论文新型梭车式自动化集装箱码头仿真分析是适合不知如何写集装箱码头方面的相关专业大学硕士和本科毕业论文以及关于天津港集装箱码头论文开题报告范文和相关职称论文写作参考文献资料下载。
天津港自动化集装箱码头关键技术研究团队在分析国际上已有自动化集装箱码头方案特点的基础上,结合效率和能耗情况,提出新型梭车式堆场装卸工艺方案.本文对该方案进行仿真分析,以论证其可行性.
1 仿真模型建立
1.1 仿真系统基本模块组成
以尽可能反映实际生产情况为开发原则,按照参数化设计思想建立自动化集装箱码头仿真系统.如图1所示,仿真系统主要包括仿真输入、生产控制、仿真驱动、仿真评价四大模块.
图1 仿真系统架构
1.1.1 仿真输入模块
仿真输入模块的主要功能是对仿真系统进行定义,主要涉及以下3个方面内容.（1）码头平面布局定义.码头平面布局的主要参数有箱区大小、箱区方向、道路设置、岸桥及场桥轨道设置、岸边桩位设置等.（2）设备配置定义.设备配置定义包括岸桥、场桥、跨运车和梭车数量确定及其参数设置.设备参数主要有：跨运车在各种工况下的运行速度、提放集装箱时间；岸桥在空载及重载情况下的平均作业时间、水平移动速度和加速度；场桥作业高度、水平移动速度和加速度、 吊具在空载及重载情况下的起升速度及加速度；梭车在不同载荷情况下的水平运输速度.（3）概率分布定义.概率分布定义主要包括：船舶到达时间分布模型确定；外集卡提箱和集港到达时间分布模型确定；各类型船舶到达概率分布模型确定；各类型船舶装卸箱量概率分布模型确定.
1.1.2 生产控制模块
生产控制模块的主要功能是制订码头作业计划以及发布和执行作业任务.该模块主要涉及以下几个方面内容：（1）靠泊计划,即确定船舶计划靠泊泊位、计划靠泊时间、预计离泊时间、各类型船舶装卸箱量和计划开工路数等；（2）装卸计划,主要包括进出口箱装卸箱区策划及自动选位,中转箱装卸箱区策划及自动选位,疏港、装船提箱计划；（3）任务发布,包括跨运车、场桥和梭车的作业任务发布；（4）设备调度,包括岸桥、场桥、跨运车和梭车的作业调度；（5）路径选择,即为跨运车确定最优作业路径；（6）设备作业,包括对岸桥、场桥、跨运车水平移动和起升作业的控制以及对梭车水平移动的控制等.
1.1.3 仿真驱动模块
仿真驱动模块的主要功能是根据设定的仿真步长,推动仿真过程中各类事件的发生.该模块主要涉及以下3个方面内容：（1）推进步长,涉及船舶预报、船舶到达、岸桥和场桥水平移动和外集卡到达,并根据事件发生频率分为,,和；（2）船舶到达,即在仿真时间跳过间隔步长时,按照相关概率分布生成船舶实体及船舶装卸箱量等；（3）外集卡到达,即在仿真时间跳过间隔步长时,按照相关概率分布生成外集卡实体及外集卡提送集装箱信息等.
1.1.4 仿真评价模块
仿真评价模块可以在设定的时间或事件范围内,对事件的仿真结果进行统计分析,并输出系统评价结果.该模块涉及以下几个方面内容：（1）评价码头整体作业能力,输出码头在特定时间范围内的集装箱吞吐量；（2）评价码头服务水平,如船舶作业时间、外集卡平均在场时间等；（3）评价码头设备作业效率,包括岸桥、场桥、跨运车和梭车的作业效率；（4）评价码头能耗,包括码头在一段时间内的总体能耗情况以及相关设备平均能耗情况；（5）比较在不同设备配置情况下的码头整体作业情况；（6）评价在不同码头布局及设备配置情况下的水平运输设备排队拥堵情况.
1.2 仿真模型构建
1.2.1 码头总体布局
天津港自动化集装箱码头设计岸线长,可同时靠泊1艘10万吨级集装箱船及1艘7万吨级集装箱船.岸边配置8台双小车岸桥,装卸船舶时每台岸桥配置2～3辆跨运车,跨运车在码头前沿作业时可自由超车.码头前沿布置8条宽4.1 m的装卸作业车道、6条宽的快速车道.
码头有14个垂直于岸线的自动化作业箱区,长,每个箱区布置10排箱位,共72个贝位.同时,每个箱区内配置2台自动化轨道式集装箱龙门起重机（Automated Rail-Mounted Container Gantry Crane,ARMG）、1台用于后方提箱和集港的固定吊和2条梭车轨道.每条梭车轨道上配置1辆梭车及3个转承平台（箱区端部2个,尾部1个）.每个箱区端部预留3个40英尺集装箱装卸作业箱位.
码头后方配置6条宽6 m的车道,其中,靠近箱区的4条车道主要用于外集卡倒车及等待,另外2条为快速同行车道.码头后方设置9个进港闸口和4个出港闸口.
1.2.2 船舶及外集卡到达规律
通过分析天津港近年船舶到达比例情况并综合考虑未来船舶大型化趋势,假设各船型到达比例及平均装卸量如表1所示,由此计算出平均单艘船舶装卸量期望值为.
表1 各船型到达比例及平均装卸量
根据设计年集装箱吞吐量可计算出年平均到达船舶艘次为881.19艘；根据码头年作业天数,可计算出船舶平均到达间隔时间为.
负指数分布适用于排队系统中服务对象的到达间隔时间.假设船舶到达时间间隔规律服从均值 为9.39 h的负指数分布,即
f （x）等于exp
外集卡到达时间服从三角形分布,即
f （x）等于
外集卡集港时间从船舶到达前96 h开始至船舶到达前结束,集港高峰期在船舶到达前,因此,a等于 96 h,b等于 33 h,c等于 12 h.外集卡提箱时间从船舶离港后开始至船舶离港后第10天结束,提箱高峰期在船舶离港后第4天,因此,a等于0 d,b等于4 d,c等于10 d.
2 仿真流程分析
2.1 卸船作业流程
卸船任务指令发布后,岸桥将集装箱卸至装卸车道,跨运车自动寻找作业任务.在确定作业任务及装卸车道后,跨运车通过快速车道驶近装卸点,逐渐并入装卸车道取箱.取箱后,跨运车以运行距离最短原则行驶至目的箱区端部.若目的箱位靠近箱区端部,则跨运车直接将集装箱卸至箱区端部中转区；若目的箱位远离箱区端部,则需要预约梭车道端部转承平台,待有可用转承平台后将集装箱卸至该平台,继续寻找下一任务.
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参考文献：
1、 自动化集装箱码头监控系统设计 摘要：为实现集装箱码头的自动化运转，在构建轨道式港口集装箱码头物理模型的基础上，采用西门子PLC设计自动化集装箱码头监控系统，运用Step 7编。
2、 基于遗传算法的自动化集装箱码头多载A调度 摘要：为提升自动化集装箱码头的作业效率，减轻码头吞吐量增大带来的交通问题，降低自动化导引小车（Automated Guided Vehicl。
3、 基于梭车自动顶升自动化集装箱码头工艺系统设计 随着世界集装箱海运量不断增长及集装箱船舶日益大型化（特别是3E级船舶的投入使用），集装箱装卸作业的稳定高效、节能环保和成本压缩已成为港口经营者关。
4、 自动化集装箱码头资源指令宏观管理 自动化集装箱码头作为港口高精尖技术的象征，是未来港口发展的必然趋势。受信息系统处理能力不足、装卸工艺缺陷以及成本投入过大等因素影响，当前自动化集。
5、 轨道式梭车作业系统在自动化集装箱码头应用 近年来，随着自动化集装箱码头的发展，集装箱装卸工艺日渐成熟，成为提升码头集装箱吞吐量和经济效益的重要途径。按集装箱装卸机械划分，自动化集装箱码头。
6、 全球典型自动化集装箱码头对比 目前，全球建成和在建的自动化集装箱码头共32个，其中：欧洲地区有10个，亚洲地区有15个，北美地区有4个，澳洲地区有3个。不同地区自动化集装箱码。