摘 要

随着自动化集装箱码头吞吐量的快速增加，自动化集装箱码头的装卸搬运设备趋向自动化、调度方案趋向于复杂化，集装箱码头的作业效率和效益也深受影响。而自动导引小车（Automated Guided Vehicle, AGV）作为自动化码头水平运输系统中重要设备,在不增加运营成本的前提下，合理的调度AGV来提升整个集装箱码头的作业效率，目前已经成为集装箱码头调度研究的热点和难点。

本论文，将研究重点放在自动化集装箱码头的AGV调度问题上，通过分析整理现阶段国内外研究成果，参照目前自动化集装箱码头存在的调度问题，使用建模分析和仿真模拟的研究方向来解决问题。文章首先介绍了AGV作业流程以及特点，并分析 AGV的引用对自动化集装箱码头的深远影响的影响；然后描绘了自动化码头水平运输系统的组成结构、作业流程及特点。并深入分析研究了其中调度原理、调度原则以及影响调度的因素；其次，分析研究了“作业线”和“作业面”调度模式的各自存在的问题和优势，在此基础上，综合作业路径最短的前提下，使用最小作业成本为主要约束建立模型；最后，通过MATLAB构建模型，利用改进的自适应蚁群算法进行仿真求解。通过MATLAB进行仿真验证，将仿真输出数据对比、分析得出优化结果，结果可以为AGV的水平运输调度提高了有效的研究方向，同时验证了新调度模式的优越性。通过改变AGV数量的结果数据对比，验证AGV数量对码头作业成本和方案形成时间的影响，能够对自动化集装箱码头的调度作业提供一定的参考价值。

关键词：自动导引小车；水平运输系统；自动化集装箱码头；调度系统

Abstract

With the rapid increase in the throughput of automated container terminals, terminal loading and unloading equipment is becoming more automated, and the scheduling plan of automated container terminals tends to be complicated. and the operating efficiency and effectiveness of container terminals are affected. And automatic guided vehicle (AGV) as an important equipment in the horizontal transportation system of the automatic terminal, and it is reasonable to dispatch AGV to improve the efficiency of the whole container terminal without increasing the operating cost.at present, it he has become a hot and difficult spot for container terminal dispatch research. In this paper, the author focus on the AGV scheduling problem of automated container terminal. through analysis and finishing the existing research results at home and abroad, the author can solve the problem by using the modeling analysis and simulation of the current scheduling problem in automated container terminal. The article first introduces the AGV operation flow and the characteristics, and analyzes the influence of the AGV reference on the profound influence of the automated container terminal; And then depicts the composition, structure and characteristics of the automated terminal horizontal transport system. and in-depth analysis of the scheduling principle, the principle of scheduling and the factors that affect the scheduling; Secondly, this paper analyzes the problems and advantages of the " line's operation" and " plane's operation" scheduling modes. On this basis, the model is established with the minimum operating cost as the main constraint. Finally, the model is constructed by MATLAB, and the improved adaptive ant colony algorithm is used to solve the problem. By MATLAB simulation verification, the results are obtained by data comparison and analysis. the results can improve the effective research direction for AGV's horizontal transportation scheduling, and verify the superiority of the new scheduling model. By changing the number of AGV data, the author can verify the influence of the number of AGVs on the operational cost and the formation time of the terminal. it can provide some reference value for the dispatching operation of the automatic container terminal.

Keyword：Automatic guided vehicle; horizontal transport system; automated container terminal; dispatching system

目 录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 国内外研究现状 2

1.3 主要研究内容及框架 4

第2章 集装箱码头装卸工艺概述 6

2.1 整体装卸工艺概述 6

2.2 AGV水平运输系统组成及特点 8

2.2.1 AGV的特征及结构 8

2.2.2 AGV水平运输系统的组成 10

2.2.3 集装箱码头AGV运输系统特点 10

2.3 集装箱自动化码头AGV调度系统分析 11

2.3.1 集装箱自动化码头AGV调度原理 11

2.3.2 集装箱自动化码头AGV调度原则 12

2.3.3 集装箱码头AGV调度因素影响分析 13

2.4 本章小结 14

第3章 AGV路径优化和调度配置研究 15

3.1 AGV调度模式分析 15

3.1.1 作业线调度模式 15

3.1.2 动态作业面调度模式 17

3.2 考虑成本的AGV路线调度 18

3.2.1 模型的建立 18

3.2.2 实例模型分析 19

3.3 作业成本法的模型改进 21

3.3.1 作业成本法介绍 21

3.3.2 模型改进 22

3.4 本章小结 24

第4章 AGV调度仿真及结果分析 25

4.1 蚁群算法的实现 25

4.1.1 蚁群算法设计 25

4.1.2 参数的改进 26

4.1.3 算法流程 26

4.2 仿真结果及分析 32

4.2.1 场景设置 32

4.2.2 原始调度方案 32

4.2.3 优化调度方案 33

4.2.4 调度方案间及自身比较 34

4.2.5 改进算法的性能分析 35

4.5 本章小结 36

第5章 环境影响及经济分析 37

5.1 AGV应用对环境的影响 37

5.1.1 资源环境 37

5.1.2 人类环境 37

5.2 AGV应用的经济分析 38

第6章 总结与展望 39

6.1 总结 39

6.2 展望 39

参考文献 40

致谢 42

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

伴随着我国经济的快速发展，港口作为国际间交通运输的重要承担者，在国家和地区的经济建设中起着越来越大的作用。近十年我国港口集装箱吞吐量的详细数据如下图1.1所示。在需求量不断增长的环境下，中国港口行业的市场发展潜力巨大。同时，由于码头装卸量越来越大，为了提高装卸效率，加强集装箱管理，现代化集装箱码头不断地向大型化发展、高速化、自动化方向发展。然而传统的集装箱码头的作业模式难以显著提高生产作业效率，随着国际集装箱业务逐步增长的趋势，自动化码头的建设刻不容缓。码头作业设备和作业流程的自动化、智能化在码头生产运营上起到的作用也越来越大。现在，国内外集装箱码头都在不断地寻求新的技术、优化调度方案，改进作业工艺以实现码头的自动化作业。