率化，在不增加集卡数量的情况下大幅度提高生产效率。在不同的作业线路，不同的场桥，岸桥之间随机的进行服务，使集卡为码头整体作业，包括不同的船舶、岸桥、场桥、堆场、箱区进行服务，提高了岸桥与场桥的利用率，因此使船舶的靠岸时间缩短，减少了集装箱码头的运行成本，因此，这种调度模式必将替代旧的“作业线”调度模式，成为集装箱码头主流的集卡调度模式，为集装箱码头的管理人员提供决策支持。本文主要研究集装箱码头的集装箱卡车路径优化问题，考虑我国集装箱码头对集卡的要求，以及集卡资源配置的复杂性，主要研究了采用“作业面”工艺时集装箱码头集卡的路径优化问题。论文从装卸作业流程的整体出发，以降低集卡在码头的装卸作业过程中的空驶距离为目标，根据实际情况将集卡调度同岸桥作业相结合，分别建立了基于集卡行驶路径最短的数学模型。

【关键词】：集装箱码头；集装箱卡车；动态调度；优化路径。

【ABSTRACT】According to the process of container terminal operations, the logistics routing optimization model, which targets in the minimum tout of container trucks, is constructed, to seed the optimal route of container trucks under the condition of satisfying the requirement of container yard storage and vessel handling operation. Study the competitiveness of China's container transport, port and shipping to China in terms of transport enterprises of great significance. Set of cards to break the traditional dynamic scheduling method in accordance with arrangements set card operational way static model. Dynamic scheduling method is loading, unloading, transfer the column reactor and some other set of cards involved in the operation need to be linked so that each set of cards will also be more than the corresponding operating line, ensure the truck when they are free to work quickly, greatly reducing the no-load truck travel time and distance, to achieve the efficiency of loading and unloading process, without increasing the number of truck with a substantial increase productivity. Operating in different lines, different field bridge, quay crane for service between the random, so that the whole set of cards for the terminal operations, including the different ships and offshore bridge, bridge games, yard, box area services, improve the shore the utilization of the bridge and the bridge site, thus allowing the ship to dock time by reducing the operating costs of container terminal, therefore, this scheduling mode will replace the old "operating line" scheduling model has become mainstream truck container terminal scheduling model for the management of container terminals to provide decision support.This paper mainly investigates the container truck scheduling problem in container terminal. With consideration on container terminals" request complexity of resource allocation for container tailor, this paper makes and the efforts researching the container truck process issue of container terminal while technology of great operation side is engaged in. Starting from the whole process of the loading and unloading operations, in order to reduce the truck deadhead distance on loading and unloading operations in container terminal, the truck scheduling combined with the quay crane operations according to the actual situation, the shortest path

mathematical model of the truck driving were established.

【KEYWORDS】container terminal; container trucks; dynamic scheduling;; optimal

path.

目录

摘要 .............................................................................................................................................................. II Abstract ............................................................................................................................................................ III 目录 .............................................................................................................................................................. V 1 绪论 .. (1)

1.1 引言 (1)

1.1.1 论文研究背景 (1)

1.1.2 课题研究意义 (2)

1.1国内外研究现状 (2)

1.2.1 研究问题 (3)

1.2.2 建模方法 (7)

1.2.3 优化算法 (8)

1.2 论文结构 (9)

2 集卡调度模式研究 (11)

2.1 集卡现行调度模式分析 (11)

2.1.1 集卡“作业线”调度模式 (11)

2.1.2 “作业线”调度模式分析 (12)

2.2 理想状态下的集卡调度模式 (13)

2.2.1 集卡“作业面”调度模式 (13)

2.2.2 “作业面”调度模式分析 (14)

2.3 调度模式比较 (15)

3 路径最短集卡优化模型 (18)

3.1 模型概述 (18)

3.2 模型要素分析 (19)

3.3 问题描述 (20)

3.4 模型描述 (21)

3.5 模型的应用 (22)

4 路径最短集卡优化模型算例 (23)

4.1 算列分析 (23)

4.2 算法介绍 (24)

4.3 集装箱卡车作业路线确定 (25)

5总结与展望 (27)

5.1论文总结 (27)

5.2展望 (27)

参考文献 (29)

1 绪论

1.1 引言

1.1.1 论文研究背景

随着我国社会主义市场经济体制的逐步建立以及我国加入世贸组织之后国外港航企业的抢滩登陆，集装箱运输市场面临的国内外竞争十分激烈。研究我国的集装箱运输竞争力，对我国的港航运输企业而言，有着十分重要的意义。从国际航运中心的发展来看，有一个趋势是鲜明的，那就是由依靠自然条件到依靠体制的推进，自然条件及内陆腹地的经济发展水平是国际航运中心形成的基础条件，硬件设施具备以后的，体制构建政策推动的成分开始上升，一些硬件上的缺陷往往通过借助体制与政策的推动加以弥补，完善的市场体系政策等强调软环境构建的措施有效地弥补了其内部市场狭小等硬条件不足当前，国际航运中心地位的确立对国民经济地区经济的重大推动作用已得到充分认识，有关国际航运中心的竞争必将更趋激烈显然，这场竞争将是全方位的，政策和体制的因素将成为竞争的关键，尤其是机制保障和稳定性更将倍受关注[1]。

由于集装箱头吞吐量的快速增长，集装箱码头对装卸效率要求越来越高。当国内众多港口在兴建集装箱枢纽港和努力提高港口吞吐量的时候，人们往往乐于追求先进的设施设备，而忽视高效率的基础——生产组织管理，因为有形的先进硬件比无形的管理更加直观，更能让人们接受。但硬件设施设备属于一种长期的投资，投入成本高，回收慢。

集装箱卡车是港口中灵活，数量大，工况复杂的机械设备，因此要想完成港口内机械的高效运行首先要解决集卡调度问题。要在码头现场充分利用好集卡资源，必须对集卡的调度模式进行改进。

据文献得知，外高桥港区的四期集装箱码头设计能力每年为180万TEU，桥吊的最终配置为16台，每台桥吊桥吊按６辆集卡配置，在加上内场作业的集卡，集卡的总数量超过90台。由于生产规模的扩大而引起作业繁忙，导致作业效率低下，传统的管理方法已经无法适应[2]。

在港口建设初期，集卡的调度主要是由集卡调度员根据以往的工作经验集卡进行分配，但这种调度模式具有明显的缺点：

(1)集卡使用率低。由于集卡使由调度员根据经验进行的分配，往往会出现

考虑不全面的地方，从而造成集卡行驶总路程和空载行驶距离变长。

(2)同样的桥吊装效率下所投入的集卡数量多。

(3)场地交通流量大。由于集卡调度系统的不完善，投入的集卡数量多，每辆集卡从桥吊装好货物出发到堆场这段路径，每个集卡司机选择的行驶路线不同，从而导致码头交通流量拥挤。

(4)码头整体的效率低。

(5)几乎很难实现边装边卸方式。

(6)实现双箱吊工艺时容易产生差错。

由于旧集卡调度系统存在着其自身无法克服的的弊端，缺乏对现场作业的实时监控，而且因为集卡状态无法精确定义，集这样在一些相对资源比较紧张的码头，无法保障装船的效率和准确率达到预定的服务指标与效果[3]。

集卡车做为集装箱运输的一种重要工具，如何使集卡车的调度更加效率化，是如今集装箱运输中的一个重要课题。为了适应我国的集装箱运输的高速发展，集装箱码头迫切需要有与之相匹配的高效率集装箱集疏运体系及流畅的集装箱进出港运输系统。要在码头生产现场充分利用好集卡资源，必须解决每条作业路按实时作业情况动态就近分配集卡，既要保证作业路的效率，又确保集卡行驶的安全性。

1.1.2 课题研究意义

集卡动态调度方法打破传统的按照作业路静态安排集卡的模式。动态调度方法是将装船、卸船、转堆等一些列需要集卡参与的作业联系起来，使每辆集卡同时对应多条作业线，保证集卡在空闲时能迅速投入工作，大大缩短了集卡的空载行驶时间和距离，实现装卸过程中的效率化，在不增加集卡数量的情况下大幅度提高生产效率。

在采用集卡动态调度方法后，集卡运行距离缩短，岸桥下集卡的排队长度也变短了，因为所有工作路共享集卡，集卡的空载行程距离短，空载率降到50%以下，当集卡出现故障时，采用动态调度方法可以提高集卡对故障反映敏捷度，即集卡出现故障，可以立即吧它排除在工作以外，另行调度空闲集卡。

1.1国内外研究现状

1.2.1 研究问题

(1)利用排队论对集装箱码头集卡作业模式进行了研究[4]，建立了仿真模型，并对两种集卡作业模式进行试验研究。试验结果表明，采用新的作业模式，装卸效率能显著地提高。当集卡1空闲时，岸边指挥员1或2都可选择其为自己这条路作业。当无线终端反映空闲集卡很多时，岸边指挥员的选车原则为:卸船作业路选择码头前沿的空闲集卡，装船作业路选择箱区内的空闲集卡。比如，当某集卡从箱区拖箱到某码头作业路上装船结束后成为空闲集卡时，可到另一卸船作业路带箱进箱区，这样可减少集卡无效的空车行驶路程，提高集卡的利用率，加快作业的衔接。调度方法如下图1.1。

图1.1 集卡调度

(2)计明军在集装箱码头集卡与岸桥调度优化中将线路最短优化问题转化为时间最短的优化问题[5]，在此优化问题中包括集卡的运输时间和岸桥。码头机械车辆作业如图1.2船舶到达泊位，通过岸桥卸箱到集卡，集卡运箱到堆场，然后返回泊位或者到下一个堆场取箱返回泊位，此过程构成一个集卡行走回路。如何使得集卡行走线路最短就是码头集卡线路优化问题.基于路径最短的集卡线路优化问题，并没有考虑到岸桥的作业效率，而岸桥作业效率也是评价港口效率的一个重要因素。

图1.2 机械车辆流程

(3)研究了通讯方式对集卡调度的作用[6]。为了提高集卡的利用率缩短集卡的空载行驶时间和距离，必须要在集卡就近原则的基础上提高集卡装卸转接的比例，集卡在完成卸船卸箱的过程后，按集卡行驶路径就近原则和作业路的集卡分配原则，尽量寻找堆场装船发箱的作业路。集卡在完成装船卸箱的过程后，按集卡行驶路径就近原则和作业路的集卡分配原则，尽量寻找码头卸船作业路。图1.3 为集卡行驶路线示意图。

图1.3 集卡行驶路线示意图

在使用车载无线终端的通讯方式下，系统采用3层结构，如图1.4.

图1.4 系统结构示意图

(4)集卡的动态优化组合调度模式是打破按照作业路静态安排集卡模式[7]，动态地调度集卡，将装船、卸船和转堆等一系列需要集卡参与的多条作业线共享所有的集卡，使每辆集卡同时对应多条作业线，保证集卡在处于空闲状态后可就近投入其他需要的作业线中，大大缩短集卡的空载行驶时间和距离，实现装卸过程的“重进重出”，从而在不增加集卡数量的基础上大幅度提高生产效率，该调度模式的流程如下图1.5。