第一章　绪论

1.1　研究背景

随着经济全球化与区域经济一体化进程的加快，世界贸易得到了高速增长，并带动了集装箱运输在全球范围内的快速发展。2016年全球集装箱运输规模比2015年又有了较大的增长，世界各大港口的集装箱吞吐量再创新高。目前，我国已有7个港口进入世界前10大港口，分别为上海港、香港港、深圳港、宁波—舟山港、广州港、青岛港、天津港。我国已成为世界上集装箱运输最繁忙的国家，其中上海港已连续7年成为世界集装箱运输第一大港，其2010年、2011年、2012年、2013年、2014年、2015年和2016年的集装箱箱量分别为2906.9万TEU、3173.9万TEU、3252.9万TEU、3361.7万TEU、3528.5万TEU、3653.7万TEU和3713.3万TEU。

与集装箱吞吐量持续快速增长相伴随的是集装箱船舶建造的大型化趋势，因大型集装箱船舶可以装载更多的集装箱，能有效降低集装箱单位运输成本，因此越来越多的船公司开始使用大型集装箱船舶，如中海集运订造了5艘18000 TEU的集装箱船。这种大型船舶至少可以节省10%的单箱成本，目前全球所订造18000 TEU的集装箱船已超过20艘。另一方面，大型集装箱船舶的使用使运营与维护成本有所上升，船公司出于经济方面的考虑，通常会选择仅靠泊在航线上的少数重要港口，这些港口会逐渐成为枢纽港。从长远角度看，枢纽港的规模效应使其集装箱的单位装卸成本不断降低，其腹地范围也随之越来越广，而其他相邻港口的腹地范围则会被不断压缩。可以说，船舶的大型化加剧了集装箱港口间日益激烈的竞争。因此，如何提升港口竞争力，从而吸引更多船舶停靠本港口成为各码头经营者面临的一大难题。在影响港口竞争力的诸多因素中，除了地理位置、腹地经济，船舶在港停靠时间也是最为关键的一个因素。^[1]因此，要想在新一轮的港口竞争中取得优势，提高集装箱船舶装卸效率，减少船舶在港停靠时间成为竞争取胜的一个有效途径。

提高集装箱船舶装卸效率的方法主要来自两个方面。一是增加装卸作业设备数量；二是对装卸作业进行合理调度。^[2]在码头空间允许的情况下，增加作业设备数量可以迅速提高船舶装卸效率，但也会带来设备购置、维护及人员工资等运营成本的上升，同时过多的设备还会造成设备间的作业干扰。如码头的所有岸桥因处于相同的轨道，所以必须保持一定的安全作业距离。过近的距离会造成岸桥作业的相互干扰，甚至引发安全事故，因此作业设备数量不可能无限增加。随着码头作业量的不断增加，在有限的码头空间内对装卸作业进行合理、均衡的调度就显得尤为重要。

集装箱港口作业包括一系列相互关联的操作过程。当船舶靠泊后，岸桥即开始装卸集装箱。与岸桥直接相关的运输设备是集卡，它负责集装箱在岸桥与场桥之间的水平运输。场桥则负责集装箱在堆场的装卸作业。

显然，作为港口前沿的泊位与岸桥，在整个作业链中扮演着非常关键的角色。港口经营者通常都会配置充足的集卡与场桥数量，以确保不会出现泊位与岸桥等待其他设备的现象。无论码头是采取基于作业线的作业方式，还是采取基于作业面的方式，都会将充分利用泊位与岸桥资源作为其首要目标。在实际作业中，泊位分配—岸桥作业调度在很大程度上决定了港口内其他设备的作业流程，是集卡调度、场桥调度等其他优化问题的基础和约束条件，通常会对船舶装卸作业的最大完工时间起到决定性的作用，是制约集装箱港口作业效率的主要“瓶颈”。因此，如何在装卸活动开始前，对有限的泊位—岸桥资源做出合理的分配与调度，使整个装卸过程更为迅速和流畅，有效缩短船舶在港装卸时间，提高资源利用率，一直是业界与学界非常关注的一大难题。

图1-1　集装箱港口装卸作业示意