[发明专利]一种自动化集装箱码头岸边装船指令顺序控制方法

说明书

本发明公开了一种自动化集装箱码头岸边装船指令顺序控制方法，提出一种以FCFS规则为基础，且考虑船箱位偏序规则的自动化集装箱码头岸边装船指令顺序控制方法，用于形成合理的岸边装船指令发送顺序。该方法在TOS发出岸边装船指令前执行，能够按照AGV到达暂存区的实际顺序发送岸边装船指令，且能够保证所发出的指令顺序总是符合船箱位偏序规则。本发明提出一个适用于各类岸边装船指令的顺序控制的数学模型，用于描述TOS对下一个AGV交接区运输指令、岸桥门架小车装船指令或者岸桥主小车装船指令的决策目标和约束；模型的求解结果，将作为TOS是否发出岸桥某一吊的某一类岸边装船指令的决策依据。

技术领域

本发明涉及一种自动化集装箱码头自动化岸边起重机和自动导引运输车的控制方法，更具体地说，涉及一种岸边装船指令顺序控制方法。

背景技术

岸边装船指令顺序控制问题是自动化集装箱码头岸边起重机(简称岸桥)实现持续高效作业必须解决的问题。自动化集装箱码头是使用自动化设备的集装箱码头，这些设备由码头生产作业系统(Terminal Operation System，简称TOS，下同)完全控制，设备作业指令也由TOS直接下发。在传统的人工集装箱码头，岸桥的装船指令由码头工作人员在码头现场实时给出。由于并不存在现场工作人员，自动化集装箱码头的TOS需要程序化的岸边装船指令顺序控制方法。

集装箱码头的岸桥装船总是以“吊”为作业单位。岸桥总是依次将集装箱装到船上，因此将岸桥一次装船的集装箱称为一吊。岸桥的一吊可能包含1个任意尺寸的集装箱，也可能同时包含2个20英尺的集装箱。在集装箱码头的装船流程中，岸桥每一吊的集装箱，总是先由AGV从堆场运输到岸边，然后再由岸桥装到船上。集装箱在船上的堆放位置(简称船箱位，下同)是预先确定的。出于效率和安全方面的考虑，码头会在不同的船箱位之间定义装船偏序规则(船箱位偏序规则，简称偏序规则，下同)，即装到某些船箱位的集装箱必须在装到另一些船箱位的集装箱之前(或之后)装船。受此影响，岸桥的不同装船吊之间存在偏序关系(装船吊偏序关系，简称偏序关系，下同)，某些吊必须在另一些吊之前(或之后)装船。

自动化集装箱码头的装船指令是一系列岸桥指令和AGV指令的统称。对于岸桥装船的每一吊，码头都要依次发出三类指令：首先，在AGV带箱到达暂存区(在岸桥后方，参见图1)后，发出AGV交接区运输指令，让AGV从暂存区向交接区(在岸桥下方，参见图1)移动；其次，在AGV到达交接区后，发出岸桥门架小车装船指令，让岸桥门架小车将集装箱从AGV向岸桥中转平台搬运；最后，在集装箱放到中转平台后，发出岸桥主小车装船指令，让岸桥主小车将集装箱从中转平台向船上搬运。为了保证岸桥各装船吊的顺序总是符合偏序关系，码头要求，同一台岸桥的不同装船吊的任意一类装船指令的发送顺序，都必须符合偏序关系。

自动化集装箱码头岸边装船指令顺序控制问题是一个面向局部的实时决策问题。由于码头水平运输时间无法准确预测的特点，AGV到达暂存区的实际顺序往往与面向全局的计划顺序不同。如果严格按照计划顺序发送装船指令，很可能导致某些AGV无法及时到达交接区，造成岸桥等待，使岸桥的实际作业效率偏低。为了尽量减少岸桥的等待时间，提高岸桥的实际作业效率，自动化集装箱码头的岸边装船作业指令应根据先到先服务(FirstCome First Serve,FCFS)规则下发。然而，采用简单的FCFS规则发送岸边装船指令时，无法保证不同吊的同一类装船指令的发送顺序始终符合偏序关系，因此自动化集装箱码头的岸边装船指令顺序需要合适的控制方法。

在现有文献中，并不能找到合适的自动化集装箱码头岸边装船指令顺序控制方法。现有文献专注于研究面向全局的集装箱码头岸桥计划顺序优化问题，问题的目标是优化全局计划顺序，对局部装船顺序的控制问题并不适用。

发明内容

针对现有技术中不存在自动化集装箱码头岸边装船指令顺序控制方法的问题，本发明的目的是提供一种岸边装船指令顺序控制方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：