本發(fā)明涉及集裝箱碼頭設(shè)計及其調(diào)度控制，具體涉及一種設(shè)有堆場作業(yè)交互區(qū)的集裝箱碼頭及其調(diào)度控制方法。

背景技術(shù)：

1、目前，全世界范圍內(nèi)的自動化集裝箱碼頭正逐漸成為港口行業(yè)的發(fā)展趨勢，自動化碼頭的內(nèi)部運(yùn)輸環(huán)境與外部運(yùn)輸環(huán)境對接成為一個影響碼頭運(yùn)作效率的研究重點(diǎn)。當(dāng)前水平布局的自動化碼頭均采用與傳統(tǒng)自動化碼頭相同的收箱模式，即根據(jù)集裝箱的貨主、箱型、收還情況進(jìn)行整體規(guī)劃，但這種作業(yè)模式需要該堆場的設(shè)備長時間移位來存放不同的集裝箱，同時也要參與內(nèi)集卡(即碼頭內(nèi)集裝箱卡車)的調(diào)度，導(dǎo)致外集卡(即碼頭外集裝箱卡車)的等待時間較長。

2、廣州南沙四期碼頭(以下簡稱南沙四期)采取的方案為單獨(dú)建立一個內(nèi)外區(qū)域交互的堆場作業(yè)空間(以下簡稱交互區(qū))，在交互區(qū)安置有數(shù)量足夠的雙懸臂軌道式起重機(jī)(以下簡稱軌道吊)；交互區(qū)的一側(cè)(以下簡稱外集卡側(cè))用于對外集卡的收/提箱作業(yè)；交互區(qū)的另一側(cè)(以下簡稱igv側(cè))用于與內(nèi)部的水平運(yùn)輸裝置(可以是igv)進(jìn)行交互，從而使自動化碼頭內(nèi)部的集裝箱整理到交互區(qū)，方便后續(xù)外部車輛的提貨。南沙四期碼頭當(dāng)前采用的交互區(qū)作業(yè)工藝是針對集裝箱的分類堆放管理，主要根據(jù)集裝箱的空重情況、不同貨主進(jìn)行分類堆放，該作業(yè)工藝形式易于對場內(nèi)集裝箱進(jìn)行管理，從而降低在外集卡提箱時的翻柜難度。但會導(dǎo)致雙懸臂軌道吊無論在igv側(cè)或外集卡側(cè)作業(yè)，沿水平方向的運(yùn)動距離增加，不利于整體集裝箱循環(huán)效率的提高。如果沒有一個相對固定的位置進(jìn)行集中裝卸，雙懸臂軌道吊會在大車方向移動耗費(fèi)較長的時間，而且作業(yè)邏輯也需要車輛分散停放，在車輛到達(dá)順序與計劃不一致時容易出現(xiàn)與外集卡交互失敗，如此導(dǎo)致外集卡以及港區(qū)場內(nèi)的igv的作業(yè)效率較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，有必要針對上述的問題，提出一種設(shè)有堆場作業(yè)交互區(qū)的集裝箱碼頭及其調(diào)度控制方法，以克服上述背景技術(shù)中的若干缺點(diǎn)，從而解決如何提高外集卡與igv在集裝箱碼頭的堆場作業(yè)交互區(qū)進(jìn)行收/裝箱協(xié)同作業(yè)的效率的技術(shù)問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下的技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提出一種設(shè)有堆場作業(yè)交互區(qū)的集裝箱碼頭，該集裝箱碼頭通過一碼頭操作系統(tǒng)tos和一設(shè)備管理系統(tǒng)ecs進(jìn)行調(diào)度管理，碼頭操作系統(tǒng)tos與設(shè)備管理系統(tǒng)ecs進(jìn)行通信，該集裝箱碼頭包括多臺igv車，該集裝箱碼頭設(shè)置有距離海岸線由近到遠(yuǎn)的縱向依次設(shè)置的海側(cè)岸橋作業(yè)區(qū)、內(nèi)堆場和交互區(qū)作業(yè)堆場，該集裝箱碼頭還設(shè)置有靠近交互區(qū)作業(yè)堆場的三級閘口和位于交互區(qū)作業(yè)堆場的一橫向側(cè)方區(qū)域的旁側(cè)且位于三級閘口的旁側(cè)的外集卡緩沖區(qū)；內(nèi)堆場包括至少兩個縱向相隔設(shè)置的子內(nèi)堆場；各個子內(nèi)堆場和交互區(qū)作業(yè)堆場均設(shè)置有軌道吊；設(shè)備管理系統(tǒng)ecs用于管理各個軌道吊和各個igv車；

4、交互區(qū)作業(yè)堆場的陸側(cè)的橫向車道為用于給外集卡行駛的第一外集卡行駛車道；海側(cè)岸橋作業(yè)區(qū)的岸橋下的車道為第一igv橫向運(yùn)輸車道；內(nèi)堆場的陸側(cè)的車道均為第二igv橫向運(yùn)輸車道；相鄰兩個子內(nèi)堆場之間設(shè)有第三igv橫向運(yùn)輸車道；交互區(qū)作業(yè)堆場的陸側(cè)的軌道吊與外集卡作業(yè)交互的區(qū)域為堆場作業(yè)交互區(qū)；

5、第一igv橫向運(yùn)輸車道、第一外集卡行駛車道與堆場側(cè)方道路連通從而形成一第一圈形igv行走線路；第二igv橫向運(yùn)輸車道、第一外集卡行駛車道與堆場側(cè)方道路連通從而形成一第二圈形igv行走線路；第三igv橫向運(yùn)輸車道、第一外集卡行駛車道與堆場側(cè)方道路連通從而形成一第三圈形igv行走線路。

6、進(jìn)一步地，堆場作業(yè)交互區(qū)分為n個專屬收箱區(qū)，n的數(shù)目大于三，每個專屬收箱區(qū)之間的間隔為若干個貝位，其中靠堆場作業(yè)交互區(qū)中間的專屬收箱區(qū)定義為普通作業(yè)區(qū)。

7、進(jìn)一步地，堆場作業(yè)交互區(qū)包括若干個20尺收箱區(qū)和若干個40尺收箱區(qū)。

8、進(jìn)一步地，靠近堆場作業(yè)交互區(qū)的交互區(qū)作業(yè)堆場中的普通作業(yè)區(qū)的集裝箱根據(jù)隨機(jī)分布法進(jìn)行布置，即通過生成隨機(jī)數(shù)以決定每個集裝箱的存放位置。

9、本發(fā)明又提出一種設(shè)有堆場作業(yè)交互區(qū)的集裝箱碼頭的調(diào)度控制方法，應(yīng)用于如上所述的設(shè)有堆場作業(yè)交互區(qū)的集裝箱碼頭，該調(diào)度控制方法包括以下步驟s1-步驟s2：

10、步驟s1，外集卡進(jìn)入自動化碼頭三級閘口的第二級閘口；然后執(zhí)行步驟s2；

11、步驟s2，當(dāng)外集卡需執(zhí)行提柜，則碼頭操作系統(tǒng)tos通過控制設(shè)備管理系統(tǒng)ecs執(zhí)行一第一控制流程，第一控制流程為：碼頭操作系統(tǒng)tos判斷外集卡所需要提走的集裝箱是否存放在堆場作業(yè)交互區(qū)，若判斷為是則執(zhí)行一第一作業(yè)流程，若判斷為否則執(zhí)行一第二作業(yè)流程；當(dāng)外集卡需進(jìn)行收柜，則碼頭操作系統(tǒng)tos通過控制設(shè)備管理系統(tǒng)ecs執(zhí)行一第二控制流程；

12、所述第一作業(yè)流程包括以下步驟s101-s107：

13、步驟s101，控制設(shè)備管理系統(tǒng)ecs控制指定的igv車優(yōu)先到對應(yīng)的內(nèi)堆場進(jìn)行裝載外集卡所需的集裝箱；然后執(zhí)行步驟s102；

14、步驟s102，控制指定的igv車開始進(jìn)入內(nèi)堆場裝箱，并允許指定的外集卡進(jìn)入自動化碼頭的三級閘口的第三級閘口；然后執(zhí)行步驟s103；

15、步驟s103，通知指定的外集卡按照自動化碼頭的提箱箱號在普通作業(yè)區(qū)對應(yīng)位置等待軌道吊；然后執(zhí)行步驟s104；

16、步驟s104，設(shè)備管理系統(tǒng)ecs控制指定的igv車駛?cè)攵褕鲎鳂I(yè)交互區(qū)；然后執(zhí)行步驟s105；

17、步驟s105，軌道吊接收到由設(shè)備管理系統(tǒng)ecs發(fā)出的外集卡提柜指令后，設(shè)備管理系統(tǒng)ecs控制軌道吊的大車機(jī)構(gòu)與外集卡移動對齊；然后執(zhí)行步驟s106；

18、步驟s106，設(shè)備管理系統(tǒng)ecs控制于普通作業(yè)區(qū)鎖定的igv車移動到普通作業(yè)區(qū)的與指定的外集卡同貝位的海測位置進(jìn)行等待；然后執(zhí)行步驟s107；

19、步驟s107，設(shè)備管理系統(tǒng)ecs根據(jù)碼頭操作系統(tǒng)tos發(fā)送的指令，控制軌道吊將集裝箱直接從igv車放到外集卡上，從而完成提柜流程；

20、所述第二作業(yè)流程包括以下步驟s10-s30：

21、步驟s10，外集卡按照碼頭提箱號在普通作業(yè)區(qū)對應(yīng)位置等待雙懸臂軌道吊；然后執(zhí)行步驟s20；

22、步驟s20，雙懸臂軌道吊接收到外集卡提柜指令，移動到作業(yè)貝位；然后執(zhí)行步驟s30；

23、步驟s30，按順序?qū)Φ却恢玫耐饧ㄟM(jìn)行提柜，從而完成提柜流程；

24、所述第二控制流程包括以下步驟s100-步驟s700：

25、步驟s100，碼頭操作系統(tǒng)tos判斷進(jìn)入集裝箱碼頭三級閘口的第二級閘口的外集卡的集裝箱是否為寄存箱，若判斷為是則執(zhí)行步驟s200；若判斷為否則碼頭操作系統(tǒng)tos通知外集卡進(jìn)入緩沖區(qū)，然后執(zhí)行步驟s400；

26、步驟s200，碼頭操作系統(tǒng)tos通知外集卡按照碼頭收箱號進(jìn)入普通作業(yè)區(qū)的雙懸臂軌道吊的下方，然后執(zhí)行步驟s300；

27、步驟s300，雙懸臂軌道吊接收到碼頭操作系統(tǒng)tos的外集卡收箱指令，按順序?qū)Φ却恢玫耐饧ㄊ展?，從而完成收柜流程?/p>

28、步驟s400，判斷專屬收箱區(qū)箱位是否已布滿，若判斷為是則提示外集卡進(jìn)入普通作業(yè)區(qū)，然后執(zhí)行s200；若判斷為否則碼頭操作系統(tǒng)tos通知外集卡進(jìn)入自動化碼頭的三級閘口的第三級閘口，然后執(zhí)行步驟s500；

29、步驟s500，判斷外集卡的集裝箱是否為20尺集裝箱，若判斷為是則執(zhí)行s600；若判斷為否，則碼頭操作系統(tǒng)tos通知外集卡排隊進(jìn)入40尺收箱區(qū)的雙懸臂軌道吊的下方，然后執(zhí)行步驟s700；

30、步驟s600，碼頭操作系統(tǒng)tos通知外集卡排隊進(jìn)入20尺收箱區(qū)的雙懸臂軌道吊的下方，然后執(zhí)行步驟s700；

31、步驟s700，設(shè)備管理系統(tǒng)ecs判斷服務(wù)于雙懸臂軌道吊下且在堆場作業(yè)交互區(qū)的igv是否充足，若判斷是則執(zhí)行碼頭操作系統(tǒng)tos下發(fā)的指令通過雙懸臂軌道吊將集裝箱直接從外集卡轉(zhuǎn)移到內(nèi)堆場或者上船，從而完成收柜流程；若判斷否則雙懸臂軌道吊從外集卡收進(jìn)專屬收箱區(qū)，從而完成收柜流程。

32、進(jìn)一步地，于步驟s600中，數(shù)量為n減一的專屬收箱區(qū)只進(jìn)行收箱作業(yè)，且不接收暫存交互區(qū)作業(yè)堆場再提走的集裝箱；兩組專屬收箱區(qū)的在同一時間段至少分別有一個收箱區(qū)啟用，每組專屬收箱區(qū)包括兩個專屬收箱區(qū)。

33、進(jìn)一步地，于步驟s600中，多臺屬于同一車隊的igv與專屬收箱區(qū)的軌道吊鎖定交互，通過igv水平運(yùn)輸實(shí)現(xiàn)軌道吊陸側(cè)作業(yè)與內(nèi)堆場或者與岸邊起重機(jī)的直接互動，若igv斷檔，則軌道吊收箱后放置于交互區(qū)作業(yè)堆場內(nèi)；igv在交互區(qū)作業(yè)堆場裝完箱后，則解除鎖定，進(jìn)入內(nèi)堆場。

34、進(jìn)一步地，于步驟s600中，設(shè)定軌道吊實(shí)時任務(wù)總數(shù)量為g，g∈[1,+∞]，未鎖定的igv小車隊實(shí)時數(shù)量為h，h∈[1,+∞]，權(quán)重步驟s600包括以下順序執(zhí)行的步驟：

35、步驟s6001，當(dāng)w＞2時，igv根據(jù)就近原則與軌道吊鎖定，鎖定后igv與軌道吊一起移動，使igv車、軌道吊、外集卡在同一位置，外集卡到位后，則不需要等待igv；

36、步驟s6002，當(dāng)0.75＜w＜2時，實(shí)施計分規(guī)則；

37、步驟s6003，當(dāng)w＜0.75，若無igv車與軌道吊交互則軌道吊收箱后放置于交互區(qū)作業(yè)堆場內(nèi)，若有未鎖定的igv，則igv根據(jù)就近原則進(jìn)入步驟s6001的作業(yè)條件。

38、進(jìn)一步地，每個專屬區(qū)域現(xiàn)容量sn∈[0,1250]，最大容量為imax，步驟s600還包括以下步驟：

39、步驟s6004，于步驟s6003之后執(zhí)行，當(dāng)s(n)≤0.6imax時，收箱區(qū)正常收箱；然后執(zhí)行步驟s6005；

40、步驟s6005，當(dāng)s(n)>0.6imax時，該收箱區(qū)鎖定，暫停收箱，開啟另一個同類型收箱區(qū)；然后執(zhí)行步驟s6006；

41、步驟s6006，當(dāng)暫停收箱的區(qū)域現(xiàn)容量滿足s(n)≤0.2imax時，重新開啟，再進(jìn)入步驟s6004且滿足收箱區(qū)正常收箱作業(yè)條件；在此條件下，當(dāng)堆場容量減少到0.2imax后則重新開放。

42、本發(fā)明提出一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，所述計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)存儲有計算機(jī)程序，所述計算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實(shí)現(xiàn)如上任一項所述的設(shè)有堆場作業(yè)交互區(qū)的集裝箱碼頭的調(diào)度控制方法的步驟。

43、本發(fā)明的有益效果為：

44、本發(fā)明提高了集裝箱碼頭對外集卡的自動作業(yè)效率以及自動化作業(yè)水平，還提高了外集卡與igv在集裝箱碼頭的堆場作業(yè)交互區(qū)進(jìn)行收/裝箱協(xié)同作業(yè)的效率，進(jìn)一步提高了集裝箱碼頭水轉(zhuǎn)陸的物流速度，減少了作業(yè)每吊集裝箱的軌道吊的軌道方向的行駛距離，使裝卸作業(yè)分別保持在同一較集中區(qū)域進(jìn)行，從而提高軌道吊的作業(yè)能力，即每小時起升吊數(shù)；本發(fā)明降低了集裝箱在交互區(qū)作業(yè)堆場的時間，或越過交互區(qū)作業(yè)堆場，減少了堆場作業(yè)交互區(qū)作業(yè)吊數(shù)，提高igv側(cè)、外集卡側(cè)集裝箱的直裝直卸比例，即直接從外集卡側(cè)把集裝箱放到igv側(cè)，不經(jīng)過交互區(qū)作業(yè)堆場。