自动化集装箱码头堆场箱区布置及交换区车道配置仿真

针对自动化集装箱码头的堆场箱区布置和交换区车道配置问题,利用多智能体仿真方法构建自动化集装箱码头作业系统仿真模型,分析不同的堆场箱区布置和交换区车道数量对码头吞吐量和服务水平的影响,并对船舶到港时间间隔与自动导引车（automated guided vehicle, AGV）配置数量进行敏感性分析。结果表明,相较于箱区平行于码头岸线布置,箱区垂直于码头岸线布置的码头吞吐量和服务水平更高。在不同的AGV配置数量下,通过合理配置交换区车道可减少AGV的等待时间,提高码头吞吐量和服务水平。     

高架轨道式自动化集装箱码头仿真建模与分析

为改进自动化集装箱码头装卸工艺,提出一种新型高架轨道式集装箱码头系统(该系统还处于概念阶段,简称新系统)的仿真模型,并对其性能进行分析。应用Plant Simulation构建新系统仿真模型。与基于地面自动导引小车(automated guided vehicle,AGV)的自动化集装箱码头系统(简称传统系统)进行对比,分析新系统的作业性能和高架小车数量对作业指标的影响。仿真结果表明:与传统系统相比,新系统的船舶装卸时间缩短约6%,节约了码头岸线和岸桥资源;高架小车配置数量与码头主要指标呈近似二次关系,建议在各作业线上配置5～6辆高架小车。结果可为新系统的后续研发和设计提供参考。     

自动化集装箱码头自动导引小车与轨道式龙门起重机的协同调度

为解决自动导引小车(Automated Guided Vehicle,AGV)与轨道式龙门起重机(Rail-Mounted Gantry Crane,RMG)的协同调度问题,考虑AGV和RMG的任务分配约束,以卸船作业最小完工时间为目标,建立混合整数规划(Mixed Integer Programming,MIP)模型.改变AGV,岸桥和箱区数量的配置,得出不同条件下的完工时间.对该问题设计两组算例:小规模算例采用CPLEX软件和遗传算法(Genetic Algorithm,GA)分别进行求解,通过结果对比验证GA的有效性;大规模算例采用GA求解,给出自动化码头设备调度优化方案.分析结果表明,卸船完工时间随着卸船任务量的增加而增加,随着AGV,岸桥和箱区数量的增加而减少,且AGV和岸桥数量的增加对完工时间的影响大于箱区数量的增加时完工数量的影响.     

基于聚类分析的集装箱码头堆场策略

为提高集装箱码头堆场的利用率,对集装箱码头出口箱堆存策略进行研究.该研究基于堆场大量的历史数据,采用数据库统计查询技术对堆场原始数据进行选择、处理、分析,得到初始数据集合;然后选取数据分析方法中的聚类分析方法并采用基于密度及密度可达的聚类算法,通过软件编写程序实现该算法.通过初始数据集在程序中的运算得到结果簇,然后对该结果簇进行分析,得到出口箱堆场堆存的基本规则.仿真验证该方法的有效性,表明该方法可为集装箱码头制定出口箱堆存策略提供帮助,从而提高集装箱码头的效益.     

基于遗传算法的自动化集装箱码头多载AGV调度

为提升自动化集装箱码头的作业效率,减轻码头吞吐量增大带来的交通问题,降低自动化导引小车（Automated Guided Vehicle, AGV)的空载率,在自动化集装箱码头应用可以同时搬运不止一个集装箱的多载AGV,建立多载AGV调度问题的混合整数线性规划（Mixed Integer Linear Programming, MILP)模型,应用遗传算法进行求解.借助算例,对比遗传算法与MILP算法的求解效果,分析交叉概率和变异概率对遗传算法的影响,比较多载AGV与单载AGV的作业时间,验证遗传算法的可靠性.该方法表明,遗传算法不仅求解效率高,而且对MILP算法不适用的大、中型多载AGV调度问题,也能给出值得信赖的近似最优解.     

空间和设备资源限制条件下集装箱码头

针对集装箱码头堆场空间及龙门吊设备资源紧缺时的堆场空间资源分配问题,利用整数规划方法建立集装箱堆场空间分配两阶段优化模型.第一阶段模型（M1）对同一箱区内的航线进行组合配对,目标是最大化堆场共享箱区的数量;第二阶段模型（M2）对M1中生成的航线组合进行堆场空间位置分配,目标是周期内总运输成本最小.结合港口实际数据设计数值实验,验证模型的正确性和有效性.结果显示,通过对堆场空间的分配,出口箱区和中转箱区的利用率平均可增加18%,能较好地解决堆场资源紧张问题.     

随机集港的出口箱堆存策略设计与仿真

为降低集装箱堆场的翻箱率,研究在船舶到港前已经获知出口箱属性的情况下随机集港的出口箱堆存策略.在分析出口箱已有堆存策略的基础上,提出一种以平面箱位为分配单元的改进型堆存策略.对该策略的步骤进行详细阐述,给出模型的假设条件、评价指标和组成模块,利用仿真软件Flexsim建立集装箱堆场仿真模型,分析不同堆存策略的效果.以某集装箱码头为例进行仿真分析,结果表明:在堆场利用率相同且高于70%的情况下,采用改进型堆存策略所带来的翻箱率远远低于其他已有堆存策略。     

基于双40英尺集装箱装卸系统的自动化码头堆场计划

为解决双40英尺集装箱装卸系统的自动化码头堆场分配问题,运用多目标规划方法,建立滚动式的集装箱码头出口箱堆场计划模型.此模型在缩短出口箱箱位到相应泊位的总运输距离、平衡各场桥的工作量以及提高双40英尺集装箱装卸率的基础上建立目标函数,以达到提高码头装卸效率和降低码头装卸成本的目的.为了得到模型的可行解并对其进行优化,设计启发式算法和离散粒子群算法流程.最后,通过案例分析验证该堆场计划模型的有效性和实用性.     

集装箱码头堆场功能分区及仿真

为缩短集装箱船舶的装卸时间、提高集装箱堆场的利用率,探索港口集装箱码头的堆场功能分区.在分析集装箱作业流程中所存在问题的基础上,针对进口箱区提出带有货主等级制的新型堆存策略,针对出口箱区所提出的堆存策略配套设计新的集卡调度方案.利用Flexsim软件分别建立传统的和新的功能分区下的出口装船流程模型,分析两者的数据差异,证明新的堆存策略的实效性和优越性.对集装箱堆场功能分区的探索和设计,可为我国集装箱堆场管理和运营提供新思路.     

集装箱堆场倒箱博弈启发式优化算法

为提高集装箱堆场的作业效率,建立集装箱倒箱的博弈模型,用博弈启发式优化算法进行求解.该模型把客户和码头看成博弈过程中的局中人,客户取走集装箱的时间作为局中人的策略,这些策略通过电子信息交换传递到码头,码头得到客户局中人的策略,从而得到集装箱被取走的优先级;通过建立码头局中人的效用函数,把倒箱优化问题转换成寻求效用函数最大值的问题.仿真实验表明,该方法与目前国内外文献的同类优化算法相比较,效果明显.     

基于并行遗传算法的集装箱码头堆场分配策略

针对集装箱码头中出口箱堆场分配问题,运用目标规划方法,建立滚动式计划的出口集装箱堆场分配模型.模型以降低存放处到泊位的水平运输距离和平衡堆场内作业量为目标,达到提高装船效率和降低成本的要求.采用并行遗传算法和启发式算法相结合的混合算法,对出口箱堆场分配模型进行优化求解.案例仿真分析表明该出口集装箱堆场分配模型的有效性与实用性.     

应用仿真技术 优化集装箱码头设计

本文探索了系统仿真技术在集装箱码头设计中的应用途径。文中对集装箱码头作业过程中出现的随机事件进行了分析,对建立仿真模型中的问题进行了讨论。在此基础上,建立了计算机程序化的仿真模型。该模型可以对码头岸线长度、机械台数、堆场容量作出优化。文中给出了一个优化码头的计算机输出图表,将仿真设计方法的结果与用传统方法设计的结果进行了比较和评价。最后,得出几点结论。     

集装箱堆场分配与自动化装载小车路径联合优化

为研究自动化装载小车(Automated Lifted Vehicle,ALV)在自动化集装箱码头的作业状况,首先考虑ALV自行装卸集装箱的能力,其次考虑卸船集装箱的堆场分配与ALV的路径联合优化问题,以每个集装箱在时间窗内完成装卸任务为目标建立混合整数规划模型.最后通过比较不同实验条件下求出的最优目标延迟时间和计算机运行时间,得出整个操作过程中ALV数、集装箱数和堆场子箱区数这三者之间的关系.数值实验表明:当集装箱数和ALV数一定时,随着装卸箱比例的增大,目标延迟时间和模型运算时间呈相同的变化趋势,即在既有装船箱又有卸船箱时应优先分配ALV满足装船箱的运输;当集装箱数一定时,随着ALV数的增加,目标延迟时间和模型运算时间逐步减少;当ALV数一定时,随集装箱数的增加,目标延迟时间和模型运算时间增加.     

应用3D虚拟现实仿真辅助集装箱码头堆场闸口规划

为辅助某大型集装箱堆场的闸口规划,确定合理的车道数及集卡等待缓冲区长度,利用Flexsim仿真软件,给出模型的体系结构、组成和流程,建立规划中的该大型集装箱码头堆场3D虚拟现实仿真模型,明确在不同设计方案下闸口可能出现的排队等待状况.仿真试验显示,如果按照常规调配集卡,2个出闸口将出现不平衡现象,而通过堆场部署智能交通诱导系统以及建立与客户互联的车辆进港预约系统,能极大地缓解闸口的压力.利用计算机仿真辅助闸口规划,可以给规划人员和决策者提供更加丰富的决策信息.     

基于矩阵式遗传算法的集装箱码头堆场空间资源分配优化策略

为解决堆场空间资源配置问题(Storage Space Allocation Problem, SSAP),以箱区到泊位运输距离最小为目标,综合考虑岸桥、场桥等因素,提出一种基于矩阵式遗传算法(Matrix Genetic Algorithm, M-GA)的集装箱码头堆场空间资源分配优化策略.该方法首先建立基于装卸作业面的堆场空间资源分配模型;然后运用MGA求解扩展后的SSAP;最后分析不同遗传策略对遗传算法（Genetic Algorithm,GA)性能的影响,并以上海张华浜码头的案例验证该方法的优越性.     

动态接力点模式下双自动化轨道吊协调调度

为提高自动化集装箱码头堆场中自动化轨道吊(automated stacking crane,ASC)的作业效率,研究箱区动态接力点对双ASC作业效率的影响。考虑双ASC作业过程中的安全距离、相互冲突等因素,建立以最小化双ASC最长完工时间为目标的混合整数规划模型,利用遗传算法对该模型进行求解。与固定贝位接力模式进行对比,结果表明,相较于固定贝位接力模式,动态接力点模式下双ASC的作业效率更高。在不同规模算例背景下,将遗传算法与CPLEX的计算结果进行对比,验证了遗传算法的有效性。     

考虑充电策略的自动化码头AGV调度

针对自动化码头自动导引车(automated guided vehicle, AGV)在作业调度中的充电问题,以最小化所有任务完成时间为目标,建立考虑充电策略的AGV调度模型。对比求解器(Gurobi)与遗传算法的算例求解结果,验证遗传算法的高效性。设计4种充电方式并对其优劣性进行对比,分析AGV数量和续航能力对作业时间和充电利用率的影响。得出结论:按需充电的方式可以有效减少不必要的充电时间,合理的AGV数量配置可以有效提高作业效率和充电利用率。     

离岸集装箱码头新装卸工艺模式下陆域集疏运堆场堆存空间分配

离岸集装箱码头因其岛屿面积限制,难以通过扩建码头内部堆场增加吞吐能力。为解决这个问题,提出一种离岸集装箱码头新装卸工艺模式。新装卸工艺模式是通过在离岸集装箱码头附近的陆域地带建设陆域集疏运堆场,与离岸集装箱码头进行协同装卸作业的模式。陆域集疏运堆场堆存空间分配的目标是满足离岸集装箱码头装卸作业预翻倒要求;单批次输送集装箱的量受到陆岛运输最大通行能力限制。根据上述目标与特点,构建新装卸工艺模式下陆域集疏运堆场堆存空间分配模型,并设计蒙特卡洛树搜索算法进行求解。通过算例分析验证模型的有效性。结果表明该方法能够满足陆域集疏运堆场堆存空间分配需求并提高离岸集装箱码头的吞吐能力。     

基于磁钉技术的集装箱码头AGV 定位精度分析

为解决自动导引车（Automated Guided Vehicle, AGV）的定位精度问题,以国内某在建的自动化集装箱码头为工程背景,研究与基于磁钉技术的AGV定位误差相关的因素.通过给出AGV惯性导航系统的运动方程和误差方程,按照工程实况,在忽略陀螺仪影响的基础上,得到AGV惯性导航系统位置误差的理论计算式.依此指出,基于磁钉技术的AGV组合导航系统定位精度与加速度计精度、AGV 运行方向的余弦、磁钉数据更新时间的平方成正比例关系.最后,对某工程算例进行数值仿真,验证了理论分析的正确性.该方法对磁钉排布、惯性导航系统传感器选型等有参考意义.     

集装箱码头铁路装卸线/场布置对铁水联运作业效率的影响

为通过合理布置集装箱码头铁路装卸线/场提高铁水联运作业效率,在分析铁水联运作业流程、铁路装卸线/场布置特点的基础上,基于多智能体仿真技术,构建铁水联运作业系统仿真模型。以某集装箱码头为例,研究铁路装卸线/场布置及装卸设备数量对铁水联运作业系统的影响,在得到各方案指标值的基础上,对各方案进行定量分析。该研究成果可为相关工程规划、建设提供理论参考。