[发明专利]一种岸桥案仿真系统

摘要

本发明公开了一种岸桥仿真系统，该仿真系统包括系统输入模块、系统控制模块、系统评价模块以及统计输出模块；所述系统输入模块用于输入仿真岸桥所需的数据参数；所述系统控制模块仿真完成岸桥小车与吊具的作业位置、速度、加速度、作业状态；所述系统评价模块对岸桥不同的设计方案进行综合评价；所述统计输出模块用于统计和输出仿真产生的各种数据。本发明以系统仿真为技术手段，通过对不同的岸桥设计方案进行仿真，并从效率、能耗等角度对其结果进行对比分析，再综合考虑集装箱码头的船舶、潮汐等工况因素，以确定适合于集装箱码头的岸桥最佳设计参数。

主权项

1.一种岸桥仿真系统，其特征在于，所述仿真系统通过对不同的岸桥设计方案进行仿真，并对岸桥不同的设计方案在不同的工况下的运行情况进行综合评价，以确定适合集装箱码头的岸桥最佳设计参数；所述仿真系统包括系统输入模块、系统控制模块、系统评价模块以及统计输出模块；所述系统输入模块用于输入仿真岸桥所需的数据参数；所述系统输入模块输入的数据参数包括岸桥技术规格数据、潮汐规律数据、船型分布数据、到港船舶规律数据；所述系统控制模块根据所述系统输入模块输入的数据参数仿真完成岸桥小车与吊具的作业位置、速度、加速度、作业状态；所述系统控制模块包括潮汐产生模块、船舶产生模块、吊具目标位置计算模块、小车目标位置计算模块、小车与吊具联动模块；所述潮汐产生模块根据所述系统输入模块输入的潮汐规律数据仿真产生相应的潮汐，并形成相应的潮峰、潮谷；所述潮峰潮谷值设置过程如下：Step 1:产生一个(0,1)之间的随机数；Step 2:搜索该随机数在潮汐频率表中对应的累积频率；Step 3:产生符合该累积频率对应的潮峰、潮谷；所述船舶产生模块根据所述系统输入模块输入的船型分布数据和到港船舶规律数据产生用于仿真的船舶，其过程如下：Step 1:根据船舶到港规律，判断是否执行船舶生成程序；如果是转入Step 2，否则继续等待；Step 2:产生一个(0,1)之间的随机数；Step 3:搜索该随机数在船型分布表中对应的累积频率；Step 4:产生符合该累积频率对应船型的船舶；Step 5:产生对应的进口箱；所述吊具目标位置计算模块根据所述系统输入模块输入的岸桥技术规格数据于仿真计算岸桥吊具位于船舶处时在垂直方向上的位置和位于岸边前沿时在垂直方向上的位置；在船舶处的目标位置计算模型如下：p_top=l_above+p_tide+d_waterline-N_tier×h        （1）T_yv=p_top+(N_tier-T_tier)×h                    （2） 式中p_top-最顶层集装箱到前臂的距离；l_above-轨面上起升高度；p_tide-水面至轨面的距离；d_waterline-船舶吃水深；N_tier-船舶总层数；h-船舶每层层高；T_tier-目标位置所在的层；T_yv-吊具在船舶处的目标位置；吊具在岸边主要服务于集卡，因此集卡的高度即为吊具在岸边的目标位置，其计算模型为：T_yq=l_above-ht                                （3）式中l_above-轨面上起升高度；h_t-集卡的高度；T_yq-吊具在岸边的目标位置；所述小车目标位置计算模块根据所述系统输入模块输入的岸桥技术规格数据仿真计算岸桥小车位于船舶处时在水平方向的位置和位于岸边前沿时在水平方向的位置；在船舶处的目标位置计算模型如下：T_xv=l_b+l_t+R×w_v                              （4）式中l_b-后伸距；l_t-轨距；w_v—船舶每排的宽度；T_xv-小车在船舶处的目标位置；小车在岸边主要服务于集卡，因此集卡的所在车道的位置即为小车在岸边的目标位置，其计算模型为： T_xq=l_b+T_t×w_t                                （5）式中l_b-后伸距；T_t-集卡所在的车道；w_t—岸桥下车道的宽度；T_xq-小车在岸边的目标位置；所述小车与吊具联动模块根据所述系统输入模块输入的岸桥技术规格数据仿真计算同时进行的小车水平移动和吊具起升或下降；所述系统评价模块根据所述系统控制模块的仿真结果对岸桥不同的设计方案在不同的工况下的运行情况进行综合评价，以确定合理的设计方案；所述系统评价模块计算岸桥单箱平均能耗、岸桥总能耗、岸桥平均效率，并以此来综合评价岸桥设计方案；所述岸桥单箱平均能耗是指装卸船时完成一次循环（Move）的耗电量，单位：kwh/move；岸桥装卸过程中的主要耗能包括吊具起升过程的耗能和小车水平移动的耗能；其岸桥起升能耗计算公式如下：式中E_h-吊具起升能耗；M_c-集装箱重量；M_h-吊具本身重量；g-重力加速度；h-吊具的起升高度；V_h-吊具的起升速度；p_h-吊具起升的输出功率；t_h-吊具的起升时间；岸桥小车移动能耗计算公式如下：式中E_t-小车移动能耗；M_c-集装箱重量； M_ht-吊具与小车的重量；g-重力加速度；l_t-小车的水平移动距离；V_t-小车的速度；P_t-小车移动的输出功率；t_t-小车的移动时间；岸桥每个循环的能耗为：E=E_h+E_t                                      （8）；所述岸桥总能耗是指在经过一段时间仿真后，岸桥装卸船所消耗的总能量，该指标可通过岸桥单箱能耗求和得到，单位：kwh；所述岸桥平均装卸效率是指一小时内，岸桥连续作业所完成的循环次数，单位：move/h；所述统计输出模块用于对各种指标、参数和评价结果进行收集与分析，并将其以图表的方式输出。