[发明专利]集装箱码头装卸交通系统布局与交通组织微观仿真方法

摘要

本发明属于交通运输场站规划设计和管理技术领域，为集装箱码头企业装卸交通系统布局与交通组织管理提供全新的方法，提高整个集装箱码头的装卸交通系统布局与交通组织效率。为达到上述目的，本发明采用的技术方案是，集装箱码头装卸交通系统布局与交通组织微观仿真方法，包括：建立集装箱码头装卸交通系统布局与交通组织微观仿真框架：元胞的选择元胞自动机的运行（1）元胞的初始化（2）元胞自动机的运行1）前方堆场模块规则；2）集卡队列模块规则；3）码头前沿道路的更新；4）集卡队列模块规则。本发明主要应用于交通运输场站规划设计。

主权项

一种集装箱码头装卸交通系统布局与交通组织微观仿真方法，其特征是，包括：建立集装箱码头装卸交通系统布局与交通组织微观仿真框架：元胞的选择将前方堆场集港的集装箱用若干组三维元胞表示，每组三维元胞代表一个箱区，箱区都配有一个场桥以及相应的集卡数量，每组集卡同样用一列一维元胞代表；船舶规定使用三个岸桥进行作业，因此，码头前沿设有三个车道与之对应，各用一列元胞代表，每个车道指定元胞位置表示岸桥作业处；元胞自动机的运行仿真总时长为40000秒，仿真步长为1s，每一个元胞仿真长度为1m；前方堆场模块为随机生成一个60*6*3的三维元胞自动机，按照集港的先后顺序对每个集装箱进行编号，区分集装箱所在箱区，箱型以及序号，无箱则用0表示；集卡模块，所有箱区各自对应相同数量的一维元胞，1代表空闲状态，0代表非空闲状态；码头前沿道路模块，由于模拟的船舶规模需要3个岸桥，所以该模块有3条道路。每条的长度为1600m，道路上车辆的车身长为15m，最大的行驶速度为12m/s；分别在720、800、880处表示三条道路上岸桥的作业位置；集装箱在相应泊位的前方堆场集港，待船舶到港后，依配载图搜索到指定要提的集装箱，判定该集装箱上是否有后面的箱子覆盖，如没有则直接将该箱从前方堆场提出，否则进行翻箱，按配载图将序号较大的箱子重新至于下层，提出指定集装箱；接着判定是否有空闲状态的集卡，若存在则该集卡元胞由空闲状态变为非空闲状态，驶入码头前沿相应的车道，否则等待空闲集卡的出现再进行后续步骤；最后的判定是岸桥是否为空闲状态，如果空闲，则进行装船作业，否则在相应岸桥处排队等待岸桥作业。作业完成后，集卡驶出码头前沿道路，集卡元胞由非空闲状态变为空闲状态；再依据配载图进行下一轮的流程；（1）元胞的初始化前方堆场模块——三维元胞进行初始化，三维元胞随机生成后，用编号区分出每一个集装箱所在箱区号，箱型以及到港顺序，然后随机生成一个一维序号组代表提箱顺序；集卡模块——每个箱区生成的集卡元胞均为空闲状态，等待场桥作业；道路模块——初始化时所有道路上没有车辆；（2）元胞自动机的运行v(i,k+1)表示第i辆车第k+1秒的速度，v(i,k)表示第i辆车第k秒的速度，vmax表示车辆可以行驶的最大速度，d(i,k)表示第i辆车在第k秒时与前一辆车的距离，x(i,k+1)表示第i辆车第k+1秒的位置，x(i,k)表示第i辆车第k秒的位置；1）前方堆场模块规则：按照随机生成的提箱顺序，找到即将被提取的集装箱后，判定是否需要翻箱，若不需要，则直接提取，该箱位清空；如需要翻箱，则判断需要翻几次箱，一次则将上面的一个箱子放在下面箱位的位置，相面的箱位清空；两次则将最上面的箱位清空，被上面的两个箱子进行装船顺序的判断，将序号较大的放在最下面的箱位上；2）集卡队列模块规则：完成一次装车作业，集卡模块对应的一个元胞由空闲状态变为非空闲状态；3）码头前沿道路的更新：当运行总时间与堆场装车完成时间一致时，该车辆驶入码头前沿道路，集卡在车道上的主要演化规则为①加速：v(i,k+1)=min(v(i,k)+1,vmax)表明集卡司机期望以最大速度在道路上行驶；②减速：v(i,k+1)=min(v(i,k),d(i,k))即集卡司机为避免和前车发生碰撞而采取减速措施；③以概率p随机慢化:v(i,k+1)=max(v(i,k)‑1,0)反映现实中由包括天气因素、集卡司机心理状态因素、以及道路的路面状况因素的不确定因素造成的集卡减速；④运动：x(i,k+1)=x(i,k)+v(i,k+1)即集卡按照调整后的速度向前行驶，进入下一个仿真步；⑤集卡在岸桥处完成装船作业；4）集卡队列模块规则：完成一次装船作业，集卡驶出道路模块，其对应的一个元胞由非空闲状态变为空闲状态。