重庆港集装箱码头三维模拟系统设计

以重庆港集装箱码头为实例,利用虚拟现实的方法和技术,混合使用Auto CAD、3D s MAX、Photoshop、Prem iere的技术集成,开发出了集装箱码头的三维可视化仿真系统。介绍了系统的设计方法,系统的构成和工作流程,并对系统中用到的关键技术进行了分析研究,系统虚拟的动画模拟可以为集装箱码头的运营管理提供决策依据。     

CCCT技术与集装箱码头生产DPS系统的整合研究

介绍了一种集装箱码头生产(DPS)系统与控制、通信、计算(CCCT)技术整合方案.设计思想是由自动控制层、数据通信层和计算处理层构成一个完整的码头生产管理信息系统;解决了码头前沿数据断层、堆场定位作业数据缺失等问题,提高了码头生产链的信息化和自动化程度.通过集装箱码头生产(DPS)系统与控制、通信、计算(CCCT)技术的整合创新,提高了集装箱码头的生产能力.     

集装箱码头生产物流控制系统的设计与实现

集装箱码头生产物流控制系统（CTLCS）主要解决了现有集装箱码头MIS系统中存在的结构缺陷．该系统集成方法是在原有MIS基础上，增加了无线局域网（WLAN）和移动工作站群两个单元平台；将DGPS—RTK技术应用于码头露天环境的集装箱堆场工艺，实现了集装箱码头的场桥动态追踪、生产物流实时控制和远程可视化管理；解决了生产人员依赖作业计划单、对讲机那种半手工生产管理模式造成的码头生产瓶颈和管理信息滞后现象．CTLCS可在原有码头生产能力的基础上，使港口企业的物流成本降低4％．港口集装箱吞吐率和客户服务水平都得到明显提升．     

基于Agent的集装箱码头计划决策系统建模分析

通过对集装箱码头业务流程的分析,重点描述码头计划的安排。利用Agent技术进行建模研究,建立了一个初步的基于Agent的集装箱码头计划决策模型。提出了基于多Agent的集装箱码头的智能计划系统的思路及其结构框架,考虑了从任务开始到任务执行的整个过程,并且介绍了系统中各Agent之间的通信机制和协作机制,最后提出如何开发这个系统。     

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集装箱码头闸口作业系统是外部集卡把集装箱运进或运出集装箱堆场必经的作业通道. 但是随着集装箱贸易的繁荣,闸口作业系统日渐成为集装箱码头发展的瓶颈. 为提高闸口系统的通过能力并优化闸口系统的作业流程,本文针对集装箱码头闸口作业现状,利用排队论方法研究了M/G/S/∞/∞/FCFS排队系统. 分析闸口作业系统的运营效率,并提出了改进的闸口作业流程. 实证分析表明,基于排队论设计的闸口作业流程可以缩短集卡在闸口停留时间,提高作业流程效率,从而提高整个集装箱码头的通过能力.     

集装箱堆场仿真建模及其在堆场规划设计中的应用

集装箱码头物流系统的仿真建模能够克服传统研究方法的局限性,本文主要研究集装箱堆场的仿真及应用问题,分析了集装箱码头堆场系统和内卡、外卡的提/卸箱流程,阐述了集装箱堆场仿真建模的排队理论,采用eM-Plant平台建立了集装箱堆场的仿真模型,结合实例设定了仿真模型的参数,仿真结果的应用取得了较满意的效果.     

集装箱码头物流作业Agent间的重构

在介绍集装箱码头物流作业流程的基础上,通过引入计算Agent和作业角色Agent,构建了基于Multi-Agent的集装箱码头物流作业重构系统框架和结构,研究了重构中作业角色Agent的工作过程,用强化学习算法设计了作业角色Agent;构造了在基于Multi-Agent的集装箱码头物流作业重构中计算Agent重构模型,并用双层规划理论实现了相邻作业角色Agent的协调。以集装箱码头集卡作业和岸桥作业两相邻作业重构为例说明了重构是有效的,有利于提高集装箱码头物流作业系统的可靠性和协调性。     

集装箱码头混合交叉作业集成调度模型

针对集装箱码头进出口作业系统中泊位分配、装卸作业、水平搬运等诸多环节之间的关系,分析了现有进出口作业系统对集装箱码头生产效率与运营成本的影响。运用系统工程优化理论,提出混合交叉作业集成调度方法与同步优化技术,以泊位分配、设备配置、集装箱卡车(集卡)行驶路径为决策变量,以集装箱码头最小运营成本为目标函数,建立了三阶段集成调度优化模型,设计了双层遗传求解算法。在双层遗传算法中,上层遗传算法用于搜索集装箱码头设施设备的合理配置组合,下层遗传算法在上层算法的基础上优化集卡行驶路径。计算结果表明:与独立装卸作业过程相比,使用混合交叉作业集成调度模型时,集卡数量为22veh,减小了66.2%,集卡行驶总距离为10 389.8km,减小了17.4%;与单独调度方式相比,使用混合交叉作业集成调度模型时,集卡行驶总距离减小了14.5%,码头运营总成本为84 266.2元,降低了4.6%。可见,使用集装箱码头混合交叉作业集成调度模型,能有效提高集装箱码头生产效率,明显降低运营成本。     

基于虚拟现实的港口集装箱码头装卸系统仿真建模技术

以港口集装箱码头装卸系统为对象,对基于虚拟现实下的该系统仿真建模有关关键技术进行研究。针对港口集装箱码头装卸系统的离散性、随机性,采用面向对象和Petri网相结合的方法对系统进行复合建模,同时对系统进行了三维场景建模,并经系统复合模型实时驱动三维场景的动态显示,最终实现基于离散随机事件的港口集装箱码头装卸系统实时可视化、参数化仿真。将Petri网和面向对象两种建模方法结合起来用于现代港口物流系统的建模,即保持了面向对象建模中的优势,又很好地表达了系统事件之间的逻辑关系,同时又能利用Petri网模型中的数学分析方法对系统模型进行验证,与单纯使用其中一种建模方法相比有了很大改进,文中选用的可在微机上运行的虚拟现实仿真建模软件MultiGen较好地解决了复杂场景的实时生成问题。     

集装箱码头前沿布局的仿真优化

应用仿真优化方法研究了某集装箱码头前沿布局中泊位数，岸边集装箱装卸桥（岸桥）陆侧轨外侧作业通道数，岸桥及集装箱拖挂车（集卡）配备数量等因素对作业过程及码头通过能力的影响．开发了可生成不同集装箱码头前沿布局方案的参数化仿真模型，建立了仿真结果数据库和多目标多层次的方案综合评价指标体系．把遗传算法与系统仿真相结合，以评价指标体系评价得分作为优化目标，求得了最优方案，供决策者参考．     

基于分层TCPN的集装箱码头作业建模仿真研究

利用CPN TOOLs软件，对基本着色Petri进行赋时和分层的扩展，采用自上而下的方法，建立了集装箱码头作业系统的分层Petri网模型，其子网为赋时着色Petri网．基于实例，在集装箱码头作业系统的分层Petri网模型上进行仿真，根据前沿和堆场设备以及水平输送车辆的利用情况，分析了码头作业系统的瓶颈。     

集卡动态调度路径优化算法

从整体调度的角度出发,分析了整个码头作业面的动态调度方案,提出了一种新的集装箱卡车(集卡)动态调度路径的自适应蚁群算法。运用码头GPRS系统,以集卡速度、流量、位置等相关数据建立了感知链。通过判断阻塞状况和调整可行点集,确定了信息素浓度更新策略与转移概率计算方法。针对码头路网的复杂性和蚁群算法的实时计算效率,设计了蚁群算法的步骤。将信息熵引入到蚁群算法中,运用MATLAB软件,对集卡的动态调度方案进行了仿真计算。计算结果表明:当初始集卡速度分别为50、75km.h-1,初始集卡流量分别为800、1 000veh.h-1时,集卡行驶的最短路径为4.3km,行驶时间为0.057h;集卡行驶的最优路径为8.3km,行驶时间为0.111h。可见,该算法能有效缓解码头阻塞问题,提高集卡利用率和码头作业效率。     

集装箱码头作业系统层次化、并行、异构与可重构计算模型

基于计算思维和计算透镜, 分析了集装箱码头的装卸作业与调度决策, 基于“并行计算”、“异构计算”和“可重构计算”提出了计算物流视角下的集装箱码头作业层次化、并行、异构与可重构计算模型; 将计算机科学领域中多种典型计算体系结构的设计思想和运作机制, 泛化、迁移、修正、融合和定制到集装箱码头作业系统中, 设计了面向此计算模型的混合调度策略, 提出了集装箱码头调度新的抽象计算模型与工程解决路径; 以某大型集装箱码头为实例, 基于集装箱码头作业层次化、并行、异构与可重构计算模型, 进行了物流广义计算自动化的设计与性能评估。研究结果表明: 采用计算模型能确定码头的集装箱吞吐量上限, 实例中约为码头年设计能力的2.75倍; 在满负荷情况下, 基于等待作业集装箱队列的负载均衡调度策略和基于等待作业船型的负载均衡调度策略均能将大型集装箱干线船舶物流广义计算任务延迟缩短约17 h; 在明显作业过载时, 前者能将物流广义计算任务延迟减少100~110 h, 后者能减少约120 h; 在满负荷和作业过载情况下, 2种策略均能缩短大型集装箱干线船舶物流广义计算访问存储时间1~2 h, 后者在作业过载情况下表现更佳; 2种策略都能很好地优先服务重点班轮集合, 且有各自对应的适用状况和调度重点, 码头管理者可根据具体情况选择适用。      

基于时间Petri网的集装箱码头AGV调度系统建模研究

在分析了集装箱自动化码头物流系统中的自动导引小车-AGV工作情况的基础上，提出了利用时间Petri网对AGV调度系统建模和性能分析的基本思路；建立了AGV的运输路径模型，并进行了系统性能特性分析；结果表明这种模型能够准确地描述集装箱码头物流系统的运行状况．     

箱区长度对码头装卸效率影响的仿真分析

合理的堆场布局规划可以提高集装箱码头机械的作业效率,减少船舶等待时间,降低码头作业成本,提升码头综合竞争力。在对集装箱码头作业流程分析的基础上,采用专业的港口仿真软件FlexsimCT建立集装箱堆场不同箱区长度下不同装卸机械数量的仿真模型,探讨了集装箱堆场既定面积和既定容量下,不同的箱区长度对码头装卸效率的影响,得出不同箱区长度下的最佳装卸机械配比和岸桥最大效率下的箱区长度,对未来的集装箱港口实际布局规划具有指导意义。     

基于eM-Plant的集装箱码头交通仿真

用eM-Plant开发了一个面向对象的仿真模型,详细介绍了仿真模型中各模块的作用,模型中对象的划分方法、控制方法以及模型仿真参数的设置,并利用该模型模拟了某新建集装箱码头的生产过程,分析了其年吞吐量、岸桥利用率、交通流量等仿真数据,验证了其交通规划的合理性,用实例证明了使用eM-Plant分析、评价港口物流系统的可行性.