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中文摘要：论文分析了港外集卡的作业流程以及港内集卡作业的流程，综合考虑分析港内集卡和外卡的优化调度的调度模式，在传统集卡调度研究的基础上建立了新的综合调度模式。
关键词：港口；集卡；作业流程；综合调度
中图分类号：U691
一、背景描述
经济全球化的发展，集装箱运输量的不断飙升，对港口的硬件设施提出了新的挑战，例如道路资源、运输装卸设备等。港外提箱送箱的集卡的数量也与日俱升，而道路资源的有限性，使得港前的交通经常出现堵塞现象，该问题与港内作业的调度问题构成了港口提升作业效率的两大瓶颈。而当前的研究主要停留在港内设备资源配置、港內车辆路劲规划等方面，没有考虑港前的外卡的路径、作业等问题。此外，由于港口操作十分复杂，目前大部分研究仅考虑单项操作的优化，而缺乏对整个操作流程的综合优化。
二、集卡港口内外作业流程
对港口区域而言，集卡可分为两类，港内运集装箱的叫内卡，港外送、提箱的集卡称为外卡。集装箱港口主要完成集装箱装卸、临时堆存和集装箱的提箱与收箱等基本功能，围绕这些基本功能，为了解决当前港前集卡（外卡）的交通堵塞给港口带来的相关问题，如图1所示，我们将集卡港口的作业流程分为两个子系统，港外运输系统以及港内集卡作业系统。
港口内部的作业从运输的角度来说主要涉及到集装箱由堆场到岸边所产生的堆场作业、港内交通、岸边作业以及相关的港口资源配置等。集卡港外运输作业从空间上来说可以追溯到内陆的工厂、仓库、中转站等发货点，其中还会涉及到内地集装箱的空箱堆场。一般作业流程如图2所示。集卡主要完成的工作就是提箱给货主、工厂、中转站场，然后将集装箱送往港口。集卡内陆的运输流程以及运输方式的组成，是根据国际运输法规和各条航线上的经济地理等条件决定的。它必须将分散的小批量货物预先集中起来，组成大批量货物，然后通过内陆集卡运输将集装箱送至集装箱码头堆场。
三、传统集卡调度模式研究
近年来，国际上很多著名的港口都致力于港口资源优化配置、港口资源利用率、集卡行驶路径、距离、时间的研究，以达到提高港口作业效率，节约成本的成效。对于集卡调度的研究多以内卡的港内作业流程为基础，或者优化路径、或者优化时间概括起来可以从港口设备配置调度模式、最优路径调度模式、作业时间最小的调度模式、面向作业面的动态调度模式以及考虑了交通堵塞的调度模式进行描述。
船舶到港后，港口调度人员根据船舶配载信息图、集装箱进、出口数量、堆场贝位图等参数来配置机械设备，也就是说当船舶到港时，判别是装船还是卸船，根据集装箱量为船配置岸桥桥吊与轮胎吊，依据桥吊数，每台桥吊配备5-6辆集卡，集卡按规定作业路线沿顺时针方向运输，集卡始终为该桥吊、轮胎吊服务直至船离开泊位。整个装卸过程中桥吊、轮胎吊和集卡形成固定作业线路，集卡司机操作比较简单，沿着单一作业路线不易出错，但是，由于集卡配置数量依靠调度经验，中控室二十四小时实时监控，实时现场调配，浪费大量人力、物力，缺乏集卡的灵活调度。
四、综合调度模式设计
当前集卡的调度模式主要是内卡的调度模式，它们以港内作业流程为研究对象，没有结合外卡的运输状况，这也是造成港前交通堵塞的主要因素所在。为了解决该问题，本文将协调港口外部外卡的运输，提出一种新的调度模式即：港内、外集卡的综合调度模式，在该调度模式中，以集卡港口内、外作业流程为主线建立的综合调度网络，不仅考虑港内集卡的调度，也考虑了外卡的优化调度，并应用运筹规划的相关理论来解决集卡港、内外作业调度时间差带来的交通堵塞问题。
港口内、外集卡的调度问题是一个复杂的系统问题，而该系统中所涉及的主要元素就是：外卡、内卡的作业流程。因此，本文所提出的综合调度模式主要从两方面着手，一方面分析了外卡从货运站、工厂等发货地到达港口的最短时间模式及实现方法，另一方面分析了港内内卡作业的最短时间，同时，还考虑了这两个模块的衔接问题，从整个作业流程来看两个模块之间还有闸口到堆场以及堆场一段时间的停留相隔，所以最终把两个模块及其衔接点整合在一起，根据船期、港内集卡作业时间、堆场停留时间、闸口到达堆场的时间、港外集卡所需最短时间来确定相应的外卡送箱（提箱）时间，以控制港前集卡的流量。
基本思想是：假定船舶到港时刻为t1，港内装卸作业时间为t2，堆场停留时间为t3，外卡通过港口闸口到达目的堆场的运输时间为t4，外卡从货运中转站或者客户处到达港口闸口的运输时间为t5，则理论上外卡应该在（t1-t2-t3-t4-t5）时刻从货运中转站或者客户处出发前往港口，这样通过船舶到港时间来确定外卡从货运中转站或者客户处出发的时间，可以实现货运中转站或者客户处、港口闸口、目的堆场和到港船舶之间的“无缝”衔接，最大限度的减少外卡在港口闸口的排队时间，降低集装箱和船舶的在港时间、提高港口的吞吐量。但实际上港口各个环节的时间不可能为准确值，而且一般情况下t5远大于t3，所以外卡从货运中转站或者客户处出发的时刻可以确定为（t1-t2-t4-t5）。
当前港口作业系统时间的规划主要是根据船期表来确定，船期有其自身的周期性，和集中性，船期的具体时间由船公司的控制和运作而定，通常是提前安排好船期表，供港口后续工作参考。所以，可以将船期看做一个固定的常数，重箱（或空箱）在堆场的滞留时限也可以设定一个时间区间[a，b]，最终可以根据船期、堆场停留时限、港内集卡作业时间、港外集卡所需最短时间来确定相应的外卡送箱（提箱）时间，以控制港前集卡的流量。
经过在港口现实场景中，进行了外卡最短作业时间计算与内卡最短作业时间，并最终确定了客户的最晚送箱时间，能够优化各集卡路径，提高集卡作业效率的同时，预防了港前集卡堵塞问题，从而能够改善当前港口的运行效率。
参考文献：
[1]谢海垚，申金升.基于交通发生规律的港口物流园区交通组织研究[J].物流科技，2008，25（10） 28-30.
[2]关秀光.基于BPR思想的集装箱码头集卡作业系统模拟及优化分析[D].上海海事大学，2004，6.
[3]洪叶.多层次的港口物流发展与整合研究[D].上海交通大学，2008，1.
[4]郭思维，魏云达.我国港口物流发展现状分析[J].中国高新技术企业，2009，15（7）：75-76.
[5]赵璐.集装箱港口物流系统的仿真与优化研究[D].大连理工大学，2007，12.
[6]黄芳.港口物流系统集疏运环节协调优化分析[D].西南交通大学，2006，3.
[7]张海青.码头集装箱卡车优化调度及其仿真[D].青岛大学，2008，6.
[8]李臻，雷定献.多车场车辆优化调度模型及算法[J].交通运输工程学报，2004，4（l）：83-86.
关键词：港口；集卡；作业流程；综合调度
中图分类号：U691
一、背景描述
经济全球化的发展，集装箱运输量的不断飙升，对港口的硬件设施提出了新的挑战，例如道路资源、运输装卸设备等。港外提箱送箱的集卡的数量也与日俱升，而道路资源的有限性，使得港前的交通经常出现堵塞现象，该问题与港内作业的调度问题构成了港口提升作业效率的两大瓶颈。而当前的研究主要停留在港内设备资源配置、港內车辆路劲规划等方面，没有考虑港前的外卡的路径、作业等问题。此外，由于港口操作十分复杂，目前大部分研究仅考虑单项操作的优化，而缺乏对整个操作流程的综合优化。
二、集卡港口内外作业流程
对港口区域而言，集卡可分为两类，港内运集装箱的叫内卡，港外送、提箱的集卡称为外卡。集装箱港口主要完成集装箱装卸、临时堆存和集装箱的提箱与收箱等基本功能，围绕这些基本功能，为了解决当前港前集卡（外卡）的交通堵塞给港口带来的相关问题，如图1所示，我们将集卡港口的作业流程分为两个子系统，港外运输系统以及港内集卡作业系统。
港口内部的作业从运输的角度来说主要涉及到集装箱由堆场到岸边所产生的堆场作业、港内交通、岸边作业以及相关的港口资源配置等。集卡港外运输作业从空间上来说可以追溯到内陆的工厂、仓库、中转站等发货点，其中还会涉及到内地集装箱的空箱堆场。一般作业流程如图2所示。集卡主要完成的工作就是提箱给货主、工厂、中转站场，然后将集装箱送往港口。集卡内陆的运输流程以及运输方式的组成，是根据国际运输法规和各条航线上的经济地理等条件决定的。它必须将分散的小批量货物预先集中起来，组成大批量货物，然后通过内陆集卡运输将集装箱送至集装箱码头堆场。
三、传统集卡调度模式研究
近年来，国际上很多著名的港口都致力于港口资源优化配置、港口资源利用率、集卡行驶路径、距离、时间的研究，以达到提高港口作业效率，节约成本的成效。对于集卡调度的研究多以内卡的港内作业流程为基础，或者优化路径、或者优化时间概括起来可以从港口设备配置调度模式、最优路径调度模式、作业时间最小的调度模式、面向作业面的动态调度模式以及考虑了交通堵塞的调度模式进行描述。
船舶到港后，港口调度人员根据船舶配载信息图、集装箱进、出口数量、堆场贝位图等参数来配置机械设备，也就是说当船舶到港时，判别是装船还是卸船，根据集装箱量为船配置岸桥桥吊与轮胎吊，依据桥吊数，每台桥吊配备5-6辆集卡，集卡按规定作业路线沿顺时针方向运输，集卡始终为该桥吊、轮胎吊服务直至船离开泊位。整个装卸过程中桥吊、轮胎吊和集卡形成固定作业线路，集卡司机操作比较简单，沿着单一作业路线不易出错，但是，由于集卡配置数量依靠调度经验，中控室二十四小时实时监控，实时现场调配，浪费大量人力、物力，缺乏集卡的灵活调度。
四、综合调度模式设计
当前集卡的调度模式主要是内卡的调度模式，它们以港内作业流程为研究对象，没有结合外卡的运输状况，这也是造成港前交通堵塞的主要因素所在。为了解决该问题，本文将协调港口外部外卡的运输，提出一种新的调度模式即：港内、外集卡的综合调度模式，在该调度模式中，以集卡港口内、外作业流程为主线建立的综合调度网络，不仅考虑港内集卡的调度，也考虑了外卡的优化调度，并应用运筹规划的相关理论来解决集卡港、内外作业调度时间差带来的交通堵塞问题。
港口内、外集卡的调度问题是一个复杂的系统问题，而该系统中所涉及的主要元素就是：外卡、内卡的作业流程。因此，本文所提出的综合调度模式主要从两方面着手，一方面分析了外卡从货运站、工厂等发货地到达港口的最短时间模式及实现方法，另一方面分析了港内内卡作业的最短时间，同时，还考虑了这两个模块的衔接问题，从整个作业流程来看两个模块之间还有闸口到堆场以及堆场一段时间的停留相隔，所以最终把两个模块及其衔接点整合在一起，根据船期、港内集卡作业时间、堆场停留时间、闸口到达堆场的时间、港外集卡所需最短时间来确定相应的外卡送箱（提箱）时间，以控制港前集卡的流量。
基本思想是：假定船舶到港时刻为t1，港内装卸作业时间为t2，堆场停留时间为t3，外卡通过港口闸口到达目的堆场的运输时间为t4，外卡从货运中转站或者客户处到达港口闸口的运输时间为t5，则理论上外卡应该在（t1-t2-t3-t4-t5）时刻从货运中转站或者客户处出发前往港口，这样通过船舶到港时间来确定外卡从货运中转站或者客户处出发的时间，可以实现货运中转站或者客户处、港口闸口、目的堆场和到港船舶之间的“无缝”衔接，最大限度的减少外卡在港口闸口的排队时间，降低集装箱和船舶的在港时间、提高港口的吞吐量。但实际上港口各个环节的时间不可能为准确值，而且一般情况下t5远大于t3，所以外卡从货运中转站或者客户处出发的时刻可以确定为（t1-t2-t4-t5）。
当前港口作业系统时间的规划主要是根据船期表来确定，船期有其自身的周期性，和集中性，船期的具体时间由船公司的控制和运作而定，通常是提前安排好船期表，供港口后续工作参考。所以，可以将船期看做一个固定的常数，重箱（或空箱）在堆场的滞留时限也可以设定一个时间区间[a，b]，最终可以根据船期、堆场停留时限、港内集卡作业时间、港外集卡所需最短时间来确定相应的外卡送箱（提箱）时间，以控制港前集卡的流量。
经过在港口现实场景中，进行了外卡最短作业时间计算与内卡最短作业时间，并最终确定了客户的最晚送箱时间，能够优化各集卡路径，提高集卡作业效率的同时，预防了港前集卡堵塞问题，从而能够改善当前港口的运行效率。
参考文献：
[1]谢海垚，申金升.基于交通发生规律的港口物流园区交通组织研究[J].物流科技，2008，25（10） 28-30.
[2]关秀光.基于BPR思想的集装箱码头集卡作业系统模拟及优化分析[D].上海海事大学，2004，6.
[3]洪叶.多层次的港口物流发展与整合研究[D].上海交通大学，2008，1.
[4]郭思维，魏云达.我国港口物流发展现状分析[J].中国高新技术企业，2009，15（7）：75-76.
[5]赵璐.集装箱港口物流系统的仿真与优化研究[D].大连理工大学，2007，12.
[6]黄芳.港口物流系统集疏运环节协调优化分析[D].西南交通大学，2006，3.
[7]张海青.码头集装箱卡车优化调度及其仿真[D].青岛大学，2008，6.
[8]李臻，雷定献.多车场车辆优化调度模型及算法[J].交通运输工程学报，2004，4（l）：83-86.