專利名稱：一種自動(dòng)化集裝箱碼頭立體軌道設(shè)備混合分配方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集裝箱碼頭的集裝箱裝卸技術(shù)，尤其是涉及一種自動(dòng)化集裝箱碼頭立體軌道設(shè)備混合分配方法。
背景技術(shù)：
20世紀(jì)90年代，歐洲荷蘭鹿特丹和德國(guó)漢堡港相繼建成了先進(jìn)的自動(dòng)化港口集裝箱搬運(yùn)和傳輸系統(tǒng)，其水平運(yùn)輸系統(tǒng)均采用AGV即自動(dòng)導(dǎo)航小車系統(tǒng)。但存在兩個(gè)問(wèn)題
(I)投資昂貴，AGV小車成本高達(dá)百萬(wàn)美金；(2)實(shí)際使用效率仍然低于傳統(tǒng)的人工操作的碼頭效率。雖然這兩個(gè)自動(dòng)化碼頭仍在運(yùn)行，但其方案技術(shù)未能廣泛應(yīng)用，目前在國(guó)內(nèi)還沒(méi)有應(yīng)用實(shí)例。
近年來(lái)，國(guó)內(nèi)在港口設(shè)備制造和碼頭建設(shè)過(guò)程中，取得了快速的發(fā)展，針對(duì)基于AGV小車自動(dòng)化碼頭的缺陷，國(guó)內(nèi)一些公司提出了一些自動(dòng)化碼頭方案。如申請(qǐng)?zhí)枮?00610025860. 6的中國(guó)專利公開了一種集裝箱碼頭布置方案，用于堆場(chǎng)集裝箱排列方向垂直于船上集裝箱排列方向的集裝箱碼頭，包括岸邊起重機(jī)，其裝卸的集裝箱始終處于第一方向；低架橋系統(tǒng)，包括沿第一方向的低架橋軌道、低架橋起重小車和低架橋平板車，低架橋起重小車可對(duì)低架橋平板車進(jìn)行裝卸，低架橋系統(tǒng)可由岸邊起重機(jī)實(shí)現(xiàn)裝卸；轉(zhuǎn)送小車系統(tǒng)，沿第二方向的轉(zhuǎn)送小車軌道和轉(zhuǎn)送小車，轉(zhuǎn)送小車可使得其裝載的集裝箱進(jìn)行90的轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)送小車系統(tǒng)可由低架橋系統(tǒng)進(jìn)行裝卸；堆場(chǎng)起重機(jī)，具有第二方向的堆場(chǎng)起重機(jī)軌道，堆場(chǎng)起重機(jī)可對(duì)轉(zhuǎn)送小車系統(tǒng)進(jìn)行裝卸。該方案用低架橋和轉(zhuǎn)動(dòng)小車代替昂貴的AGV，將原來(lái)由AGV進(jìn)行的運(yùn)輸分解為低架橋上平板車(TC)的水平運(yùn)輸、低架橋起重小車(OBC)的垂直運(yùn)輸和地面轉(zhuǎn)動(dòng)小車(GC)的水平運(yùn)輸3個(gè)動(dòng)作，借助一個(gè)空中交叉成功的解決了二維平面上AGV的運(yùn)輸問(wèn)題。然而，各設(shè)備分配是決定自動(dòng)化碼頭裝卸效率的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在現(xiàn)有技術(shù)方案中，設(shè)備分配存在的主要缺陷為岸橋與低架橋軌道采用一一對(duì)應(yīng)綁定機(jī)制，在一定情況下會(huì)導(dǎo)致低架橋軌道忙率差異很大，即某條低架橋軌道一直繁忙，而另一條一直空閑的情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種可以大大提高裝卸效率的自動(dòng)化集裝箱碼頭立體軌道設(shè)備混合分配方法。本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)一種自動(dòng)化集裝箱碼頭立體軌道設(shè)備混合分配方法，其特征在于，該方法包括以下步驟1)檢查自動(dòng)化集裝箱碼頭立體軌道所包括的岸橋、低架橋軌道小車、升降梯、箱區(qū)、地面軌道小車、堆場(chǎng)起重機(jī)的狀態(tài)，并將設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行匯總，建立總空閑設(shè)備集C ;2)檢查總空閑設(shè)備集C中是否包括裝卸集裝箱所必須的各種設(shè)備，若缺少任一種設(shè)備，延遲時(shí)間D，返回第一步，否則，進(jìn)入下一步；3)從總空閑設(shè)備集C中選擇岸橋到設(shè)備集Cl，規(guī)則為岸橋編號(hào)I彡QC(i) ( [M+1J/2,選擇低架橋軌道小車、升降梯到設(shè)備集Cl，規(guī)則為低架橋軌道小車編號(hào)、升降梯編號(hào)分別為mod(TC(i)) = Umod(0BC(i)) = 1，選擇箱區(qū)到設(shè)備集Cl，規(guī)則為箱區(qū)編號(hào)I ( BA⑴([(P+1)/2]，選擇地面軌道小車、RMG到設(shè)備集Cl，規(guī)則為地面軌道小車編號(hào)、RMG編號(hào)I彡GC⑴，RMG⑴([(P+D/2] □ 2 ；4)將設(shè)備集Cl中的各種設(shè)備進(jìn)行組合以滿足將集裝箱從船上卸下并運(yùn)送到箱區(qū)或?qū)⒓b箱從箱區(qū)運(yùn)送到船為原則，設(shè)備組合中需滿足 TC ⑴=OBC(i)、GC(i)，RMG(i) = 2*BA ⑴-I 或 GC ⑴，RMG (i) = 2*BA ⑴，計(jì)算各設(shè)備組合的裝卸時(shí)間，獲得時(shí)間最小值Tl以及對(duì)應(yīng)的設(shè)備組合MINCl {GC(i),TC(i),OBC(i)，GC(i)，RMG(i)，BA(i)} ；5)利用時(shí)間最小的設(shè)備組合執(zhí)行集裝箱運(yùn)輸。所述的步驟2)中的所必須的各種設(shè)備為岸橋、低架橋軌道小車、升降梯、地面軌道小車和堆場(chǎng)起重機(jī)。所述的步驟4)計(jì)算各設(shè)備組合的裝卸時(shí)間，獲得時(shí)間最小值Tl以及對(duì)應(yīng)的設(shè)備組合MINCl {GC⑴，TC⑴，OBC⑴，GC⑴，RMG⑴，BA⑴}具體為， I)建立設(shè)備分配的數(shù)學(xué)模型如下
STj * TTM1 ij+ TQ + SQi* SQi* TTM2ij> I χ ο * jMinT= Max * VT_，St, * V T_j J 。Ti $+Tr
c * c * t
0Bj 1RMijJS. t.
_] T _feyT 丨￥< JxQj-xQiI
L 」1TMlij 一 vATM2ij 一 v1OMij 一 v
VTEVTFV0
YgtYJ YBrYTi ΥΒ -Υκ T = Q It ■■ = J Trm.. = J
GMlij - rGM2ij - ΤRMij xt
VGEVGFN RE
io--岸樹忙Β2/=<^_一其他· ·· .BTi，BM，BGi，BKi，BBi 也為 0-1 變量，定義類似

l^1μY g = V 51 Σ ST(ij) = Σ SQi Z ΛΠ2>-1) L· ,=, ,=[^1]
,M,fA/+l.pMy 5 _ 5 Σ sBj = Σ .SQiScf2j^1)+SG(2J) SBj_Sbj-模型中各符號(hào)的含義如下M-岸橋數(shù)；N-低架橋軌道數(shù)；P-箱區(qū)數(shù)；
TQ—岸橋一次操作時(shí)間；T0-升降梯一次豎直升降操作時(shí)間；Twiij-低架橋軌道小車j向岸橋i的移動(dòng)時(shí)間；Tw2ij-低架橋軌道小車由岸橋i向地面軌道小車j的移動(dòng)時(shí)間；T0MiJ—升降梯i向地面軌道小車j的移動(dòng)時(shí)間；Temij-地面軌道小車j向低架橋軌道小車i的移動(dòng)時(shí)間；TGM2iJ—地面軌道小車由低架橋軌道小車i向箱區(qū)j空位的移動(dòng)時(shí)間；Tfflij-RMG i向箱區(qū)j空位的移動(dòng)時(shí)間；
Xgi-岸橋i水平位置坐標(biāo)；Xtj-低架橋軌道小車j水平位置坐標(biāo)；Ytj-低架橋軌道小車j垂直位置坐標(biāo)；X0i-升降梯i水平位置坐標(biāo)；Xgj-地面軌道小車j水平位置坐標(biāo)；Ygj-地面軌道小車j垂直位置坐標(biāo)；YEi—RMG j垂直位置坐標(biāo)；Ym-箱區(qū)i空位垂直位置坐標(biāo)；Vte-低架橋軌道小車空載移動(dòng)速度；VTF—低架橋軌道小車滿載移動(dòng)速度；V0-升降梯水平移動(dòng)速度；VeE—地面軌道小車空載移動(dòng)速度；VeF—地面軌道小車滿載移動(dòng)速度；Vee-RMG空載移動(dòng)速度；2)帶入所選取的設(shè)備組合，計(jì)算得出時(shí)間最小值Tl以及對(duì)應(yīng)的設(shè)備組合。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)I、摒棄了傳統(tǒng)的的岸橋與低架橋軌道一一對(duì)應(yīng)綁定機(jī)制，轉(zhuǎn)而采用混合分配機(jī)制，解決設(shè)備忙率參差不齊，即某低架橋軌道小車一直繁忙而其他一直空閑的問(wèn)題，從而提高裝卸效率；2、各設(shè)備采用總體同步移動(dòng)策略，即接到裝卸任務(wù)后，設(shè)備組合中各設(shè)備同時(shí)向目標(biāo)位置移動(dòng)，而非目前采用的分步移動(dòng)，使得裝卸效率也得到了很大提高。


圖I為本發(fā)明的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例通常集裝箱從船舶運(yùn)往堆場(chǎng)的卸載過(guò)程中，首先岸橋(QC)取箱，放到低架橋軌道小車(TC)上，然后TC往目標(biāo)位置地面軌道移動(dòng)，與此同時(shí)，升降梯(OBC)往也往目標(biāo)位置地面軌道移動(dòng)，接著由OBC取起TC上的集裝箱垂直放到地面軌道小車(GC)上，最后GC移動(dòng)到目的位，由RMG把箱子提起放到目標(biāo)箱位上。反之，集裝箱從堆場(chǎng)運(yùn)往船舶的裝載過(guò)程中，首先RMG取箱，放到GC上，然后GC往已分配好低架橋軌道移動(dòng)，與此同時(shí)，TC、OBC往GC移動(dòng)，接著由OBC取起GC上的集裝箱垂直放到TC上，最后TC移動(dòng)往QC移動(dòng)，由QC把箱子提起放到船上的目標(biāo)箱位上。本發(fā)明是應(yīng)用于申請(qǐng)?zhí)枮?00610025860. 6的中國(guó)專利上，因此硬件部分連接關(guān)系省略，岸橋(QC)相當(dāng)于岸邊起重機(jī)；低架橋軌道小車(TC)相當(dāng)于低架橋平板車；升降梯(OBC)相當(dāng)于低架橋起重小車；地面軌道小車(GC)相當(dāng)于轉(zhuǎn)送小車；RMG相當(dāng)于堆場(chǎng)起重機(jī)；如圖I所示，一種自動(dòng)化集裝箱碼頭立體軌道設(shè)備混合分配方法，該方法包括以下步驟步驟I)檢查自動(dòng)化集裝箱碼頭立體軌道所包括的岸橋、低架橋軌道小車、升降梯、箱區(qū)、地面軌道小車、堆場(chǎng)起重機(jī)的狀態(tài)，并將設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行匯總，建立總空閑設(shè)備集C；
步驟2)檢查總空閑設(shè)備集C中是否包括裝卸集裝箱所必須的各種設(shè)備，若缺少任一種設(shè)備，延遲時(shí)間D，返回第一步，否則，進(jìn)入下一步；步驟3)從總空閑設(shè)備集C中選擇岸橋到設(shè)備集Cl，規(guī)則為岸橋編號(hào)l^QC(i) ( [M+l]/2，選擇低架橋軌道小車、升降梯到設(shè)備集Cl，規(guī)則為低架橋軌道小車編號(hào)、升降梯編號(hào)mod(TC(i)) = Umod(OBC(i)) = 1，選擇箱區(qū)到設(shè)備集Cl，規(guī)則為箱區(qū)編號(hào)I ( BA⑴([(P+1)/2]，選擇地面軌道小車、RMG到設(shè)備集Cl，規(guī)則為地面軌道小車編號(hào)、RMG 編號(hào) I 彡 GC ⑴，RMG ⑴彡[(P+1) /2] □ 2 ；步驟4)計(jì)算設(shè)備集Cl中可能的設(shè)備組合,設(shè)備組合中需滿足TC(i) = OBC(i)、GC⑴，RMG(i) = 2*BA⑴-I或GC⑴，RMG(i) = 2*BA(i)，計(jì)算各設(shè)備組合的裝卸時(shí)間，獲得時(shí)間最小值Tl以及對(duì)應(yīng)的設(shè)備組合MINCl {GC(i)，TC⑴，OBC⑴，GC⑴，RMG⑴，BA(i)}；步驟5)從總空閑設(shè)備集C中選擇岸橋到設(shè)備集C2，規(guī)則為岸橋編號(hào)[M+l]/2彡QC(i)彡M，選擇低架橋軌道小車、升降梯到設(shè)備集C2，規(guī)則為低架橋軌道小車編號(hào)、升降梯編號(hào)m0d(TC(i)) =0、mod(0BC(i)) = 0，選擇箱區(qū)到設(shè)備集C2，規(guī)則為箱區(qū)編號(hào)[(P+D/2] ( BA⑴(P，選擇地面軌道小車、RMG到設(shè)備集C2，規(guī)則為地面軌道小車編號(hào)、RMG 編號(hào)[(P+1) /2] □ 2 彡 TC ⑴，RMG ⑴彡 2P ；步驟6)計(jì)算設(shè)備集C2中可能的設(shè)備組合,設(shè)備組合中需滿足TC(i) = OBC(i) >GC⑴，RMG(i) = 2*BA⑴-I或GC⑴，RMG(i) = 2*BA(i)，計(jì)算各設(shè)備組合的裝卸時(shí)間，獲得時(shí)間最小值T2以及對(duì)應(yīng)的設(shè)備組合MINC2{GC(i)，TC⑴，OBC⑴，GC⑴，RMG⑴，BA(i)}；步驟7)比較Tl與T2，返回時(shí)間最小值T以及對(duì)應(yīng)的最優(yōu)設(shè)備組合MINC{GC⑴，TC ⑴，OBC ⑴，GC ⑴，RMG ⑴，BA ⑴}。步驟8)依次類推，最終比較得出時(shí)間最短的設(shè)備組合；步驟9)利用時(shí)間最小的設(shè)備組合執(zhí)行集裝箱運(yùn)輸。步驟2)中的所必須的各種設(shè)備為岸橋、低架橋軌道小車、升降梯、地面軌道小車和堆場(chǎng)起重機(jī)。所述的步驟4)計(jì)算各設(shè)備組合的裝卸時(shí)間，獲得時(shí)間最小值Tl以及對(duì)應(yīng)的設(shè)備組合 MINC I {GC (i)，TC (i)，OBC (i)，GC (i)，RMG (i)，BA (i)}具體為，I)建立設(shè)備分配的數(shù)學(xué)模型如下
權(quán)利要求
1.一種自動(dòng)化集裝箱碼頭立體軌道設(shè)備混合分配方法，其特征在于，該方法包括以下步驟 . 1)檢查自動(dòng)化集裝箱碼頭立體軌道所包括的岸橋、低架橋軌道小車、升降梯、箱區(qū)、地面軌道小車、堆場(chǎng)起重機(jī)的狀態(tài)，并將設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行匯總，建立總空閑設(shè)備集C ； .2)檢查總空閑設(shè)備集C中是否包括裝卸集裝箱所必須的各種設(shè)備，若缺少任一種設(shè)備，延遲時(shí)間D，返回第一步，否則，進(jìn)入下一步； . 3)從總空閑設(shè)備集C中選擇岸橋到設(shè)備集Cl，規(guī)則為岸橋編號(hào)I彡QC(i)( [M+1J/2,選擇低架橋軌道小車、升降梯到設(shè)備集Cl，規(guī)則為低架橋軌道小車編號(hào)、升降梯編號(hào)分別為mod(TC(i)) = I、mod (OBC (i)) = 1，選擇箱區(qū)到設(shè)備集Cl，規(guī)則為箱區(qū)編號(hào)I彡BA⑴([(P+1)/2]，選擇地面軌道小車、RMG到設(shè)備集Cl，規(guī)則為地面軌道小車編號(hào)、RMG 編號(hào) I 彡 GC ⑴，RMG ⑴彡[(P+1) /2] □ 2 ； . 4)將設(shè)備集Cl中的各種設(shè)備進(jìn)行組合以滿足將集裝箱從船上卸下并運(yùn)送到箱區(qū)或?qū)⒓b箱從箱區(qū)運(yùn)送到船為原則，設(shè)備組合中需滿足TC(i) = OBC(i)、GC(i)，RMG(i)=2*BA⑴-I或GC⑴，RMG⑴=2*BA(i)，計(jì)算各設(shè)備組合的裝卸時(shí)間，獲得時(shí)間最小值Tl以及對(duì)應(yīng)的設(shè)備組合MINCl {GC⑴，TC⑴，OBC⑴，GC⑴，RMG⑴，BA⑴}； . 5)利用時(shí)間最小的設(shè)備組合執(zhí)行集裝箱運(yùn)輸。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種自動(dòng)化集裝箱碼頭立體軌道設(shè)備混合分配方法，其特征在于，所述的步驟2)中的所必須的各種設(shè)備為岸橋、低架橋軌道小車、升降梯、地面軌道小車和堆場(chǎng)起重機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種自動(dòng)化集裝箱碼頭立體軌道設(shè)備混合分配方法，其特征在于，所述的步驟4)計(jì)算各設(shè)備組合的裝卸時(shí)間，獲得時(shí)間最小值Tl以及對(duì)應(yīng)的設(shè)備組合MINCl {GC (i)，TC (i)，OBC (i)，GC (i)，RMG (i)，BA (i)}具體為， .1)建立設(shè)備分配的數(shù)學(xué)模型如下
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自動(dòng)化集裝箱碼頭立體軌道設(shè)備混合分配方法，該方法包括以下步驟1)檢查自動(dòng)化集裝箱碼頭立體軌道每個(gè)設(shè)備的狀態(tài)，建立總空閑設(shè)備集C；2)檢查總空閑設(shè)備集C中是否包括裝卸集裝箱所必須的各種設(shè)備，若缺少任一種設(shè)備，返回第一步，否則，進(jìn)入下一步；3)從總空閑設(shè)備集C中選擇岸橋到設(shè)備集C1，選擇低架橋軌道小車、升降梯到設(shè)備集C1，選擇箱區(qū)到設(shè)備集C1，選擇地面軌道小車、RMG到設(shè)備集C1；4)將設(shè)備集C1中的各種設(shè)備進(jìn)行組合，計(jì)算各設(shè)備組合的裝卸時(shí)間，獲得時(shí)間最小值T1以及對(duì)應(yīng)的設(shè)備組合；5)利用時(shí)間最小的設(shè)備組合執(zhí)行集裝箱運(yùn)輸。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有可以大大提高裝卸效率等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B65G63/00GK102807103SQ201110185718
公開日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2011年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月4日
發(fā)明者石小法, 梁林林 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)