[发明专利]一种自动化集装箱码头关键装卸资源集成调度方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种自动化集装箱码头关键装卸资源集成调度方法，尤其涉及一种自动化集装箱码头QC(岸桥)-AGV(自动导引车)-ARTG(轮胎式集装箱门式起重机)-堆场空间资源的集成调度方法。

背景技术

自动化集装箱码头由设备资源和空间资源两部分组成，设备资源的调度和空间资源的优化直接决定了码头的作业效率。

到目前为止，国内外的研究者提出了一些关于集装箱码头装卸设备和堆场空间资源的集成调度方法。Han，et al研究了装载过程中出口集装箱的堆场存储问题，决定如何为每个船舶预留/分配堆场存储箱区。还考虑了集卡的交通堵塞，以平衡堆场箱区间的工作量。Xue，et al研究了集装箱卸载中综合YT调度，QC调度和堆场空间分配问题。提出了两阶段启发式算法求解问题。曾庆城构建了码头卸载作业中集卡-堆场空间调度的协同优化模型，并设计了两阶段禁忌搜索算法。范灵芳研究了集装箱码头出口箱堆场空间分配和集装箱码头龙门吊作业调度问题，并在此基础上研究出口箱堆场空间分配和龙门吊作业调度之间的协同优化调度。

近几年提出的求解集装箱码头装卸设备集成模型的方法有粒子群、遗传算法、模拟退火、混沌优化、启发式算法等。然而求解自动化集装箱码头装卸设备和堆场空间资源集成调度模型的方法较少。

发明内容

本发明提供一种自动化集装箱码头关键装卸资源集成调度方法，能够合理控制集装箱码头的设备作业和空间资源分配，提高自动化集装箱码头的作业效率，合理分配设备和空间资源，避免了拥堵现象，缩短三类设备的行驶时间，优化堆场空间资源利用。

为了达到上述目的，本发明提供一种自动化集装箱码头关键装卸资源集成调度方法，该方法包含：

步骤S1、设定染色体编码方式，初始化种群，定义适应度函数，设定交叉操作准则和变异操作准则，设定亲代选择策略和子代接收策略；

步骤S2、利用适应度函数进行染色体迭代计算；

步骤S3、判断是否满足迭代的停止标准，若是，则迭代终止，输出最优解，若否，进行步骤S4；

步骤S4、根据亲代选择策略和子代接收策略对染色体种群进行调整，进行步骤S5；

步骤S5、根据交叉操作准则和变异操作准则对染色体种群进行调整，进行步骤S2。

所述的步骤S1中，设定染色体编码方式的方法具体包含：

根据QC-AGV-ARTG-堆场空间资源集成调度的决策变量，设计染色体矩阵的编码方式，第一列为集装箱和岸桥QC，第二列为调度的自动导引车AGV，第三列为分配的轮胎式集装箱门式起重机ARTG，第四列为分配的堆场空间。

所述的步骤S1中，初始化种群的方法具体包含：依据模型的约束条件，逐步初始化种群。

所述的步骤S1中，定义的适应度函数能够准确的用函数值的大小反映出解的优劣。

所述的步骤S1中，设定交叉操作准则的方法具体包含：

针对染色体矩阵的第二列和第三列，设计两点交叉操作；

针对染色体矩阵的第四列，设计均匀的基于顺序交叉操作。

所述的步骤S1中，设定变异操作准则的方法具体包含：

指定一个突变概率P_m，生成一个随机的数值均匀分布在0和1间，并且将这个值和P_m比较，如果此值小于P_m，则通过随机选择个体的两个位置并且交换这两个位置的基因来进行变异操作，否则，不进行变异操作。

所述的步骤S1中，设定亲代选择策略的方法具体包含：

根据适应度函数大小设计轮盘赌方法选取亲代，适应度函数大的个体更有机会被选为亲代。

所述的步骤S1中，设定子代接收策略的方法具体包含：

根据适应度函数采用半贪婪策略来接收子代，只有当子代的适应度大于其亲代的平均适应度时，才将该子代接收作为新的一代。

所述的步骤S3中，迭代的停止标准包含两个标准，当满足两个标准中的任意一个时，迭代算法停止，输出最优解；

所述的两个标准包含：

1、最大迭代次数；

2、当前一代染色体适应度值的标准偏差(σ_T)低于阈值；

在第T代染色体适应度值的标准偏差计算为其中是第T代第n个染色体的适应度，是第T代所有染色体的平均适应度，