基于集装箱堆场龙门吊路径优化问题研究

杨柏进

摘 要 集装箱港口的综合竞争能力会受到位置因素、资源因素、技术因素等众多因素的影响。其中在码头堆场进行集装箱装卸的能力也是衡量集装箱港口综合实力的重要标准。因此，本文基于集装箱堆场龙门吊路径的优化问题展开分析与研究。

关键词 集装箱；龙门吊；路径优化

中图分类号 U6 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2017）14-0043-01

港口堆场集装箱装卸工作是集装箱运输行业的重点环节，因此，需要在集装箱装卸的过程中提高工作效率，其中最为主要的内容就是对堆场龙门吊的路径进行优化的问题。在本文中，根据相关的计算方式，对龙门吊的路径进行合理的分析计算，在最大程度上减少龙门吊移动路径的距离。

1 集装箱堆场的概况

1.1 集装箱运输的发展

集装箱是一种能够进行重复性使用的大型装货容器，集装箱运输就是将需要运输的货物放置在集装箱中，将集装箱作为运输过程中的一个单位，通过船只、铁路、公路、航空等不同的运输方式将集装箱运输、装卸的形式。在经济全球化的形势下，当前国际经济交流以及贸易日益频繁，随着国际市场的竞争逐渐激烈，使得很多跨国企业都需要选择能够进行大规模运输的方式，因此集装箱运输逐渐受到人们的关注。在20世纪70年代，我国开始在港口使用集装箱进行运输，经过70年代的最初起步、80年代的完善与稳定、90年代的迅速崛起，直到当前我国的集装箱运输产业已经从起步走向了成熟，成为集装箱产业发展最快的国家。在现代经济快速发展的新形势下，我国对外进出口贸易正在不断增长，因此需要不断发展港口中集装箱运输和装卸技术。

1.2 集装箱码头的概况

集装箱码头是进行集装箱运输的核心节点，同时也是国际贸易的交通枢纽。对外延伸国际运输线路，对内连接河道运输、铁路和公路等交通。集装箱码头主要有以下几点功能：作为集装箱运输的中转站，为集装箱运输提供堆存场地，为转换集装箱运输形式提供缓冲，连接水上运输与陆地运输。

同时作为集装箱码头，最为主要的是拥有完善的集装箱装卸设施，实现集装箱标准化、系统化、自动化的装卸流程。其中集装箱装卸设备主要有岸边装卸设备、水平运输设备、场地装卸设备。岸边装卸设备主要包括：集装箱装卸桥、高架式起重机、门座起重机。水平运输设备有挂车、牵引车、跨运车。场地装卸设备主要包括：叉车、起重机、吊运机等[1]。

1.3 堆场方式

在集装箱码头进行堆场，不仅能够起到集装箱装卸的功能，同时也会起到集装箱的存放、管理、交接等作用，集装箱堆场是码头最为重要的管理工作之一。在管理集装箱堆场时，需要从堆场分类、位置安排、堆场规则、存储、放置、中转、拆箱、装箱等众多方面进行全面的、细致的管理。

在场区的划分过程中，可以根据不同的实际情况进行分类，通常会通过以下几种方式进行划分。按照贸易形式，分成进口贸易箱区和出口贸易箱区。按照装载情况可以分成重装箱区以及空箱区。按照货物的种类可以分成普通箱区以及危险品箱区、中转箱区、冷藏箱区等。然后需要对整个箱区进行编号管理，其中可以按照不同的单位进行编号。从箱区、位、排、层这几项进行编号。

1.4 堆场龙门吊工作流程

在集装箱码头进行堆场龙门吊工作流程如下。

1）提箱工作。第一步，码头的堆场控制室会接到工作总图以及集装箱装船的顺序表，进而对船只的各个船舱进行检查，同时对船舱的空间进行计算。第二步，在控制室接到码头调度室发出的通知后，需要联系码头的交接人员，对工作流程以及提箱工作以及其他注意内容进行确认，然后通知相关堆场集装箱装卸设备到位，要求拖头就位。第三步，控制室将电脑中显示的提箱信息传给设备操作人员，操作人员跟据信息进行提箱工作，在确认集装箱提箱完成之后，再将信息传回控制室，工作人员将信息输入电脑。

2）卸箱工作。首先控制室在收到集装箱卸船的通知后，会进行集装箱堆场装卸的场区安排，同时通知码头的交接人员，制定卸船流程，通知各个集装箱装卸设备准备就绪，在控制室接到卸船表单之后，通知所有单位到位。其次，控制室通过电脑中的卸船流程指挥各个装卸设备开始工作，完成卸船操作工作。

2 龙门吊路径的优化设计

2.1 龙门吊路径的优化模型

想要将一个集装箱从堆场装到船只上，需要使用龙门吊将集装箱从码头堆场上吊起，然后通过龙门吊的移动，将集装箱吊至堆场边的集装箱卡车上方，再将集装箱放置在集卡中，将其运到岸边由集装箱装卸桥将集装箱送到船上。

龙门吊的路径优化就是指在符合集装箱装卸顺序的情况下，龙门吊从一个堆场位置到达另一个堆场位置，直到集装箱装卸完成。期间龙门吊移动的位置就是龙门吊的路径，优化的内容就是找到龙门吊的最短移动

路径[2]。

在优化过程中，首先是要符合集装箱装卸桥的工作顺序，在这一过程中可以将相同尺寸、相同重量、相同装卸船只的集装箱装卸任务作为同一任务，也可以叫作子任务，其中子任务装卸流程就是龙门吊的装卸顺序。其次，影响龙门吊提取顺序的还有集装箱的分布情况，也就是每个子任务在同一场区中的分布情况。在集装箱装卸过程中，子任务是在龙门吊完成一个次序的提取之后所移动的路线，当龙门吊从一個子任务到达下一个子任务，直到完成所有子任务之后，将所有的路线集中就是龙门吊的移动路径。

而在龙门吊的路径优化过程中，需要符合两个条件，首先，龙门吊的工作流程需要符合岸边集装箱装卸的次序。其次，所有需要优化的龙门吊路径集装箱要分布在同一个堆场箱区中，或者是相邻近的箱区。

2.2 相关算法

在对集装箱龙门吊路径优化过程中，可以采用退火的算法进行计算，这是一种进行局部算法的应用。

首先，需要在第一个任务中进行提箱。先从A类的集装箱堆场中开始堆场，然后将这一类的集装箱顺序好进行集合，然后根据其中的顺序号的大小将集装箱建立成一个矩阵。然后在第二个任务中需要装卸的集装箱从堆场中提取出来，将其中的顺序号进行集合，对其进行排序。按照这种方式进行，在第M个任务也完成时，会得出符合使得需求的任务顺序，进而获得第一行数据。在一个顺序号中对应着集装箱的一个数量的原始基数，将其放在第二行的位置上。而在每个子任务中都会有个工作要求数量，将其作为第三行数据。通过这三行组成一个矩阵a，通过对a的计算找到龙门吊的路径进行优化方式。

3 结论

总而言之，在集装箱码头上进行堆场龙门吊工作是集装箱装卸运输行业中最为重要的一项工作。随着国际经济交流和商品贸易的日益频繁，使用集装箱进行运输的情况也就越普遍，因此也需要对集装箱运输的各个环节进行有效的优化，尤其是在龙门吊工作环节，是整个集装箱装卸工作的重点，应当对龙门吊的路径进行合理的优化，最大程度地缩短龙门吊的工作路径，提高龙门吊的工作效率。

参考文献

[1]赵金秋.集装箱码头堆场翻箱问题建模与优化研究[D].大连：大连理工大学，2016.

[2]钱继锋.集装箱码头“岸桥—集卡—堆场”作业计划的优化[D].北京：北京交通大学，2014.