[发明专利]生态型客货滚装码头系统多智能体微观仿真建模方法

摘要

本发明属于港口规划及系统仿真技术领域，提供了一种生态型客货滚装码头系统多智能体微观仿真建模方法，实现客货滚装码头基础信息信息管理、客货滚装码头系统“港口水域‑陆域‑大门‑客运站”生产作业的微观仿真，细粒度刻画人、车、船的微观行为特性与冲突，并能够评估土地利用、效率、安全、环境等有关指标，为生态型客货滚装码头规划设计与运营提供决策支持。

主权项

1.一种生态型客货滚装码头系统多智能体微观仿真建模方法，其特征在于，步骤如下：该方法基于AnyLogic仿真平台实现，采用所提出的生态型客货滚装码头系统仿真建模方法，实现生态型客货滚装码头仿真系统总体框架；仿真系统总体框架，主要由数据访问层、业务逻辑层、应用层和表现层四层系统结构组成，四层之间相互联系且各自保持相对独立，实现客货滚装码头基础数据/GIS数据的管理，实现“港口水域‑陆域‑大门‑客运站”功能区内的物流过程和交通流的微观仿真，实现各评价指标的量化算法以及方案优选算法，实现人机交互良好的仿真动画实时显示，评价指标实时统计用户图形界面；所述的数据访问层负责数据库与业务逻辑层之间的联系，实现数据共享和集中管理，其底层采用开源的PostgreSQL/PostGIS数据库管理系统和空间数据库管理系统，负责管理港口基础数据、GIS地图数据、仿真实验结果数据和评价指标数据；数据访问层主要对业务逻辑层中仿真运行所需要的基础信息和仿真输出数据的存储和输出；所述的数据信息存储部分包括港区属性、船舶属性、车辆属性和旅客属性；仿真输出数据部分为应用层所定义的评价指标数据，为应用层所定义的评价指标数据；所述的业务逻辑层为客货滚装码头系统的智能体微观仿真系统，是该框架核心逻辑的具体实现，通过各智能体间的相互作用，实现对港区作业和微观交通的仿真模拟；业务逻辑层的框架包含主智能体、客货滚装船智能体、车辆智能体和旅客智能体；主智能体是仿真模型的控制智能体，也是仿真模型的外部环境；主智能体通过图形界面及数据访问层获取仿真运行所需基础信息，生成港口功能区位置、仿真边界以及交通路网，同时对泊位信息、泊位使用状况、航道情况进行实时判断与记录；主智能体依班期表初始化其余各智能体，控制其余各智能体间的交互和湮灭，实现客货滚装码头复杂作业流程的仿真；船舶智能体利用AnyLogic智能体状态图定义船舶从到港、进港、卸船、装船到离港过程中的行为变化，采用元胞自动机实现船舶进出港作业微观模拟；车辆智能体利用AnyLogic智能体状态图与微观交通库，实现车辆的微观行为、人与车、车与车之间交通冲突的模拟；AnyLogic智能体状态图模拟码头生产作业过程中车辆的行为和属性改变，实现进出港私家车、滚装车辆、摆渡车、公交车以及出租车服务资源的不同行为；微观交通库实现车辆在港内道路、停车场、站前广场区域的驾驶行为；旅客智能体反映旅客行为的自主性、与其他行人及边界的距离、吸引效果，基于智能体建模与行人库实现；智能体状态图模拟在客货滚装码头作业过程中旅客的行为和属性改变，而行人库实现旅客连续空间移动、等待、排队行为；应用层定义了生态型客货滚装码头系统的评价指标体系及评价方法；评价指标体系涵盖生态、安全、效率、土地利用多种评价指标，包括车辆待渡区面积及使用效率，各类停车场面积及使用效率，旅客、车辆疏港总用时和登船总用时，各类旅客、车辆平均在港时间，旅客密集区域面积，旅客上下船排队长度，进出港车辆发动机平均工作时间定量指标，以及直观反映码头行人流状况的行人密度图；评价方法包括评价指标的统计方法、成本函数以及方案优选算法，用于甄别整个作业系统的瓶颈问题，或优化生态型客货滚装码头功能区布局与精细化布置方案；应用层对数据访问层中存储的业务逻辑层仿真数据进行分析，得到量化指标的数值，再利用表现层的图形界面实现人机交互；人机交互包括输入业务逻辑层中仿真运行所需要的基础信息和输出业务逻辑层运行得到的仿真结果；应用层实时输出反映业务逻辑层模拟所得的仿真动画和评价指标分析图表，为港口管理和监测提供参考；表现层实现三个高度交互的动态用户界面，包括仿真参数设置、实时动画显示和结果图表分析，还具有实时2D/3D动画显示功能，还包含码头前沿的动态人流热力图，实现对仿真实验整个过程的设计、跟踪、修改、显示及评估。