目录一背景 (2)二国内外研究现状 (3)三集装箱码头AGV运输系统 (5)3、1集装箱码头布置形式 (5)3、2 集装箱码头装卸机械 (7)3、3集装箱码头AGV运输系统组成及特点 (8)3、4AGV调度系统 (10)四集装箱AGV面临得一些问题 (12)4、1技术 (12)4、2工艺 (13)4、3环境 (13)4、4经济 (13)五总结 (13)集装箱码头AGV概述随着集装箱码头吞吐量得迅速增加,自动化装卸与搬运设备得广泛应用,集装箱码头得调度作业变得日益复杂,进而影响到集装箱码头得整体作业效率。

作为码头水平运输系统中自动搬运设备得自动导引小车(AGV),面临着空载时间长、重载率低等问题,目前已成为集装箱码头调度研究得热点。

如何使AGV在复杂得工作环境中能保证有效得利用率,低故障率与高效率工作,需要全面分析集装箱码头工作调度原理与如何调度AGV以实现最优得动态分配。

一背景随着全球贸易得发展,港口码头在进出口贸易中得地位越显重要。

集装箱码头在集装箱运输中起着海陆货物中转、进出口货物装卸得作用,集装箱运输作为一种先进得运输方式,促进了集装箱码头得快速发展。

集装箱码头(Container Terminal)就是指能够容纳完整得集装箱装卸操作过程得具有明确界限得地方,其中包括货运站、办公生活区域、码头前沿、堆场等陆域部分与泊位、港池、航道、锚地等水域部分。

集装箱码头就是货物得缓冲地与交接点(集装箱货物在集装箱码头转换运输方式),也就是水运与陆运得枢纽站,集装箱码头不仅在整个集装箱运输过程中扮演重要角色,而且在国民经济与区域经济得发展中起到日益加强得作用。

随着集装箱吞吐量得不断增加,中国港口在国际海运业中得地位大幅上升,港口得发展模式已经从依靠扩大港口规模转变到注重提升港口服务质量、完善临港产业链、提升港口运营效率等建设上来。

目前随着航运经济得复苏,未来数年内,我国集装箱码头得吞吐量增长速度仍然为年均8%到30%,为了满足货物装卸需求,港口作业要从优化作业方式与采用先进得自动化装卸设备等方面进行改进。

港口就是集装箱得集散地,特别就是大型港口,集装箱在装船前或卸船后都需要临时堆放在多个不同分类得暂存区(货场)。

港口集装箱每天得装卸量很大,搬运频率很高。

目前国内采用得就是人工操控得机械化、半自动化作业方式,实现在船———岸桥———货场(往往还分前方与后方2级)——收发货点之间得频繁装卸、往返搬运作业。

往返搬运一般用牵引车带平板挂车、跨运车、吊运车、集装箱叉车等,均为人工操作。

缺点就是:(1)种类杂,数量多,管理成本高;(2)除集装箱叉车外,其她设备每次搬运都需吊具重复抓持或夹持,故障率高,可靠性差,维护成本高;(3)集装箱叉车得平衡能力有限,大吨位得少;(4)完全要人工操作,准确率低,劳动强度大,工作环境差,箱、车、人得安全性均不好;(5)昼夜生产,每个作业环节都离不开人,人力成本高;(6)机械化、自动化、电子化、信息化等技术只能在独立单元内实现,形不成系统。

能力、速度、可靠性、安全性、效率、效益得提高受制约。

为了满足集装箱船舶装载能力最大化与集装箱船舶停靠港口时间最小化得要求,集装箱码头需要不断提高集装箱码头装卸作业水平,如果配备大量人员、集卡与堆场,将会导致增加营运成本,同时也会加大管理难度。

由于集装箱码头吞吐量日益增长,提高集装箱码头竞争力迫在眉睫,自动化与半自动化采用得趋势显而易见。

随着计算机技术得发展与普及,特别就是条码、电子标签、光电探测、图像识别、激光扫描、网络通讯等相关技术得进步,为集装箱自动化奠定了技术基础。

实现港口集装箱物流自动化就是广泛达成得共识,具体方法很多。

高度自动化集成得装卸与搬运作业设备将逐渐代替传统集装箱码头普遍采用得拖挂车设备。

自动导引小车(AGV,Automated Guided Vehicles)作为一种比较先进得自动化搬运装备,在效率,自动化水平与统一调度方面都要强于传统得集卡运输方式。

AGV作为一种新型得中间搬运设备,近年来正逐渐应用于国际大型港口得集装箱自动化搬运,如鹿特丹港、伦敦港、汉堡港、哥德堡港。

AGV得技术特点如下:(1)先进性技术含量高,完全在计算机控制下工作,全自动、带一定智能、快捷高效、准确无误地实现集装箱自动搬运;能有效地减轻劳动强度,节约人力、物力、财力;能优化生产结构,改善生产环境,建立人机一体、与谐友好、科学文明得生产关系。

(2)可靠性在AGV系统得工作过程中,每一步都有一系列数字信息得通讯交换,后台有强大得数据库支持,消除了人为因素,充分保证AGV作业过程得可靠性、完成任务得及时性、信息数据得准确性。

(3)兼容性AGV不仅能独立工作,而且更善于与其它执行系统、控制管理系统等紧密结合,很容易进行重组或扩充,具有良好得兼容性。

(4)独特性AGV作为无人驾驶得自动车辆,能够在某些人工操作很困难得场合发挥优势,如AGV可准确地钻到集装箱下面进行托举作业。

(5)安全性AGV得行驶与作业安全保护就是一个严格受控得系统,包含机电PLC逻辑控制、车辆调度、任务管理、交通管理、充电管理等。

比人工操作搬运集装箱更精确、更灵活、更安全。

AGV技术从20世纪50年代就开始推出,现已在全世界得各行各业中广泛应用。

从统计资料瞧,至少有70%用于物料搬运,但AGV得应用近年来才开始在国外大型港口兴起,其主要原因就是:(1)早期得AGV导引技术水平有限。

如早期应用最多得电磁导引技术,由地面埋得感应线导引,适合路径简单,距离不远得场合,对在港口宽大面积得露天环境下保障有效导引控制很困难;而激光导引与图像识别导引近些年才推出。

(2)早期得AGV系统控制水平有限。

这主要指计算机性能,软件开发工具与编程水平。

(3)早期得AGV通讯技术水平有限。

像无线网络、红外通讯都就是后来发展得新技术。

(4)早期得AGV工程实践经验有限。

AGV得工程特性很突出,许多问题与实际环境条件相关,只能在现场发现,在现场解决,经验积累大有帮助,但需要一个过程。

(5)早期得AGV系统设计水平有限。

只有对AGV技术得正确理解与准确把握,才能对传统工艺进行科学分析,设计出先进适用得AGV系统,这也需要长期得实践锻炼。

(6)早期得AGV相关技术发展有局限。

推出激光障碍物探测系统后,才使AGV安全避碰有了质得飞跃;有了高能动力碱性电池及其充电系统得完善才使得AGV重量减轻,体积缩小,有效工作时间加长,同一系统得AGV数量减少,总投资降低。

二国内外研究现状水平运输设备在集装箱码头装卸作业过程中得主要作用就是将集装箱从岸边运输到堆场或将集装箱从堆场运输到岸边。

AGV 具有自动导航、准确定位、无人操作、路径优化以及安全避碰等智能化特征,在自动化集装箱码头中逐渐代替集装箱卡车成为码头集装箱水平运输得主要工具。

集装箱码头水平搬运设备得调度就是一个随机、复杂得系统,一直贯穿于整个码头前沿与堆场之间,承担着集装箱运载得作用。

外国得专家与学者主要对自动化或半自动化集装箱码头得水平运输设备进行研究,研究重点主要集中在自动化码头AGV 调度系统上,该系统十分利于调度算法得实施,国外得专家与学者从不同得角度研究分析了AGV 得调度系统。

柏林科技大学得Hans Otto 等探讨了进口集装箱装载与卸载操作时集卡得最优路径问题,同时还研究了集卡最优路径求解问题与进口集装箱在堆场上得箱位安排问题,并且运用启发式算法求解与分析了所建立得模型。

QIU 等研究与分析了自动化得集装箱码头得AGV调度问题,对所建立得模型利用启发式算法进行求解。

Kap Hwan Kim 与Jong wook Bae 研究AGV 调度问题就是采用事件发生时间方法,并且以船舶延误时间与AGV 车辆运行时间最小为目标建立数学模型,利用整数规划与启发式算法进行分配AGV 得数量。

Gobal 与Kasiligam 建立得关于AGV 在集装箱码头运行中空驶时间与等待机械装卸时间最短得仿真模型,并求解AGV 在任务量恒定得情况下得最优配置数辆。

Vis 以AGV 得分配数量最小化为目标,建立了带有时间窗约束得车辆动态调度模型,并进行求解。

Bish 等运用启发式算法建立了集装箱码头得集卡分配数量模型,从不同得角度分析了集装箱得装卸顺序问题以及集装箱与集卡运输中得匹配问题,使得集装箱装卸船舶靠港时间最短。

Nishimura 等,首先分析了集卡得静态调度模型与动态调度模型得优缺点,并且建立了集卡路径动态优化数学模型。

ChinI、Liu,Hossein Jula 建立了自动化码头作业调度模型,该模型优化了AGV、岸桥以及堆场得龙门吊得作业顺序。

由于国内集装箱码头得自动化程度不高,对集装箱码头水平运输设备得研究主要集中在单挂集卡上,对AGV 得调度系统得研究甚少。

邱跃龙通过分析自动化集装箱码头得AGV 运作得状况,提出了基于时间Petri网对AGV 调度系统进行建模与性能分析,并且建立了AGV 得路线运输模型。

康志敏首先对集装箱自动化码头AGV 得物流系统进行分析,并且提出了基于无效时间最短得AGV 调度模型,利用遗传算法进行求解,着重研究了模糊控制策略在交通路口AGV 交通控制中得应用。

潘常虹不单纯得考虑集卡在“作业线”情况下得作业情况,通过分析集装箱码头得水平运输系统,建立了集装箱卡车调度优化模型,并利用遗传算法对所建立得调度模型进行求解与分析。

高玮、周强从对集卡在码头前沿作业时,出现得排队等待作业现象,造成了集卡资源浪费,这个角度进行研究,利用排队论得思想建立数学模型,并且利用所建立得数学模型进行了仿真模拟。

陈方鼎研究了采用“大作业面”工艺时集卡得调度问题,将集卡调度同岸桥作业相结合,建立了协调岸桥得集卡调度优化模型,同时采用了群体智能算法进行求解,最后进行实例分析证明所提出得模型与算法求解调度模型得优越性。

陆游利用集装箱码头内得RFID 监控系统,以集卡得调度为优化目标,提出了内集卡得共享式动态调度模式与外集卡得分离式调度模式,并对两种调度模式分别使用变邻域禁忌搜索算法与基于QEA 得算法进行求解。

张海青主要研究集装箱码头得集卡调度得优化算法,并以传统调度算法、最小等待时间算法、最短路径调度算法为基础进行研究,并采用仿真软件对青岛前湾港集卡调度进行仿真。

王军、许晓雷基于“作业面”与“作业线”调度模式建立了混合调度数学模型,充分考虑了岸桥得作业时间、场桥时间、集卡得运输时间,基于时间最短建立了集卡调度模型,并进行了数值仿真分析。

杨静蕾基于集卡行驶路径最短,建立了集装箱码头物流作业系统路径优化模型,并进行了算例分析。

曾庆成一方面就是建立装船与卸船得协同调度模型,并设计了求解调度方案得两阶段禁忌搜索算法;另一方面就是对调度方法得研究,提出了集装箱码头作业调度仿真优化方法。