集装箱堆场空间资源优化配置问题研究文献综述

文献综述（或调研报告）：

堆场资源分配问题的国内外研究现状:

（1）国外研究现状

随着集装箱运输事业的发展，有关海外集装箱港口的研究不停地进行着。1980年代以后，许多外国研究人员对堆场的空间资源分配进行了广泛的研究。

有很多的学者在堆存位置的选择或堆存策略的选择上进行了较多的研究：Kim Hwan等（2002）以自动化码头的装卸作业时间最小，整体的作业效率最高为目标，通过预先确定自动化集装箱码头堆场的布局和码头设备性能，对堆场空间分配问题进行研究，提出了垂直型的集装箱堆场空间分配模型^[1]。 Preston和Kozan（2001）在先到先服务（FCFS）、后到先服务（LCFS）和随机服务三种不同的集装箱班轮装卸作业顺序模式下，以船舶在港时间（等待时间和作业时间总和）最短为目标，将如何确定集装箱最优位置的问题转变成一个NP-Hard的混合整数规划模型（MIP），通过GA进行求解。结合案例分析表明，如果堆场的设施设备布置合理，三种策略的船舶作业时间相差不大；当堆场的整体作业效率为10%-15%时，船舶的等待时间会随着堆场的作业效率线性变化^[2]。Ebru（2003）以跨运车为研究对象，对跨运车运载计划的制定问题进行深入分析，以进口集装箱为研究主体，对堆场空间资源的分配问题进行研究，以船舶在港时间最短为目标，将该问题与岸桥调度相结合并将两者的集成问题划分成三部分：（1）为每个到场集装箱分配合适的堆存空间；（2）为每个到场集装箱分配合适的运输设备；（3）岸桥作业的调度优化过程^[3]。Der-Horng Lee和Jin Xin Cao等（2009）研究了集卡的调度和存储空间分配问题，并提出了一种新的方法将这两个问题集成在一起，目标是最小化集卡的总运行时间，并通过启发式算法验证方法的有效性^[4]。Hu等（2014）采用两阶段法进行堆场出口箱箱位分配，在第一阶段进行贝位选择，第二阶段解决具体箱位分配问题^[5]。

有很多国外学者从堆场装卸资源的角度对堆场的调度或分配问题进行研究： W.C.Ng等（2005）研究了在双向行驶车道下，给定一系列不同准备时间的作业的情况下多台堆场龙门吊的调度问题。通过考虑起重机干扰、车道共享等因素，将调度问题转化为一个整数规划问题并且是一个NP-Complete问题，并通过基于动态规划的启发式算法来验证算法的有效性^[6]。W.C.Ng和K.L.Mark（2007）以最小化装卸任务的总等待时间为目标，研究了不同准备时间的装卸作业任务下场桥的调度问题，并建立相应的数学模型，通过分支定界算法对模型进行求解并给出了算法的上下限^[7]。

（2）国内的研究现状

国内的集装箱运输起步于上世纪八十年代，而相关的研究则会更晚些，近些年来，随着集装箱业务的发展，特别是国内众多港口的吞吐量连续多年居世界的前十位，更引起了国内学者的关注。

从空间资源的角度看：王斌（2007）以堆场的整体装卸效率最高为目标，通过滚动计划的方法，对堆场中集装箱的存储问题进行研究，以便能够将船舶上的集装箱分配到贝位当中，龙门吊仅需到预定的贝位中进行装卸作业即可^[8]。周鹏飞、方波（2011）以客户提取的集装箱为研究对象，通过对箱位的分配和优选，提出了在不确定条件下随机交箱序列的箱位分配方法，并利用启发式算法对问题进行求解，通过仿真模拟验证算法能够改善箱位的分配的效果^[9]。

从装卸资源的角度看：韩晓龙（2005）以龙门吊为研究对象，以龙门吊的分配数量和龙门吊的运行时间最短为目标建立相关的龙门吊路径优化和分配模型^[10]。苏君利（2006）以目前集装箱港口堆场应用最广泛的装卸设备（轨道式龙门吊和轮胎式龙门吊）为研究对象，从设备自身的性能、需求的硬件条件以及供电等方面对两种设备进行比较分析，为堆场设备的选取提供了依据^[11]。盛扬等（2015）基于集装箱堆场容量的动态变化，以进出口箱混合堆存和每条作业路任务量已知为前提，提出一种基于遗传算法的集装箱港口空间动态分配策略。该策略使得通过同一条作业路径进入堆场的进口箱堆存在不同的箱区，这样可以保证同一船舶的集装箱堆存得集中而又分散^[12]。毛钧等（2014）详细分析了堆场空间资源分配的决定因素，在混堆模式下提出优化空间资源配置的两阶段思路，第一阶段平衡贝位闻的作业量，第二阶段最小化集卡在泊位和堆场之间的运输距离，并建立了相应的两阶段模型^[13]。张灿荣等（2015）考虑了集装箱重量概率分布随堆存状况可变的情形，使其更加符合实际情况^[14]。