摘 要

自动导引运输车（Automated Guided Vehicle，AGV）已经被自动化集装箱码头普遍使用。AGV的行动需要电能的供应，针对这种换电需求的特性，本文构建了数学优化模型来减少AGV换电过程中的排队时间，从而达到提高AGV的工作效率的目标。本文构建的数学优化模型，从多角度考虑了AGV的换电情况，既考虑了AGV在不同状态下消耗电量的差异，又考虑了AGV的任务分配与作业顺序，对传统的AGV换电策略进行了全方面优化，把AGV到达换电站的时间进行交错以减少AGV的排队时间。优化模型构建之后，通过遗传算法对模型进行求解。其中，模型的体现以及遗传算法的应用最终用matlab实现。第6章的算例模型结果表明：相比较与原来的AGV换电模式，使用模型优化后的换电策略可以明显的减少AGV在完成任务过程中的换电排队时间，AGV的作业效率有明显的提高。该结果证明了优化算法的有效性，对集装箱码头的建设有很好地参考价值。

关键字：自动化集装箱码头，优化模型，AGV，遗传算法

Abstract

Automated Guided Vehicle (AGV) has been widely used in Automated container terminals. The action of AGV requires the supply of electric energy. In view of the characteristics of the power change demand, this paper builds a mathematical optimization model to reduce the queuing time in the process of AGV power change, so as to achieve the goal of improving the work efficiency of AGV. This paper builds the mathematical optimization model, considering the AGV in electrical things from various angles, considering both the AGV in different state of power dissipation, and considering the AGV task allocation and operation sequence, the traditional AGV in all aspects of electrical model of optimization, the AGV crisscross time of arrival in in power station to reduce the number of AGV queuing time. After the optimization model is built, the model is solved by genetic algorithm. Among them, the model and the application of genetic algorithm are finally realized in matlab. The results of the example model in chapter 6 show that: compared with the original AGV power change mode, the power change strategy optimized by the model can significantly reduce the queuing time of AGV power change in the process of completing the task, and the operation efficiency of AGV has been significantly improved. The results prove the effectiveness of the optimization algorithm and have a good reference value for the construction of container terminals.

Key words: automated container terminal, The optimization model,Automated Guided Vehicle,Genetic algorithm

目录

摘要 3

第1章 绪论 6

1.1 背景和意义 6

1.2 国内外现状 7

1.2.1 国外研究发展现状 7

1.2.2 国内研究发展现状 8

第2章 设计说明书 9

2.1 设计目标 9

2.2 主要设计内容 9

2.3 拟采用的技术方案 9

2.3.1研究方法 9

2.3.2 技术路线 10

第3章 自动化集装箱码头AGV作业过程分析 11

3.1 AGV作业区域 11

3.2 AGV作业过程 12

第4章 优化模型的构建 14

4.1 符号说明 14

4.2 数学模型 16

第5章 遗传算法 18

5.1 染色体编码 20

5.2 染色体解码 21

5.3 适应度函数 22

5.4 遗传操作 22

5.4.1 选择 22

5.4.2 交叉 23

5.4.3 染色体变异 23

5.4.4 染色体修复 24

第6章 实际算例设置与分析 25

6.1 算例参数设置 25

6.2 结果分析 26

第7章 总结与展望 29

7.1 总结 29

7.2 展望 29

参考文献 30

附录 32

致谢 38

第1章 绪论

1.1 背景和意义

由于近年来全球经济一体化不断加强，世界经济贸易的互动也越来越密切，所以航运成为了当前国际贸易中的一个主要运输方式，而集装箱运输是新兴的一种运输方式，很快就成为了航运中的一个重要组成部分。时代在不断进步，用户的要求也在不断的上升，为了顺应这两者，自动化集装箱码头也很自然地产生并兴起。自动化集装箱码头具有提高作业的安全可靠性、减少人工和降低劳动强度，缩短水平运输距离、效率高、改善港区内交通组织，集装箱码垛高效精准、堆场利用率高以及节能环保等多方面突出的优点，已成为国内未来集装箱码头发展的必然趋势^[1]。21世纪以来，我国一直在对自动化码头进行研究，并且于2014 年在我国一些集装箱港口逐步建设自动化集装箱码头。