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滚装船车辆配载优化与系统实现

作　者: 权义柯
导　师: 茅云生
学　校: 武汉理工大学
专　业: 船舶与海洋工程
关键词: 滚装船 车辆配载 遗传算法 数据库
分类号: U693
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 21次
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内容摘要


配载是滚装船营运过程中的一个核心环节,配载工作的好坏直接影响到码头的装卸效率和船舶的运输效率以及船东的整个航次收益。传统的配载方法是凭借人工经验和车辆的次序配载完成的,但随着滚装船的大型化发展,滚装船的配载问题也越来越复杂,对效益的追求也越来越高,旧的配载方法已经不能满足日益发展的滚装运输。本文正是在此基础上展开的,旨在通过合理的配载方案,在尽可能符合实际配载情况的前提下,优化滚装船配载问题,并开发了滚装船配载管理系统,以便于滚船船舶的运营管理和配载方案的制定。本文以此为目的主要做了以下工作：1)分析了滚装船配载问题。通过分析可知,该问题可简化归类为组合优化问题中的背包问题。对于大规模的背包问题,通常的求解方法为启发式算法,遗传算法是启发式算法中常用的一种,由于背包问题的特点,及借鉴以往研究者的经验,故本文选用的算法也为遗传算法。2)对滚装配载的现实问题进行了提取,基于一系列假设建立了滚装船配载的数学模型,并通过算法设计实现了遗传算法求解车辆配载问题的编程。通过数值仿真可以得知,遗传算法优于按单位车辆长度(面积)运费和单位车辆重量运费的传统配载方法,并且,当车道越短,车道数越多时优化结果越好,从而验证了本文所选取算法的有效性。3)对多挂港滚装船配载系统进行了设计和统一规划,得到系统的结构形式及各部分的关联关系。分析配载系统的数据关系及需求情况并对其数据库部分进行了设计、生成和配置。在前文研究的算法的基础上,利用VB编程语言,实现了对船舶、车道信息、车辆类型、车辆信息、配载和港口配载信息的管理和查询。同时利用遗传算法求解车辆的配载模型,最终实现了航次收益最大化条件下,每一层甲板的可视化配载,通过配载车辆的位置,校核配载对船舶稳性的影响,从而得到最终的配载方案。该系统使滚装船的配载变得更加简单、清晰和智能,大大地提高了船舶配载的效率。

全文目录


中文摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章 引言  10-19
  1.1 论文的研究背景和意义  10-11
    1.1.1 研究背景和问题的提出  10
    1.1.2 滚装船配载问题的研究意义  10-11
  1.2 滚装船运输的相关概念  11-13
    1.2.1 滚装船的特点  11-12
    1.2.2 滚装船的配载工艺  12-13
  1.3 滚装船配载的相关要求  13-15
    1.3.1 配载的基本概念  13-14
    1.3.2 配载原则  14-15
    1.3.3 存在的问题  15
  1.4 滚装船配载研究的综述  15-17
  1.5 论文研究内容和思路  17-18
    1.5.1 前提假设  17-18
    1.5.2 研究内容和研究思路  18
  1.6 本章小结  18-19
第2章 滚装船配载问题的算法研究  19-30
  2.1 组合优化问题简介  19-20
    2.1.1 配载问题  19
    2.1.2 组合优化问题特点  19-20
  2.2 背包问题概述  20-23
    2.2.1 背包问题简介  20
    2.2.2 背包问题算法简介  20-21
    2.2.3 启发式算法简介  21-23
    2.2.4 配载问题算法选择  23
  2.3 遗传算法简介  23-29
    2.3.1 遗传算法基本概念  23-24
    2.3.2 遗传算法运行步骤  24-29
  2.4 本章小结  29-30
第3章 滚装船配载优化模型  30-47
  3.1 问题描述  30
  3.2 模型假设  30-31
  3.3 数学模型  31-34
    3.3.1 设计变量及参数  31-32
    3.3.2 目标函数及约束条件  32-34
    3.3.3 约束条件详细描述  34
  3.4 算法设计  34-40
    3.4.1 车辆预配载的遗传算法  35-37
    3.4.2 车辆详细配载的启发—变异算法  37-38
    3.4.3 混合遗传算法  38-40
  3.5 数值仿真和结果分析  40-46
  3.6 本章小结  46-47
第4章 滚装船配载系统的实现  47-71
  4.1 系统设计和架构  47-50
    4.1.1 系统设计思想  47-48
    4.1.2 系统结构设计  48-49
    4.1.3 系统功能模块细分  49-50
  4.2 数据库的设计、生成与配置  50-54
    4.2.1 数据库需求分析  51
    4.2.2 数据库概念结构设计  51-52
    4.2.3 数据库逻辑结构设计  52-53
    4.2.4 数据库的生成与配载  53-54
  4.3 数据库信息的实现  54-62
    4.3.1 滚装船基本信息实现  55-56
    4.3.2 车道信息实现  56-57
    4.3.3 车辆类型信息实现  57-60
    4.3.4 车辆信息的录入  60
    4.3.5 配载信息实现  60-62
  4.4 车辆配载  62-70
    4.4.1 配载计算  62-65
    4.4.2 港口配载信息实现  65-66
    4.4.3 配载显示  66-70
  4.5 本章小结  70-71
第5章 总结与展望  71-73
  5.1 全文总结  71-72
  5.2 研究展望  72-73
参考文献  73-76
致谢  76

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中图分类: > 交通运输 > 水路运输 > 水路运输技术管理 > 水运货物传送、装卸技术与设备
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