文献综述-自动化集装箱码头跨运车行驶模式仿真研究.doc

学号：201010222064 上海海事大学 SHANGHAI MARITIME UNIVERSITY 本科生毕业设计（论文）本科生毕业设计（论文） 文献综述文献综述 学 院： 物流工程学院 专 业： 物流工程 班 级： 完成日期： 2014 年 6 月 文献综述文献综述 随着港航物流业的飞速发展，集装箱码头生产管理的方式、方法和深度也在不断进步。 自上世纪 70 年代以来，越来越多业界学者和港口企业的专家针对集装箱码头水平运输系统 问题进行讨论与研究。由于 AGV、集卡作业模式与跨运车运行在某些方面具有一定的相似 性，故可以为研究跨运车提供一定的借鉴，通过对国内外文献的检索和阅读，针对该问题的 研究主要集中在以下几个方面： (1)水平运输机械的数量优化 (2)水平运输机械的空闲运输时间最少 (3)水平运输机械的运输径路最短 (4)水平运输机械路径冲突优化 (5)以船舶延误时间最少追求水平运输机械车辆消耗最低 1.2.1 水平运输系统研究 HO.Gunther(2005)4在书中讨论了集装箱码头自动化交通运输系统设计、业务规划和实 时控制问题，运用启发式算法、局部搜索程序和仿真模型成功将理论决策支持应用于实践。 Koo.P.H(2005)5研究了码头静态运输问题，即在最初时刻所有需要装卸的集装箱的数量、地 点、时间都预先确定好。提出一种两阶段启发式禁忌搜索算法，目的是在决定最小集卡配置 数量的同时为每辆集卡确定最优路径。Nishimura.E(2005)6对比集卡动、静态调度法，建立 集卡动态路径优化模型，采用遗传算法进行模型求解得出动态路径缩短行驶距离并大量减少 车队规模从而降低运营成本。R.Gular(2008)7总结了几个 AGV 分配问题常用的目标：岸桥 等待时间最短、AGV 行驶时间最短、完成作业的时间最短等，也总结了几种常用的 AGV 分 配方式：最短的行驶时间、使用车辆的数量最少、和先到先服务方式。Wang Yuan(2012)8 综合的评价了集装箱码头车辆任务分配问题，建立了一个仿真平台对不同的实时分配规则进 行比较和评价。Song.L.Q(2013)9针对 AGV 分配问题提出了混合元启发式方法并与贪婪算法 进行仿真实验对比，验证混合元启发式方法的优越性。金健(2002)10介绍了面向作业面装卸 模型的作业过程，提出了系统自动匹配集卡应该遵循两个原则：一是以桥吊效率为依据，二 是就近作业指令为次优分配条件，并提出一个理想化的码头作业所需最少集卡数量的计算方 法。关秀光(2004)11利用 WITNESS 仿真工具，对集装箱港口的岸桥作业系统及集卡作业系 统分析模型进行仿真并实现了二维计算机动画模拟，实现了对船舶到港、靠泊、装卸箱、集 卡装卸作业及船舶离港系统的模拟。通过结果分析实现对不同方案的优化比选，为港口经营 者提供决策支持。张维英(2006)12研究了基于拖车路径优化的集装箱船配载模型，以场内拖 车行走的距离最短为目标函数并用神经网络模型进行求解。徐承军(2007)13提出了一种新的 面向作业面的动态集卡调度模式，运用多目标模糊决策算法和层次分析法进行研究，利用计 算机得出最优工作路径选择。刘丰硕(2010)14主要研究了采用“作业面”工艺时集装箱码头 集卡的路径优化问题，以降低集卡在作业过程中的空驶距离为目标，根据实际情况将集卡调 度同岸桥作业相结合，建立了基于集卡行驶路径最短的数学模型。通过 NCL 语言建模对模 型进行求解得到最优路线，并在此基础上通过蚁群算法以岸桥等待时间最短估算了此次作业 需要配备的最佳集卡数量。林浩、唐勤华(2011)15分析国外集装箱自动化码头的发展情况及 其主要技术特点，介绍国内自主研发的全轨道式新型集装箱自动化码头的装卸工艺方案。刘 晋川(2013)16介绍我国港口机械的现状，提出我国港口机械向专业化、智能化、节能环保型 方向发展的趋势，并分析其相关技术特点与应用前景。指出 AGV 的导航方式有固定路径法 和自由路径法，固定路径法用电磁导航技术；自由路径法主要有激光定位导航、视觉定位导 航、惯性导航、差分 GPS 导航等。 1.2.2 跨运车系统研究 Steelmen.D 等(1993)17运用启发式算法研究跨运车在集装箱码头的运输路径安排问题， 仿真系统可以模拟不同的路径设计。Ballis.A 等(1996)18建立了由于设备不匹配而引起的交 通堵塞和延迟的仿真模型。他们使用该模型来评价码头堆场设计、设备数量以及跨运车运行 规则。Winter.T 等(2000)19将船的配载计划和跨运车的调度统筹考虑进行研究，文中给出了 一个岸桥的情况下，使跨运车的行走路程最短的混合整数规划模型。Bose.J(2000)20等研究 几条船同时作业的情况下跨运车的优化调度问题，目标使岸桥的总耽搁时间最短，并采用了 遗传算法进行求解。Das.S,Spasovic.L(2003)21提出了一种可实时调度动态行走跨运车的程序， 其核心程序是由分配算法来动态匹配跨运车的驱动系统，其最终目标是尽量减少跨运车的空 载行程，最大限度提高跨运车装卸效率，该程序已经在纽约港进行测试。Bing Huang.CAI(2013)22针对自动化集装箱码头跨运车的调度优化提出了多目标优化模型，该模 型主要考虑了三个目标：跨运车行驶时间、等待时间以及优先级集装箱完成时间，以三种时 间的加权和为研究主体；模型中以装卸船有时间窗的二进制整数规划形式，基于分支定界法 精确计算解决多目标 ASCS 问题，并依据实际自动化码头地图，证明多目标模型的有效性和 灵活性以及 BBCG 算法对跨运车调度的高效性。李幼萌(2003)23将港口水平运输机械进行分 类对比得出港口跨运车优势，并详细介绍跨运车在欧洲、亚洲等地应用实例,指出了亚洲各 港口对跨运车的忧虑并介绍数种新产品跨运车，指出跨运车发展方向符合现今绿色智能化港 口的号召。 综上所述，国内外研究学者对于水平运输机械的行驶模式研究往往釆用各种形式化和非 形式化的建模技术，针对提高水平运输作业效率有着不同的建模目标。而正因为这些不同的 建模目标，每个研究的侧重点不同、考虑码头的实际作业影响因素不同，因此每个研究成果 均有一定的局限性，这是无法避免的。跨运车与 AGV、集卡有着本质的区别，学者的研究 只能用于借鉴，所得结果不一定真正符合跨运车作业模式。而针对已有的跨运车作业研究成 果，前辈的研究目标、研究思路不同，较少有研究跨运车的固定行驶模式。因此基于跨运车 的各种新特性，结合码头前沿实际作业因素抽象跨运车固定行驶模型来为码头经营者提供较 优决策支持有着重要的现实意义。 参考文献参考文献 4HO.Gunther,KH.Kim.Container terminals and automated transport systemsM.Heidelberg:Springer,2005. 5Koo.P.H.Fleet sizing and vehicle routing for container transportation in a static environmentM Springer Berlin Heidelberg,2005:123-139. 6Nishimura.E,Imari.A.Yard trailer routing at a maritime container terminalJ.Transportation Research Part E: Logistics and Transportation Review,2005,41(1):53-76. 7R.Gular.The impact of storage block assignment for import containers on AGV dispatching in highly automated seaport container terminalsJ.2008(8):1739-1943. 8Wang Yuan.Integrated vehicle dispatching for container terminal. National University of Singapore,2012. 9Song.L.Q.A hybrid meta-heuristic method for dispatching automated guided vehicles in container terminalsJ. Computational Intelligence in Scheduling (SCIS),2013(8):52-59. 10金健.浅析 TPS 的优化J.集装箱化,2002(4):19-20. 11关秀光.基于 BPR 思想的集装箱码头集卡作业系统模拟及优化分析D.上海:上海海事大学,2004. 12张维英.基于拖车路径优化的集装箱船配载模型研究J.大连理工大学学报,2006,45(6):827-831. 13徐承军,陶德馨.基于多目标模糊决策的集卡动态调度方法研究J.武汉理工大学学报:信息与管理工 程版,2007,29(4):56-59. 14刘丰硕.基于装卸协调作业的集装箱码头集卡路径优化研究D.大连:大连海事大学,2010. 15林浩,唐勤华.新型集装箱自动化码头装卸工艺方案探讨J.水运工程,2011(001):158-163. 16刘晋川.我国港口机械的现状与发展J.港口装卸,2013(2):1-5. 17Steelmen.D,Henning.A,Frei-gang.S,Routing of straddle carriers at a container terminal with the special aspect of internal movesJ. Operations-Research-Spectrum, 1993,15(3):167-172. 18Ballis.A.A container terminal simulation model with animation capabilitiesJ.Journal of Advanced Transportation,1996,30(1):37-57. 19Winter.T,Zimmerman.U.T.Real-time dispatch of trams in storage yardsJ. Annals of Operations Research,2000,96(1-4):287-315. 20Bose.J,Reinters.T,Steelmen.D.Vehicle dispatching at seaport container terminals using evolutionary algorithmsC/System Sciences, 2000. Proceedings of the 33rd Annual Hawaii International Conference on. IEEE,2000:10pp.vol.2. 21Das.S.K,Spasovic.L.Scheduling material handling vehicles in a container te