[发明专利]一种集装箱堆场双场桥动态协同调度方法

说明书

本发明公开了一种集装箱堆场双场桥动态协同调度方法，包括步骤1，利用集装箱堆场作业仿真对设计的Q值表进行模拟学习，获得模拟学习后的Q值表；步骤2，利用学习后的Q值表和动作选择策略动态生成场桥的动作指令，场桥根据动作指令选择任务进行作业，在场桥调度过程中根据箱区作业反馈自适应地更新Q值表。本方法提高堆场堆取箱作业效率，减少双场桥干扰和车辆等待时间。

技术领域

本发明属于汽车及运输技术领域，具体说是一种集装箱堆场双场桥动态协同调度方法。

背景技术

随着经济的全球化和国际贸易的发展，集装箱货运量持续增长。集装箱船舶不断趋于大型化，近年来已有多艘2万标箱以上的集装箱船舶投入使用。集装箱吞吐量的增加和船舶的大型化要求集装箱码头和场站具有更大的吞吐能力和更高的作业效率。堆场是集装箱码头和场站的核心作业区，其主要装卸机械设备是集装箱堆场龙门桥式起重机(简称为场桥)。码头和场站的船舶车辆的装卸周转时间很大程度上取决于场桥的装卸堆取箱效率，其作业是堆场生产的重要瓶颈环节。场桥调度优化是堆场生产管理的重要问题，是减小集装箱堆场作业瓶颈，提高吞吐能力和作业效率的重要途径。

集装箱堆场分区(简称箱区)是堆场管理的基本区域，也是场桥配置的基本单位。在箱区内配置双场桥可有效提高瓶颈箱区的作业效率，是大中型箱区作业时采用的主要模式。箱区内配置双场桥，同时进行装卸堆取箱，容易产生作业干扰。并且，由于堆场装卸堆取箱任务与车辆到达次序、装卸船过程等多种动态因素有关，堆场装卸堆取箱作业序列具有明显的动态性。现有技术中场桥调度方法有以下几种：

(1)基于设定策略和启发式规则的场桥调度方法。该类方法采用的调度策略主要有：最近策略、先到先服务策略、横扫策略、最短时间策略、及其策略组合。最近策略指场桥优先选择距离自身最近的作业(装卸车辆)任务。先到先服务策略指场桥优先装卸先到达的车辆任务。横扫策略指场桥沿箱区纵向单方向移动横扫，依次完成横扫贝位内的车辆装卸任务，到达箱区边界后再反向横扫。最短时间策略指场桥优先选择完成作业时间最短的装卸任务。基于设定策略和启发式规则的场桥调度方法可根据堆取箱任务和作业条件实时指派场桥和装卸任务。这种方法通常计算量较小，可根据设定策略或启发式规则实时或动态地求解得到场桥调度指令。但该类方法通常需要根据先验经验知识提前设计调度策略或启发式规则，人为因素影响较大，算法精度通常较低，调度效果难以保证。当考虑双场桥干扰影响时，调度策略和启发式规则设计难度更大，通常采用人为的场桥作业任务划分原则，难以发挥双场桥协同作业效果。

(2)基于数学规划和智能算法的场桥调度方法。该类方法通常基于已知的场桥任务信息和作业条件进行问题假设和简化，构建数学规划模型，然后利用求解工具或智能算法(如遗传算法等)进行模型求解。求解目标如：场桥作业任务完成时间最短、场桥移动距离最少等。该调度方法通过时间滚动可实现场桥不间断的任务指派和调度。基于问题假设和简化构建严格的数学模型和算法，通常模型求解精度较高(小规模问题可获得精确解)。但该类方法通常求解时间较长，难以满足双场桥动态(在线)调度指令的要求，比较适用于堆场任务次序变化较小的静态环境。同时，繁忙的大中型堆场作业任务具有显著的动态性，采用基于数学规划和智能算法的场桥调度方法容易造成调度指令延迟和动态响应不足，使得该类方法在动态场桥调度问题中的实际应用效果大大降低。

发明内容

针对堆场的动态堆取箱任务需求和作业条件，优化协同调度双场桥作业，提高堆场堆取箱作业效率，减少双场桥干扰和车辆等待时间，本申请提供了一种集装箱堆场双场桥动态协同调度方法。

为实现上述目的，本申请的技术方案为：一种集装箱堆场双场桥动态协同调度方法，包括步骤1，利用集装箱堆场作业仿真对设计的Q值表进行模拟学习，获得模拟学习后的Q值表；步骤2，利用学习后的Q值表和动作选择策略动态生成场桥的动作指令，场桥根据动作指令选择任务进行作业，在场桥调度过程中根据箱区作业反馈自适应地更新Q值表。