铁路集中箱空箱调度优化建模案例(案例2)
基于静态模型的集装箱空箱调运优化设计
基于静态模型的集装箱空箱调运优化设计随着国际贸易的不断发展，集装箱运输在货物运输中占据着越来越重要的地位。
针对集装箱运输中常见的问题——空箱调运及其带来的不良影响，本文提出了一种基于静态模型的集装箱空箱调运优化设计方案。
该方案以最小化调运时间和成本为优化目标，通过建立集装箱调运的静态模型，利用线性规划算法进行求解，从而实现空箱调运的最优化设计。
一、问题描述在集装箱运输中，有时会出现空箱的现象，这些空箱需要进行调运，以满足后续货量的需要。
但是，空箱调运会增加运输成本和时间，降低集装箱利用率。
因此，如何在不影响正常运输的情况下，尽可能地降低空箱调运的成本和时间，是一个需要解决的问题。
二、模型建立1.变量定义设某个调运箱区共有 m 个集装箱，其中 n 个为使用状态的集装箱，m-n 个为未使用状态的集装箱，则调运箱区中空箱数量为：K = m - n对于每个集装箱，设其体积为 V，重量为 W，目的地为 j，则每个集装箱的目的地与当前运输计划中的货物目的地是否一致会影响空箱调运的成本和时间。
因此，定义一个01 变量：Xij = 1 表示将箱子 i 从起始地点运到目的地点 j；Xij = 0 表示不将箱子 i 从起始地点运到目的地点 j；2.目标函数空箱调运的目标是要最小化成本和时间，成本包括箱子运输费用、吊装费用等维护费用。
时间包括集装箱运输时间、装船时间、拆船时间等。
Min Z = ∑(i,j)∈E（CijXij + DijXij）其中，E 表示所有可能的调运路线。
3.约束条件（1）容量约束条件空箱调运涉及各个箱区之间的集装箱调运，需要考虑箱子运输时的容量限制。
设箱区i 和 j 之间的道路容量为 Kij，则某个目的地 j 的箱子总体积 Vj 需要小于道路容量，即：每个箱子只能被一辆车运输，不能同时运输到多个目的地点，即：∑j Xi,j ≤ 1 ；i = 1,2,3…，m对于每个起始和终止点 i，只能有一辆车将空箱从 i 运输到目的地，即：集装箱调运过程中，需要保证目的地的货物足够满足装箱要求，即集装箱的数量不会超过货物的数量，即：4.线性规划模型综合以上模型，得到一个基于线性规划的空箱调运优化模型：Min Z = ∑(i,j)∈E（CijXij + DijXij）∑(i,j)∈E XijVj ≤ Kij∑j Xi,j ≤ 1 ；i = 1,2,3…，m∑j Xij = 1 ；i = 1,2,3…，m∑(i,j)∈E Xij ≤ Vj ；j = 1,2,3…，mXij ∈ {0, 1}三、计算实例假定有 6 个箱区，分别编号为 1-6，其中箱区 4 和 6 是起始点和终止点，可以到达的目的地分别是箱区 1-3 和 5。
铁路同类货物装箱优化模型与算法
中图分类 号 ：２ ４ ３ Ｕ ９ ．
文献标志码 ： Ａ
文章编 号 ：６２— ０ ９ ２ １ ）５— １７— ６ １７ ７２ （０ １ ０ ０ ０ ０
Ｏｐ ｉ ｚ ｔ ｎ ｍｏ ｅ ｎ ｌｏ ｉ ｍ ｆｔｅ ｏ ｅ—ｋｎ — ｏ ｄ ａ ｉｇ ｐｏ ｌｍ ｎ ｔｅ ｒｉ ｙ ｔ ａｉ ｄ ｌ ｄ ａｇ ｒｈ ｏ ｈ ｎ — ｉｄ—ｇ ｏ ｓ ｌ ｄｎ ｒ ｂｅ ｏ ｈ ａｌ ｍｉ ｏ ａ ｔ ｏ ｗａ
王 哲 刘 ， 俊
（． １ 中南 大学 交通运 输 工程 学院 ， 南 长 沙 ４ ０７ ；． 湖 １０５ ２ 中铁 工程设 计 咨询 集 团有 限公 司 ， 北京 １０４ ） ００ ５
摘 要： 结合铁路 同类货物装 箱特征 ， 综合考虑集装箱容积、 载重量 、 重心 与货物下部 支撑等 约束条件 ， 构建 以 同类货 物件
第 ８卷 第 ５期 ２１ ０ １年 １ ０月
铁 道 科 学 与 工 程 学 报
Ｊ ＯＵＲＮ ＡＬ ＯＦ ＲＡＩＷ Ａ ＳＣＩ Ｌ Ｙ ＥＮＣＥ ＡＮＤ ＥＮＧＩ ＮＥＥ ＮＧ Ｒｌ
ＶＯ ＿ ＮＯ ５ ｌ８ ．
ห้องสมุดไป่ตู้
Ｏｃ ２ １ ｔ ０１
铁 路 同类 货 物 装箱 优 化 模 型 与 算 法
ａｇ ｒｔ ｍ ｎ ｔ ｅ ｂ ｓｓ ｏ ｖ ｏ ａ ｍｐ ｏ ｅ ｎ ｔ ｔｇ ｅ ｒ ｅ ｅ ｏ ｅ ．Ｔ ｅ ｉ ｓ ｎ ｅ ｄ ｍｏ ｓｒ ｔｓ ｔ ａ ｅ ａ－ ｌ ｏ ｈ ｏ ｈ ａ ｉ ｆ ｅ ｌ ｃ ｌ ｉ ｆ ｉ ｉ ｒｖ ｍｅ ｔ ｒ ｅ ｉｓ ａ ｅ ｄ ｖ ｌｐ ｄ ｈ ｎ ｔ ｃ ｅ ｎ ｔａｅ ｈ ｔ ｈ ｌ ｓａ ａ ｔ
铁路集装箱空箱调运优化研究
铁路集装箱空箱调运优化研究铁路集装箱空箱调运优化研究摘要：随着全球贸易的不断发展，铁路集装箱运输成为国际货物运输的重要方式之一。
然而，在集装箱运输中，空箱调运是一个长期存在的问题。
空箱调运不仅浪费时间和资源，还给环境带来不良影响。
为了解决这个问题，本文通过分析现有调运问题和优化算法，提出了一种铁路集装箱空箱调运的优化方案。
一、引言铁路集装箱空箱调运是指在集装箱运输过程中，为了满足运输需求而需要将空箱调到合适的位置，以便于下一轮货物运输。
空箱调运既是一种必要的操作，也是一种费时费力的工作。
针对这个问题，需要进行优化研究，提出一种高效的调运方案。
二、现有问题目前，空箱调运存在以下问题：1. 调运时间长：由于空箱调运需要一定的时间和人力物力成本，导致运输周期延长，增加了企业的运营成本。
2. 调运资源浪费：在空箱调运的过程中，可能会出现未能及时调配箱子到需要的地方的情况，从而造成资源的浪费。
3. 环境影响：空箱调运需要频繁地移动箱子，导致额外的能源消耗和环境污染问题。
三、优化方案本文通过分析现有调运问题，提出以下优化方案：1. 调运计划优化：通过建立数学模型和算法，对空箱调运进行优化计划，减少调运时间和成本。
2. 调运资源管理：利用信息技术手段，建立一个全面的调运资源管理系统，实时监控箱子的位置和需求，提高调运效率。
3. 空箱共享机制：建立一个空箱共享机制，使不同企业之间可以共享空箱资源，减少重复调运，提高资源利用率。
四、优化算法本文提出了一种基于遗传算法的铁路集装箱空箱调运优化算法：1. 初始化种群：随机生成一组个体，代表不同的调运方案。
2. 适应度计算：根据调运方案的成本和时间，计算每个个体的适应度。
3. 选择运算：按照适应度大小，选取优秀的个体作为父代。
4. 杂交运算：通过随机交换染色体片段，生成新的个体。
5. 变异运算：对某些个体进行变异操作，引入新的基因。
6. 更新种群：以新的个体替代原来的个体，形成新一代种群。
基于静态模型的集装箱空箱调运优化设计
基于静态模型的集装箱空箱调运优化设计
空箱调运问题涉及到多个因素的综合考虑，如地区之间的距离、货物运输需求量、集装箱运输成本等。
为了解决这个问题，可以采用一种基于静态模型的优化设计方法。
基于静态模型的优化设计方法是指在一定时间段内，将空箱调运问题抽象为一个数学模型，并通过求解该模型，得到最优的调运方案。
具体地说，可以将空箱调运问题建模为一个整数规划问题。
将各个地区的集装箱库存状态、货物运输需求量、集装箱调运路径等作为决策变量，将集装箱运输成本、调运时间等作为目标函数和约束条件，通过求解该整数规划问题，可以得到最优的调运方案。
在建模过程中，需要考虑到各个因素之间的相互影响。
集装箱运输成本与调运距离呈正相关，货物运输需求量与调运路径的选择呈负相关等。
还需要考虑到实际运输情况的特点，如集装箱的容量限制、货物的特殊要求等。
在求解整数规划问题时，可以采用分枝定界法等经典算法进行求解。
具体地说，可以通过对整数规划问题进行分解，将其分割为一系列子问题，并通过递归地求解子问题，逐步扩展搜索空间，最终得到最优的调运方案。
基于静态模型的集装箱空箱调运优化设计方法在实际应用中具有一定的实用性和可行性。
通过该方法，可以使集装箱运输更加高效、经济，并且能够有效满足货物运输的需求。
铁路集中箱空箱调度优化建模案例(案例2)
铁路集中箱空箱调度优化建模案例
一、案例背景
集装箱运输是现代化货物运输发展方向之一。
但我国由于自然资源分布不平衡, 地区经济发展和城市布局等因素的影响, 全国集装箱货源分布和流向存在着很大差异, 必然导致箱流在方向上的不平衡；另一方面各种交通方式竞争十分激烈, 货主对集装箱运输提出越来越高的要求。
但是影响铁路集装箱货运市场一个很重要原因是空箱调整问题, 一些车站因空箱不足而产生等待装箱时间过长，而另一些车站则有空箱积压, 大大影响了集装箱的运用效率。
集装箱空箱调度与优化是铁路货运运输中一个有重要研究价值的课题。
二、问题描述
下面我们以广铁集团几个集装箱办理站的20英尺集装箱为例，分析集中箱空箱调度优化建模优化问题。
集装箱空箱需求和卸空箱情况（即空箱的供应和需求）信息如表1所示，各车站之间的距离如表2所示。
假设铁路货物列车的旅行速度为120公里/小时。
每个20英尺空箱单位运输费用为1.98元/箱公里。
若集装箱不能再规定时间窗内服务，需要一定的延迟到达或者提前到达等待费用，假设每个20英尺箱的延迟惩罚和提前到达的等待时间价值费分别为30元小时20元/箱.小时和20元/箱.小时。
表1 广铁集团几个集装箱空箱供需信息表
表2 各车站之间的距离表
三、问题分析建模
本案例需要解决的优化问题：
（1）在不考虑集装箱空箱供需服务时间窗的前提下，如何调配空箱使得空箱调配总费用最少？应用所学的运筹学中知识，构建相应的数学模型。
并分析求解其最优的调配方案。
（2）若考虑空箱需求的服务时间窗问题，如何构建其相应的运筹优化决策模型。
基于静态模型的集装箱空箱调运优化设计
基于静态模型的集装箱空箱调运优化设计随着全球贸易的快速发展，集装箱运输已成为国际贸易中最为普遍的运输方式之一。
在集装箱调运过程中，空箱调运是一个重要环节，空箱调运计划的合理性、精准性和高效性直接关系到整个供应链的运作效率和服务品质。
本文将基于静态模型的思想，探讨如何优化集装箱空箱调运计划，提高空箱的利用率和调运效率。
一、集装箱空箱调运现状随着全球贸易的持续增长，集装箱运输需求快速增加，但同时也带来了空箱的返程问题。
在集装箱的调运过程中，空箱调运一直是一个难题。
当前，空箱调运各方面的成本和效益呈现出多方面的特征，市场需求不断变化，尤其是近年来全球环保意识的提高，对空箱的回收和再利用提出了更高要求。
目前，国内外对于空箱调运问题的解决方式较为单一，主要采取的是手动运作模式，其具有操作简单、易于掌控的优点。
但同时也缺乏自动化的智能调配安排，运作效率低、容易出现资源闲置、周转周期长等问题。
二、静态模型的基本思想静态模型是建立在一组固定数据条件下的模型，不随外部变化而发生变化或反应的模型。
在集装箱空箱调运领域，静态模型可以通过海运统计数据、客户需求、货物重量、尺寸、装箱方式等多种因素，对空箱调配进行分析、设计和优化。
在进行静态模型分析时，需要综合考虑各方面的成本和效益问题，制定出符合实际的空箱调运方案和调度安排，并且在实践中反复调整和完善。
（一）数据分析静态模型建立的首要条件是充分获取相关统计数据，并对数据进行分析、整合和筛选。
通过对数据的分析，可以了解客户需要的空箱数量、出运时间和目的地，同时还可以了解可能存在的空箱资源浪费问题。
因此，在收集和分析数据的过程中，要尽可能多的综合考虑各种因素，较为全面的了解空箱调运的现状和变化趋势，从而为优化调运方案提供可靠的基础数据。
（二）优化算法建立好合理的数据模型后，需要有合适的算法支持，如数学规划、模拟仿真和优化搜寻等算法。
当前，基于网络流、整数线性规划、动态规划等算法的调度方法已被广泛应用于物流领域，其中以算法的鲁棒性和算法求解效率较高的整数线性规划（ILP）为主。
铁路集装箱空箱调运模型的建立
Ｅｓａ ｌ ｈ ｅ ｔｏ ｔ ｂ ｉ ｍ ｎ ｆＥｍ ｐ ｙ Ｖａ ａ ｓ ｏ ｔ ｔ ｎ Ａｒ ａ ｇ ｍ ｅ ｔ ｓ ｔ ｎ Ｔｒ ｎ ｐ ｒ ｉ ｒ ｎ ｅ ｎ ａ ｏ Ｍ ｏ ｅ ｆＲａ ｌ ｙ Ｃｏ ｔ ｉ ｅ ｓ ｄ ｌｏ ｉ ｗａ ｎ ｎ ｒ ａ
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般 空箱 调 配 问题 表述 如 下设 在 路 网 中 ， ｎ 有
Ｓ ｒ ｌＮｏ ４ ｅｉ ． ２ ａ
铁 路 集 装 箱 空箱 调 运 模 型 的建 立
陈小 红
（ 西安铁路职业技术学院 陕西 西安 ７ ０ １ ） １０ ４
摘
要： 集装 箱货源分布和流 向的极 大差异性 ， 上 ， 加 由于竞争和货主高要 求导致 了箱流在运输 方向上的 不平衡 更
加 突出， 而产 生了大量 的空箱运输 ， 从 使铁路 集装 箱运输 业蒙受 了重大损失 。本人 结合现有的单 一空箱调运模型 ，
ｓ ｇｅ—ｔｐ ａｗａ ｍｐ ｙ ｃ ｎ ａ ｎ ｒ ｒｐ ｓｔ ｎ ｍｏ ｅ ｗ ｉｈ ｉ ｍｏ ｅ ｉ ｉ ｅ ｗｉ ｅ ａ ｔ ａ ａ ｌ ｒ ｎ ｐ ｒ． ｉ ｌ ｎ ｙ ｅ ｒ ｉ ｙ ｅ ｔ ｏ ｔｉ ｅ ｅ ｏ ｉ ｏ ｄ ｌ， ｈ ｃ ｓ ｒ ｎ ｌ ｔ ｔ ｃｕ ｌｒ ｉ ｔ ｓ ｏ ｔ ｉ ｎ ｈ ｈ ａ
考虑铁路部 门的最终 目的是谋 求效益 最大化 ， 构造一个新 的单一 箱型下 的铁路 集装 箱空箱调运模 型 ， 更加符合铁
路 运 输 实 际。 关 键 词 ： 箱调 运 ； 箱运 输 ； 装 箱 运 输 能 力 空 重 集
中图分类号：２４３ Ｕ ９．
文献标识码 ： Ａ
文章编 号 ：４ ７一（０ ０ ０ ９３ ２ １ ） ２—０ ｌ ｏ ７—０ ３
集装箱空箱调运优化研究
3、如何借助先进的科技手段， 实现空箱调运的实时监控和智能 调度？
1、通过合理配置集装箱资源，可以有效减少空箱堆积和运输浪费。例如，通 过建立集装箱共享平台，实现不同运输企业之间的集装箱共享，降低空箱持有 成本。
2、优化运输路径可以提高空箱调运效率。例如，采用智能路径规划系统，根 据实时货物流量和运输需求，动态规划最优运输路径，降低运输时间和成本。
研究背景
集装箱码头堆场是指在港口内专门用于堆放集装箱的区域。随着国际贸易的迅 速增长，集装箱运输业务量不断增加，码头堆场面临着场地利用、货物安全、 装卸效率等方面的挑战。因此，对集装箱码头堆场进行优化管理，提高其运营 效率已成为研究的重要课题。
研究方法
本次演示采用了文献调研、案例分析和问卷调查等多种研究方法。首先，通过 文献调研了解集装箱码头堆场优化管理的相关理论和实践经验；其次，结合实 际案例分析，对码头堆场的运营管理进行深入探讨；最后，通过问卷调查收集 一线工作人员的意见和建议，为优化管理提供参考。
3、运输量：确定每个路径上的运输量限制，以避免超载等情况。
4、运输成本：确定每个路径上的运输成本，包括能源消耗、人力、设备折旧 等。
参考内容二
引言
随着全球贸易的不断发展，集装箱运输业面临着越来越大的挑战。集装箱码头 堆场作为货物运输的重要环节，其优化管理对于提高码头运营效率、降低成本 具有重要意义。本次演示旨在探讨集装箱码头堆场优化管理的研究背景、方法、 结果与讨论，以期为相关领域的研究和实践提供有益的参考。
一、集装箱码头生产调度优化的 意义
集装箱码头生产调度优化是指通过对码头的生产资源进行合理配置，以提高码 头整体运营效率。具体来说，就是根据货物的到达、装卸、运输等情况，科学 合理地安排码头上的装卸设备、运输车辆、仓储空间等资源，以实现以下几个 目标：
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铁路集中箱空箱调度优化建模案例
一、案例背景
集装箱运输是现代化货物运输发展方向之一。
但我国由于自然资源分布不平衡, 地区经济发展和城市布局等因素的影响, 全国集装箱货源分布和流向存在着很大差异, 必然导致箱流在方向上的不平衡；另一方面各种交通方式竞争十分激烈, 货主对集装箱运输提出越来越高的要求。
但是影响铁路集装箱货运市场一个很重要原因是空箱调整问题, 一些车站因空箱不足而产生等待装箱时间过长，而另一些车站则有空箱积压, 大大影响了集装箱的运用效率。
集装箱空箱调度与优化是铁路货运运输中一个有重要研究价值的课题。
二、问题描述
下面我们以广铁集团几个集装箱办理站的20英尺集装箱为例，分析集中箱空箱调度优化建模优化问题。
集装箱空箱需求和卸空箱情况（即空箱的供应和需求）信息如表1所示，各车站之间的距离如表2所示。
假设铁路货物列车的旅行速度为120公里/小时。
每个20英尺空箱单位运输费用为1.98元/箱公里。
若集装箱不能再规定时间窗内服务，需要一定的延迟到达或者提前到达等待费用，假设每个20英尺箱的延迟惩罚和提前到达的等待时间价值费分别为30元小时20元/箱.小时和20元/箱.小时。
表1 广铁集团几个集装箱空箱供需信息表
表2 各车站之间的距离表
三、问题分析建模
本案例需要解决的优化问题：
（1）在不考虑集装箱空箱供需服务时间窗的前提下，如何调配空箱使得空箱调配总费用最少？应用所学的运筹学中知识，构建相应的数学模型。
并分析求解其最优的调配方案。
（2）若考虑空箱需求的服务时间窗问题，如何构建其相应的运筹优化决策模型。