路徑成本優(yōu)化模型

1、第 3 章 港口集卡路徑成本優(yōu)化模型3.1 港口集卡作業(yè)模式分析面向“作業(yè)路”的傳統(tǒng)集卡作業(yè)模式目前，我國(guó)大部分港口采用龍門吊裝卸工藝，其中岸橋、集卡、龍門吊是完 成集裝箱裝卸的主要機(jī)械設(shè)備， 岸橋負(fù)責(zé)對(duì)到港的船舶進(jìn)行裝卸作業(yè)， 龍門吊對(duì) 堆場(chǎng)的集裝箱進(jìn)行進(jìn)出場(chǎng)作業(yè)， 集卡銜接碼頭前沿岸橋和后方堆場(chǎng)龍門吊的之間 工作，是港口集裝箱進(jìn)口、出口、轉(zhuǎn)堆作業(yè)過程中的重要運(yùn)輸設(shè)備，其主要在岸 橋與堆場(chǎng)之間及堆場(chǎng)各箱區(qū)之間作水平運(yùn)輸。這些集裝箱裝卸設(shè)備只有相互協(xié) 調(diào)、相互配合才能夠保證集裝箱裝卸作業(yè)的順利進(jìn)行， 否則會(huì)出現(xiàn)裝卸設(shè)備等待 現(xiàn)象和擁堵現(xiàn)象，降低設(shè)備資源的利用率和港口的物流能力。但大部分港口目前

2、仍采用傳統(tǒng)的集卡作業(yè)模式， 即面向“作業(yè)路” 的集卡作 業(yè)模式。該模式可描述為： 港口工作人員根據(jù)裝卸集裝箱的業(yè)務(wù)量配置岸橋， 且 按照一定的比例為每臺(tái)岸橋分配一定數(shù)量的集卡， 從而形成由幾輛集卡所組成的 一組固定集卡為某一臺(tái)特定的岸橋服務(wù)。 在整個(gè)集裝箱的裝卸作業(yè)過程中， 集卡 在預(yù)先設(shè)定的固定路線上行駛， 岸橋、集卡和龍門吊形成固定作業(yè)線路運(yùn)載集裝 箱。在集裝箱的進(jìn)口作業(yè)中， 首先由岸橋?qū)⒋吧闲柽M(jìn)口的集裝箱放到等待卸船 的空集卡上， 然后裝載進(jìn)口集裝箱的集卡沿固定路線行駛， 并到指定的堆場(chǎng)箱區(qū) 卸下集裝箱，最后空車行駛到岸橋下等待下一個(gè)卸船作業(yè)。同樣在裝船作業(yè)中， 首先龍門吊將堆場(chǎng)箱區(qū)內(nèi)

3、的出口集裝箱放在空集卡上， 然后由集卡運(yùn)輸出口集裝 箱行駛到岸橋下等待裝船作業(yè)， 裝船結(jié)束后集卡再空載行駛到堆場(chǎng)箱區(qū)進(jìn)行下一 個(gè)裝船作業(yè) 56, 70。一般面向“作業(yè)路”的集卡作業(yè)模式會(huì)根據(jù)岸橋的配置數(shù)量安排需要服務(wù)的 集卡數(shù)量，通常一臺(tái)岸橋需要配置 56 輛集卡，則所需集卡的總數(shù)量為裝船和卸 船岸橋總數(shù)的 5 倍或 6 倍82 。這種面向“作業(yè)路”的傳統(tǒng)集卡作業(yè)模式下司機(jī) 操作簡(jiǎn)單、便于管理、沿固定作業(yè)路線不易出錯(cuò)，但是隨著信息技術(shù)的進(jìn)步、港 口物流業(yè)的發(fā)展， 這一模式逐漸暴露出缺點(diǎn)， 阻礙港口物流效率的提高。 其存在 的弊端表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：首先，如果某條作業(yè)路上集卡對(duì)岸橋的配置量是個(gè)已

4、知的固定值， 若集卡配 置量少可能會(huì)導(dǎo)致岸橋等待集卡的現(xiàn)象， 降低碼頭前沿的作業(yè)效率； 相反，若集 卡配置量過多又會(huì)產(chǎn)生資源的浪費(fèi)、 資源利用率低下； 此作業(yè)路下可能會(huì)出現(xiàn)集 卡排隊(duì)等待的現(xiàn)象，而此時(shí)其它作業(yè)路可能集卡缺少，造成整個(gè)港口集卡資源的 不合理利用，影響港口的整體運(yùn)作效率。其次，在面向“作業(yè)路”的作業(yè)模式下， 集卡為某一特定的岸橋服務(wù)，當(dāng)集卡完成一次作業(yè)后，空載回到堆場(chǎng)或者碼頭進(jìn) 行下一次作業(yè)，這造成集卡空載率較高、能源消耗大、運(yùn)行成本高。最后，集卡 沿著固定的路徑行駛，當(dāng)碼頭上集卡數(shù)量過多時(shí)，易發(fā)生交通堵塞，這對(duì)碼頭的 運(yùn)作效率帶來很大的不利影響。面向“作業(yè)面”的集卡作業(yè)模式通過對(duì)

5、傳統(tǒng)集卡作業(yè)模式的分析可以看出：在面向“作業(yè)路”的集卡作業(yè)模式下，集卡空載率高、能耗和時(shí)間浪費(fèi)多、易出現(xiàn)集卡堵塞現(xiàn)象等，較大地影響 了集卡作業(yè)效率。要解決這一問題，就必須打破面向“作業(yè)路”的傳統(tǒng)集卡作業(yè) 模式，實(shí)現(xiàn)面向“作業(yè)面”的集卡作業(yè)模式。在面向“作業(yè)面”的集卡作業(yè)模式 中，集卡不在局限于服務(wù)某一固定的岸橋， 而是多條作業(yè)路共享所有集卡，將裝 船、卸船和轉(zhuǎn)堆收發(fā)等一系列需要集卡的作業(yè)整體調(diào)度，以保證集卡在卸載后可 投入其它需要負(fù)載的作業(yè)路中，從而實(shí)現(xiàn)集卡重載進(jìn)入堆場(chǎng)，重載離開堆場(chǎng)。這 不僅大大提高了集卡的重載利用率、 縮短集卡的空載行駛時(shí)間和距離、減少空載 率、減低能源成本，而且還提高了集

6、卡與岸橋、龍門吊的協(xié)調(diào)度，增強(qiáng)整個(gè)港口 集裝箱物流系統(tǒng)的運(yùn)作效率83。兩種集卡作業(yè)模式的具體對(duì)比，如表 3-1所示。表3-1面向“作業(yè)路”和“作業(yè)面”的集卡作業(yè)模式對(duì)比Table 3-1 Comparison of trucks operating mode for the "operation road" and "work surface"對(duì)比方面面向“作業(yè)路”的集卡作業(yè)模式面向“作業(yè)面”的集卡作業(yè)模式集卡空載行駛距離由于集卡服務(wù)于單一路徑，空載 距離占總行程的50%集卡服務(wù)于不冋路線，實(shí)現(xiàn)了重載重出”，縮短集卡空載行駛距離集卡利用率服務(wù)固定作業(yè)線，

7、利用率低下動(dòng)態(tài)整合調(diào)度，提高利用率對(duì)岸橋作業(yè)效率的影響由于岸橋成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)咼于集卡成 本，集卡不按時(shí)接受岸橋的服務(wù) 造成岸橋作業(yè)效率擺脫了集卡服務(wù)于固定岸橋的限制，使集卡按照作業(yè)的具體情況接受岸橋服務(wù)，提高岸橋的服務(wù)效率實(shí)現(xiàn)途徑人工調(diào)度，固定作業(yè)模式按照集卡路徑最優(yōu)化原則進(jìn)行調(diào)度經(jīng)濟(jì)效益集卡空載成本和集卡的等待成本 較高，減低經(jīng)濟(jì)效益縮短空載距離，提高裝卸設(shè)備的協(xié)調(diào)運(yùn) 作、設(shè)備的利用效率，增加經(jīng)濟(jì)效益3.2基于最短路徑和最小等待時(shí)間的集卡調(diào)度模型鑒于面向“作業(yè)路”的傳統(tǒng)集卡作業(yè)模式導(dǎo)致的集卡效率低和港口物流能力 低，采用面向“作業(yè)面”的集卡作業(yè)模式對(duì)集卡進(jìn)行調(diào)度。目前在面向“作業(yè)面” 的集卡作業(yè)模

8、式下已提出了基于最短路徑和最小等待時(shí)間的兩種集卡調(diào)度模型， 以期縮短集卡行駛距離、減少港口裝卸設(shè)備的等待時(shí)間。321基于最短路徑的集卡調(diào)度模型在集卡調(diào)度過程中，該模型的主要目標(biāo)是集卡行駛距離最短且集卡配置數(shù)量 最少54。即岸橋和龍門吊總是選擇距離自身最短路徑的集卡進(jìn)行服務(wù)，該模型 保證了集卡行駛路程的最短化，但是易導(dǎo)致集卡作業(yè)過程中的阻塞現(xiàn)象， 增加集 裝箱裝卸設(shè)備的等待時(shí)間，降低裝卸設(shè)備的利用效率，提高集卡作業(yè)成本。YN YN目標(biāo)函數(shù)：min二二 Xijj i JSi Sj Sj(3-1)約束條件：YN、' Xj < yea i j mi =1,2，,YN(3-2)YN'

9、; Xj _ ycniji A= 1,2, ,YN(3-3)YN YN二二 Xij 二 maxh,m)j =1 i J(3-4)Xj -0 i =1,2, ,YN; j= 1,2, ,YN(3-5)其中，Xj為決策變量，表示集卡在某條作業(yè)回路中（如船舶一箱區(qū)i 一箱區(qū) j 船舶）的行走次數(shù)；Si為船舶所停泊位和箱區(qū)i之間的距離；Sj為箱區(qū)i和 箱區(qū)j之間的距離；ycai表示箱區(qū)i可容納的進(jìn)口集裝箱總量；ycni表示箱區(qū)i可 容納的出口集裝箱總量；YN為堆場(chǎng)箱區(qū)的數(shù)量；h為船舶的進(jìn)口集裝箱數(shù)量；m 為船舶的出口集裝箱數(shù)量。式（3-1）是以集卡行走路程最短的目標(biāo)函數(shù)；式（3-2）實(shí)現(xiàn)了某箱區(qū)進(jìn)口的

10、集裝箱總量不大于該箱區(qū)的容量限制；式（3-3）保證各箱區(qū)出口集裝箱全部運(yùn)走；式（3-4）表示集裝箱裝卸任務(wù)的完成。322基于最小等待時(shí)間的集卡調(diào)度模型該模型將集卡水平運(yùn)輸過程中集卡在岸橋和龍門吊下的等待時(shí)間作為調(diào)度的標(biāo)準(zhǔn)，也就是說：當(dāng)集卡完成一次作業(yè)任務(wù)后即將進(jìn)入下一次調(diào)度時(shí)，需要判斷集卡在每一個(gè)岸橋或龍門吊下的等待時(shí)間， 集卡優(yōu)先服務(wù)于等待時(shí)間較小的作 業(yè)線。該模型盡管減少了集卡的等待時(shí)間， 但是由于集卡在運(yùn)輸過程中還涉及到 起點(diǎn)和目的地之間的距離，所以僅考慮等待時(shí)間的最小化不能實(shí)現(xiàn)港口裝卸設(shè)備 效率的提高62 0定義模型所需的符號(hào)含義如下:p集卡，共N輛集卡，p =1,2 / , N ;M

11、 集卡調(diào)度任務(wù)的總和；bi 集卡開始進(jìn)行調(diào)度任務(wù)i的時(shí)間; fi調(diào)度任務(wù)i結(jié)束時(shí)的時(shí)間；集卡完成調(diào)度任務(wù)i至開始調(diào)度任務(wù)j之間的時(shí)間，即集卡等待時(shí)間; 調(diào)度任務(wù)j的最大等待時(shí)間；Xij決策變量，y m 決策變量，Zip 決策變量，tjaj目標(biāo)函數(shù):Xj =1表示完成調(diào)度任務(wù)i與調(diào)度任務(wù)j的為同一輛集卡; ypi "表示第p輛集卡由任務(wù)i開始進(jìn)行作業(yè)； Zip =1表示第p輛集卡完成任務(wù)i后結(jié)束工作。M Mf =、xij tijj =1 i =1min(3-6)約束條件:- y pi = 1i=1pN(3-7)M£Z=1ipp N(3-8)i咼MNZXj 'J ypj

12、 =1 jM(3-9)i珀pmMNZXj二Zip= 1M(3-10)i =1p#MZXj (bi - fitij廠:ajj M(3-11)i ¥,yf2討0”j"'i, JM ; p N(3-12)MXj式（3-6）是以集卡等待時(shí)間最小的目標(biāo)函數(shù);式（ 3-7）和式（ 3-8）表示每輛集卡僅對(duì)一個(gè)箱區(qū)進(jìn)行服務(wù)；式（ 3-9）和式（ 3-10）保證每個(gè)調(diào)度任務(wù)開始僅一次且結(jié)束一次；式（ 3-11）表示當(dāng)集卡執(zhí)行完任務(wù) i 后選擇下一個(gè)任務(wù) j 時(shí)，任務(wù) i 和任務(wù) j 滿足的時(shí)間約束；式（ 3-12）表示決策變量為 0 或 1。3.3 港口集卡路徑成本分析3.3.1

13、影響港口集卡作業(yè)效率的因素為了提高港口集卡作業(yè)效率，增強(qiáng)港口物發(fā)展水平，采用面向“作業(yè)面”的 集卡作業(yè)模式， 動(dòng)態(tài)的對(duì)集裝箱裝卸設(shè)備進(jìn)行配置。 集卡作為港口碼頭前沿與堆 場(chǎng)之間主要的水平運(yùn)輸設(shè)備， 銜接著岸橋和龍門吊的之間的作業(yè)， 其作業(yè)效率的 高低直接關(guān)系到港口集卡路徑成本的多少， 影響港口集卡作業(yè)效率的因素主要包 括：（1）集卡的數(shù)量 集卡在港口前沿和堆場(chǎng)之間的水平運(yùn)輸是集裝箱港口物流系統(tǒng)中的重要環(huán) 節(jié)，銜接著前沿岸橋和后方龍門吊的工作。 在集裝箱裝卸的運(yùn)營(yíng)成本中， 岸橋的 成本比較高， 所以為了保證岸橋的工作效率， 通常在后方堆場(chǎng)配備數(shù)量較多的龍 門吊和集卡， 以防止在裝卸船過程中出現(xiàn)岸

14、橋等候集卡的現(xiàn)象。 但在實(shí)際運(yùn)營(yíng)過 程中，配置超量的集卡會(huì)造成集卡資源的浪費(fèi)以及集卡運(yùn)輸?shù)慕煌ǘ氯?這阻礙 了碼頭生產(chǎn)效率的提高和港口物流的靈活運(yùn)轉(zhuǎn)； 相反，當(dāng)港口吞吐量較大時(shí)， 集 卡數(shù)量過少會(huì)導(dǎo)致岸橋等待集卡， 造成岸橋成本增多。 所以安排合適的集卡數(shù)量 才能滿足岸橋和龍門吊的裝卸，才能確保港口整體裝卸效率的提高。（2）需要裝卸的集裝箱總量在集裝箱的裝卸作業(yè)中， 由于每次需要裝卸的集裝箱總量是不確定的， 這就 會(huì)造成裝卸設(shè)備的空閑或繁忙。 當(dāng)需要進(jìn)出口的集裝箱數(shù)量少時(shí)， 集卡能快速的 完成任務(wù)且不易產(chǎn)生擁堵現(xiàn)象和等待現(xiàn)象； 反之，則由于任務(wù)量大導(dǎo)致集卡不能 及時(shí)完成集裝箱的運(yùn)載且易出現(xiàn)道

15、路擁堵現(xiàn)象和裝卸設(shè)備之間的等待現(xiàn)象， 增加 集卡運(yùn)輸成本，所以集卡作業(yè)效率與所需運(yùn)載的集裝箱總量密切相關(guān)。（3）碼頭前沿和堆場(chǎng)的距離以及堆場(chǎng)各箱區(qū)的布局 集卡在碼頭前沿和堆場(chǎng)之間進(jìn)行集裝箱裝卸作業(yè)時(shí)， 集卡始發(fā)地和目的地之 間的距離影響到集卡的運(yùn)輸效率。 集卡在堆場(chǎng)內(nèi)的水平運(yùn)輸需要對(duì)行駛路徑做出 選擇，從而避免發(fā)生交通阻塞，盡快到達(dá)目的地。一般情況下，港口堆場(chǎng)箱區(qū)存 放的集裝箱分為重箱、 空箱、冷藏箱和特種箱。 其中存放各種集裝箱的箱區(qū)數(shù)目 及位置不確定，視具體堆場(chǎng)而定。若碼頭前沿與堆場(chǎng)及各箱區(qū)之間距離比較遠(yuǎn)， 則集卡的行駛路徑較長(zhǎng)，效率較低；反之，則行駛路徑較短，但易導(dǎo)致集卡的排 隊(duì)現(xiàn)象，降

16、低集卡作業(yè)效率。（4）岸橋及龍門吊數(shù)量以及作業(yè)效率 岸橋、集卡和龍門吊相互銜接完成集裝箱在碼頭前沿和堆場(chǎng)的裝卸作業(yè)， 這 三者之間是相互聯(lián)系、 相互制約的。 岸橋和龍門吊的配備數(shù)量與集卡作業(yè)效率存 在著一定的聯(lián)系， 若岸橋配備數(shù)量較少， 當(dāng)集裝箱裝卸任務(wù)較多時(shí)則會(huì)出現(xiàn)集卡 在碼頭前沿等待岸橋的現(xiàn)象， 造成集卡在前沿的擁擠； 若配備數(shù)量多， 會(huì)出現(xiàn)岸 橋等待集卡的現(xiàn)象， 增加了岸橋的成本。 同樣，龍門吊的數(shù)量配備與集卡的路徑 優(yōu)化也存在著類似地關(guān)系。 岸橋、龍門吊的作業(yè)效率與集卡的作業(yè)效率應(yīng)相互協(xié) 調(diào)使集裝箱的裝卸任務(wù)順利完成， 否則會(huì)出現(xiàn)集卡等待岸橋、 岸橋等待集卡或龍 門吊等待集卡、 集卡等

17、待龍門吊的現(xiàn)象， 對(duì)集卡的運(yùn)輸效率造成影響。 所以應(yīng)合 理的配備岸橋、龍門吊的數(shù)量以及作業(yè)效率， 以提高集卡裝卸集裝箱的作業(yè)效率。3.3.2 港口集卡路徑成本構(gòu)成基于最短路徑的集卡調(diào)度以集卡運(yùn)輸路徑最短為目標(biāo)， 易產(chǎn)生岸橋、 集卡和 龍門吊在進(jìn)行集裝箱裝卸作業(yè)時(shí)的堵塞狀況， 造成集裝箱裝卸設(shè)備之間等待時(shí)間 較長(zhǎng)，降低了港口的物流能力。 基于最小等待時(shí)間的集卡調(diào)度模型僅考慮了裝卸 設(shè)備之間的等待時(shí)間， 忽略了集卡行駛距離的遠(yuǎn)近。 這兩種集卡調(diào)度模型僅實(shí)現(xiàn) 了集卡運(yùn)輸?shù)膯文繕?biāo)要求，不能實(shí)現(xiàn)港口整體物流水平的提高。為此，本文以集卡在集裝箱的裝船、卸船、水平運(yùn)輸、堆場(chǎng)作業(yè)等業(yè)務(wù)流程 中產(chǎn)生的總成本最小

18、為目標(biāo)對(duì)集卡行駛路徑進(jìn)行研究， 其中集卡在以上業(yè)務(wù)活動(dòng) 中主要產(chǎn)生以下三部分的成本：（1）固定成本。包含兩方面的成本，一是集卡的固定成本，另一個(gè)是岸橋 或龍門吊服務(wù)集卡裝卸集裝箱的固定成本。 集卡的固定成本是由集卡定期維修成 本、保養(yǎng)成本、 折舊成本構(gòu)成的； 與集卡的數(shù)量有關(guān)， 與集卡行駛路徑關(guān)系不大。 岸橋或龍門吊服務(wù)集卡裝卸集裝箱的固定成本與需要進(jìn)出口的集裝箱總量有關(guān)。（2）可變成本。集卡的可變成本與單位距離集卡的耗油成本、集卡行駛路 徑長(zhǎng)短有關(guān)。在面向“作業(yè)路”的集卡模式中，集卡的行駛路徑是固定不變的； 而在面向“作業(yè)面”的集卡作業(yè)模式中，集卡的行駛路徑是變動(dòng)的，因此，集卡 的可變成本也

19、隨之發(fā)生變化。（3）懲罰成本。集卡的懲罰成本是由集卡作業(yè)效率低或岸橋、集卡和龍門 吊之間作業(yè)不協(xié)調(diào)導(dǎo)致的集裝箱裝卸不能連續(xù)進(jìn)行的成本。具體的懲罰成本如 下：集卡到達(dá)碼頭前沿后， 不能及時(shí)進(jìn)行集裝箱裝卸時(shí)產(chǎn)生的集卡等待岸橋的成本；集卡到達(dá)堆場(chǎng)箱區(qū)后，龍門吊效率慢造成的集卡等待龍門吊的成本。在港口集卡的運(yùn)輸過程中，將集卡等待岸橋和龍門吊服務(wù)的懲罰成本計(jì)入成本模型中可 以通過路徑安排減少港口的擁堵現(xiàn)象，提高各種集裝箱裝卸設(shè)備的作業(yè)效率。3.4面向“作業(yè)面”的港口集卡路徑成本優(yōu)化模型建立本文在對(duì)基于最短路徑和最小等待時(shí)間的集卡調(diào)度策略分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合對(duì)影響港口集卡作業(yè)效率的因素及集卡裝載集裝箱過程中

20、產(chǎn)生的各項(xiàng)成本進(jìn)行 分析，建立了面向“作業(yè)面”的港口集卡路徑成本優(yōu)化模型。該模型將集卡行駛 路徑和集卡的等待服務(wù)時(shí)間分別轉(zhuǎn)化為可變成本、懲罰成本，并綜合了由集卡配 置數(shù)量和所需裝卸的集裝箱總量產(chǎn)生的固定成本，從而將集卡路徑總成本最小確定為目標(biāo)函數(shù)，這避免了基于最短路徑和最小等待時(shí)間的單目標(biāo)集卡調(diào)度策略所 帶來的集卡作業(yè)效率低、運(yùn)營(yíng)成本高、港口物流能力較弱的缺點(diǎn)。模型的假設(shè)條件在建立港口集卡路徑成本優(yōu)化模型時(shí)，設(shè)定假設(shè)條件如下：（1）港口岸邊無集裝箱緩沖區(qū)；（2）港口的進(jìn)、出口集裝箱總量確定；進(jìn)出口集裝箱在堆場(chǎng)中分箱區(qū)堆存，即進(jìn)口箱區(qū)中出口集裝箱的數(shù)量為 0，出口箱區(qū)中進(jìn)口集裝箱的數(shù)量為 0;出

21、口 集裝箱在堆場(chǎng)中所占的箱區(qū)以及各箱區(qū)的數(shù)量已知；進(jìn)口集裝箱在堆場(chǎng)中所占的箱區(qū)以及各箱區(qū)的數(shù)量已知；各個(gè)箱區(qū)最多能夠容納的集裝箱數(shù)量確定；（3）集卡車隊(duì)與岸橋的距離，堆場(chǎng)各箱區(qū)之間的距離已知；（4）集卡每次僅運(yùn)輸一個(gè)40TEU的標(biāo)準(zhǔn)集裝箱；（5）集卡之間相互獨(dú)立且功能相同，如裝箱、卸箱、轉(zhuǎn)堆及容量且速度相 同；（6）對(duì)特殊集裝箱的運(yùn)輸：如冷藏箱、特種箱，集卡不予考慮；（7）岸橋和輪胎式龍門起重機(jī)的服務(wù)時(shí)間已知，即岸橋、輪胎式龍門起重 機(jī)裝卸每個(gè)集裝箱的時(shí)間已知；（8）忽略堆場(chǎng)各箱區(qū)的移箱、翻箱作業(yè)；忽略天氣對(duì)集裝箱裝卸及集卡行 駛等各種作業(yè)流程造成的影響；（9）集卡從車隊(duì)出發(fā)，完成任務(wù)后返回集

22、卡車隊(duì)停放處。模型的符號(hào)說明集卡的編號(hào)，共I輛集卡i =1,2,1 ；k 岸橋的編號(hào)，共K臺(tái)岸橋k =1,2 - ,K ;j 輪胎吊的編號(hào)，共J個(gè)輪胎吊j =1,2,J ;M 堆場(chǎng)共有箱區(qū)M個(gè)，第m個(gè)箱區(qū)最多容納集裝箱的數(shù)量為Pm m =1,2, ,M ；dok 集卡停車場(chǎng)o與岸橋k之間的距離k=1,2,，K ；dmn 堆場(chǎng)相鄰各箱區(qū)之間的距離 m = 1,2,，M; n=1,2，M ；U 港口需要從碼頭前沿運(yùn)往堆場(chǎng)的進(jìn)口集裝箱總數(shù)；qm各箱區(qū)進(jìn)口的集裝箱需求量；L港口需要從堆場(chǎng)運(yùn)往碼頭前沿的出口集裝箱總數(shù)；qm各箱區(qū)出口的集裝箱數(shù)量；q每輛集卡的最大載重量；b第i輛集卡運(yùn)輸?shù)拇螖?shù)，共bi次（

23、b= 1,2,，bj，將集卡完成岸橋一進(jìn)口箱區(qū)一出口箱區(qū)一岸橋這一作業(yè)過程視為一次運(yùn)輸；Xib 第i輛集卡的第b次運(yùn)輸與岸橋k的服務(wù)關(guān)系，若第i輛集卡的第b次 運(yùn)輸由岸橋k服務(wù)，則X； =1 ;反之，X； =0 ；yj第i輛集卡的第b次運(yùn)輸與輪胎吊j的服務(wù)關(guān)系，若第i輛集卡的第b 次運(yùn)輸由輪胎吊j服務(wù)，則yib =1;反之，=0 ；第i輛集卡的第b次運(yùn)輸與箱區(qū)m、箱區(qū)n的服務(wù)關(guān)系，若第i輛集 卡的第b次運(yùn)輸從箱區(qū)m經(jīng)過箱區(qū)n，則召陽=1 ；反之，乙陽=0 ；tk岸橋k的作業(yè)效率，即第k臺(tái)岸橋服務(wù)于一個(gè)集裝箱的時(shí)間；tj 輪胎吊j的作業(yè)效率，即第j個(gè)岸橋服務(wù)于一個(gè)集裝箱的時(shí)間；tib第i輛集卡的

24、第b次運(yùn)輸由岸橋k服務(wù)完成作業(yè)的時(shí)刻；ttib第i輛集卡的第b次運(yùn)輸?shù)竭_(dá)岸橋k的時(shí)刻；tj第i輛集卡的第b次運(yùn)輸由輪胎吊j服務(wù)完成作業(yè)的時(shí)刻；tti 第i輛集卡的第b次運(yùn)輸?shù)竭_(dá)輪胎吊j的時(shí)刻；tK 在集裝箱裝卸的整個(gè)作業(yè)過程中所有集卡I總運(yùn)輸次數(shù)下等待岸橋K的時(shí)間；tJ 在集裝箱裝卸的整個(gè)作業(yè)過程中所有集卡I總運(yùn)輸次數(shù)下等待輪胎吊J的時(shí)間；Co單輛集卡的固定成本；Ci 集卡行駛單位路徑的成本，即運(yùn)輸成本，隨行駛路程的距離而變化；C2 岸橋每次服務(wù)一個(gè)集裝箱的成本；C3 輪胎吊每次服務(wù)一個(gè)集裝箱的成本；C4 集卡在岸橋、輪胎吊下等待的單位時(shí)間懲罰成本。模型的建立本文打破了集卡傳統(tǒng)固定“作業(yè)路”模式，基于面向“作業(yè)面”的集卡作業(yè) 模式下，在綜合考慮影響集卡路徑優(yōu)化的因素以及集卡固定成本、可變成本、懲罰成本的基礎(chǔ)上，建立了集卡路徑成本優(yōu)化模型。該模型以集卡從裝卸集裝箱開 始到任務(wù)完成產(chǎn)生的總成本最小為目標(biāo)，在尋求集卡最優(yōu)路徑的同時(shí)實(shí)現(xiàn)成本的 優(yōu)化。目標(biāo)函數(shù)：I KI bi m M|min f =Co I +Ci T|送為 dokXiiS X X dmnZmn +i=1b=1mz：1 n=1（ 3-13）（C2 C3） （U L） C4 （t, tJ）約束條件：K'、xib =1 i =