【自动化集装箱码头仿真模型构建及其流程分析案例3600字】

自动化集装箱码头仿真模型构建及其流程分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u1486自动化集装箱码头仿真模型构建及其流程分析案例 1178231.1码头设计方案和总体布局 127371.2仿真流程分析 345081.2.1卸船作业流程 339451.2.2装船作业流程 4244551.2.3集港与提箱作业流程 5202381.3码头仿真模型的建立 7275221.1.1仿真系统结构 7299511.1.2主要仿真输入 9本章主要依据码头的设计方案，根据仿真实验的一般方法，通过分析系统核心特征找到实体、属性、活动、事件以及状态变量；通过输入参数来构建仿真模型的基本布局和装卸工艺；通过对码头作业流程分析确定设备的核心控制逻辑。从而构建码头仿真系统模型。1.1码头设计方案和总体布局以色列海法新港自动化集装箱码头设计方案示意图如图3-1所示。其主要特点可以归纳为以下几个方面：码头岸线不在一条直线而是分布于三条直线，其中两条相互垂直，一条具有一定倾斜角度。绝大部分码头箱区垂直于只要长度最长的第一岸线，二平行于第二条岸线。两个箱区与倾斜岸线平行，同时与其他箱区存在一定倾斜角度。水平运输采用集卡或无人驾驶集卡。码头岸线及配置岸桥数量充足，岸边装卸能力突出。图STYLEREF1\s3SEQ图\*ARABIC\s11以色列海法自动化集装箱码头平面布局示意图根据上述设计方案生成码头总体布局，码头岸线长约1520米，可同时靠泊一艘4艏船舶，最大泊位可停靠400米长，59米宽，16米吃水深度的大型集装箱船舶。岸边配置14台岸桥，布置29个自动化箱区，箱区内配置1台ARMG，装卸船舶时每台岸桥配置4至6台集卡。码头前沿车道数依据岸线长度分别布置，具体可参考平面规划图。箱区分布在三个区域，位于主岸线后方，垂直于主岸线分布15个箱（平行于第二岸线），该区域箱区从右至左分别命名为A1至A15。同时在该区域陆测，分布12个箱区，箱区布置方向与A区相同，从右至左分别命名为B0至B11。在第三岸线后方平行于第三岸线布置2个箱区，从海测向陆测方向分别命名为C1和C2。码头详细布局可参考规划图，码头总体布局仿真模型如图3-2。其中道路交接处为道口模块。图STYLEREF1\s3SEQ图\*ARABIC\s12推荐方案仿真布局1.2仿真流程分析基于推荐方案总体布局及装卸工艺，该方案仿真作业流程如下：1.2.1卸船作业流程在卸船作业过程中，卸船任务发布后，指派制定集卡执行具体卸船运输任务。在集卡接受该任务后，根据道路拥堵指数等计算出至目标岸桥最短路径。集卡根据规划好路径行驶在目标岸桥等待岸桥卸箱。岸桥从船舶上取箱后，等待集卡到达后将集装箱卸至集卡。集卡取到集装箱后，根据最短路径行驶至目标箱区目标倍位，等待场桥取箱。场桥取箱后，将集装箱卸至目标箱位，然后获取下一个作业任务。集卡完成任务后，寻找下一个合适作业任务（装船或卸船）。具体流程如图3-3所示。图STYLEREF1\s3SEQ图\*ARABIC\s13卸船作业流程1.2.2装船作业流程在装船作业过程中，当装船作业指令发布后，场桥接到指令移动至目的倍位从箱区提取集装箱，等待集卡取箱。集卡在接到装船指令后按照最小行驶距离原则，行驶至目标箱区目标倍位，等待场桥卸箱。当场桥和集卡都就位后，场桥卸箱至集卡。场桥卸箱后，集训寻找下一个作业任务。集卡取到集装箱后，根据最短路径原则（考虑道路拥堵指数），行驶至目标岸桥，等待岸桥取箱。岸桥取箱后将集装箱装至船舶指定倍位，集卡完成装船后离开岸边，寻找下一个合适任务。装船作业详细流程如图3-4所示。图STYLEREF1\s3SEQ图\*ARABIC\s14装船作业流程1.2.3集港与提箱作业流程在集港与提箱作业过程中，根据外集卡到达规律，生成外集卡到达。外集卡到达码头时，首先进入技术检查闸口，若技术检查没有问题，外集卡直接进入主闸口，经过主闸口后进入码头进行集港与提箱作业。若经过技术闸口时，有问题，则进入Trouble区域，在Trouble区域进一步处理，若没问题则转入主闸口进入码头，若存在问题则进入停车场等待解决问题后进入主闸口。当外集卡进入码头后，根据任务确定目标箱区及目标倍位，然后根据最短路径原则，行驶至目标箱区目标倍位等待场桥提箱或卸箱。在目标箱区，场桥完成提箱和集港装卸作业后，继续寻找下一任务，外集卡则离开箱区，根据最短路径进入出口技术检查闸口。外集卡经过出口技术检查口后，判断是否可以直接离开。若可以直接离开，外集卡直接离开码头，若存在问题，外集卡转入进口区域。外集卡转入进口区域后，判断是否直接重回主闸口，若直接重回主闸口则直接进入主闸口。若不能则转入Trouble区域，判断是否需要处理，若不需处理则直接转入主闸口，否则进入停车场等待处理完毕后再进入主闸口。集港和提箱的详细流程如图3-5所示。图STYLEREF1\s3SEQ图\*ARABIC\s15集港作业流程1.3码头仿真模型的建立根据设计方案的平面布局及装卸工艺，构建仿真模型。1.1.1仿真系统结构自动化码头仿真系统按照参数化设计思想，以尽可能真实反映实际生产为开发原则。主要包括仿真输入、生产控制、仿真驱动、仿真评价四大模块。图STYLEREF1\s3SEQ图\*ARABIC\s16仿真系统架构1.1.1.1仿真输入模块仿真输入模块主要功能是仿真系统的定义。包括以下三方面：（1）码头平面布局定义布局定义参数主要有：箱区大小、箱区方向、道路设置、岸桥及场桥轨道设置、岸边桩位设置等；（2）设备配置定义设备配置定义包括各类设备数量的确定及设备参数的设置，需要确定岸桥的数量、场桥数量、内外集卡数量等。设备参数主要有：集卡在各种工况下运行速度，岸桥空载及重载情况下平均作业时间、水平移动速度及加速度；场桥作业高度、水平移动速度及加速度、吊具空载及重载情况下起升速度及加速度；梭车在不同载荷情况下水平运输速度；不同类型集卡通过闸口时间等；（3）各类概率分布定义主要有：船舶到达时间分布模型确定，外集卡提箱及送箱到达时间分布模型确定，各类型船舶到达概率分布模型确定，各类型船舶装卸箱量概率分布模型确定。1.1.1.2生产控制模块生产控制模块主要功能是实现码头作业计划的制定、作业任务的发布及执行。该模块主要包括以下几个方面【30】。（1）靠泊计划，靠泊计划需要确定船舶计划靠泊桩位、计划靠泊时间、预计离泊时间、各类型船舶装卸量、计划开工路数；（2）装卸计划，装卸计划主要包括：进出口箱装卸箱区策划及自动选位，中转箱装卸箱区策划及自动选位，疏港、装船提箱计划；（3）任务发布，任务发布主要包括：岸桥任务发布、集卡任务发布、场桥作业任务发布；（4）设备调度，设备调度主要包括：岸桥、场桥、集卡作业调度；（5）集卡路径选择，路径选择主要是为集卡行走确定最优作业路径；（6）作业控制，设备作业控制主要包括岸桥、场桥、集卡水平移动及起升作业控制等。1.1.1.3仿真驱动模块仿真驱动模块主要功能是依据设定的仿真步长，推动仿真过程中各类事件的发生。该模块主要包括以下几个方面。（1）推进步长，推进步长包括船舶预报、船舶到达、岸桥和场桥水平移动、外集卡到达，根据事件发生频繁程度分为24小时、5分钟、30秒、10秒不等；（2）船舶到达，在仿真时间跳过间隔步长时，按照相关概率分布生成船舶实体及船舶装卸箱量等。（3）外集卡到达，在仿真时间跳过间隔步长时，按照相关概率分布生成外集卡实体及外集卡提送集装箱信息等。1.1.1.4仿真评价模块仿真评价模块可以在设定的时间范围内或是在设定的事件范围内，对关心的事件的仿真结果进行统计分析，输出系统评价。仿真评价模块包括以下几个方面。（1）评价码头整体作业能力，输出码头在特定时间范围内吞吐量。（2）评价码头服务水平，船舶作业时间、外集卡平均在场时间等。（3）评价码头设备作业效率，包括岸桥作业效率、场桥作业效率、集卡作业效率以及闸口作业效率等。（4）评价码头能耗，包括码头一段时间内总体能耗以及相关设备平均能耗情况。（5）设备配置，比较不同设备配置情况下码头整体作业情况。（6）排队堵塞，评价不同码头布局及设备配置情况下，码头作业水平运输设备排队堵塞情况。1.1.2主要仿真输入1.1.2.1水平运输设备集卡空载行驶速度：35km/h集卡重载行驶速度：30km/h集卡路口最低行驶速度：5km/h集卡通过技术闸口最高速度：15km/h1.1.2.2各泊位船舶计划：5#泊位：3501~5650TEU；3台岸桥；6#泊位：15501~18000TEU；5台岸桥；7#泊位：6631~9500TEU；4台岸桥；8#泊位：1900~3500TEU；2台岸桥；1.1.2.3集装箱比例国际中转:25%；进口重箱:20%；出口重箱:20%；空箱比例:20%；冷藏箱比例:10%；危险品箱比例:5%.1.1.2.4闸口数据表STYLEREF1\s3SEQ表\*ARABIC\s11主闸口车辆停留时间单位：秒比例45%17%10%10%8%10%集卡重车48556897152300集卡空车18395578122240表STYLEREF1\s3SEQ表\*ARABIC\s1224小时闸口通过车辆比例时段进出24:00-1:000.86%0.86%1:00-2:000.71%0.70%2:00-3:000.58%0.63%3:00-4:000.68%0.72%4:00-5:000.45%0.82%5:00-6:000.72%0.12%6:00-7:006.83%1.31%7:00-8:008.11%7.58%8:00-9:007.74%7.66%9:00-10:007.52%6.49%10:00-11:007.94%8.51%11:00-12:008.31%7.87%12:00:13:008.13%8.09%13:00-14:007.67%7.55%14:00-15:007.44%7.05%15:00-16:007.11%7.78%16:00-17:006.15%7.66%17:001-8:004.25%6.04%18:00-19:002.93%1.99%19:00-20:001.95%2.41%20:00-21:001.43%1.58%21:00-22:001.05%1.10%22:00-23:000.58%0.59%23:00-24:000.86%0.89%1.1.2.5主要说明（1）仿真时间为24小时连续作业。（2）场地计划按照外高桥五期码头的全场计划模式进行设计，使进场箱的分布尽量分散，减少箱区内某一时间段集中作业造成的交通瓶颈。（3）内集卡调度按照共享集卡池模式调度，即一定数量岸桥共享同一集卡池集卡，每台岸桥配置集卡数量为5。（4）24小时吞吐量：根据年吞吐量及工作小时计算得24小时吞吐量6884.7TEU，由于20尺与40尺比例为1：1.041，计算的24小时吞吐量约为4559.2自然箱。根据所提供箱型比例，分解后各类集装箱比例：表STYLEREF1\s