链上镖师 / Chain Biaoshi
CIE|集装箱码头主线船与支线船共享泊位：双线多船系泊下的泊位与岸桥协同优化
动态支线船替换与改进Benders分解提升紧张岸线资源的调度效率
论文面向主线船与支线船混合靠泊场景，提出动态双线多船系泊模式，并用改进Benders分解协同优化泊位分配、岸桥作业、支线船替换与直接中转。
- 01：DDMSM允许一艘主线船与多艘支线船共享泊位资源，支线船可在服务过程中动态替换。
- 02：中等规模实例中，Improved BD与CPLEX取得相同目标值，平均计算时间为3.75秒，CPLEX为157.5秒。
- 03：加权平均结果显示，DDMSM相较SSM降低目标函数值30.3%，相较DMSM降低10.0%。
主线船与支线船如何共享同一段岸线
传统单线系泊通常让一个泊位时段只服务一艘船，混合主线船与支线船作业时容易留下难以利用的岸线空间。论文提出动态双线多船系泊模式，让主线船占据内侧位置，最多两艘支线船依次停靠外侧位置，并由多台岸桥同时服务。
双线多船系泊模式及直接中转关系（来源：Fig.1）
动态支线船替换过程示意（来源：Fig.3）
泊位安排同时处理时间窗、替换与中转
模型围绕船舶预计到港、实际开始作业和实际离港时间建立服务关系。支线船完成作业后可以退出外侧位置，由后续支线船接替；主线船与支线船之间的兼容性、船长限制、时间重叠、直接中转和延误惩罚共同决定可行方案。
双线多船系泊模式下的泊位分配时间关系（来源：Fig.2）
01决策对象包括船舶靠泊位置、服务开始时间、离港时间和内外侧靠泊关系。
02目标函数纳入泊位位置偏差、船舶延误、岸桥使用、岸桥移动和中转相关收益。
03直接中转可减少中间堆场参与，并受到船舶空间关系与时间重叠约束。
DDMSM模型把泊位与岸桥放进同一套决策
论文建立混合非线性规划模型，刻画动态靠泊关系、支线船替换、直接中转、泊位时间窗、船长兼容性和连续岸桥作业。主线船的装卸任务分布在高作业量与低作业量贝位，支线船使用单个贝位，岸桥数量、服务连续性和移动过程进入统一成本目标。
1输入船舶到港、离港、长度、作业量与中转需求
2安排主线船与支线船的泊位、时间和动态内外侧关系
3分配岸桥数量并检查贝位作业、连续服务与冲突约束
4计算延误、岸桥、位置和中转相关成本
DDMSM模型的改进Benders分解求解框架（来源：Fig.4）
改进Benders分解怎样压缩求解规模
求解器将线性化模型拆分为放松主问题与泊位级子问题。主问题决定主要泊位分配、船舶服务时间和聚合岸桥数量；每个泊位的子问题评估具体岸桥作业与直接中转成本。算法加入聚合岸桥建模、有效不等式和Pareto最优割，以强化主问题松弛并改善迭代收敛。
阶段 1 求解放松主问题，生成泊位与聚合岸桥方案
阶段 2 按泊位分别求解岸桥作业子问题，获得成本与可行性信息
阶段 3 生成Benders割并回传主问题，更新上下界
阶段 4 当上下界差距达到容差时停止；无时间限制时有限收敛至ε-最优解
DDMSM模型改进Benders分解算法流程（来源：Algorithm: Improved BD procedure for the DDMSM model）
从中等到超大规模，计算效率差距逐步拉开
实验覆盖四种规模：小规模包含1艘主线船、4艘支线船和1个泊位；中等规模包含2艘主线船、8艘支线船和2个泊位；大规模包含4艘主线船、16艘支线船和4个泊位；超大规模包含8艘主线船、32艘支线船和8个泊位。结果显示，Improved BD在中等规模保持CPLEX目标值，在更大规模下继续生成可行方案。
不同实例规模下的计算性能与收敛结果比较（来源：Table 1）
中等规模平均计算时间
3.75 s
大规模平均时间降幅
56.0%
双线多船系泊带来的目标函数改善
模式比较显示，DDMSM在主线船与支线船混合靠泊环境中具有更低的加权平均目标函数值。相较单线系泊SSM，DDMSM降低30.3%；相较动态双线多船系泊DMSM，DDMSM降低10.0%。这组结果将泊位共享、支线船替换、直接中转和岸桥协同的综合作用落实到可比较的系统成本指标上。
不同泊位作业模式下目标函数值比较（来源：Fig.5）
不同泊位作业模式下目标函数值统计（来源：Table 2）
在论文设定的算例条件下，DDMSM为主线船与支线船共享紧张岸线、安排连续岸桥作业和减少中转环节提供了统一的优化框架。
到港、服务节奏、船型结构与岸桥效率的敏感性
论文进一步考察船舶到港时间扰动、泊位平均服务时长、泊位中主线船比例和岸桥作业效率变化对目标函数的影响。四组实验分别对应到港不确定性、泊位周转节奏、船型结构和设备生产率，能够检验DDMSM方案在关键运营参数变化下的响应。
船舶到港时间扰动下的目标函数变化（来源：Fig.6）
泊位平均服务时长的影响（来源：Fig.7）
泊位主线船比例的影响（来源：Fig.8）
岸桥作业效率的影响（来源：Fig.9）
模型适用条件与研究边界
算例规划期设为1周，共56个时间段，每段3小时；实例采用合成数据，并依据船舶类别、作业规则和类别相关参数范围生成，主线船与支线船在长度、作业量、靠泊角色和岸桥需求方面存在差异。论文明确指出，合成实例无法完全复现真实世界扰动，因此通过到港时间、泊位服务时长、主线船比例和岸桥生产率实验补充检验。
✓主线船同时使用3—6台岸桥，支线船使用1台岸桥。
✓主线船装卸量设为3200—4000 TEU，支线船装卸量为主线船的5%—10%。
✓双线多船系泊中通常同时安排不超过2艘支线船。
✓论文未报告真实港口历史数据上的现场部署效果，外推到其他码头时需重新校准泊位、船型、岸桥和中转参数。
论文：Dynamic double-line multi ship mooring mode for berth and quay crane allocation in a container terminal
作者：Chun Gan，Caimao Tan，Junliang He，Yu Wang
期刊：Computers & Industrial Engineering
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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
