专利名称：集装箱牵引车资源整合仿真系统及其仿真方法
技术领域：
本发明涉及一种仿真技术，特别涉及一种集装箱牵引车资源整合仿真系统及其仿真方法。
背景技术：
随着港口集装箱吞吐量的逐年大幅攀升，港口内现有的集装箱牵引车已难以满足各码头公司实际的装卸生产需求。如果按照各码头现有岸桥数量进行I :4的等比例配置，一方面，集装箱牵引车的前期投资额、人工费、维修费、保险费等均将显著增加；另一方面，由于各码头生产的不均衡性，集装箱牵引车的整体利用率也将大幅降低，造成资产的闲置浪费。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种集装箱牵引车资源整合仿真系统及其仿真方法，其实现港内集装箱牵引车资源的最优化配置，充分挖掘设备资产潜力。为解决所述技术问题，本发明提供了一种集装箱牵引车资源整合仿真系统，其特征在于，其包括系统输入模块、系统控制模块、系统评价模块、统计输出模块，系统控制模块、统计输出模块都与系统输入模块连接，系统控制模块、统计输出模块还都与系统评价模块连接，系统输入模块主要包括港口主要的集装箱码头配备的集装箱牵引车数、各码头的船舶到达分布信息；系统控制模块是该系统的核心，系统中的各码头船舶到达、岸桥调度与作业、集装箱牵引车调度与作业、堆场调度与作业均由系统控制模块完成；系统评价模块主要用于对各码头的集装箱牵引车整合前后，不同集装箱牵引车配置情况下的生产情况、集装箱牵引车整合成本、新增集装箱牵引车购置成本进行综合评价，以确定合理的集装箱牵引车整合方案；统计输出模块主要用于对各种指标、参数和评价结果进行收集与分析，并将其以图表的方式输出。优选地，所述集装箱牵引车资源整合仿真系统具有以下功能模型假设功能，由于该仿真模型的主要目标是确定集装箱牵引车整合前后，各码头所需要的集装箱牵引车总数，而这些集装箱牵引车主要用作于航运作业，因此模型中重点考虑了码头前沿的作业流程，以及各码头之间的航运车辆调度；输入模型功能，输入模型功能由系统输入模块完成，港口集装箱牵引车资源整合仿真系统中所需输入的数据包括各码头现有的集装箱牵引车数量、集装箱牵引车运行参数、岸壁线长度、岸桥数量、岸桥运行参数、场桥运行参数、船舶到港规律、各码头之间的集装箱牵引车运行距离；逻辑模型功能，逻辑模型功能由系统控制模块完成，由于该仿真模型的主要目标是确定集装箱牵引车整合前后，各码头所需要的集装箱牵引车总数，而这些集装箱牵引车主要用作于航运作业，因此模型中的逻辑控制主要涉及到泊位分配、岸桥分配和集装箱牵引车调度，而堆场分配和场桥调度则进行了简化；
评价模型功能，评价模型功能由系统评价模块完成，港口集装箱牵引车资源整合仿真的目标是得到一个可以满足三码头作业需求且硬件成本最少的集装箱牵引车购置和整合方案，包括各码头需要配备的牵引车数量，以及各码头需要安装车载终端的牵引车数量;输出模型功能，输出模型功能由统计输出模块完成，统计输出模型主要是指对仿真评价中所涉及的各项指标进行统计，包括码头吞吐量、船舶准点离港率、集装箱牵引车整合前后所需的集装箱牵引车数量、集装箱牵引车整合前后的硬件成本进行统计，并通过仿真评价计算，将评价结果以图表的方式输出。优选地，所述逻辑模型功能包括泊位与岸桥分配模型和集装箱牵引车调度模型。本发明还提供一种集装箱牵引车资源整合仿真方法，其特征在于，其包括以下步骤步骤一设各码头的集卡总数为Ti ;调用时间控制程序；步骤二 如果时间为14点，产生下一昼夜船舶预报信息，计算船舶的靠泊码头，计算船舶的靠泊泊位、岸桥分配数量和动态；同时判断船舶靠泊时间是否到达，是否到达离港动态；步骤三如果船舶靠泊时间到达，则船舶进入计划的泊位，为船舶分配岸桥，卸船作业准备，同时计算所需的集卡数量Iii ;如果到达离港动态，则离泊队列中的船舶离泊，再判断是否满足终止条件，如果满足终止条件，则仿真结束，如果不满足终止条件，则返回步
骤一；步骤四如果所需的集卡数量Iii大于各码头的集卡总数Ti，则计算邻近码头在该船计划动态内需要的集卡数1，如果所需的集卡数量Iii小于各码头的集卡总数Ti,则进入步骤五；如果邻近码头在该船计划动态内需要的集卡数r^_大于邻近码头的集卡总数Tj,则从邻近码头调度Min Cni - Ti, Tj 一 Hj)辆集卡到该码头，集卡从邻近码头到当前该码头；
步骤五设船舶的总倍数B，集卡到达岸桥下，岸桥卸船，集卡进入堆场，场桥卸箱至堆场；步骤六判断船舶的当前倍数Bi是否卸船完成，如果卸船完成，则船舶的当前倍数Bi开始装船并进入步骤七，如果卸船未完成，则返回步骤五；步骤七集卡进入堆场，场桥装箱至集卡，集卡到达岸桥下，岸桥装船；步骤八判断船舶的当前倍数Bi是否装船完成，如果是装船完成，则进入步骤九，如果装船未完成，则返回步骤七；步骤九判断当前时间是否在出港状态，如果在出港状态，则船舶离泊，如果不在港状态，则船舶在泊等待离泊。本发明的积极进步效果在于一、本发明降低运营成本目前这种以码头为单位、与岸边设备固定比例的集装箱牵引车配备方案先期投入大，运行成本高。如果通过本发明集装箱牵引车整合，每年节约成本支出，整合带来的运营成本下降的连锁效应和放大效应显著。二、本发明提高设备利用率集装箱牵引车整合所追求的是使用尽可能少的设备资源高效地满足集装箱生产需求。在减少设备投入的前提下完成更多的作业量，势必增加单车的使用频率，提高设备整体的利用率。集装箱牵引车的平均利用率大约为30%，与装载机为代表超过60%的利用率还存在差距，集装箱牵引车利用率提升空间广阔。集装箱牵引车整合利于有效盘活港内资产存量，与低投入高产出的效益型设备管理思想相吻合。三、本发明增强集装箱物流服务的机动能力通过整合所实现的各码头航运集装箱牵引车间的拆借统筹以及航运与陆运集装箱牵引车间的互相支援可以有效地应对单个码头、堆场突现的需求尖峰。本发明实现集装箱牵引车通用后的航、陆就近调配，更可以减少响应调度指令的时间，提闻集装箱物流的机动能力。
图I为本发明集装箱牵引车资源整合仿真系统的原理框图。图2为本发明集装箱牵引车资源整合仿真方法的流程图。图3为本发明中集装箱牵引车调度流程图。
具体实施方式
下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本发明。如图I所示，本发明集装箱牵引车资源整合仿真系统包括系统输入模块、系统控制模块、系统评价模块、统计输出模块这四个模块，系统控制模块、统计输出模块都与系统输入模块连接，系统控制模块、统计输出模块还都与系统评价模块连接，系统输入模块主要包括港口主要的集装箱码头配备的集装箱牵引车数、各码头的船舶到达分布等信息；系统控制模块是该系统的核心，系统中的各码头船舶到达、岸桥调度与作业、集装箱牵引车调度与作业、堆场调度与作业均由系统控制模块完成；系统评价模块主要用于对各码头的集装箱牵引车整合前后，不同集装箱牵引车配置情况下的生产情况、集装箱牵引车整合成本、新增集装箱牵引车购置成本进行综合评价，以确定合理的集装箱牵引车整合方案；统计输出模块主要用于对各种指标、参数和评价结果进行收集与分析，并将其以图表的方式输出。如图2所示，本发明集装箱牵引车资源整合仿真方法如下步骤一设各码头的集卡总数为Ti ;调用时间控制程序；步骤二 如果时间为14点，产生下一昼夜船舶预报信息，计算船舶的靠泊码头，计算船舶的靠泊泊位、岸桥分配数量和动态；同时判断船舶靠泊时间是否到达，是否到达离港动态；步骤三如果船舶靠泊时间到达，则船舶进入计划的泊位，为船舶分配岸桥，卸船作业准备，同时计算所需的集卡数量Iii ;如果到达离港动态，则离泊队列中的船舶离泊，再判断是否满足终止条件，如果满足终止条件，则仿真结束，如果不满足终止条件，则返回步
骤一；步骤四如果所需的集卡数量Iii大于各码头的集卡总数Ti，则计算邻近码头在该船计划动态内需要的集卡数1，如果所需的集卡数量Iii小于各码头的集卡总数Ti,则进入步骤五；如果邻近码头在该船计划动态内需要的集卡数r^_大于邻近码头的集卡总数Tj,则从邻近码头调度Min Cni — Ti, Tj — Hj)(即取> —T/’和“Tj-n/’之间的一个较小数)辆集卡到该码头，集卡从邻近码头到当前该码头；步骤五设船舶的总倍数B，集卡到达岸桥下，岸桥卸船，集卡进入堆场，场桥卸箱至堆场；步骤六判断船舶的当前倍数Bi是否卸船完成，如果卸船完成，则船舶的当前倍数Bi开始装船并进入步骤七，如果卸船未完成，则返回步骤五；步骤七集卡进入堆场，场桥装箱至集卡，集卡到达岸桥下，岸桥装船；步骤八判断船舶的当前倍数Bi是否装船完成，如果是装船完成，则进入步骤九，如果装船未完成，则返回步骤七；步骤九判断当前时间是否在出港状态，如果在出港状态，则船舶离泊，如果不在港状态，则船舶在泊等待离泊。本发明集装箱牵引车资源整合仿真系统进行方法仿真建模的功能如下I. I模型假设功能由于该仿真模型的主要目标是确定集装箱牵引车整合前后，各码头所需要的集装·箱牵引车总数，而这些集装箱牵引车主要用作于航运作业，因此模型中重点考虑了码头前沿的作业流程，以及各码头之间的航运车辆调度。对于码头堆场作业进行了简化，假设如下 (I)整个堆场都是一个堆存容器(store )，集装箱牵弓I车从前沿到堆场的运行时间则根据该码头前沿到堆场的运行时间的统计分布随机产生。( 2 )集装箱牵弓I车到达堆场时，场桥足够，无需排队。(3)集装箱牵引车只参与船舶装卸作业，不参与堆场内的其他作业形式。(4)堆场内的集卡可以被合理地调度，其他码头需要集卡支援时，总是可以将配备了车载终端的集卡调出。I. 2输入模型功能输入模型功能由系统输入模块完成，仿真输入数据对仿真结果准确性有着重要的影响，只有输入数据的正确性，才能保证仿真输出结果的误差较小，否则仿真将会失去本身的意义。港口集装箱牵引车资源整合仿真系统中所需输入的数据包括各码头现有的集装箱牵引车数量、集装箱牵引车运行参数、岸壁线长度、岸桥数量、岸桥运行参数、场桥运行参数、船舶到港规律、各码头之间的集装箱牵引车运行距离。(I)码头集装箱牵引车数量各集装箱码头的集装箱牵引车数量见表I。表I各码头集装箱牵引车数量
码头I~I码头2 码头3445223(2)集装箱牵引车运行参数集装箱牵引车运行参数主要是指集装箱牵引车从堆场驶出到达岸桥底部与从岸桥底部驶入堆场直到场桥作业完毕分别花费的时间，其平均值表2所示。表2集装箱牵弓I车运行参数
堆场到岸桥平均运行时间3min 岸桥到堆场平均运行时间 3^
(3)岸壁线长度各集装箱码头的岸壁线长度如表3所示。表3各码头岸壁线长度
权利要求
1.一种集装箱牵引车资源整合仿真系统，其特征在于，其包括系统输入模块、系统控制模块、系统评价模块、统计输出模块，系统控制模块、统计输出模块都与系统输入模块连接，系统控制模块、统计输出模块还都与系统评价模块连接，系统输入模块主要包括港口主要的集装箱码头配备的集装箱牵引车数、各码头的船舶到达分布信息；系统控制模块是该系统的核心，系统中的各码头船舶到达、岸桥调度与作业、集装箱牵引车调度与作业、堆场调度与作业均由系统控制模块完成；系统评价模块主要用于对各码头的集装箱牵引车整合前后，不同集装箱牵引车配置情况下的生产情况、集装箱牵引车整合成本、新增集装箱牵引车购置成本进行综合评价，以确定合理的集装箱牵引车整合方案；统计输出模块主要用于对各种指标、参数和评价结果进行收集与分析，并将其以图表的方式输出。
2.如权利要求I所述的集装箱牵引车资源整合仿真系统，其特征在于，所述集装箱牵引车资源整合仿真系统具有以下功能 模型假设功能，由于该仿真模型的主要目标是确定集装箱牵引车整合前后，各码头所需要的集装箱牵引车总数，而这些集装箱牵引车主要用作于航运作业，因此模型中重点考虑了码头前沿的作业流程，以及各码头之间的航运车辆调度； 输入模型功能，输入模型功能由系统输入模块完成，港口集装箱牵引车资源整合仿真系统中所需输入的数据包括各码头现有的集装箱牵引车数量、集装箱牵引车运行参数、岸壁线长度、岸桥数量、岸桥运行参数、场桥运行参数、船舶到港规律、各码头之间的集装箱牵引车运行距离； 逻辑模型功能，逻辑模型功能由系统控制模块完成，由于该仿真模型的主要目标是确定集装箱牵引车整合前后，各码头所需要的集装箱牵引车总数，而这些集装箱牵引车主要用作于航运作业，因此模型中的逻辑控制主要涉及到泊位分配、岸桥分配和集装箱牵引车调度，而堆场分配和场桥调度则进行了简化； 评价模型功能，评价模型功能由系统评价模块完成，港口集装箱牵引车资源整合仿真的目标是得到一个可以满足三码头作业需求且硬件成本最少的集装箱牵引车购置和整合方案，包括各码头需要配备的牵引车数量，以及各码头需要安装车载终端的牵引车数量； 输出模型功能，输出模型功能由统计输出模块完成，统计输出模型主要是指对仿真评价中所涉及的各项指标进行统计，包括码头吞吐量、船舶准点离港率、集装箱牵引车整合前后所需的集装箱牵引车数量、集装箱牵引车整合前后的硬件成本进行统计，并通过仿真评价计算，将评价结果以图表的方式输出。
3.如权利要求2所述的集装箱牵引车资源整合仿真系统，其特征在于，所述逻辑模型功能包括泊位与岸桥分配模型和集装箱牵引车调度模型。
4.一种集装箱牵引车资源整合仿真方法，其特征在于，其包括以下步骤 步骤一设各码头的集卡总数为Ti ;调用时间控制程序； 步骤二 如果时间为14点，产生下一昼夜船舶预报信息，计算船舶的靠泊码头，计算船舶的靠泊泊位、岸桥分配数量和动态；同时判断船舶靠泊时间是否到达，是否到达离港动态； 步骤三如果船舶靠泊时间到达，则船舶进入计划的泊位，为船舶分配岸桥，卸船作业准备，同时计算所需的集卡数量Ili ;如果到达离港动态，则离泊队列中的船舶离泊，再判断是否满足终止条件，如果满足终止条件，则仿真结束，如果不满足终止条件，则返回步骤步骤四如果所需的集卡数量Iii大于各码头的集卡总数Ti,则计算邻近码头在该船计划动态内需要的集卡数ηρ如果所需的集卡数量Iii小于各码头的集卡总数Ti,则进入步骤五；如果邻近码头在该船计划动态内需要的集卡数r^_大于邻近码头的集卡总数Ir则从邻近码头调度Min Cni - Ti, Tj 一 η」)辆集卡到该码头，集卡从邻近码头到当前该码头； 步骤五设船舶的总倍数B，集卡到达岸桥下，岸桥卸船，集卡进入堆场，场桥卸箱至堆场； 步骤六判断船舶的当前倍数Bi是否卸船完成，如果卸船完成，则船舶的当前倍数&开始装船并进入步骤七，如果卸船未完成，则返回步骤五； 步骤七集卡进入堆场，场桥装箱至集卡，集卡到达岸桥下，岸桥装船； 步骤八判断船舶的当前倍数Bi是否装船完成，如果是装船完成，则进入步骤九，如果装船未完成，则返回步骤七； 步骤九判断当前时间是否在出港状态，如果在出港状态，则船舶离泊，如果不在港状态，则船舶在泊等待离泊。
全文摘要
本发明公开了一种集装箱牵引车资源整合仿真系统及其仿真方法，该系统其包括系统输入模块等，系统控制模块、统计输出模块都与系统输入模块连接，系统控制模块、统计输出模块还都与系统评价模块连接，系统输入模块主要包括港口主要的集装箱码头配备的集装箱牵引车数、各码头的船舶到达分布信息；系统中的各码头船舶到达、岸桥调度与作业、集装箱牵引车调度与作业、堆场调度与作业均由系统控制模块完成；系统评价模块主要用于对各码头的集装箱牵引车整合前后，不同集装箱牵引车配置情况下的生产情况等进行综合评价；统计输出模块主要用于对各种指标、参数和评价结果进行收集与分析。本发明实现港内集装箱牵引车资源的最优化配置，挖掘设备资产潜力。
文档编号G06F17/50GK102799733SQ201210251469
公开日2012年11月28日 申请日期2012年7月19日 优先权日2012年7月19日
发明者何军良, 王煜, 陆后军, 苌道方, 严伟, 胡晓娜, 杨露, 朱夷诗 申请人:上海海事大学