考虑燃油消耗异质性的船舶进港效率与能耗协同优化
来源：交通运输系统工程与信息杂志2025年第4期北京时间：
作者：郭文强, 张新宇, 杨嵩旭
单位：大连海事大学，航海学院，辽宁大连116026
摘要：针对不同类型船舶在进港过程中燃油消耗差异显著，调度效率与能耗优化难以兼顾的问题，本文研究考虑燃油消耗异质性的船舶进港效率与能耗协同优化方法，构建以最小化船舶总进港时间与总燃油消耗为目标的双目标混合整数非线性规划模型，提出一种深度Q网络(DQN)驱动的协同元启发式算法求解模型。算法设计中引入改进的Nawaz-Enscore-Ham启发式方法生成初始调度序列，并构建基于DQN的双种群协作搜索框架以动态调整船舶进港顺序与航速配置。以天津港典型调度实例为背景开展仿真对比实验，结果显示，深度Q网络驱动的协同元启发式算法在目标空间中解的质量与分布性能均优于传统启发式方法。与商业求解器CPLEX相比，该算法在求解效率上实现了指数级提升，其两个目标函数的综合偏差控制在2.04%~12.82%，能够稳定地获得接近最优的高质量近似解。进一步对比分析表明，在考虑燃油效率异质性的条件下，船舶的调度优先级发生明显变化，印证了能耗结构差异对进港组织策略的显著影响。
关键词：水路运输,效率和油耗优化,深度Q网络,进港船舶,双种群协作框架
基金资助：国家自然科学基金 (52371359)。
