CN103606124B - 集装箱码头装卸交通系统布局与交通组织微观仿真方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于交通运输场站规划设计和管理技术领域，为集装箱码头企业装卸交通系统布局与交通组织管理提供全新的方法，提高整个集装箱码头的装卸交通系统布局与交通组织效率。为达到上述目的，本发明采用的技术方案是，集装箱码头装卸交通系统布局与交通组织微观仿真方法，包括：建立集装箱码头装卸交通系统布局与交通组织微观仿真框架：元胞的选择元胞自动机的运行（1）元胞的初始化（2）元胞自动机的运行1）前方堆场模块规则；2）集卡队列模块规则；3）码头前沿道路的更新；4）集卡队列模块规则。本发明主要应用于交通运输场站规划设计。

Description

集装箱码头装卸交通系统布局与交通组织微观仿真方法
技术领域
本发明属于交通运输场站规划设计和管理技术领域，特别涉及一种集装箱码头装卸交通系统布局与交通组织微观仿真方法。
技术背景
针对提高集装箱码头装卸交通系统布局与交通组织效率的问题，国内外学者做出了一些研究，大体上分为三类：一是采用数学解析模型，例如：Ballis和Abacoumkin建立了一个由于设备不匹配而引起的交通堵塞和延迟的模型，他们使用这个模型来评价一个码头的堆场设计、设备数量、集卡到达、运行规则。杨磊运用枚举的方法，提出了栈桥布局规划模型，通过实验对比，较为细致地分析并优化了集装箱码头平面布局。韩晓龙采用了网络流理论、最优化理论、启发式算法理论以及仿真理论和方法研究了新作业工艺下集装箱码头装卸中的资源配置问题，研究成果为我国集装箱码头的发展提供了有益的决策依据。但是以上这些方法建模时规定的假设较多，与实际系统之间具有加大的差距，且为宏观层面的模型，无法全面地描述研究对象的真实状态以及每一个模型最优决策对整个集装箱码头的影响。二是利用建立仿真模型的方法，对集装箱码头装卸交通系统布局与交通组织进行优化设计和管理，例如：计三有、刘德鹏在其论文中介绍了集装箱码头交通运输组织建模的一般方法，应用EM-Plant仿真软件对集装箱码头作业模块进行实现，通过仿真结果的输出和分析以及与实际指标进行比对，为大型的集装箱码头建设项目设计提供决策支持。肖锋，尹立鹏以及郑鑫都运用了Flexsim仿真软件，按照集装箱堆场的布局原则以及进出口作业流程，集装箱调度原则仿真了集装箱运作过程中的关键技术和堆场布局的优化。但是这一类的仿真软件都不是多主体仿真，无法描述其复杂的非线性行为，得到的结论无法贴近实际情况，也就无法保证结果的准确性。最后一类是多主体微观仿真模型，只有宋升、周强应用的元胞自动机理论，建立以单个集装箱卡车车位为元胞个体的集装箱码头前沿交通流二维仿真模型。虽然采用了微观的模拟仿真模型，但是由于是二维元胞自动机，与实际的三维情况还是存在一定的差距。而且，现在的研究不论采用何种方法，大部分都是针对其中的一个模块单独研究，并没有对研究对象进行整体地分析，往往无法挖掘出问题的根源，解决方案没有系统化，也就无法从根本上解决集装箱码头装卸交通系统布局与交通组织效率的问题。迫切地需要一种三维的微观仿真模型，将整个集装箱码头装卸交通系统布局与交通组织所涉及的各个模块有效地联系起来，综合考虑出各个模块应采取的最优方案。
从已知文献阅读分析可知，现有关于集装箱港码头装卸交通系统布局与交通组织效率的研究据有以下特点：
（1）当前针对该问题的研究大都停留在理论探究阶段，部分研究采用数学模型对码头堆场进行模拟，但由于数学模型的局限性，无法细致刻画堆场和码头前沿的实际运转情况，且结果并不符合实际情况。
（2）也有部分研究采用仿真软件，如EM-Plant和Flexsim对集装箱码头进行仿真，但由于现有仿真软件仿真对象的针对性，即不能对码头和堆场整体系统进行整合描述；另一方面，仿真软件也无法细化研究对象整体系统的所有关键组成部分，不能做到微观仿真，与实际情况还有一定距离。
（3）有部分研究采用元胞自动机对堆场和码头前沿进行微观仿真，但其也是采用传统二维元胞，与实际码头堆场货物摆放所处的三维空间有很大差距，与真实情况不相符。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明旨在为集装箱码头企业装卸交通系统布局与交通组织管理提供全新的方法，提高整个集装箱码头的装卸交通系统布局与交通组织效率。为达到上述目的，本发明采用的技术方案是，集装箱码头装卸交通系统布局与交通组织微观仿真方法，包括：
建立集装箱码头装卸交通系统布局与交通组织微观仿真框架：
元胞的选择
将前方堆场集港的集装箱用若干组三维元胞表示，每组三维元胞代表一个箱区，箱区都配有一个场桥以及相应的集卡数量，每组集卡同样用一列一维元胞代表；船舶规定使用三个岸桥进行作业，因此，码头前沿设有三个车道与之对应，各用一列元胞代表，每个车道指定元胞位置表示岸桥作业处；
元胞自动机的运行
仿真总时长为40000秒，仿真步长为1s，每一个元胞仿真长度为1m；前方堆场模块为随机生成一个60*6*3的三维元胞自动机，按照集港的先后顺序对每个集装箱进行编号，区分集装箱所在箱区，箱型以及序号，无箱则用0表示；集卡模块，所有箱区各自对应相同数量的一维元胞，1代表空闲状态，0代表非空闲状态；码头前沿道路模块，由于模拟的船舶规模需要3个岸桥，所以该模块有3条道路。每条的长度为1600m，道路上车辆的车身长为15m，最大的行驶速度为12m/s；分别在720、800、880处表示三条道路上岸桥的作业位置；
集装箱在相应泊位的前方堆场集港，待船舶到港后，依配载图搜索到指定要提的集装箱，判定该集装箱上是否有后面的箱子覆盖，如没有则直接将该箱从前方堆场提出，否则进行翻箱，按配载图将序号较大的箱子重新至于下层，提出指定集装箱；接着判定是否有空闲状态的集卡，若存在则该集卡元胞由空闲状态变为非空闲状态，驶入码头前沿相应的车道，否则等待空闲集卡的出现再进行后续步骤；最后的判定是岸桥是否为空闲状态，如果空闲，则进行装船作业，否则在相应岸桥处排队等待岸桥作业。作业完成后，集卡驶出码头前沿道路，集卡元胞由非空闲状态变为空闲状态；再依据配载图进行下一轮的流程；
（1）元胞的初始化
前方堆场模块——三维元胞进行初始化，三维元胞随机生成后，用编号区分出每一个集装箱所在箱区号，箱型以及到港顺序，然后随机生成一个一维序号组代表提箱顺序；集卡模块——每个箱区生成的集卡元胞均为空闲状态，等待场桥作业；道路模块——初始化时所有道路上没有车辆；
（2）元胞自动机的运行
v(i,k+1)表示第i辆车第k+1秒的速度，v(i,k)表示第i辆车第k秒的速度，vmax表示车辆可以行驶的最大速度，d(i,k)表示第i辆车在第k秒时与前一辆车的距离，x(i,k+1)表示第i辆车第k+1秒的位置，x(i,k)表示第i辆车第k秒的位置；
1）前方堆场模块规则：按照随机生成的提箱顺序，找到即将被提取的集装箱后，判定是否需要翻箱，若不需要，则直接提取，该箱位清空；如需要翻箱，则判断需要翻几次箱，一次则将上面的一个箱子放在下面箱位的位置，相面的箱位清空；两次则将最上面的箱位清空，被上面的两个箱子进行装船顺序的判断，将序号较大的放在最下面的箱位上；
2）集卡队列模块规则：完成一次装车作业，集卡模块对应的一个元胞由空闲状态变为非空闲状态；
3）码头前沿道路的更新，当运行总时间与堆场装车完成时间一致时，该车辆驶入码头前沿道路，集卡在车道上的主要演化规则为
(1)加速：v(i,k+1)=min(v(i,k)+1,vmax)表明集卡司机期望以最大速度在道路上行驶；
(2)减速：v(i,k+1)=min(v(i,k),d(i,k))即集卡司机为避免和前车发生碰撞而采取减速措施；
(3)以概率p随机慢化:v(i,k+1)=max(v(i,k)-1,0)反映现实中由包括天气因素、集卡司机心理状态因素、以及道路的路面状况因素的不确定因素造成的集卡减速；
(4)运动：x(i,k+1)=x(i,k)+v(i,k+1)即集卡按照调整后的速度向前行驶，进入下一个仿真步；
(5)集卡在岸桥处完成装船作业；
4）集卡队列模块规则。完成一次装船作业，集卡驶出道路模块，其对应的一个元胞由非空闲状态变为空闲状态。
建立集装箱码头装卸交通系统布局与交通组织微观仿真框架的基本框架：
装船过程：港区外货物被运输到港区道路子系统中，其中部分为散杂货物，需要运到集装箱中心进行拼装箱作业后才能变为标准重箱，然后运往堆场存放；其余货物均为装箱后以集装箱形式出现，再将其运送到堆场区；而有一小部分集装箱，如危险品、船舶已靠岸的集装箱，则不需要送往堆场，直接进入码头道路模块，经过船边的装船模块后，集装箱被送往船模块，依照航运公司系统制定的船舶配载图送往指定位置，待所有集装箱完成装船后，船舶依船期表驶出港口航道子系统；
卸船过程：船舶依船期表驶入港口航道子系统，依照航运公司系统制定的船舶积载图在船边卸船模块进行卸船，然后集卡载着集装箱驶入码头道路模块，有一部分集装箱，包括危险品，直接通过码头卡子门子系统后，到达港区道路子系统，再运往港区外；而大部分被放置在前方堆场模块，若集装箱在前方堆场若干天后仍然没有提走，则通过码头卡子门子系统，港区道路子系统被送往后方堆场，经过在集装箱中心的拆箱后，运往港区外；
集装箱码头堆场区的装船流程为：重集卡载集装箱达到堆场，由船舶配载图，确定每个箱子所在的箱区；每个箱区内部，堆场针对集装箱具体箱位的摆放有多种选择方案，通过比较各个方案中所有集装箱装卸完成所耗时间以及成本，选出最优的方案，确定下来箱子的具体位置，集卡将集装箱卸下，空车离开堆场；由船舶配载图我们可以知道集装箱的装船顺序，在寻找下一个离开堆场到船的集装箱时，依据各集装箱的状态确定是否需要翻箱，翻几次；完成翻箱后，将该集装箱装车，重卡离开堆场区驶入相应的码头道路；
船边装船作业流程：重集卡驶入相应的码头道路，行驶到相应的岸桥处时，判断岸桥是否是空闲状态，若非空闲状态，则在此处进行排队，等待装船作业；否则，依船舶配载图进行装船作业，完成后空集卡驶出码头前沿道路，驶入堆场区；
船边卸船作业流程图：船舶靠岸后，空集卡驶入相应的前沿道路，依进口船图确定卸船顺序，然后岸桥执行卸船作业，将箱子放到空集卡上，此时，重集卡驶出码头前沿道路，驶入堆场区。
在相同规模的装船作业量情况下，采用集装箱码头装卸交通系统布局与交通组织微观仿真框架，通过改变作业形式，对比不同的指标，筛选出一个保证整个作业效率较高，场区规划较合理的方案。
本发明具备下列技术效果：
1）之前关于集装箱装卸交通系统布局与交通组织的研究都是采取的宏观模拟，仿真平台也大部分为仿真软件，不能达到实际情况的微观层面，无法对Agent决策主体的个体行为准则进行定义，不利于研究出个体行为对统一整体的效率影响。本发明利用三维的元胞自动机模型，将堆场区与码头区有效地连接起来，使之成为一个统一的整体，更加突出了堆场集装箱的堆放和岸桥，场桥以及集卡的利用率对于整个系统效率的作用情况，使得模拟仿真的结果更符合实际情况。
2）本发明的研究内容的利用价值高，论文从堆场的组织布置，集装箱的摆放工艺以及集卡的分配着手，通过对比不同的指标，为码头布局建设提供依据和指导，确定设计方案以实现场地的合理利用；还可以通过观察集卡的利用率以及集卡在堆场区、码头区等待作业的时间与数量，提高场桥、岸桥的作业效率以及码头道路的通行能力。
3）本发明从整体上对集装箱装卸交通系统布局与交通组织进行研究，运用中微观结合的方式，研究堆场区与码头区的相互影响关系，实用性较好。
附图说明
图1集装箱码头装卸交通系统布局与交通组织总流程图。
图2堆场模块装船流程图。
图3船边装船作业流程图。
图4船边卸船作业流程图。
图5集装箱码头装卸交通系统布局与交通组织流程示意图。
图6堆场三维元胞自动机示意图。
图7集卡队列模块规则。
图8码头前沿道路模块元胞运行规则。
图9集卡队列模型规则。
图10堆场分3个箱区时第一个箱区内等待场桥作业的集卡数。
图11堆场分3个箱区时第一条车道内等待岸桥作业的集卡数。
图12堆场分3个箱区时第一条车道时空斑图。
图13堆场分4个箱区时第一个箱区内等待场桥作业的集卡数。
图14堆场分4个箱区时第一条车道内等待岸桥作业的集卡数。
图15堆场分4个箱区时第一条车道时空斑图。
图16堆场分5个箱区时第一个箱区内等待场桥作业的集卡数。
图17堆场分5个箱区时第一条车道内等待岸桥作业的集卡数。
图18堆场分5个箱区时第一条车道时空斑图。
图19集装箱堆场组织布置分别为3、4、5个箱区时，完成装船作业的总时间。
图20采取方案1时，集卡在1号箱区等待场桥作业的集卡数。
图21采取方案2时，集卡在1号箱区等待场桥作业的集卡数。
图22采取方案3时，集卡在1号箱区等待场桥作业的集卡数。
图23采取方案4时，集卡在1号箱区等待场桥作业的集卡数。
图24采取方案1时，集卡在1号车道等待岸桥作业的集卡时空斑图。
图25采取方案2时，集卡在1号车道等待岸桥作业的集卡时空斑图。
图26采取方案3时，集卡在1号车道等待岸桥作业的集卡时空斑图。
图27采取方案4时，集卡在1号车道等待岸桥作业的集卡时空斑图。
图28对比4个方案的翻箱次数。
图29对比四个方案作业完成的总时长。
图30每个箱区安排3辆集卡时第一个箱区内等待场桥作业的集卡数。
图31每个箱区分配3辆集卡时第一条车道内等待岸桥作业的集卡数。
图32每个箱区分配3辆集卡时第一条车道时空斑图。
图33每个箱区安排4辆集卡时第一个箱区内等待场桥作业的集卡数。
图34每个箱区分配4辆集卡时第一条车道内等待岸桥作业的集卡数。
图35每个箱区分配4辆集卡时第一条车道时空斑图。
图36每个箱区安排5辆集卡时第一个箱区内等待场桥作业的集卡数。
图37每个箱区分配5辆集卡时第一条车道内等待岸桥作业的集卡数。
图38每个箱区分配5辆集卡时第一条车道时空斑图。
图39每个箱区分配3、4、5辆集卡时，完成装船作业的总时间。
具体实施方式
集装箱码头装卸交通系统布局与交通组织繁琐并且复杂，合理的堆场布置，集装箱的摆放工艺以及集卡的分配，可以有效地提高码头作业效率以及节约运营成本。因此，进行集装箱码头装卸交通系统布局与交通组织的研究是很有必要的。合理的集装箱码头前方堆场组织布置不仅能够充分利用港区的自然条件，因地制宜，还能够为码头的生产设施布置创造条件，使得工艺流程更加顺畅，减少运输路线迂回，为合理进行集卡调度打下了坚实的物质基础。由以上的背景技术可知，现有的对集装箱码头装卸交通系统布局与交通组织的研究并没有进行三维的微观模拟仿真，而是进行宏观层面的研究，不能对每一个Agent决策主体的决策准则进行定义，找不到贴近实际情况的优良方案；而且将整个系统中涉及的各个模块统一地联系起来的研究几乎没有，也就得不出是整体装卸效率提高的有效办法。
本研究为集装箱码头企业装卸交通系统布局与交通组织管理提供全新的方法，具体应用元胞自动机模型，确定最合适的集卡数量，节约作业成本，提高整个集装箱码头的装卸交通系统布局与交通组织效率。
元胞的选择
将前方堆场集港的集装箱用若干组三维元胞表示，每组三维元胞代表一个箱区，箱区都配有一个场桥以及相应的集卡数量，每组集卡同样用一列一维元胞代表；船舶规定使用三个岸桥进行作业，因此，码头前沿设有三个车道与之对应，各用一列元胞代表，每个车道指定元胞位置表示岸桥作业处；
元胞自动机的运行
仿真总时长为40000秒，仿真步长为1s，每一个元胞仿真长度为1m；前方堆场模块为随机生成一个60*6*3的三维元胞自动机，按照集港的先后顺序对每个集装箱进行编号，区分集装箱所在箱区，箱型以及序号，无箱则用0表示；集卡模块，所有箱区各自对应相同数量的一维元胞，1代表空闲状态，0代表非空闲状态；码头前沿道路模块，由于模拟的船舶规模需要3个岸桥，所以该模块有3条道路。每条的长度为1600m，道路上车辆的车身长为15m，最大的行驶速度为12m/s；分别在720、800、880处表示三条道路上岸桥的作业位置。
集装箱在相应泊位的前方堆场集港，待船舶到港后，依配载图搜索到指定要提的集装箱，判定该集装箱上是否有后面的箱子覆盖，如没有则直接将该箱从前方堆场提出，否则进行翻箱，按配载图将序号较大的箱子重新至于下层，提出指定集装箱；接着判定是否有空闲状态的集卡，若存在则该集卡元胞由空闲状态变为非空闲状态，驶入码头前沿相应的车道，否则等待空闲集卡的出现再进行后续步骤；最后的判定是岸桥是否为空闲状态，如果空闲，则进行装船作业，否则在相应岸桥处排队等待岸桥作业。作业完成后，集卡驶出码头前沿道路，集卡元胞由非空闲状态变为空闲状态。再依据配载图进行下一轮的流程。
（1）元胞的初始化
前方堆场模块——三维元胞进行初始化，三维元胞随机生成后，用编号区分出每一个集装箱所在箱区号，箱型以及到港顺序，然后随机生成一个一维序号组代表提箱顺序。集卡模块——每个箱区生成的集卡元胞均为空闲状态，等待场桥作业。道路模块——初始化时所有道路上没有车辆。
（2）元胞自动机的运行
1）前方堆场模块规则。按照随机生成的提箱顺序，找到即将被提取的集装箱后，判定是否需要翻箱，若不需要，则直接提取，该箱位清空；如需要翻箱，则判断需要翻几次箱，一次则将上面的一个箱子放在下面箱位的位置，相面的箱位清空，见图6所示（la为场桥的作业时间，斜线标记的箱子为即将被装船的集装箱）；两次则将最上面的箱位清空，被上面的两个箱子进行装船顺序的判断，将序号较大的放在最下面的箱位上。
2）集卡队列模块规则。完成一次装车作业，集卡模块对应的一个元胞由空闲状态（白色表示）变为非空闲状态（黑色表示）。见图7所示。
3）码头前沿道路的更新，见图8所示。当运行总时间与堆场装车完成时间一致时，该车辆驶入码头前沿道路，集卡在车道上的主要演化规则为
(1)加速：v(i,k+1)=min(v(i,k)+1,vmax)表明集卡司机期望以最大速度在道路上行驶。
(2)减速：v(i,k+1)=min(v(i,k),d(i,k))即集卡司机为避免和前车发生碰撞而采取减速措施。
(3)以概率p随机慢化:v(i,k+1)=max(v(i,k)-1,0)反映现实中由各种不确定因素（比如天气因素、集卡司机心理状态因素、以及道路的路面状况等因素）造成的集卡减速。
(4)运动：x(i,k+1)=x(i,k)+v(i,k+1)即集卡按照调整后的速度向前行驶，进入下一个仿真步。
(5)集卡在岸桥处完成装船作业。
4）集卡队列模块规则。完成一次装船作业，集卡驶出道路模块，其对应的一个元胞由非空闲状态变为空闲状态。见图9所示。
v(i,k+1)表示第i辆车第k+1秒的速度，v(i,k)表示第i辆车第k秒的速度，vmax表示车辆可以行驶的最大速度，d(i,k)表示第i辆车在第k秒时与前一辆车的距离，x(i,k+1)表示第i辆车第k+1秒的位置，x(i,k)表示第i辆车第k秒的位置。
下面结合附图和具体实施方式进一步详细说明本发明。
1.1仿真系统基本框架
集装箱码头装卸总的作业流程见图1所示，其中装船过程如图中黑色箭头所示，卸船过程如图中红色箭头所示。
装船过程：港区外货物被运输到港区道路子系统中，其中部分为散杂货物，需要运到集装箱中心进行拼装箱作业后才能变为标准重箱，然后运往堆场存放；其余货物均为装箱后以集装箱形式出现，再将其运送到堆场区。而有一小部分集装箱，如危险品、船舶已靠岸的集装箱，则不需要送往堆场，直接进入码头道路模块，经过船边的装船模块后，集装箱被送往船模块，依照航运公司系统制定的船舶配载图送往指定位置，待所有集装箱完成装船后，船舶依船期表驶出港口航道子系统。
卸船过程：船舶依船期表驶入港口航道子系统，依照航运公司系统制定的船舶积载图在船边卸船模块进行卸船，然后集卡载着集装箱驶入码头道路模块，有一部分集装箱，如危险品，直接通过码头卡子门子系统后，到达港区道路子系统，再运往港区外；而大部分被放置在前方堆场模块，若集装箱在前方堆场若干天后仍然没有提走，则通过码头卡子门子系统，港区道路子系统被送往后方堆场，经过在集装箱中心的拆箱后，运往港区外。
集装箱码头堆场区的装船流程见图2所示，重集卡载集装箱达到堆场，由船舶配载图，可以确定每个箱子所在的箱区。每个箱区内部，堆场针对集装箱具体箱位的摆放有多种选择方案，通过比较各个方案中所有集装箱装卸完成所耗时间以及成本，选出最优的方案，确定下来箱子的具体位置，集卡将集装箱卸下，空车离开堆场。由船舶配载图我们可以知道集装箱的装船顺序，在寻找下一个离开堆场到船的集装箱时，依据各集装箱的状态确定是否需要翻箱，翻几次。完成翻箱后，将该集装箱装车，重卡离开堆场区驶入相应的码头道路。
船边装船作业流程见图3所示，重集卡驶入相应的码头道路，行驶到相应的岸桥处时，判断岸桥是否是空闲状态，若非空闲状态，则在此处进行排队，等待装船作业；否则，依船舶配载图进行装船作业，完成后空集卡驶出码头前沿道路，驶入堆场区。
船边卸船作业流程图见图4所示，船舶靠岸后，空集卡驶入相应的前沿道路，依进口船图确定卸船顺序，然后岸桥执行卸船作业，将箱子放到空集卡上，此时，重集卡驶出码头前沿道路，驶入堆场区。
1.2集装箱码头装卸交通系统布局与交通组织仿真模型
1.2.1元胞的选择
将前方堆场集港的集装箱用若干组三维元胞表示，每组三维元胞代表一个箱区，箱区都配有一个场桥以及相应的集卡数量，每组集卡同样用一列一维元胞代表；船舶规定使用三个岸桥进行作业，因此，码头前沿设有三个车道与之对应，各用一列元胞代表，每个车道指定元胞位置表示岸桥作业处，见图5所示，为一辆集卡完成一次作业的流程。
1.2.2元胞自动机的运行
仿真总时长为40000秒，仿真步长为1s，每一个元胞仿真长度为1m；前方堆场模块为随机生成一个60*6*3的三维元胞自动机，按照集港的先后顺序对每个集装箱进行编号，区分集装箱所在箱区，箱型以及序号，无箱则用0表示；集卡模块，所有箱区各自对应相同数量的一维元胞，1代表空闲状态，0代表非空闲状态；码头前沿道路模块，由于模拟的船舶规模需要3个岸桥，所以该模块有3条道路。每条的长度为1600m，道路上车辆的车身长为15m，最大的行驶速度为12m/s；分别在720、800、880处表示三条道路上岸桥的作业位置。
集装箱在相应泊位的前方堆场集港，待船舶到港后，依配载图搜索到指定要提的集装箱，判定该集装箱上是否有后面的箱子覆盖，如没有则直接将该箱从前方堆场提出，否则进行翻箱，按配载图将序号较大的箱子重新至于下层，提出指定集装箱；接着判定是否有空闲状态的集卡，若存在则该集卡元胞由空闲状态变为非空闲状态，驶入码头前沿相应的车道，否则等待空闲集卡的出现再进行后续步骤；最后的判定是岸桥是否为空闲状态，如果空闲，则进行装船作业，否则在相应岸桥处排队等待岸桥作业。作业完成后，集卡驶出码头前沿道路，集卡元胞由非空闲状态变为空闲状态。再依据配载图进行下一轮的流程。
（一）元胞的初始化
前方堆场模块——三维元胞进行初始化，三维元胞随机生成后，用编号区分出每一个集装箱所在箱区号，箱型以及到港顺序，然后随机生成一个一维序号组代表提箱顺序。集卡模块——每个箱区生成的集卡元胞均为空闲状态，等待场桥作业。道路模块——初始化时所有道路上没有车辆。
（二）元胞自动机的运行
1）前方堆场模块规则。按照随机生成的提箱顺序，找到即将被提取的集装箱后，判定是否需要翻箱，若不需要，则直接提取，该箱位清空；如需要翻箱，则判断需要翻几次箱，一次则将上面的一个箱子放在下面箱位的位置，相面的箱位清空，见图6所示（la为场桥的作业时间，斜线标记的箱子为即将被装船的集装箱）；两次则将最上面的箱位清空，被上面的两个箱子进行装船顺序的判断，将序号较大的放在最下面的箱位上。
2）集卡队列模块规则。完成一次装车作业，集卡模块对应的一个元胞由空闲状态（白色表示）变为非空闲状态（黑色表示）。见图7所示。
3）码头前沿道路的更新，见图8所示。当运行总时间与堆场装车完成时间一致时，该车辆驶入码头前沿道路，集卡在车道上的主要演化规则为
(1)加速：；表明集卡司机期望以最大速度在道路上行驶。
(2)减速：；即集卡司机为避免和前车发生碰撞而采取减速措施。
(3)以概率p随机慢化:；反映现实中由各种不确定因素（比如天气因素、集卡司机心理状态因素、以及道路的路面状况等因素）造成的集卡减速。
(4)运动：；即集卡按照调整后的速度向前行驶，进入下一个仿真步。
(5)集卡在岸桥处完成装船作业。
4）集卡队列模块规则。完成一次装船作业，集卡驶出道路模块，其对应的一个元胞由非空闲状态变为空闲状态。见图9所示。
1.3仿真实验及分析
集装箱码头装卸交通系统布局与交通组织繁琐并且复杂，合理的堆场布置，集装箱的摆放工艺以及集卡的分配，可以有效地提高码头作业效率以及节约运营成本。本微观模拟仿真在相同规模的装船作业量情况下，通过改变以上三种作业形式，对比不同的指标，筛选出一个可以保证整个作业效率较高，场区规划较合理。为码头公司的前方堆场组织布置，集装箱的摆放方法以及其运营管理提供科学的最优化方案。
1.3.1前方堆场组织布置和设计实验
（1）前方堆场安排3个箱区
此实验是在集港时，将60列的集装箱平均分成三份，每份有20列，按之前的运行规则进行模拟仿真，得出的实验结果见图10——12。
通过以上实验可以得出，当前方堆场分为3个箱区的时候，由于箱子较为集中，大部分的集卡车都在前方堆场等待场桥作业，在此处造成了拥堵，大部分的集卡车都不能运行起来，而岸桥大部分时间都是空闲状态，即完成了一辆集卡的装船工作，没有后续集卡接应，又造成了操作岸桥的人力，物力资源的浪费。
（2）前方堆场安排4个箱区
此实验是在集港时，将60列的集装箱平均分成四份，每份有15列，按之前的运行规则进行模拟仿真，得出的实验结果见图13——15。
通过以上实验可以得出，当前方堆场分为4个箱区的时候，由于箱子较为分散，大部分的集卡车都在进行作业，在堆场集卡的排队数目较少，但能保证存在等待场桥作业的集卡，岸桥处等待的集卡数量适中，也可以保证岸桥完成了一辆集卡的装船工作，马上又后续集卡，不论集卡，场桥，岸桥都得到了充分的利用，此种前方堆场的组织布置较为合理。
（3）前方堆场安排5个箱区
此实验是在集港时，将60列的集装箱平均分成五份，每份有12列，按之前的运行规则进行模拟仿真，得出的实验结果见图16——18。
通过以上实验可以得出，当前方堆场分为5个箱区的时候，由于箱子较为分散，大部分的集卡车都在码头前沿道路相应岸桥处等待作业，在此处造成了拥堵，大部分的集卡车都不能运行起来，而场桥大部分是空闲状态，即完成了一个集装箱的装车工作，但没有后续集卡过来，又造成了操作岸桥的人力，物力资源的浪费。
（4）总时间
作业总时间见图19，可以看出时间随着箱区数目的增加，总作业时间结束得越来越早；但是从3个箱区到4个箱区，时间减少了将近2h，而从4个箱区到5个箱区，时间只减少了10min。
（5）结论
通过集装箱码头装卸交通系统布局与交通组织在不同箱区的装卸交通系统布局与交通组织仿真模拟，分析实验数据，对比实验结果，可以得出以下结论：
1.在船舶需要三个岸桥的情况下，如堆场分为3个箱区，使用3个场桥同时作业，会造成集卡资源以及岸桥资源的浪费，同时耗时太长；堆场分为5个箱区，使用5个场桥同时作业，场桥卸下的集装箱不能及时装车，大量的集卡都在岸桥处拥堵。由此分析出，布局4个箱区较为合理。
2.对比不同情况下作业总时间可以得出，4个箱区明显优于3个箱区；虽然5个箱区的时间较4个的有所减小，但十分有限，而且5个箱区不论从占地面积，启动场桥的人力、物力上说，其成本都远远高于4个箱区的，进一步证实了，集港组织布置规划时，采用4个箱区时最为合理的。
1.3.2堆场集装箱摆放方案和设计实验
通过前面的实验已确定出，在船舶需要三个岸桥作业时，堆场分四个箱区较为合理。而集装箱的堆放，对整个作业效率同样有着不可小觑的作用，合理的堆放可以大幅地减少翻箱次数，从而节约人力、物力、财力。因此，我们做了集装箱摆放工艺的优化仿真实验，设定每个箱区有230个集装箱，共有920个箱子。
下表为依据集港数据库提取出的总送货集装箱到港顺序表。如：集装箱标号10012，表示该集装箱指定放到1号箱区，在1号箱区中第12个到达。集装箱标号上都对应着该集装箱的到港时间。
表1集装箱到港顺序表
实际操作中，一般是根据集装箱的到港顺序，有多种堆放方案，这里我们选取其中的四个方案进行对比，选出最优的集装箱摆放工艺。方案1：按高堆放，简单地说，就是到来的集装箱依次堆放在最底层，堆满后，再从新依次堆放在第二层，堆满后，再进行第三层的堆放；方案2：按行堆放，一行为6个排数，所以，到来的集装箱在所有排的第一个位置开始堆放，第一层堆满后，再进行第二层的堆放，待三层都堆满后，开始所有排的第二个位置的堆放。传统方案3：按列堆放，即到来的箱子按排堆放，一排有15个位置，堆满第一层后，进行第二层的堆放，待三层堆满后，进行第二排的堆放。方案4：依据集装箱集港顺序表，先到的箱子放在较下层；按照船舶的配载图，将先取的集装箱，尽量放在最上层，由此来尽量减少翻箱，进行合理的布局。一下4个表为由集装箱装船顺序数据库中提取出的各个箱区的装船顺序表：
表21号箱区集装箱装船顺序表
10209 10032 10024 10151 10128 10117 10119 10103
10213 10126 10008 10127 10041 10051 10015 10036
10173 10135 10134 10093 10059 10050 10201 10138
10030 10141 10205 10001 10195 10184 10131 10149
10108 10089 10154 10215 10088 10110 10136 10219
10091 10150 10065 10208 10020 10222 10034 10090
10194 10018 10176 10060 10045 10225 10009 10069
10182 10139 10140 10123 10171 10167 10086 10161
10170 10068 10189 10081 10101 10207 10210 10075
10157 10033 10203 10064 10196 10174 10204 10107
10199 10070 10104 10147 10111 10014 10121 10055
10106 10022 10197 10202 10221 10165 10230 10198
10019 10160 10078 10049 10079 10003 10013 10010
10002 10080 10155 10228 10097 10188 10113 10179
10220 10017 10192 10155 10146 10226 10057 10118
10043 10168 10100 10027 10046 10211 10004 10159
10073 10074 10223 10037 10124 10115 10092 10175
10206 10130 10183 10224 10114 10133 10026 10052
10177 10038 10028 10145 10180 10039 10190 10098
10156 10148 10082 10129 10087 10054 10200 10044
10229 10143 10116 10076 10006 10047 10095 10029
10164 10144 10016 10085 10021 10162 10158 10061
10063 10067 10137 10012 10181 10053 10132 10077
10178 10217 10005 10042 10072 10094 10120 10025
10071 10216 10186 10122 10066 10142 10040 10212
10007 10031 10099 10112 10163 10083 10214 10084
10062 10109 10191 10218 10187 10096 10035 10172
10125 10166 10023 10056 10058 10169 10048 10011
10152 10153 10105 10193 10102 10227
表32号箱区集装箱装船顺序表
20123 20124 20090 20190 20183 20173 20016 20127
20053 20208 20001 20187 20033 20219 20211 20094
20160 20103 20081 20051 20005 20145 20206 20024
20159 20125 20194 20186 20013 20031 20084 20136
20167 20201 20192 20049 20041 20089 20096 20030
20072 20104 20012 20086 20056 20077 20076 20158
20175 20162 20203 20181 20189 20045 20099 20068
20065 20227 20126 20146 20220 20002 20132 20114
20226 20046 20043 20214 20042 20026 20133 20135
20129 20004 20195 20063 20007 20028 20075 20037
20116 20023 20139 20168 20039 20071 20047 20062
20093 20128 20109 20182 20069 20200 20079 20180
20036 20151 20040 20229 20147 20142 20052 20155
20067 20153 20150 20143 20172 20157 20064 20222
20156 20105 20137 20006 20018 20075 20113 20009
20176 20098 20130 20088 20019 20212 20058 20060
20117 20225 20074 20197 20095 20148 20179 20196
202l6 20020 20087 20178 20184 20110 20174 20141
20015 20170 20199 20204 20221 20198 20112 20083
20057 20034 20140 20106 20055 20070 20115 20048
20164 20177 20097 20035 20025 20105 20008 20080
20152 20224 20202 20054 20101 20021 20092 20091
20107 20217 20218 20003 20010 20215 20191 20122
20230 20011 20014 20029 20209 20210 20027 20119
20082 20059 20022 20111 20073 20138 20205 20085
20134 20154 20163 20050 20165 20149 20193 20032
20188 20228 20102 20118 20161 20044 20017 20171
20120 20061 20100 20131 20066 20166 20121 20213
20144 20185 20207 20223 20038 20169
表43号箱区集装箱装船顺序表
30140 30221 30079 30024 30003 30058 30011 30209
30159 30116 30048 30083 30138 30173 30149 30147
30124 30214 30161 30104 30148 30199 30023 30001
30204 30086 30185 30155 30007 30100 30151 30110
30111 30092 30172 30160 30080 30029 30036 30008
30203 30037 30032 30097 30056 30190 30017 30103
30144 30129 30186 30091 30114 30049 30039 30026
30125 30020 30088 30028 30146 30198 30175 30227
30060 30139 30219 30119 30027 30014 30016 30158
30154 30143 30222 30126 30076 30055 30057 30184
30201 30030 30120 30193 30064 30150 30108 30054
30128 30022 30218 30035 30087 30152 30034 30163
30117 30065 30171 30107 30081 30059 30225 30105
30052 30077 30131 30181 30025 30195 30226 30152
30109 30180 30142 30194 30212 30230 30068 30006
30121 30175 30145 30082 30095 30210 30093 30224
30062 30040 30217 30071 30156 30166 30021 30192
30130 30113 30046 30090 30038 30167 30015 30075
30196 30177 30084 30169 30033 30164 30176 30043
30053 30187 30031 30165 30009 30135 30174 30042
30179 30220 30118 30019 30070 30162 30136 30197
30012 30191 30051 30202 30045 30123 30018 30134
30073 30200 30066 30094 30141 30010 30096 30106
30095 30188 30063 30101 30002 30208 30127 30115
30112 30213 30099 30157 30170 30206 30168 30085
30122 30132 30153 30004 30137 30102 30005 30205
30078 30223 30216 30069 30133 30183 30041 30047
30228 30013 30044 30074 30072 30189 30061 30229
30089 30050 30215 30067 30211 30207
表54号箱区集装箱装船顺序表
40024 40040 40230 40029 40163 40183 40033 40199
40197 40106 40015 40127 40094 40188 40164 40147
40170 40159 40136 40195 40054 40057 40092 40116
40131 40215 40156 40210 40096 40030 40160 40022
40218 40165 40061 40014 40138 40066 40027 40069
40023 40083 40118 40005 40186 40125 40181 40004
40012 40018 40144 40204 40226 40036 40046 40099
40077 40103 40055 40104 40205 40112 40075 40214
40173 40229 40180 40050 40172 40225 40222 40121
40135 40152 40078 40063 40120 40208 40052 40176
40139 40194 40102 40044 40151 40041 40097 40111
40088 40145 40223 40019 40155 40025 40149 40003
40212 40062 40182 40190 40216 40219 40002 40196
40115 40167 40074 40175 40064 40026 40034 40169
40162 40133 40010 40203 40123 40142 40084 40157
40095 40008 40058 40119 40191 40011 40021 40168
40117 40070 40192 40076 40047 40065 40013 40174
40211 40091 40017 40185 40134 40108 40179 40140
40085 40039 40020 40045 40158 40217 40068 40220
40177 40087 40028 40126 40129 40043 40193 40051
40016 40107 40073 40146 40225 40101 40154 40007
40122 40213 40157 40198 40060 40089 40201 40109
40148 40209 40206 40227 40105 40072 40124 40081
40059 40128 40114 40150 40056 40098 40038 40090
40221 40009 40006 40037 40049 40137 40189 40035
40184 40113 40224 40100 40080 40166 40171 40042
40067 40132 40079 40086 40093 40082 40071 40202
40178 40130 40031 40200 40032 40110 40161 40048
40153 40053 40143 40001 40207 40141
（1）堆场区集卡数
比较4个集装箱摆放方案下作业，集卡在1号箱区等待场桥作业的集卡数。实验结果见图20——23，可以看出，采用方案4，集卡在堆场区的等待作业时间较短，场桥的作业效率较高。而其他方案都有不同程度的集卡在堆场区等待的情况。
（2）码头区时空斑图
比较4个集装箱摆放方案下，集卡在1号道路等待岸桥作业的集卡时空斑图。实验结果见图24——27，从以上时空斑图我们可以知道，虽然方案4在堆场区的作业效率有了明显地提高，但是对码头区道路的拥堵并没有太大的影响。
（3）翻箱次数
比较四个集装箱摆放方案下作业，需要翻箱的次数，见图28以及表6。由于方案4的翻箱次数有个大幅度的减少，可以大大缩短堆场的作业时间，节约因启动场桥而造成的人力、物力资源的成本。
表6四个方案的翻箱次数统计
方案 方案1 方案2 方案3 方案4
翻箱次数 444 552 585 42
（4）总时间
比较四个集装箱摆放方案下作业，完成所有集装箱操作的总时长，从图29中可以看出，方案1与方案2的时长都超出方案四近600秒，虽然方案3的时间略短于方案4。虽然方案3的时间少于方案4，但是从表6中可以看出，其翻箱次数最多，会产生巨大的场桥作业成本。（5）结论
综合以上实验，我们可以知道，方案4的堆场区的集卡等待时间较短，场桥的作业效率较高；集卡在码头区道路没有造成拥堵；翻箱次数最少，可以有效地减少作业时间与节约运作成本；综合成本与作业总时间分析，方案4为切实可行的集装箱摆放工艺方案。
1.3.3集卡优化仿真模型
（1）每个箱区安排3辆集卡
此实验是在码头区作业时，每个箱区安排3辆集卡，按之前的运行规则进行模拟仿真，得出的实验结果见图30——32。通过以上实验可以得出，当每个箱区分配3辆集卡时，由于车辆较少，场桥的作业效率较高，使大部分的重卡集中在岸桥处等待作业，大部分的集卡都不能有效地运行起来。而场桥大部分时间都是空闲状态，即完成了一个箱子的装车工作，没有后续集卡过来，又造成了操作场桥的人力、物力资源的浪费。
（2）每个箱区安排4辆集卡
此实验是安排每个箱区4辆集卡车，按之前的运行规则进行模拟仿真，得出的实验结果见图33——35。通过以上实验可以得出，当每个箱区分配4辆集卡时，大部分的集卡车都在进行作业，在堆场区集卡数可以保证存在场桥的连续作业，岸桥处等待的集卡数是中国，也可以保证岸桥完成了一辆集卡的装船工作，马上有后续集卡接应，不论集卡、场桥、岸桥都得到了充分地利用，每个箱区分配4辆集卡较为合理。
（3）每个箱区安排5辆集卡
此实验是给每个箱区安排5辆集卡进行作业，按之前的运行规则进行模拟仿真，得出的实验结果见图36——38。通过以上实验可以得出，每个箱区分配5辆集卡的时候，与前面分配4辆集卡实验对比，堆场区的效果是相差不多的，而5辆集卡的时候在岸桥处会有更多的车辆等待作业，造成了道路的拥堵，因此，每个箱区分配5辆集卡不如分配4辆集卡的效果好。
（4）总时间
应用元胞自动机对集装箱码头装卸交通系统布局与交通组织仿真，分别比较每个箱区分别分配3、4、5辆集卡时，完成装船作业的总时间，其对比见图39。可以看出时间随着集卡数目的增加，总作业时间结束得越来越早；但是从3辆集卡到4辆集卡，时间减少了将近1500多秒，而从4辆集卡到5辆集卡，时间只减少了200s左右。
（5）结论
通过集装箱码头装卸交通系统布局与交通组织在不同集卡数量的作业仿真模拟，分析实验数据，对比实验结果，可以得出一下结论：
1.在每个箱区分配3辆集卡的情况下，场桥得不到充分的利用，没有足够的集卡在堆场区等待作业；每个箱区分配5辆集卡时，大量的车辆又都集中在岸桥处，造成了码头前沿道路的严重拥堵；以上两种情况都不能是集卡充分地运行起来，集卡资源没有得到合理的利用。由此分析出，每个箱区分配4辆集卡，不论堆场区集卡的等候作业情况还是道路拥堵情况，都是较为合理的。
2.对比每个箱区分配不同情况下的集卡的总时间可以得出，每个箱区分配4辆集卡明显优于3辆集卡的情况；虽然5辆集卡的时间较4辆集卡的有所减少，但十分有限，而且第五辆集卡的启动会相应地增加人力、物力所带来的成本，进一步证实了，每个箱区分配4辆集卡时较为合理的。

Claims (3)

1.一种集装箱码头装卸交通系统布局与交通组织微观仿真方法，其特征是，包括：
建立集装箱码头装卸交通系统布局与交通组织微观仿真框架：
元胞的选择
将前方堆场集港的集装箱用若干组三维元胞表示，每组三维元胞代表一个箱区，箱区都配有一个场桥以及相应的集卡数量，每组集卡同样用一列一维元胞代表；船舶规定使用三个岸桥进行作业，因此，码头前沿设有三个车道与之对应，各用一列元胞代表，每个车道指定元胞位置表示岸桥作业处；
元胞自动机的运行
仿真总时长为40000秒，仿真步长为1s，每一个元胞仿真长度为1m；前方堆场模块为随机生成一个60*6*3的三维元胞自动机，按照集港的先后顺序对每个集装箱进行编号，区分集装箱所在箱区，箱型以及序号，无箱则用0表示；集卡模块，所有箱区各自对应相同数量的一维元胞，1代表空闲状态，0代表非空闲状态；码头前沿道路模块，由于模拟的船舶规模需要3个岸桥，所以该模块有3条道路，每条的长度为1600m，道路上车辆的车身长为15m，最大的行驶速度为12m/s；分别在720、800、880处表示三条道路上岸桥的作业位置；
集装箱在相应泊位的前方堆场集港，待船舶到港后，依配载图搜索到指定要提的集装箱，判定该集装箱上是否有后面的箱子覆盖，如没有则直接将该箱从前方堆场提出，否则进行翻箱，按配载图将序号较大的箱子重新至于下层，提出指定集装箱；接着判定是否有空闲状态的集卡，若存在则该集卡元胞由空闲状态变为非空闲状态，驶入码头前沿相应的车道，否则等待空闲集卡的出现再进行后续步骤；最后的判定是岸桥是否为空闲状态，如果空闲，则进行装船作业，否则在相应岸桥处排队等待岸桥作业，作业完成后，集卡驶出码头前沿道路，集卡元胞由非空闲状态变为空闲状态；再依据配载图进行下一轮的流程；
(1)元胞的初始化
前方堆场模块——三维元胞进行初始化，三维元胞随机生成后，用编号区分出每一个集装箱所在箱区号，箱型以及到港顺序，然后随机生成一个一维序号组代表提箱顺序；集卡模块——每个箱区生成的集卡元胞均为空闲状态，等待场桥作业；道路模块——初始化时所有道路上没有车辆；
(2)元胞自动机的运行
v(i,k+1)表示第i辆车第k+1秒的速度，v(i,k)表示第i辆车第k秒的速度，vmax表示车辆可以行驶的最大速度，d(i,k)表示第i辆车在第k秒时与前一辆车的距离，x(i,k+1)表示第i辆车第k+1秒的位置，x(i,k)表示第i辆车第k秒的位置；
1)前方堆场模块规则：按照随机生成的提箱顺序，找到即将被提取的集装箱后，判定是否需要翻箱，若不需要，则直接提取，该箱位清空；如需要翻箱，则判断需要翻几次箱，一次则将上面的一个箱子放在下面箱位的位置，相面的箱位清空；两次则将最上面的箱位清空，被上面的两个箱子进行装船顺序的判断，将序号较大的放在最下面的箱位上；
2)集卡队列模块规则：完成一次装车作业，集卡模块对应的一个元胞由空闲状态变为非空闲状态；
3)码头前沿道路的更新：当运行总时间与堆场装车完成时间一致时，该车辆驶入码头前沿道路，集卡在车道上的主要演化规则为
①加速：v(i,k+1)＝min(v(i,k)+1,vmax)表明集卡司机期望以最大速度在道路上行驶；
②减速：v(i,k+1)＝min(v(i,k),d(i,k))即集卡司机为避免和前车发生碰撞而采取减速措施；
③以概率p随机慢化:v(i,k+1)＝max(v(i,k)-1,0)反映现实中由包括天气因素、集卡司机心理状态因素、以及道路的路面状况因素的不确定因素造成的集卡减速；
④运动：x(i,k+1)＝x(i,k)+v(i,k+1)即集卡按照调整后的速度向前行驶，进入下一个仿真步；
⑤集卡在岸桥处完成装船作业；
4)集卡队列模块规则：完成一次装船作业，集卡驶出道路模块，其对应的一个元胞由非空闲状态变为空闲状态。
2.如权利要求1所述的集装箱码头装卸交通系统布局与交通组织微观仿真方法，其特征是，建立集装箱码头装卸交通系统布局与交通组织微观仿真框架的基本框架：
装船过程：港区外货物被运输到港区道路子系统中，其中部分为散杂货物，需要运到集装箱中心进行拼装箱作业后才能变为标准重箱，然后运往堆场存放；其余货物均为装箱后以集装箱形式出现，再将其运送到堆场区；而有一小部分集装箱，如危险品、船舶已靠岸的集装箱，则不需要送往堆场，直接进入码头道路模块，经过船边的装船模块后，集装箱被送往船模块，依照航运公司系统制定的船舶配载图送往指定位置，待所有集装箱完成装船后，船舶依船期表驶出港口航道子系统；
卸船过程：船舶依船期表驶入港口航道子系统，依照航运公司系统制定的船舶积载图在船边卸船模块进行卸船，然后集卡载着集装箱驶入码头道路模块，有一部分集装箱，包括危险品，直接通过码头卡子门子系统后，到达港区道路子系统，再运往港区外；而大部分被放置在前方堆场模块，若集装箱在前方堆场若干天后仍然没有提走，则通过码头卡子门子系统，港区道路子系统被送往后方堆场，经过在集装箱中心的拆箱后，运往港区外；
集装箱码头堆场区的装船流程为：重集卡载集装箱达到堆场，由船舶配载图，确定每个箱子所在的箱区；每个箱区内部，堆场针对集装箱具体箱位的摆放有多种选择方案，通过比较各个方案中所有集装箱装卸完成所耗时间以及成本，选出最优的方案，确定下来箱子的具体位置，集卡将集装箱卸下，空车离开堆场；由船舶配载图我们可以知道集装箱的装船顺序，在寻找下一个离开堆场到船的集装箱时，依据各集装箱的状态确定是否需要翻箱，翻几次；完成翻箱后，将该集装箱装车，重卡离开堆场区驶入相应的码头道路；
船边装船作业流程：重集卡驶入相应的码头道路，行驶到相应的岸桥处时，判断岸桥是否是空闲状态，若非空闲状态，则在此处进行排队，等待装船作业；否则，依船舶配载图进行装船作业，完成后空集卡驶出码头前沿道路，驶入堆场区；
船边卸船作业流程图：船舶靠岸后，空集卡驶入相应的前沿道路，依进口船图确定卸船顺序，然后岸桥执行卸船作业，将箱子放到空集卡上，此时，重集卡驶出码头前沿道路，驶入堆场区。
3.如权利要求1所述的集装箱码头装卸交通系统布局与交通组织微观仿真方法，其特征是，在相同规模的装船作业量情况下，采用集装箱码头装卸交通系统布局与交通组织微观仿真框架，通过改变作业形式，对比不同的指标，筛选出最终方案。
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