[发明专利]一种自动化码头ALV优化调度方法

说明书

本发明公开了一种自动化码头ALV优化调度方法，包括如下步骤：步骤1：将ALV个体定为调度对象，结合ALV路径上的拥堵情况和集装箱在堆场的位置，以完成所有集装箱任务所花费的最小时间作为优化ALV调度的目标，构建优化ALV调度数学模型；步骤2：采用二维数组对集装箱任务进行编码，基于最短时间原则设计模拟退火算法，求解优化ALV调度数学模型，得出给定集装箱任务编码和集装箱类型情况下的最优ALV调度方案。本发明所述自动化码头ALV优化调度方法，通过设计最短时间原则，设计模拟退火算法，在保证寻找到最优解的前提下，使得模型的收敛速度大大加快，提高了本算法的应用场景。

技术领域

本发明属于运输设备优化调度方法领域，具体涉及一种自动化码头ALV优化调度方法。

背景技术

随着人们对高质量生活的追求，对商品的时效性要求也越来越高。港口作为物流运输的一个重要节点，其作业设备的作业效率越来越受到关注。集装箱海运量，船舶大型化的发展成为趋势，对港口的作业效率提出了越来越高的要求。为降低码头的作业成本，提高作业系统的可靠性，自动化集装箱码头快速发展。采用自动化设备，减少人工干预，提高集装箱在港口内部的流通速度，增强系统的稳定性成为码头发展的目标。

但是，随着吞吐量的增加，水平运输设备成为制约码头效率提升的瓶颈，越来越多的集装箱拥堵在码头前沿与后方堆场之间，人们试图通过增加水平运输设备的数量来减缓水平设备间的拥堵情况，结果却使水平运输设备的拥堵情况更加严重，影响了码头的作业效率，造成了码头顾客的流失，成本的增加。

ALV(自动升降车)作为一种岸边与堆场间的主要水平运输设备，相比AGV(自动导引车)，ALV能够自主抓取、堆放集装箱。ALV只需将集装箱放在岸桥侧缓存区或场桥侧缓存区，或者从缓存区中取走集装箱，从而有助于减少岸桥及场桥的等待时间，加速集装箱在港口内部的流转速率。水平运输设备的拥堵问题主要有两个方面，一个是分配任务、一个是优化运输路径，这也是ALV调度的核心问题，ALV调度受多种因素影响：一方面，进口集装箱在堆场的堆存位置分配影响ALV运输路径，使ALV执行任务的时间不同；另一方面，ALV作业效率受拥堵因素影响，路径拥堵导致ALV的行驶时间延长。

发明内容

为了解决ALV位置分配和拥堵情况影响码头作业效率的问题，本发明提供了一种自动化码头ALV优化调度方法。

本发明通过以下技术方案实现：

一种自动化码头ALV优化调度方法，包括如下步骤：

步骤1：将ALV个体定为调度对象，结合ALV路径上的拥堵情况和集装箱在堆场的位置，以完成所有集装箱任务所花费的最小时间作为优化ALV调度的目标，构建优化ALV调度数学模型；

步骤2：采用二维数组对集装箱任务进行编码，基于最短时间原则设计模拟退火算法，求解优化ALV调度数学模型，得出给定集装箱任务编码和集装箱类型情况下的最优ALV调度方案；

所述集装箱类型为进口箱或出口箱。

进一步地，在上述技术方案中，所述集装箱任务编码方式为十进制编码。

进一步地，在上述技术方案中，ALV路径上的拥堵情况通过拥堵系数表示，

应用如下公式计算得出所述拥堵系数：

其中，β为ALV行驶路径的拥堵系数；Rv为路径中ALV的数量；Rl为路径的长度；

应用如下公式计算拥堵情况下ALV在路径上的行驶时间：

b′＝bβ

其中b′为在路径拥堵情况下ALV的行驶时间；b为在路径不拥堵情况下ALV的行驶时间。

进一步地，在上述技术方案中，所述优化ALV调度数学模型表示为：