1.一种基于改进粒子群算法的鲁棒泊位岸桥联合分配方法,其特征在于:具体步骤如下:
S1:种群初始化;具体包括种群规模、迭代次数、粒子位置和速度的上下界、惯性权重和学习因子;以6艘船舶为例,编码长度为船只总数n=6:船舶号为:1、2、3、4、5、6;靠泊顺序Oj为:1、3、5、2、4、6;靠泊泊位xj为:2、1、1、2、3、4;岸桥数量yj为:3、5、2、4、1、2;
S2:计算最早靠泊时间tbj(ES):对于船舶j,计算tbj(ES)公式如下:其中sijk表示船舶j在泊位i第k个靠泊则为1,否则为0,taj与表示船舶j的来港时间,tdj'表示在泊位i上船舶j′的离港时间;
S3:计算最晚靠泊时间tbj(LS):对于船舶j,若存在与其在同一泊位靠泊且邻接在其后靠泊的船舶为j′,则令t=tbj'(LS),若不存在这样的船舶则令t=tdj,计算tbj(LS)的公式如下:
其中twj表示船舶j的工作时间;
S4:插入缓冲区;
S5:粒子自适应变异;PSO算法全局搜索能力强,且有记忆性,在迭代前期寻优能力较强,但在迭代后期不可避免的掉入局部陷阱,难以跳出局部最优解找到全局最优解,针对PSO算法的特点和构建的泊位岸桥问题模型,设计如下自适应变异策略对传统PSO算法进行改进,令自适应变异概率P的更新公式如下:其中,tn为当前迭代次数,TN为总的迭代次数;对于粒子i,随机生成一个0到1间的随机数,如果该随机数大于此次迭代的变异概率,则对该粒子进行变异操作;
S6:计算样本的目标函数值;即船舶延迟离港时间,公式如下:S7:更新粒子的个体最优值与全局最优值;对于每个粒子,将此次迭代所求的适应度值与其最优适应度值pbest做比较,如果小于pbest则更新,否则pbest不变;再将pbest与全局最优值gbest作比较,若小于gbest,则令pbest替换gbest;
S8:更新粒子的速度和位置,对第i个粒子的速度更新公式为:vij(tn+1)=wvij(tn)+c1r1j(pij‑xij(tn))+c2r2j(gj‑xij(tn)),j∈V位置更新公式为:xij(tn+1)=xij(tn)+vij(tn+1),j∈V其中,vij(tn+1)表示第tn+1次迭代粒子i的第j维速度值,w为权重系数,c1和c2维学习因子,r1j与r2j为基于Logistic混沌序列的混沌变量,pij为粒子i的最优解的第j维位置值,gj为全局最优解的第j维位置值,xij(tn)表示第tn次迭代时粒子i的第j维位置值;对于更新速度和位置后的粒子,要对其进行边界处理,以让其编码满足约束;
S9:令tn=tn+1,判断是否满足达到最大迭代次数TN的终止条件,是则终止迭代输出最优解,否则返回第S2步继续迭代。
2.根据权利要求1所述的一种基于改进粒子群算法的鲁棒泊位岸桥联合分配方法,其特征在于:所述S1中的Oj代表船舶的靠泊顺序,1到n之间整数随机排列;xj代表船舶的靠泊泊位;yj代表分配给船舶的岸桥数量,在船舶最少和最多需要的岸桥数之间随机生成,比如船舶1第一个靠泊在2号泊位,为其分配3个岸桥。
3.根据权利要求1所述的一种基于改进粒子群算法的鲁棒泊位岸桥联合分配方法,其特征在于:所述S4中插入缓冲区的具体步骤如下:S41:更新权重系数wj;权重系数代表船舶的服务优先权,对于船舶j,若存在使得所求tbj(ES)与tbj(LS)方案中有时间和空间有冲突的船舶j',即{xj=xj',tbj'(ES)<tbj(ES)<tbj'(LS)+twj'|j,j'∈V},则wj设为1,否则设为0,其中集合V={1,2,…,n};
S42:计算累计权重;计算两个关键参数αj、βj,分别是对某艘船舶j在同一泊位其先前靠港的船舶的累积权重αj和在其后靠港的船舶的累积权重βj;
在泊位岸桥方案中,不仅要考虑过渡的前任和后任船舶,还要考虑共享同一码头空间的其他船舶;因此,定义集合Fa(j)记录与船舶j在同一泊位靠泊且在其前靠泊的船舶,定义集合Fb(j)记录与船舶j在同一泊位靠泊且在其后靠泊的船舶,定义W作为所有船舶的总权重,则 计算αj和βj的公式如下:
S43:得到较鲁棒的泊位岸桥方案;最终得到的插入缓冲区后的船舶靠泊时间tbj由tbj(ES)、tbj(LS)、αj、βj求得:
4.根据权利要求1所述的一种基于改进粒子群算法的鲁棒泊位岸桥联合分配方法,其特征在于:所述S5中的变异策略设计有两种分别为交换和逆序,具体如下,交换:随机选择两列交换;逆序:从样本中随机选择两列,将包含所选两列及其之间的部分进行逆序排列。