1.研究目的及意义及国内外现状

1.1研究背景

集装箱码头水平运输工具主要有集装箱卡车、叉车、拖车、跨运车等人工机械设备^[1],由于码头24小时不间断作业，劳动强度大，司机难免会疲劳驾驶，且港口内作业对司机的驾驶经验、驾驶资格等要求较高，工作环境危险系数较高，对年轻人吸引较小，因此港口内司机缺口较大。据相关机构调查表明，目前我国港口内司机缺口总量占行业需求总量的20%。随着无人操作技术等自动化、智能化技术的兴起，此状况得以缓解，码头升级改造迅速在全国范围内展开，经过改造后的集装箱码头自动化程度大大提高，码头内的调度与控制更加科学，极大地提高了生产效率。其中自动化引导小车（AGV）能够有效的解决司机短缺、疲劳驾驶、劳动强度大等问题，同时还降低了企业的运营成本和安全责任风险。

世界上第一个使用AGV进行水平运输的是鹿特丹港ECT集装箱码头，随后德国的汉堡集装箱码头、英国泰晤士集装箱码头、新加坡PPT 集装箱码头、韩国釜山东方集装箱码头都相继开始使用AGV^[2]。青岛港是我国率先使用AGV进行生产作业的港口，填补了我国AGV生产作业的空白。AGV灵活性高，适货性强，货损率低，各工序衔接方便，延迟时间减少，装卸管理精确。虽AGV发展迅猛，但产品良莠不齐，大多数公司只是相互模仿，几乎未投入功能和技术的研发，导致国内市场上产品大都雷同，相较国外产品无明显竞争，为了打破这一局面，有必要对AGV做深入研究。AGV路径规划是AGV自动运输管理系统的核心部分，对AGV路径规划的优化势必会极大提高港口系统物流的运行效率，对于生产系统尤为重要。

1.2研究目的及意义

我国集装箱码头土地资源很难再扩大，一般多为优化集装箱码头装卸工艺流程来提高港口通过能力。根据港口企业统计，集装箱码头水平运输已成为集装箱装卸工艺中的瓶颈，且集装箱运输费用已成为集装箱码头运营成本中最大的支出，因此对集装箱码头水平运输系统研究具有重要意义。

当前集装箱码头最先进的水平运输机械设备是AGV,AGV运输管理系统的核心部分是AGV路径规划，优化AGV路径规划可极大提高港口工作效率和港口吞吐量。自动化机器领域不同于人类领域，需要对所有AGV可能出现的行为进行事先编程。因此，环境的复杂性使得集装箱码头总会出现不可预测的情况，利用引入碰撞因子的A*算法研究码头AGV路径规划问题，在时间和空间上均提高了AGV搜索路径的科学性，降低了系统的不可预测性，货损率及物流成本降低，实现了对港口的智能化管理。

1.3 国内外研究发展现状

1.3.1 国外研究发展现状

自动化集装箱码头大体可分为全自动化集装箱码头和半自动化集装箱码头，全自动化集装箱码头全部采用AGV进行水平运输，半自动化集装箱码头采用AGV和集装箱卡车等混合模式进行水平运输。通常集装箱码头的水平运输调度作业即对水平运输工具执行任务的先后顺序，由水平运输工具获取运输任务、水平运输工具的配载和交通管控三个子问题所组成。其中，集装箱卡车或跨运车固定服务于某一岸桥，而AGV可在多任务、多线路中按一定原则进行服务，即不固定服务于某一岸桥。因而自动化集装箱码头的水平运输调度作业是一个是复杂的过程，贯穿了集装箱运输生产的全部过程。目前，国外对AGV的研究主要在AGV的调度模型和AGV规划路径时避免碰撞。