[發明專利]一種帶有時間窗的自動化集裝箱碼頭AGV重進重出路徑規劃方法

有效

• 申請號: 202010858779.6
• 申請日: 2020-08-24
• 公開（公告）號: CN112053046B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 亓亮;徐藝翔;馬慧娟;張福新;欒文靜
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q10/08;G06N3/12;B65G67/60
• 代理公司: 青島錦佳專利代理事務所(普通合伙) 37283
• 代理人: 朱玉建

本發明公開了一種帶有時間窗的自動化集裝箱碼頭AGV重進重出路徑規劃方法。該方法考慮到現在港口中每一個集裝箱在裝卸時都會有先后順序，構建了基于時間窗的重進重出模型，重進重出的AGV調度模式提供了岸橋和堆場的雙向集裝箱運載，有效地減少集裝箱運載過程中AGV空載的現象，提高了AGV的工作效率，使用時間窗簡化岸橋和場橋的裝卸過程，有利于實現岸橋、場橋裝卸和AGV運輸流程的解耦合。此外，本發明使用添加了懲罰函數的遺傳算法，能夠較好地對問題模型進行求解。從實驗結果來看，對于一系列已知的任務，本發明方法能夠在符合時間要求的前提下求解出滿足重進重出的調度過程，便于在最短時間內完成所有集裝箱的運輸工作，從而提高碼頭運輸環節的效率。

技術領域

本發明涉及一種帶有時間窗的自動化集裝箱碼頭AGV重進重出路徑規劃方法。

背景技術

在自動化集裝箱碼頭領域，AGV(Automatic Guided Vehicle)自動引導小車負責船舶裝卸區和堆場區之間的集裝箱運輸工作，在實現碼頭自動化過程中發揮關鍵性作用。

通常將集裝箱從船舶停靠區域運輸到堆場的工作為：AGV小車于岸橋裝卸區裝載集裝箱，通過規劃路徑運輸到堆場交換區，由龍門起重機裝卸集裝箱到堆場。

相應的，將集裝箱從堆場運輸到船舶是一個相反的過程：AGV小車于堆場交換區裝載集裝箱，通過規劃路徑運輸到岸橋裝卸區，由起重機采取某種調度策略裝上船舶。

路徑規劃是指根據堆場海側交換區的任務節點，使用智能優化算法或者混合算法，規劃出一條較優路線，作為AGV的任務路線(即規劃路徑)，以滿足系統的任務目標。

傳統的路徑規劃都是基于“單進單出”的調度模式設計的，AGV每次載箱運輸到堆場后，卸箱后會空載返回岸橋，使得AGV的利用率低下，影響了碼頭運輸環節的效率。

發明內容

本發明的目的在于提出一種帶有時間窗的自動化集裝箱碼頭AGV重進重出路徑規劃方法，以便在每次運輸過程中都能夠保證AGV會滿載進出碼頭，即實現重進重出，并且在最短時間內完成所有集裝箱的運輸工作，從而提高碼頭運輸環節的效率。

本發明為了實現上述目的，采用如下技術方案：

一種帶有時間窗的自動化集裝箱碼頭AGV重進重出路徑規劃方法，包括如下步驟：

I.構建帶有時間窗約束的單一貨船多AGV重進重出調度模型；

首先給出與單一貨船多AGV重進重出調度模型相關的參數的定義，分別如下：

N＝{1,2,···}表示自然數的集合；m表示所有AGV數量，m∈N；

N_m＝{1,2,···,m}；

B表示堆場集合；V表示一個任務點的集合，V＝{v₁,v₂,…,v_n}，n表示任務點數量；

v_i表示集合V中的任務點，v_i＝(b,T₁,T₂)；

b表示集裝箱i存放的堆場，b∈B；

T₁表示AGV運輸集裝箱i到達堆場的最早時刻t₁₁和最晚時刻t₁₂的集合，T₁＝[t₁₁,t₁₂]；

T₂表示AGV運輸集裝箱i到達岸橋的最早時刻t₂₁和最晚時刻t₂₂的集合，T₂＝[t₂₁,t₂₂]；