In this paper speed optimization of an existing liner shipping network is solved by adjusting the port berth times. The objective is to minimize fuel consumption while retaining the customer transit times including the transhipment times. To avoid too many changes to the time table, changes of port berth times are only accepted if they lead to savings above a threshold value. Since the fuel consumption of a vessel is a non-linear convex function of the speed, it is approximated by a piecewise linear function. The developed model is solved using exact methods in less than two minutes for large instances. Computational experiments on real-size liner shipping networks are presented showing that fuels savings in the magnitude 2–10% can be obtained. The work has been carried out in collaboration with Maersk Line and the tests instances are confirmed to be representative of real-life networks.
Due to increasing container traffic and mega-ships, many seaports face challenges of huge amounts of truck arrivals and congestion problem at terminal gates, which affect port efficiency and generate serious air pollution. To solve this congestion problem, we propose a solution of managing truck arrivals with time windows based on the truck-vessel service relationship, specifically trucks delivering containers for the same vessel share one common time window. Time windows can be optimized with different strategies. In this paper, we first propose a framework for installing this solution in a terminal system, and second develop an optimization model for scaling time windows with three alternative strategies: namely fixed ending-point strategy (FEP), variable end-point strategy and greedy algorithm strategy. Third, to compare the strategies in terms of effectiveness, numerical experiments are conducted based on real data. The result shows that (1) good planning coordination is essential for the proposed method; and (2) FEP is found to be a better strategy than the other two.
The report summarizes a major interview survey among freight forwarders, shipping companies and agents, as well as North Jutland customers of containerized sea transport.
Denne afhandling omhandler steds- og mobilitetsudfordringer samt byudviklingspotentialer
for det, der i afhandlingen betegnes ’transit- og levebyer’. Provins- og havnebyen Hirtshals,
beliggende på Danmarks nordlige vestkyst, fungerer i afhandlingen som gennemgående case,
der overordnet illustrerer, hvordan et sted kan være i vækst og tilbagegang på samme tid.
Afhandlingens problemfelt indskriver sig i en samfundsmæssig kontekst af øget mobilitet samt
centralisering og yderområder, og påpeger provinsbyens rolle som et lokalt knudepunkt samt
havnebyens rolle som et nationalt knudepunkt. Således er casen også et eksempel på et stærkt
mobilitetspåvirket sted i det, jeg benævner ’Gennemfartsdanmark’, hvor mange mennesker
rejser igennem, men kun få gør ophold. Afhandlingen sætter spørgsmålstegn ved, om et sådan
sted overhovedet opfattes som en by med et godt og attraktivt byliv, eller kun som et transit-hub.
Havnen i Hirtshals er et logistisk knudepunkt for både mennesker og gods, med gode
forbindelser til bl.a. Norge, Island, Færøerne og Storbritannien, og med direkte adgang til den
europæiske motorvejskorridor. Der investeres i Hirtshals i store infrastrukturprojekter for at
understøtte havnens aktiviteter og virke, som genererer arbejdspladser og et stigende antal
gennemrejsende erhvervschauffører og turister. Samtidig falder befolkningstallet hastigt: fra mere
end 7.000 indbyggere til mindre end 6.000 indbyggere de sidste 15 år. Afhandlingen adresserer
og udfordrer på den baggrund den i udgangspunktet ofte fremførte samfundsmæssige diskurs,
at øget mobilitet skaber vækst og fremgang for byer per se!
Ph.d.-projektet er opbygget omkring et overvejende kvalitativt forskningsdesign, og søger
derved at komme frem til en dybere forståelse af, hvad der ligger bag det statistiske materiale
om befolknings- og erhvervsudvikling i Hirtshals. Videnskabsteoretisk bygger afhandlingen
på en pragmatisk forståelsesramme, der tilskynder at lade empirien være omdrejningspunkt
for forskning, mens teorier og metoder anses som praktiske værktøjer i vidensproduktionen.
Forskningsprojektet undersøger empirisk forholdet mellem vækst i infrastrukturprojekter,
erhverv, gods og rejsende og tilbagegang i befolkningstal, offentlige funktioner og det byggede
miljø. Dette belyses gennem casestudiet, der er baseret på en række forskellige praktiske metoder,
herunder dokumentanalyser, interviews, spørgeskemaundersøgelser, registerdata og fysiskrumlige stedsanalyser. Blandingen af metoder muliggør at studere casen fra mange vinkler, og
belyse Hirtshals’ fortid og nutid samt fremtidsperspektiver.
Afhandlingen skaber en forståelse omkring casens stedslige og mobilitetsrelaterede
udfordringer, kvaliteter og potentialer, for derved at kvalificere en række byudviklingsperspektiver.
Teoretisk er forskningsprojektet funderet i begreberne sted og mobilitet, og udvikler derudfra
en terminologi omkring ‘transitbyer’ og ‘levebyer’. Den klassiske stedsteori og konventionelle
transportforskning udfordres gennem en relationel og mobilitetsorienteret stedsforståelse, der
bruges til at analysere casen. En relationel og mobilitetsorienteret stedsforståelse betyder, at sted
konkret må opfattes og defineres som en relation mellem fysik og geografi, mobilitet og sociale
sammenhænge, historie og betydning.
På baggrund af afhandlingen kan det konkluderes, at Hirtshals hverken kan forstås isoleret
som transitby eller isoleret som leveby, men at Hirtshals netop består, fungerer og eksisterer i
kraft af begge dele. Derfor peger afhandlingen på, at det er vigtigt i forhold til byplanlægning i
Hirtshals og andre stærkt mobilitetspåvirkede byer og steder, at tænke kvaliteterne ved transitby
og leveby sammen. På baggrund af casestudiet udvikles en relationel og mobilitetsorienteret
stedsstrategi med generelle anbefalinger for Hirtshals og andre transit- og levebyer.
Det er ønsket med denne afhandling at kondensere en række læringspunkter fra
Hirtshals, der kan være medvirkende til at gøre en forskel i praksis. Casestudiets resultater er i
udgangspunktet kontekstafhængige, men rummer samtidig almengyldige kvaliteter. Studiet af
Hirtshals kan således generere værdifuld viden til planlægningen i byer, der som Hirtshals er
stærkt mobilitetspåvirkede, og hvor der kan stilles spørgsmålstegn ved, om den pågældende by
overvejende er en transit- eller leveby?
Most of the operational problems in container terminals are strongly interconnected. In this paper, we study the integrated Berth Allocation and Quay Crane Assignment Problem in seaport container terminals. We will extend the current state-of-the-art by proposing novel set partitioning models. To improve the performance of the set partitioning formulations, a number of variable reduction techniques are proposed. Furthermore, we analyze the effects of different discretization schemes and the impact of using a time-variant/invariant quay crane allocation policy. Computational experiments show that the proposed models significantly improve the benchmark solutions of the current state-of-art optimal approaches.
In this research, two crucial optimization problems of berth allocation and yard assignment in the context of bulk ports are studied. We discuss how these problems are interrelated and can be combined and solved as a single large scale optimization problem. More importantly we highlight the differences in operations between bulk ports and container terminals which highlights the need to devise specific solutions for bulk ports. The objective is to minimize the total service time of vessels berthing at the port. We propose an exact solution algorithm based on a branch and price framework to solve the integrated problem. In the proposed model, the master problem is formulated as a set-partitioning problem, and subproblems to identify columns with negative reduced costs are solved using mixed integer programming. To obtain sub-optimal solutions quickly, a metaheuristic approach based on critical-shaking neighborhood search is presented. The proposed algorithms are tested and validated through numerical experiments based on instances inspired from real bulk port data. The results indicate that the algorithms can be successfully used to solve instances containing up to 40 vessels within reasonable computational time.
Different port operating policies have the potential to reduce emissions from shipping; however, their efficacy varies for different ports. This article extends existing literature to present a consistent and transferable methodology that examines emissions reduction port policies based on ship-call data. Carbon dioxide (CO2); sulphur dioxide (SO2); nitrogen oxides (NOx); and black carbon (BC) emissions from near-port containership activities are estimated. Two emissions reduction policies are considered for typical container terminals. Participation of all calling vessels with a speed reduction scheme can lead to reductions of 8–20 per cent, 9–40 per cent and 9–17 per cent for CO2, SO2 and NOx, respectively. However, speed reduction policies may increase BC emissions by up to 10 per cent. Provision of Alternative Marine Power (AMP) for all berthing vessels can reduce in-port emissions by 48–70 per cent, 3–60 per cent, 40–60 per cent and 57–70 per cent for CO2, SO2, NOx and BC, respectively. The analysis shows that emissions depend on visiting fleet, berthing durations, baseline operating pattern of calling ships, sulphur reduction policies in force and the emissions intensity of electricity supply. The potential of emissions reduction policies varies considerably across ports making imperative the evaluation and prioritization of such policies based on the unique characteristics of each port and each vessel.