基于蟻群算法的集裝箱船航線優(yōu)化
發(fā)布時(shí)間:2021-10-06 23:36
在集裝箱運(yùn)輸過程存在各種各樣的航線方案,每種方案效率以及成本各不同。航線優(yōu)化指的是,船公司對現(xiàn)有運(yùn)輸航線進(jìn)行合理規(guī)劃的目的,就是為了提高運(yùn)輸效率,降低成本,獲得更大的利潤。集裝箱運(yùn)輸市場常常會(huì)受到一些具有突發(fā)性、不可預(yù)見性的因素的影響,這給船舶運(yùn)輸行業(yè)和航線的優(yōu)化增加了很大的風(fēng)險(xiǎn)和困難。因此,在不可預(yù)見的影響因素影響下,各大船舶航線運(yùn)輸公司如何根據(jù)港口吞吐量把船舶安排到最佳航線上,在最短的路徑上獲得最大收益,使得在有限的船舶資源條件下,通過合理優(yōu)化分配,從而創(chuàng)造最大的經(jīng)濟(jì)效益,成為集裝箱船運(yùn)輸研究的重點(diǎn)問題。針對隨機(jī)變化的情況,開展航線優(yōu)化研究具有重要現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用價(jià)值。航線運(yùn)輸具有港口眾多,到港時(shí)間不確定等一系列復(fù)雜性問題,是典型的np-hard問題,啟發(fā)式算法更加適用于這種復(fù)雜度較高的航線優(yōu)化問題,本文在研究相關(guān)理論的基礎(chǔ)上,對比分析了幾種方法用于航線優(yōu)化問題的啟發(fā)式算法以及各自的優(yōu)缺點(diǎn),最終選擇蟻群算法,作為基本優(yōu)化算法來開展航線優(yōu)化模型的設(shè)計(jì)。在蟻群算法優(yōu)化模型設(shè)計(jì)中,首先以某船公司運(yùn)輸航線需求為背景,針對港口眾多、各港口的吞吐量變化大、貨物到港時(shí)間復(fù)雜、航線重復(fù)繞路、船舶裝載...
【文章來源】:大連海事大學(xué)遼寧省 211工程院校
【文章頁數(shù)】:63 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
圖2-1蟻群算法基本邏輯結(jié)構(gòu)??Fig.?2-1?Basic?Logic?Structure?of?Ant?Colony?Algorithms??
?大連海事大學(xué)專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文???3船舶航線優(yōu)化的模型設(shè)計(jì)??3.1航線優(yōu)化問題的提出??航線本質(zhì)上是一條供船舶運(yùn)輸貨物的海上通道,船舶需要在不少于兩個(gè)港口間定期??往返,并且從事裝配貨物運(yùn)輸活動(dòng)。船舶運(yùn)輸行業(yè)中,路徑問題是影響收益的巨大影響??因素,路徑的選擇直接影響運(yùn)輸?shù)臅r(shí)間。集裝箱航線本質(zhì)上是一條供集裝箱船運(yùn)輸貨物??的海上通道,集裝箱運(yùn)輸船需要在不少于兩個(gè)港口之間進(jìn)行貨物的運(yùn)輸,以及定期往返,??并且從事集裝箱貨物運(yùn)輸活動(dòng)。在船舶租賃期間,每一天的消耗都是一筆巨大的開銷。??因此,對于一條航線進(jìn)行優(yōu)化,選擇合理最優(yōu)的運(yùn)輸航線,是每個(gè)船舶運(yùn)輸租賃公司都??要考慮的問題。航線的優(yōu)化也直接影響到收益的優(yōu)化。作為一個(gè)公司,收益是首先要考??慮的因素。以此,選擇合理的航線進(jìn)行優(yōu)化,是勢在必行的。具體優(yōu)化流程圖如3-1所??7J\?〇??開始??航線問題分析??建立優(yōu)化模型?'???定參數(shù)??確認(rèn)約束條件??數(shù)據(jù)分析及運(yùn)算??結(jié)束??圖3-1航線優(yōu)化模型流程圖??Fig.?3-1?Flow?chart?of?route?optimization?model??-19?-??
?大連海事大學(xué)專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文???初始參數(shù)設(shè)定??—I??——?設(shè)置禁忌表??I??生成備選航線?^???計(jì)算每一備選航線??收益??N??比歷史最^>???更新最優(yōu)解??更新信息素??:??揮發(fā)????基于當(dāng)前收益信息??計(jì)算港口航線最優(yōu)??解??^否滿足終止規(guī)^>??輸出優(yōu)化解集并排??序??圖3-2算法流程圖??Fig.?3-2?Algorithm?Flow?Chart??3.3.1信息素因子分區(qū)域變換模型??蟻群算法的優(yōu)化參數(shù)主要包括有:信息素啟發(fā)因子、期望啟發(fā)因子和殘留因子,這??三種參數(shù)的設(shè)置對算法尋優(yōu)以及收斂速度都具有很大的影響。三種參數(shù)中信息素啟發(fā)因??子能夠直接影響下屬節(jié)點(diǎn)上的信息量,并能夠影響其所能受到的重視程度,信息量大,??越容易陷入局部最優(yōu)解。期望啟發(fā)式因子可以影響螞蟻就近選擇線路的概率。殘留因子??是代表之前螞蟻經(jīng)過后的信息素殘留情況,數(shù)值大小的會(huì)顯著影響后續(xù)螞蟻的尋優(yōu),可??以影響算法的尋優(yōu)速度以及收斂速度。??-25?-??
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]基于蟻群優(yōu)化算法的無人船艇航線自動(dòng)生成及路徑規(guī)劃[J]. 張海妮. 艦船電子工程. 2019(03)
[2]改進(jìn)蟻群算法的機(jī)器人路徑規(guī)劃研究[J]. 劉永建,曾國輝,黃勃,李曉斌. 電子科技. 2020(01)
[3]基于優(yōu)化蟻群算法在TSP問題中的應(yīng)用研究[J]. 蔣曉繼. 信息與電腦(理論版). 2019(03)
[4]一種改進(jìn)粒子群通訊算法在目標(biāo)搜索中的應(yīng)用[J]. 何喬. 軟件導(dǎo)刊. 2019(05)
[5]一種提高集群調(diào)度性能的改進(jìn)型蟻群算法[J]. 劉素芹,張千,王俊爽. 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用. 2018(07)
[6]基于改進(jìn)蟻群算法的自動(dòng)導(dǎo)引運(yùn)輸車全局路徑規(guī)劃方法研究[J]. 梁建剛,劉曉平,王剛,韓松. 機(jī)電工程. 2018(04)
[7]集裝箱碼頭混合交叉作業(yè)集成調(diào)度模型[J]. 陳超,張哲,曾慶成. 交通運(yùn)輸工程學(xué)報(bào). 2012(03)
[8]新形勢下我國沿海內(nèi)貿(mào)集裝箱班輪航線優(yōu)化研究[J]. 張延. 物流工程與管理. 2011(11)
[9]集裝箱航線盈虧預(yù)測對新辟航線決策的影響[J]. 范國明. 交通財(cái)會(huì). 2006(09)
[10]異常(Outlier)檢測算法綜述[J]. 陳華,李繼波. 大眾科技. 2005(09)
博士論文
[1]蟻群優(yōu)化方法研究及其在潛艇導(dǎo)航規(guī)劃中的應(yīng)用[D]. 劉利強(qiáng).哈爾濱工程大學(xué) 2008
[2]無人機(jī)航路規(guī)劃方法研究[D]. 柳長安.西北工業(yè)大學(xué) 2003
碩士論文
[1]干支線協(xié)同的集裝箱海運(yùn)航線優(yōu)化模型與船期的干擾管理[D]. 呂夢華.大連理工大學(xué) 2018
[2]基于海洋再分析產(chǎn)品的遠(yuǎn)洋船舶航線優(yōu)化設(shè)計(jì)方法研究[D]. 尚文雙.哈爾濱工程大學(xué) 2018
[3]班輪航線配船與艙位分配兩階段魯棒優(yōu)化研究[D]. 李翔宇.大連海事大學(xué) 2018
[4]基于改進(jìn)蟻群算法的機(jī)器人路徑規(guī)劃[D]. 邱莉莉.東華大學(xué) 2015
[5]集裝箱班輪運(yùn)輸航線優(yōu)化與班期設(shè)計(jì)研究[D]. 宋術(shù)青.大連海事大學(xué) 2013
[6]多agent機(jī)器人系統(tǒng)導(dǎo)航及路徑規(guī)劃的研究[D]. 張晨旭.中北大學(xué) 2009
[7]集裝箱班輪航線配船模型的優(yōu)化研究[D]. 欒法敏.中國海洋大學(xué) 2009
[8]集裝箱班輪運(yùn)輸?shù)暮骄網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化研究[D]. 李文歡.上海海事大學(xué) 2007
[9]綜合TF/TA最優(yōu)航跡規(guī)劃算法的研究[D]. 李祥.西北工業(yè)大學(xué) 2003
本文編號:3420955
【文章來源】:大連海事大學(xué)遼寧省 211工程院校
【文章頁數(shù)】:63 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
圖2-1蟻群算法基本邏輯結(jié)構(gòu)??Fig.?2-1?Basic?Logic?Structure?of?Ant?Colony?Algorithms??
?大連海事大學(xué)專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文???3船舶航線優(yōu)化的模型設(shè)計(jì)??3.1航線優(yōu)化問題的提出??航線本質(zhì)上是一條供船舶運(yùn)輸貨物的海上通道,船舶需要在不少于兩個(gè)港口間定期??往返,并且從事裝配貨物運(yùn)輸活動(dòng)。船舶運(yùn)輸行業(yè)中,路徑問題是影響收益的巨大影響??因素,路徑的選擇直接影響運(yùn)輸?shù)臅r(shí)間。集裝箱航線本質(zhì)上是一條供集裝箱船運(yùn)輸貨物??的海上通道,集裝箱運(yùn)輸船需要在不少于兩個(gè)港口之間進(jìn)行貨物的運(yùn)輸,以及定期往返,??并且從事集裝箱貨物運(yùn)輸活動(dòng)。在船舶租賃期間,每一天的消耗都是一筆巨大的開銷。??因此,對于一條航線進(jìn)行優(yōu)化,選擇合理最優(yōu)的運(yùn)輸航線,是每個(gè)船舶運(yùn)輸租賃公司都??要考慮的問題。航線的優(yōu)化也直接影響到收益的優(yōu)化。作為一個(gè)公司,收益是首先要考??慮的因素。以此,選擇合理的航線進(jìn)行優(yōu)化,是勢在必行的。具體優(yōu)化流程圖如3-1所??7J\?〇??開始??航線問題分析??建立優(yōu)化模型?'???定參數(shù)??確認(rèn)約束條件??數(shù)據(jù)分析及運(yùn)算??結(jié)束??圖3-1航線優(yōu)化模型流程圖??Fig.?3-1?Flow?chart?of?route?optimization?model??-19?-??
?大連海事大學(xué)專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文???初始參數(shù)設(shè)定??—I??——?設(shè)置禁忌表??I??生成備選航線?^???計(jì)算每一備選航線??收益??N??比歷史最^>???更新最優(yōu)解??更新信息素??:??揮發(fā)????基于當(dāng)前收益信息??計(jì)算港口航線最優(yōu)??解??^否滿足終止規(guī)^>??輸出優(yōu)化解集并排??序??圖3-2算法流程圖??Fig.?3-2?Algorithm?Flow?Chart??3.3.1信息素因子分區(qū)域變換模型??蟻群算法的優(yōu)化參數(shù)主要包括有:信息素啟發(fā)因子、期望啟發(fā)因子和殘留因子,這??三種參數(shù)的設(shè)置對算法尋優(yōu)以及收斂速度都具有很大的影響。三種參數(shù)中信息素啟發(fā)因??子能夠直接影響下屬節(jié)點(diǎn)上的信息量,并能夠影響其所能受到的重視程度,信息量大,??越容易陷入局部最優(yōu)解。期望啟發(fā)式因子可以影響螞蟻就近選擇線路的概率。殘留因子??是代表之前螞蟻經(jīng)過后的信息素殘留情況,數(shù)值大小的會(huì)顯著影響后續(xù)螞蟻的尋優(yōu),可??以影響算法的尋優(yōu)速度以及收斂速度。??-25?-??
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]基于蟻群優(yōu)化算法的無人船艇航線自動(dòng)生成及路徑規(guī)劃[J]. 張海妮. 艦船電子工程. 2019(03)
[2]改進(jìn)蟻群算法的機(jī)器人路徑規(guī)劃研究[J]. 劉永建,曾國輝,黃勃,李曉斌. 電子科技. 2020(01)
[3]基于優(yōu)化蟻群算法在TSP問題中的應(yīng)用研究[J]. 蔣曉繼. 信息與電腦(理論版). 2019(03)
[4]一種改進(jìn)粒子群通訊算法在目標(biāo)搜索中的應(yīng)用[J]. 何喬. 軟件導(dǎo)刊. 2019(05)
[5]一種提高集群調(diào)度性能的改進(jìn)型蟻群算法[J]. 劉素芹,張千,王俊爽. 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用. 2018(07)
[6]基于改進(jìn)蟻群算法的自動(dòng)導(dǎo)引運(yùn)輸車全局路徑規(guī)劃方法研究[J]. 梁建剛,劉曉平,王剛,韓松. 機(jī)電工程. 2018(04)
[7]集裝箱碼頭混合交叉作業(yè)集成調(diào)度模型[J]. 陳超,張哲,曾慶成. 交通運(yùn)輸工程學(xué)報(bào). 2012(03)
[8]新形勢下我國沿海內(nèi)貿(mào)集裝箱班輪航線優(yōu)化研究[J]. 張延. 物流工程與管理. 2011(11)
[9]集裝箱航線盈虧預(yù)測對新辟航線決策的影響[J]. 范國明. 交通財(cái)會(huì). 2006(09)
[10]異常(Outlier)檢測算法綜述[J]. 陳華,李繼波. 大眾科技. 2005(09)
博士論文
[1]蟻群優(yōu)化方法研究及其在潛艇導(dǎo)航規(guī)劃中的應(yīng)用[D]. 劉利強(qiáng).哈爾濱工程大學(xué) 2008
[2]無人機(jī)航路規(guī)劃方法研究[D]. 柳長安.西北工業(yè)大學(xué) 2003
碩士論文
[1]干支線協(xié)同的集裝箱海運(yùn)航線優(yōu)化模型與船期的干擾管理[D]. 呂夢華.大連理工大學(xué) 2018
[2]基于海洋再分析產(chǎn)品的遠(yuǎn)洋船舶航線優(yōu)化設(shè)計(jì)方法研究[D]. 尚文雙.哈爾濱工程大學(xué) 2018
[3]班輪航線配船與艙位分配兩階段魯棒優(yōu)化研究[D]. 李翔宇.大連海事大學(xué) 2018
[4]基于改進(jìn)蟻群算法的機(jī)器人路徑規(guī)劃[D]. 邱莉莉.東華大學(xué) 2015
[5]集裝箱班輪運(yùn)輸航線優(yōu)化與班期設(shè)計(jì)研究[D]. 宋術(shù)青.大連海事大學(xué) 2013
[6]多agent機(jī)器人系統(tǒng)導(dǎo)航及路徑規(guī)劃的研究[D]. 張晨旭.中北大學(xué) 2009
[7]集裝箱班輪航線配船模型的優(yōu)化研究[D]. 欒法敏.中國海洋大學(xué) 2009
[8]集裝箱班輪運(yùn)輸?shù)暮骄網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化研究[D]. 李文歡.上海海事大學(xué) 2007
[9]綜合TF/TA最優(yōu)航跡規(guī)劃算法的研究[D]. 李祥.西北工業(yè)大學(xué) 2003
本文編號:3420955
本文鏈接:http://sikaile.net/kejilunwen/daoluqiaoliang/3420955.html
教材專著