考虑充电因素的自动化集装箱码头AGV任务分配模型.pdf
《考虑充电因素的自动化集装箱码头AGV任务分配模型.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《考虑充电因素的自动化集装箱码头AGV任务分配模型.pdf(7页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第 卷第 期运 筹 与 管 理 ,年 月 收稿日期:基金项目:国家自然科学基金资助项目()作者简介:曾庆成(),通讯作者,男,山东沂南人,博士,教授,研究方向:港口与物流管理;李明泽(),男,辽宁朝阳人,博士研究生,研究方向:港口运作管理;云霄(),女,内蒙古包头人,硕士研究生,研究方向:物流系统优化。考虑充电因素的自动化集装箱码头 任务分配模型曾庆成,李明泽,云 霄(大连海事大学 航运经济与管理学院,辽宁 大连 )摘要:自动化集装箱码头中,(自动引导车)负责衔接岸桥和场桥两个装卸作业设备,被认为是影响整体效率的关键环节之一。为刻画 充电特征,降低作业成本,提高自动化集装箱码头系统作业可靠性,
2、本文通过时空网络图刻画 运输任务和充电过程,以运输成本最小为目标,构建任务分配优化与充电时机选择模型。为求解模型,基于分支定价算法框架设计求解方法,首先通过 原理将模型分解为基于路径的集合划分主问题和一个存在电量等资源约束的最短路径子问题,其次设计标号修正算法求解。实验结果表明,本文模型算法能够提高模型的求解质量,有效优化 作业顺序并选择合适的充电时机,提升 任务分配方案的可靠性,并进一步分析了最大电池容量、行驶距离的变化对 使用数量、充电次数以及码头作业效率的影响。关键词:自动化码头;自动导引车;任务分配;分支定价算法中图分类号:文章标识码:文章编号:():,(,):,(),:;引言自动化集
3、装箱码头具有绿色环保、人工成本低和可靠性高等优点,已经成为国内外港口发展的热点。年以来,我国先后投产了厦门远海、上海洋山四期、青岛新前湾等自动化集装箱码头。水平运输系统连接泊位作业与堆场作业,是制约自动化码头效率的关键环节之一。由于同时作业的 数量大,而且需要考虑与泊位作业、堆场作业之间协同,以及码头道路容量与作业环境的影响,调度一直是自动化码头运营系统需要解决的关键技术问题。近年来,任务分配、动态路径优化与实时控制方法等领域取得了研究突破,为提高自动化码头作业效率提供了依据。本文在已有研究的基础上,考虑 充电因素,构建 任务分配优化模型。其意义在于:()充电是 运作中必不可少的环节,考虑充电
4、因素进行 任务分配更符合实际;()考虑充电因素进行 任务分配优化,可以减少充电浪费的空载距离、进而提高 作业效率、降低码头成本,有利于绿色港口建设;()考虑充电因素加大了 任务分配模型的求解难度,为此设计了基于分支定价的求解算法,提高了模型的求解速度。文献综述随着自动化码头的发展,调度优化的研究受到国内外学者广泛关注,研究内容涉及 任务分配、路径规划、实时控制等。任务分配解决的关键问题是为每个任务箱分配 ,优化 作业序列 。典型研究如:霍凯歌和胡志华 、马越汇和胡志华 、周静娴和胡志华 针对任 务 分 配 建 立 数 学 规 划 模 型,分 别 考 虑 多 载 、不确定环境 以及时间窗限制 等
5、情况,运用求解器、设计分支定界算法或启发式算法求解。路径规划是针对多 系统,对运输过程中出现的等待、路径冲突、死锁等问题进行解除 ,常见的研究方法有优化控制模型 及设置软时间窗 。实时控制广泛应用于 调度优化中,可以对 任 务 进 行 动 态 分 配 ,实 时 检 测、解 除 冲突 。如 等 分别提出在线学习算法方法对 调度策略实时更新。等 设第 期曾庆成,等:考虑充电因素的自动化集装箱码头 任务分配模型计隐式时空网络图,计算 无冲突路径,并用仿真验证。目前,考虑 充电因素的研究逐步增加。一些学者在 调度过程中考虑 电量因素,建立充电调度模型 ,。如,傅正堂等 研究了基于作业线的情况下,非饱和
6、电量 的合理调配问题。张亚琦等 研究了充电与作业的集成调度问题,设计遗传算法进行求解。综上所述,已有文献大多将 看成集卡,不考虑充电因素;而考虑充电的文献,多以定性、仿真分析或启发式规则为主。本文在已有研究 ,的基础上,研究考虑充电因素的 任务分配问题,旨在提高 任务分配的效率与可靠性。模型 问题描述自动化集装箱码头 的主要作业范围包括岸桥交换区、水平运输区和场桥交换区。作业过程中,负责在岸桥交换区和场桥交换区中间运输作业任务箱,并提前到达交换区,否则岸桥和场桥将产生延迟,影响作业效率。任务分配就是在集装箱装卸作业顺序已知的前提下,为进出口任务箱分配 ,优化 作业任务序列,保证码头的作业效率。
7、本质上是电动汽车,为解决 充电问题,部分自动化码头中建有充电站。充电过 程 需 要 一 定 成 本、时 间 和 空 载 距 离。在 调度中选择合理的时机进行充电,可以降低系统运输成本,增加 利用率。图 自动化码头运输系统示意图本文在岸桥的作业顺序和任务箱堆存位置已知的基础上,构建以 系统运行成本最小为目标的任务分配与充电时机选择模型,为每个作业任务箱分配 并决定充电时机,最终得到含有充电时机的调度方案。模型构建模型假设如下:)岸桥操作顺序和具体操作时间均已知;)、场桥以及岸桥每次只操作一个集装箱;)按照计划作业调度,如提前必须等待且不晚于计划时间到达;)充电站、缓存区容量无限制;)电量消耗与运
8、行距离成一元线性关系;)不考虑 冲突与拥堵因素。本文将 运输过程和充电过程转化为时空网络图的形式,在此基础上建立数学模型进行求解。首先离散充电站的时空关系,为每一个作业任务生成一个虚拟充电任务,构造一个任务时空图(,)。图中参数定义为:表示图上节点,(,)。表示虚拟起始点;表示虚拟终点;表示进出口箱任务的集合,;表示充电任务的集合,。表示从任务 终点至任务 起点的调度时间。表示任务执行时间:对于 ,表示 的作业时间;对于 ,表示充电时间。表示任务开始时间点:代表 的开始时间;代表 的开始时间,可知 与其对应的充电任务满足 。代表任务结束时间,对 ,。表示图上弧的集合,包括 ),均存在 至 的弧
9、;),均存在 至 的弧;),均存在 至 的弧;),若 ,存在 至 的弧;),均存在 至对应充电任务 的弧;),若 ,存在 至 的弧。示例见图 。图 底层时空网络示意图模型参数定义为:表示 行驶速度。表示 最大可用数量。表示 满电后最大运 筹 与 管 理 年第 卷行驶距离。表示网络图中点 到点 的图上距离,规定若 ,则 。表示 固定运行成本;表示 单位距离行驶成本;表示 单次充电成本。可知,图中弧上成本:)从 出发的弧,;)到达 的弧,;)图上其他弧,。决策变量:若某 从点 发后到达点 ,则 ,否则为 。表示在 点时累计行驶距离。得到模型如下:,(),(),()(),(),()(),(),(),
10、(),()其中,式()为目标函数,表示最小化 系统整体运行成本;式()()保证网络图平衡;式()计算前次充电后的累计行驶距离;式()表示从充电站初始车站出发的弧的累计距离为零;式()通过 最大 距 离 限 制 表 示 电 量 约 束;式()表 示 最大 数 量 限 制;式()()定 义 变 量 取 值范围。模型分解本文基于 原理,将上述模型分解为基于路径的主问题和一个存在资源约束的最短路径子问题。()主问题模型根据网络图可得到 的路径集合,问题转化为找到若干条路径完成作业任务并使总成本最小。为重写模型,参数如下:代表图中 的所有可行路径集合;代表路径 的成本;若路径 经过节点 ,则 为 ,否则
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 考虑 充电 因素 自动化 集装箱码头 AGV 任务 分配 模型
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。