第三十五届杭州市青少年科技创新大赛优秀作品集_自然科学总论

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编辑委员会

主　任　何志伟副主任　余勇平(https://www.daowen.com) 编　委　张　丹　王益钢　何震宇　周　喆

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编者的话

少年强则国强，青少年是祖国的未来，而创新精神是国家强大的灵魂。杭州市青少年科技创新大赛是由杭州市科协、市教育局、市科委、市环保局、团市委、市青少年活动中心共同举

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第一部分　优秀科技创新项目

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基于贪心策略的内陆港集装箱堆场策划规则研究

杭州学军中学紫金港校区　鲍之涵　指导老师：周　洁摘　要：集装箱码头作为大宗货物的主要运输中转站，其运作效率的高低直接影响着物流行业的发展，其作业效率主要取决于

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一、引言

随着我国产业结构转型升级的积极推进，产品生产趋于规模化、集约化，国际竞争力不断提升，港口集装箱运输得到较快发展。在我国外贸货物中，适箱货已达90%，出口适箱货比

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二、问题描述

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（一）问题的介绍

码头出口集装箱在堆放时，一般要求同一箱型、同一目的港的集装箱堆放在堆场的同一贝位上，一些港口在编制堆存计划时还特别要求同船舶集装箱尽可能堆放在同一箱区，以节约装

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（二）问题的提出

当使用堆场现有运行方式对集装箱进行堆放时，容易出现以下问题：（1）进场时集装箱堆放规则未考虑集装箱未来出场时的时间顺序，翻箱量最小的目标完全依靠出场时船舶智能

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三、模型的假设

（1）相邻贝位之间距离为1。（2）有足够的箱位支持翻箱，完成堆箱作业后，被翻箱需归位。（3）本文只考虑普遍规格的20GP、20 HQ、40GP、40 HQ的

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四、符号说明

在计算过程中，用到的符号表示的意思说明如表1所示：表1　符号与相应的意义说明(https://www.daowen.com)

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五、模型的建立

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（一）堆场箱位三层决策模型

NT为调度周期T内计划进场总箱量。n为新进场待分配集装箱，i，j表示模型规划产生的堆放贝位及排位。为方便表示进场箱n被分配到的具体位置，xni为进场箱n分配到

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（二）翻箱量模型的建立

翻箱量Rn是模型的关键，其主要由两部分组成，其中Rt是因为集装箱出场时间具有先后顺序而引发的，Rw是因为基于重量级混堆的安全规则而引发的。不同于以往规则，出口

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六、模型求解

根据上述模型的建立过程，可认为堆场箱位分配问题可分解为三阶段决策，第一阶段决策——根据安全规则选择进场箱可放置的堆栈，第二阶段决策——最小化所有同箱组的贝间距和

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七、算法的建立

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（一）算法初始状态设置

设置单个堆场内贝数BN为17，排数LN为9，层高TN为3。即堆场内理论容纳箱的数量为BN×LN×TN=459，规定场内最大饱和率θ为0.85。规定堆场内堆场区段

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（二）算法的建立

在单个进场周期内进场箱量NT。模型遍历求解的搜索空间大小为2NT×BN×LN+1。且其中影响每个集装箱进场、出场时间的分布呈与实际相关的非线性关系，具有很大的不

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八、实验结果与分析

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（一）算例设计

以重庆市果园港的运营数据为基础，生成时间随机分布的算例数据：首先，处理果园港运营原始数据，获取港口吞吐量、各类集装箱运载比例等必要数据；其次，计算机模拟目的港、

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（二）结果分析

在算例设计的条件下，对比利用重庆市果园港原始堆放规则和改进后规则一个月内产生的总翻箱量及同箱组贝位距离总和可得，如表2所示。表2　两种规则下同箱组贝位距离

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九、结论

通过对出场时间不确定条件下的集装箱堆栈分配问题的深入研究，考虑到场桥横向行走效率的低下，我们设计了基于贪心策略的启发式算法策划方案：在符合基本安全规则的前提下，

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参考文献

［1］范厚明，姚茜，马梦知.多场桥分区域平衡策划下的集装箱堆场箱位分配问题［J］.控制与决策，2016，31（9）：1603-1608. ［2］王志明，符云清.

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行人自主触感式智能红绿灯装置

杭州市文海实验学校　熊泽力　喻翰懿　徐宇轩　指导老师：喻　鑫摘　要：普通道路交通指挥的红绿灯系统通行模式，没有考虑所在路口交通通行的实时状况，如没有考虑等候行

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一、创意来源

随着城市的发展，道路上行驶的车辆数快速增长，安全快捷的交通出行已经越来越受到人们的重视。为了疏导交通、保障车辆行人有序通行，红绿灯系统在当前的交通管理系统中不可

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二、研究目的

项目研究旨在解决上述存在的问题：（1）在安装有红绿灯的路口，有行人等却无车通过，或无行人但车辆空等红灯的情形；（2）在没有红绿灯的道路口，如学校、医院、超市门口

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三、研究过程

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（一）工作原理

如图1所示，以行人通过斑马线穿过道路的情形为例来说明红绿灯装置的工作原理。在路边行人横道的两端（一般立有交通信号灯或路灯的立柱）放置本项目的智能红绿灯装置的控制

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（二）模块和材料

为了达到以上目的和使红绿灯装置按我们设计的原理工作，通过现场观察、查阅资料和咨询交警等前期准备工作，并基于目前的技术应用现状和项目组成员的知识能力，我们选择了基

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（三）制作过程

在完成基本的原理分析和材料准备之后，我们开始整个红绿灯装置的制作和组装。在此过程中，在老师的指导下，我们分工合作从传感器的选择和连接，电线电路的焊接，软件代码的

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《第三十五届杭州市青少年科技创新大赛优秀作品集》简介

编辑委员会

编者的话

目录

第一部分　优秀科技创新项目

基于贪心策略的内陆港集装箱堆场策划规则研究

一、引言

二、问题描述

（一）问题的介绍

（二）问题的提出

三、模型的假设

四、符号说明

五、模型的建立

（一）堆场箱位三层决策模型

（二）翻箱量模型的建立

六、模型求解

七、算法的建立

（一）算法初始状态设置

（二）算法的建立

八、实验结果与分析

（一）算例设计

（二）结果分析

九、结论

参考文献

行人自主触感式智能红绿灯装置

一、创意来源

二、研究目的

三、研究过程

（一）工作原理

（二）模块和材料

（三）制作过程