航线优化0309.docxVIP

第4章 集装箱内贸航线配船优化模型在这在加写内容，主要就是那么参数的介绍说明（选择哪几个可以等我模型改好之后告诉你）4.1问题描述随着远洋运输的迅猛发展,支线运输,即近洋运输也有很强的增长态势在集装箱支线班轮系统中,很多载箱量较小的船舶把集装箱从枢纽港运到喂给港,同时把需要运出的集装箱从喂给港运到枢纽港从图4.1可见,通常多条支线服务于一条集装箱干线,且支线船的数量常常是干线船数量的几倍所以,支线运输有更大的优化空间,更值得关注关于船舶航线优化和调度的研究远远落后于陆地和航空运输的研究，车辆调度问题,即V即,与支线集装箱班轮航线问题有类似的地方然而,作为经典V即问题的一种特殊变型,支线集装箱班轮航线问题与VRP及其几种变型都有很大不同例如,对于带回程运输的VRP,要求所有的货物都卸下来之后才能J干始装货,而支线班轮运输没有这个约束作为班轮运输,它最显著的特点是班期固定,而且船舶要周期性的访问固定的港口船公司为了满足一定的发船频率和运输需求,往往需要拥有一定数量相同种类的船舶每一航线所需船舶的数量等于航次时一间与服务频率(即发船频率)的乘积然而在VRP和其变型中,线路的优化和车辆的调度都是针对一次任务而言的此外,本文还将不同种类的船舶配置问题和航线优化设计统一为一个决策优化,这也正是本文的难点和创新点所在4.2模型建立的假设条件假设各港口间的集装箱运输需求为事前已知量，且无市场竞争因素；假设F公司所运营的航线都是利用自有船运营，无租船或租舱；3）假设2015-2020货量以2%的增幅连年增长，该公司货量增加量；4）假设船速不随舱位利用率的变化而变化；5）假设F公司的现有船舶和新购船舶都为一种船型，载箱量为5100TEU;6）先挂靠的港口优先装货，后面的港口不预留舱位；7）目前不同船公司不同航线的干线船，不同船型的设计航速差异较小,假设F公司所有的船，经济船速都为12.5节；8）假设各挂靠港口的相关费用均相同；9）假设货物运输过程中不存在中转货物；10）假设重箱优先运输，剩余舱位用于空箱调运；11）假设不存在港口异常的情况；12）船舶在港的停留时间为定值；13）以一星期为时间窗，一个时间窗内的货运需求不被满足，则该运量损失，造成机会成本，不能被累计到下一时间窗；14）4. 3模型的建立本文所研究的是涉及到港口数量较少情况下，航线和配船的混合优化，因此引入变量，表示第p种航线方案，配船的数量，该变量为决策变量，将配船的数量和航线有效的连接起来，该变量即作为模型的决策变量。其中p种方案是采用枚举的方式列出I个港口之间的不同航线方案。在本文中的航线均指闭合航线，即由港口A出发，航行结束后依然回到港口A。以三个港口A、B、C为例，三个港口分布如图***、如图***所示，港口分布关系对航线的方案枚举结果无影响则有以下几种方案：1）A-B-A;2）A-C-A;3）B-C-B;4）A-B-C-A;5）A-C-B-A;6）A-B-C-B-A。ABC图4.*港口分布图AABC图4.*港口分布图B 4.3.1模型参数符号1）：运营周期内，每艘船的船舶资本成本；2）：实际投入运营船舶的总数量；3）：船舶每海里的航行变动费用；4）：航线p的航行距离；5）6）：表示周期；7）:在港i的停留时间,包括停泊,装货,卸货等的时间；8）：船舶速度；9）:周期内每艘船的封存成本；10）11）:表示港口i和港口j之间重箱运费；12）:表示港口i和港口j之间空箱运费；13）：表示港口i和港口j之间重箱实际运量；14）：表示港口i和港口j之间重箱实际运量；15）：表示F公司航线运营中港口i和港口j之间重箱实际运输需求；16）：表示F公司航线运营中港口i和港口j之间空箱实际运输需求；17）:表示港口i和港口j之间重箱机会成本；18）:表示港口i和港口j之间空箱机会成本；19）19）：表示船舶的载箱能力，本文中F公司的船舶载箱量都为5100TEU；20) :表示装载量变量,周期内，离开港i时且可以到达j的载重量；21）：表示周期内每艘船完成p航线的次数；22）:港i的船舶最低到港频率，为了保证一定的服务质量；23) ：表示第p种航线方案，船舶的数量，该变量为决策变量；4.3.2模型建立模型以最大化F公司的运营收益最大为目标，考虑了运力不足时的机会成本、新购置船舶的资本成本、船舶闲置时期的封存成本、以及航行的变动成本。如公式（4.1）所示。 （4.1） 其中： （4.2） （4.3） （4.4） （4.5） （4.6）公式（4.2）表示运输收益；公式（4.3）表示实际需求大于运力能力时剩余未被运输的集装箱的机会成本；公式（4.4）表示新购置船舶的资本成本；公式（4.5）表示船舶闲置时期的封存成本；公式（4.6）表示航行的变动成本，即单位变动成本； （4.7） （