链上镖师 / Chain Biaoshi
TRE|单向航道港口泊位与船舶调度：双泊位系泊综合优化
将泊位安排、航道通行与船舶周转时间放进同一套优化模型
论文面向单向航道港口，将泊位分配、船舶进出港调度与双泊位系泊模式联合建模，以最小化船舶总停留时间。
- 01：研究对象：泊位、单向航道、锚地与船舶周转流程。
- 02：核心方法：混合整数线性规划模型与定制化自适应大邻域搜索算法。
- 03：关键发现：ALNS在中大型实例中保持较短计算时间，并取得优于LNS的目标值。
双泊位系泊的港口应用场景
论文关注单向航道港口中的泊位与船舶调度协同问题。双泊位系泊模式允许两艘船在同一泊位平行靠泊，由岸桥同步服务。该模式已经应用于上海洋山深水港四期自动化码头，为高密度船舶到港条件下提升泊位利用率提供了作业基础。
双泊位系泊模式在上海洋山深水港四期自动化码头的应用（来源：Fig. 1）
根据港口人员提供的信息，双泊位系泊可将平均船舶切换时间由45分钟降至20分钟，泊位空闲时间减少约55.5%，泊位利用率接近提升一倍。
从锚地进港到离港的综合优化对象
船舶在港内经历锚地等待、航道通行、泊位等待、靠泊准备、集装箱装卸、离泊准备和出港通行等阶段。单向航道要求进港与出港船舶交替使用共享水域，船舶速度差异还会影响安全距离与通行顺序。论文将这些时间节点放入统一决策框架。
船舶靠泊与码头作业综合流程（来源：Fig. 2）
01泊位分配：确定船舶靠泊泊位与靠离泊时间。
02航道调度：安排进港、出港及方向切换顺序。
03目标函数：最小化计划期内所有船舶的总停留时间。
04安全要求：维持安全航行距离，禁止追越并避免对向冲突。
双泊位系泊如何改变作业约束
双泊位系泊会改变两艘船的靠泊、装卸与离泊关系。内侧船需要先靠泊，外侧船随后进入同一泊位；离泊时遵循外侧船先离开、内侧船后离开的顺序。模型还要求采用双泊位系泊的两艘船连续进入航道，内侧船长度不小于外侧船。
双泊位系泊模式下的船舶作业过程（来源：Fig. 4）
船舶周转时间线示意（来源：Fig. 6）
MILP模型与ALNS求解流程
论文建立混合整数线性规划模型，统一表示船舶进出港顺序、泊位分配、靠离泊时间、装卸时间、航道方向切换与双泊位系泊关系。面对泊位分配和船舶调度叠加形成的组合复杂度，研究设计了定制化ALNS算法，以较短计算时间搜索高质量可行方案。
11. 按船舶工作流生成进港、泊位和出港初始方案。
22. 使用两层编码分别表示船舶作业顺序与泊位分配。
33. 通过5类破坏算子和3类修复算子组合搜索新方案。
44. 通过2类泊位分配算子调整泊位安排。
55. 使用自适应权重与模拟退火准则接受候选解。
船舶调度方案的解码过程（来源：Fig. 5）
不同规模实例中的求解表现
实验覆盖小型、中型和大型实例。小型实例包含2至10艘船和2至4个泊位，中型实例包含15至30艘船和5至10个泊位，大型实例包含50至200艘船和30至50个泊位。研究将ALNS与CPLEX、LNS进行目标值和计算时间比较。
不同规模实例的计算结果比较（来源：Table 3）
中型实例
21.35%
大型实例
24.53%
中型实例中，ALNS平均计算时间为2.49秒，平均目标值为196.14；大型实例中，平均计算时间为31.50秒，平均目标值为537249.68。结果支持ALNS用于中大型泊位与航道联合调度。
双泊位系泊的效率影响与规划粒度
双泊位系泊会同步影响泊位服务、船舶切换和航道进出顺序。论文通过作业时间线与分阶段时间统计比较两种系泊模式，并将规划时间步系数Alpha纳入敏感性分析。Alpha从0到1对应规划窗口由1小时扩展至6小时。
启用与未启用双泊位系泊模式的船舶作业时间线比较（来源：Fig. 8）
双泊位系泊模式与常规模式的船舶总周转时间比较（来源：Table 4）
规划时间步系数Alpha敏感性分析（来源：Fig. 7）
船舶到达密度下的运营决策
到达密度会改变锚地等待、航道方向切换和泊位冲突的累积程度。论文建议港口运营者依据日内船舶流量调整规划时间步：船舶密度较高的作业日适合采用更细的1至2小时规划窗口，以改善初始调度方案并加快算法收敛。
不同船舶到达密度下的总船舶周转时间（来源：Fig. 10）
✓高到达密度：缩短初始规划时间窗口。
✓双泊位系泊适用时：同步检查内外侧船舶尺寸与进出港顺序。
✓航道安全要求：将安全距离和方向切换约束纳入统一调度。
模型适用条件与研究边界
论文面向单向导航航道、离散泊位布局和日计划泊位规划场景。模型假定计划期内船舶预计到达时间、港内航行时间和装卸持续时间已知且固定，规划时间被离散为固定时间步。双泊位系泊需要满足船舶尺寸、连续进港和外侧船先离泊等作业条件。
- 适用对象：存在共享单向航道与多泊位协同需求的港口日计划。
- 关键前提：到达时间、航行时间和装卸时间按计划参数给定。
- 边界条件：结论依赖安全航行距离、船舶速度、船长、作业量和准备时间等参数。
- 信息范围：给定页面文本未报告随机到达、潮汐变化或更复杂航道结构下的额外验证结果。
论文：Integrated optimization of berth allocation and vessel scheduling under double-berth mooring mode
作者：Jiao Mo，Hongtao Hu，Xiao Yang，Zhuo Sun，Youcheng Xi
期刊：Transportation Research Part E
链上镖师、先卜交通、先卜运筹通用论文ID
保存此推文 ID，可在粉丝群内获取相关材料，未来更多功能敬请期待
先卜科技团队：常文婕、张巧巧、王一航、夏子帆、张晓乐、祁园园、张仁义
