[发明专利]自动化集装箱码头低架桥电动小车调度方法及其系统

权利要求书

1.一种自动化集装箱码头低架桥电动小车调度方法，其特征在于，所述调度方法采用数据采集模块、通信模块、解析模块、执行模块、反馈模块、存储模块，数据采集模块、通信模块、解析模块、执行模块依次顺序连接，反馈模块、存储模块都与执行模块连接，所述调度方法包括以下步骤：

步骤S1：数据采集模块对低架桥电动小车运行线路上的位置信息进行数据收集，将收集到的位置信息进行整理，通过通信模块将此位置信息并传输到解析模块，同时接收返回的低架桥电动小车调度方案；

步骤S2：解析模块对接收到的位置信息进行解析；执行模块根据解析的结果搜索并确定低架桥电动小车调度方案；存储模块存储低架桥电动小车调度方案，反馈模块将低架桥电动小车调度方案反馈给解析模块。

2.如权利要求1所述的自动化集装箱码头低架桥电动小车调度方法，其特征在于，所述步骤S2包括以下步骤：

步骤S21：解析模块对接收到的位置信息进行解析；

步骤S22：执行单元根据解析结果，产生执行任务并调用相应的低架桥电动小车调度模型搜索程序；被调用的低架桥电动小车调度模型程序进行低架桥电动小车调度方案的搜索，搜索结束后生成本次执行任务的低架桥电动小车调度方案；

步骤S23：存储单元对本次低架桥电动小车调度方案进行存储；

步骤S24：反馈单元将本次低架桥电动小车调度方案进行反馈给解析模块。

3.如权利要求2所述的自动化集装箱码头低架桥电动小车调度方法，其特征在于，所述步骤S22用一种启发式方法对建立的低架桥电动小车调度方案进行求解的路径搜索，用定义的评估函数对求解的质量进行评估，用动态滚动策略保证求解的实时有效性，用最长搜索时间作为停止规则，确保在既定的时间内一定会得到一个较优的低架桥电动小车调度方案。

4.如权利要求3所述的自动化集装箱码头低架桥电动小车调度方法，其特征在于，所述步骤S2的路径搜索过程中，针对每一层父节点的位置和所在层可以重复的节点进行搜索和计算，并进行相应的记录；如果搜索时间达到了预先设定的最长搜索时间，那么当前节点就被继续展开，作为采用的分配策略，以保证所采用的分配策略是搜索到目前为止所有路径中最优的。

5.如权利要求3所述的自动化集装箱码头低架桥电动小车调度方法，其特征在于，所述步骤S22具体包括以下步骤：

步骤S221：建立第一集合和第二集合两个集合，分别用于记录最优节点和次优节点，包括表示其位置和所在层的信息及相关函数，然后分别建立开始节点、当前节点，并生成当前节点的相关子节点；使用n^c表示当前节点，n^so表示第二集合中的最优节点；

步骤S222：对低架桥电动小车调度模型，使用三个以下公式计算当前节点的相关个子节点的评估值，并将子节点中评估函数f(x)估值最小的对应子节点设为当前节点；

其中是从初始节点到父节点ij的任务相应方向上移动时间之和；

h(ij)＝{h(ij)_d,h(ij)_w}，其中h(ij)_d表示从当前节点ij到目标节点的总时间的估值，h(ij)_w表示从s当前节点ij到各自目标节点的任务相应方向上移动时间之和的估值；

h(ij)w=Σk=j+1TN2Min{SS(MDi)(DDk)};]]>

步骤S223：取第二集合中最小评估函数f(x)对应的最优节点n^so；

步骤S224：比较当前节点n^c和最优节点n^so的评估函数f(x)的大小；如果f(n^c)＞f(n^so)，执行步骤S225；否则，执行步骤S222；

步骤S225：将当前节点n^c从第一集合移动到第二集合；并记录节点n^so为当前节点，同时将其从第二集合移动到第一集合；然后执行步骤S222；

步骤S226：从第二集合N^s中删除先前的最优节点，并将当前节点n^c移动到此集合；将由当前节点的父节点生成的次优节点放入第二集合中；次优节点是当前节点的父节点的所有未被记录的节点中的最优节点，如果没有与当前节点n^c对应的未被记录节点，那么也就不需要生成次优节点；

步骤S227：生成当前节点n^c的所在层；如果t_c＜Min(TT,N)+1，执行步骤S222；否则执行步骤S228；

步骤S228：获取当前节点n^c对应的集装箱装卸作业设备和任务；

步骤S229：t_c＝t_c-1，如果t_c≥1，执行步骤S2211；否则执行步骤S2212；

步骤S2210：对低架桥电动小车调度模型，使用以下公式计算当前节点n^c的父节点的位置；

pp=pcm-tc+2]]>

其中p_c是当前节点的位置，p_p表示父节点的位置，t_c是当前节点所在层，m表示参与作业的集装箱作业设备；

步骤S2211：对低架桥电动小车调度模型，将节点n^c的父节点记录为当前节点；使用以下公式计算当前节点n^c在其父节点的分支中的位置；然后，回到步骤S228；

其中，是某一个特定节点在其父节点的分支中的位置；

步骤S2212：结束计算和搜索。

6.一种自动化集装箱码头低架桥电动小车调度系统，其特征在于，其包括数据采集模块、通信模块、解析模块、执行模块、反馈模块、存储模块，数据采集模块、通信模块、解析模块、执行模块依次顺序连接，反馈模块、存储模块都与执行模块连接，各个模块的功能如下：

数据采集模块用于低架桥电动小车运行线路上通过对运行系统的监测，记录下调度所需低架桥电动小车相关位置信息的过程，用于调度方法研究的数据采集；

通信模块用于调度方法研究中使用的数据传输部分，用于数据采集模块采集到的位置信息的传递，以及相关反馈信息的传输，是数据采集模块和解析模块的链接桥梁；

解析模块用于接收并分析数据低架桥电动小车位置信息的部分，用于数据低架桥电动小车位置信息的解读、归类和整理等，主要是将数据采集模块采集到的位置信息进行相关整理，便于调度系统的使用；

执行模块用于将解析模块的结果作为系统调度的前提条件，激发执行单元中的程序搜索单元，调用相应的搜索程序进行调度策略的搜索，最终给出本次低架桥电动小车的调度方案；

反馈模块用于将执行模块给出的低架桥电动小车调度方案反馈给系统中的解析模块，并通过通信模块最终传输到数据采集模块，以便对调度方案的执行过程进行监测，对调度结果进行复核；

存储模块用于对历次调度方案进行存储，便于低架桥电动小车调度方法研究的调度结果查找和验证，用于运行过程中方案的备份。