设计目的及意义

随着经济全球化的深入发展，贸易生产在全球范围内进行。港口，作为一种重要的战略资源，成为推进我国经济快速发展的重要力量。海运是全球货物运输的最主要途径之一，国内90%以上的外贸货物依靠港口流通，而集装箱运输以其低成本、装载量大、低货损、高效率的优点成为最主要的运输方式。由于集装箱港口的重要地位，各个国家都大力支持集装箱港口的发展。对着集装箱运输的快速发展，港口间的竞争也变得越发激烈，除了港口自身的地理位置因素和经济状况之外，码头的运营、服务和管理水平也成为其竞争力的主要源泉。

码头堆场是集装箱水路运输和陆路运输的交汇点，是进口箱和出口箱进行存放和交接的场所。码头翻箱率，作为港口服务质量的重要指标，不仅影响着码头的工作效率，还影响着码头的运营成本。目前，我国大多数港口翻箱率过高，其中中小码头平均翻箱率高达20%，与世界一流码头相比高出15%，严重影响其工作效率，增加了运营成本。

翻箱问题是影响集装箱港口运营的重要因素。降低堆场翻箱率，既可以节约码头运作成本，又可以加快集卡周转、减少船舶在港时间，提高客户服务满意度。所以，本论文研究的集装箱堆场翻箱率问题具有实际意义和经济意义。

国内外研究现状

集装箱的箱位优选可分两个阶段:（1）交箱阶段。卸船时，优选卸箱堆存位置，避免客户后提箱压先提箱;（2）提箱阶段。客户提箱时，如果存在翻箱操作，优化翻箱落箱位置，避免二次和多次翻箱。相关的研究有:

（1）交箱阶段。Zhang和周鹏飞分别利用整数规划和启发式算法优化箱位分配，其研究的关键问题是基于提箱时间估计翻箱量，但由于客户提箱时间随机性较强(大部分提箱时间可覆盖整个免费提箱期)，统计规律不明显，这些条件限制了该方法的实施效果。基于所有箱提箱概率相同的假设，Kim等分析了多种组合条件下完成贝内提箱作业的翻箱量，并给出了近似公式。Rommert等仿真分析了一个自动集装箱码头的箱位分配规则，通过优选分配规则来降低翻箱量，基于规则的分配较为简单，但精度较低。

（2）提箱阶段。假设客户提箱序列己知，以优选提箱时的翻箱落箱位，降低二次翻箱量为目标，提出了两种优化方法:①基于分支定界的算法，该算法精度较高，但计算复杂度较大，不适于动态求解;②基于后续翻箱量估计最小原则的启发式算法。徐亚等在此基础上改进了改启发式算法。基于确定的提箱序列假设，Caserta等提出了基于CM(Corridor Method)的翻箱落位近似算法，提出了三阶段启发式取箱优化算法来降低翻箱操作和作业时间，该算法允许跨贝翻箱，而实际中多数码头不允许跨贝翻箱。周鹏飞等基于Petri网构建了集装箱堆场进口集装箱提箱过程的翻箱仿真模型，给出集装箱港口翻箱概率经验公式，并提出了考虑各种翻箱概率的进口箱翻箱落位优化的启发式算法。