CN107765692A - 一种实现无信号灯agv路径的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种实现无信号灯AGV路径的控制方法，将交通区域划分为行驶区和装卸区，所述行驶区的车道和所述装卸区的车道均为单行道；所述行驶区的车道包括去往岸桥的车道、去往堆场和返回至维修区的车道，其中去往堆场和返回至维修区的车道与去往岸桥的车道方向相反；所述装卸区包括作业车道和穿越车道，任一所述作业车道的一侧边为所述穿越车道，另一侧边为相邻设置的另一作业车道。本发明方法通过设置有单行的出行道、返行道、作业道、穿越道等，大大降低AGV路网的复杂性，使得进出堆场内的运输车辆AGV不容易出现碰撞、拥堵和阻塞，从而提高了作业效率。

Description

一种实现无信号灯AGV路径的控制方法

技术领域

本发明涉及AGV(Automated Guided Vehicle，自动导引运输车)路径实现方法，适用于堆场、码头等场所。

背景技术

传统的交通阻塞主要是因为堆场交叉口处路况复杂、交通流集中。

堆场是存放集装箱的场所，负责进出口集装箱的交接和保管。作为集装箱进出口环节的缓冲带，堆场保证了集装箱装卸作业的连续性和高效性。按照目前国内的集装箱码头作业方式，当某辆进口船舶停靠在泊位后，为了缩短卸船时间，把闲散的岸桥通过轨道都移动到一起，只需保证岸桥之间留有一定的安全距离即可。这样虽然提高了装卸效率，但是当岸桥的数量增加到一定程度后，岸桥的平均装卸效率并未有明显的改善，反而比单机作业效率有所下降，这主要是因为过多的小车在前沿和堆场之间移动出现了拥堵情况。据对国内某集装箱码头的实际调研数据表明，当使用6台以上岸桥同时作业一艘船舶时，船舶作业效率与只使用4台时相比没有明显的提高。

堆场是集装箱码头中面积最大、集装箱流集中的区域，路网的复杂性使得进出堆场内的运输车辆AGV容易出现碰撞、拥堵和阻塞。这都直接关系到岸桥的作业效率，容易出现岸桥等待AGV的现象，进而影响码头的整体作业效率。虽然箱区的布置形式、道路宽度、堆场作业计划都会影响到堆场内部的交通状况，但是这些因素中有些在码头最初建设时已经确定下来，不能轻易改变。因而堆场AGV的交通控制成了整个码头交通控制的重点。

堆场交叉路口是不同方向的车流转向、交叉和汇合的地方，易发生拥挤、碰撞、秩序混乱。基于安全和作业效率问题，须对其进行合适的交通控制。堆场内的交叉路口不像普通公路上有设有红绿灯，属于无信号交叉口。无信号交叉口运行情况的好坏，可能会影响整个路网交通系统的运行。类似于公路车流量在十字路口情况，如图1所示，堆场交叉路口车流主要有交叉(图1中(1))、分流(图1中(2))和合流(图1中(3))三种基本现象。不同方向的车流相互交叉时所形成的冲突叫交叉冲突，主要有水平交叉(图1中(1)右)和垂直交叉(图1中(1)右)；一个方向的车流在分离处分成两个不同方向的车流时所形成的冲突是分流冲突；不同方向的车流在汇合处融入到一起形成了合流冲突。

堆场交叉口碰撞的具体问题主要可以描述为以下三种：

1)同方向上，由于AGV速度不同(空载和重载)导致的碰撞可能；

2)在堆场某一车道，某一AGV在行进中发现前面有一辆AGV正在服务于场桥作业；

3)有多辆AGV在某时刻同时到达交叉路口。

发明内容

本发明要解决的技术问题，在于提供一种实现无信号灯AGV路径的控制方法，将整个码头自动化区域处理成一个无信号灯控制的交通区域，使得进出堆场内的运输车辆AGV不容易出现碰撞、拥堵和阻塞，从而提高了作业效率。

本发明是这样实现的：一种实现无信号灯AGV路径的控制方法，包括AGV行驶方向的控制和AGV路径的汇流控制；

所述AGV行驶方向的控制是将信号灯处理为环境条件，用于限制AGV的行驶方向；

所述AGV路径的汇流控制是：变道行驶时，当前行驶路线和目标行驶路线之间的垂直距离小于2倍AGV转弯半径时，采用汇流方式变道，即车身方向不变，从变道起点到变道终点按直线行驶到达目标行驶路线。

进一步的，所述AGV行驶方向的控制包括集装箱关联信号灯处理和岸桥关联信号灯处理；

所述集装箱关联信号灯处理是将节点坐标和AGV车身方向处理为环境条件，该节点坐标为AGV当前行驶方向与目标堆场的进场方向的交点坐标；

所述岸桥关联信号灯处理是形成以岸桥为中心的循环作业区，所述循环作业区由若干个循环作业线组成，每个循环作业线包括由去往岸桥的车道连接作业车道的汇入段，由作业车道连接去往岸桥的车道的汇出段，所述汇入段和汇出段的一端闭合于岸桥的作业车道作业点，另一端闭合于所述去往堆场和返回至维修区的车道。

进一步的，所述循环作业区生成机制是：以岸桥组为中心处设置；所述岸桥组指为同一艘船舶作业的所有岸桥。随着岸桥组的移动，所述循环作业区也跟随岸桥一起移动。

靠近装卸区中心的每个作业车道单独使用一条循环作业线；靠近装卸区边缘的2-3个作业车道共用一条循环作业线。

车辆汇入汇出所述循环作业区的过程是：

(1)车辆由一条去往岸桥的车道进入所述循环作业区的对应循环作业线的汇入段；

(2)车辆由对应循环作业线进入对应的作业车道，到达岸桥的作业车道作业点进行装卸；

(3)车辆装卸完毕后，由该对应的作业车道通过对应循环作业线的汇出段进入去往堆场的车道，此时若遇其它车辆，则经由去往堆场的车道一侧的穿越车道去往堆场或返回至维修区。

本发明具有如下优点：通过设置有单行的出行道、返行道、作业道、穿越道等，大大降低AGV路网的复杂性，使得进出堆场内的运输车辆AGV不容易出现碰撞、拥堵和阻塞，从而提高了作业效率；另外本发明还利用循环作业区的生成规则，将每条行驶线路严格区分开，保证各个线路的车流量均衡，进一步降低车辆的交互频率，从而减少车辆拥挤、堵塞现象的发生。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。

图1为现有堆场交叉口车辆发生碰撞的情况。

图2为本发明的AGV控制算法中将信号指示灯处理为环境条件的原理示意图。

图3为本发明集装箱架关联信号灯处理为环境条件的原理示意图。

图4为本发明岸桥关联信号灯处理为环境条件的原理示意图。

图5为本发明多个岸桥服务于一个船舶形成的循环作业区的结构示意图。

图6为本发明AGV路径的汇流控制的一具体实施例的结构示意图。

图7为本发明AGV路径的汇流控制的另一具体实施例的结构示意图。

图8为本发明AGV路径的汇流控制的再一具体实施例的结构示意图。

具体实施方式

请参阅图2至图8，本发明的实现无信号灯AGV路径的控制方法，是将整个码头自动化区域处理成一个无信号灯控制的交通区域，实现车辆的无信号灯指挥。如图2所示，AGV从起点O1到终点O2的路线有很多条，但如果在节点1、2、3处设置信号指示灯，强制AGV沿固定某一方向行驶，那么AGV从起点O1到终点O2的路线仅有一条，即信号指示灯的设置直接影响了AGV最终行驶路线的生成。但在本发明的AGV控制算法中，可以将这些信号指示灯处理为环境条件(即无信号灯指挥)。以图2中节点1为例，在本发明的AGV控制算法中可以将节点1的坐标作为一个限制条件。当AGV以水平方向移动趋近于节点1坐标时，则触发AGV左转弯指令的输出；当AGV以垂直方向移动趋近于节点1坐标时，AGV保持方向不变。上述中节1点坐标和AGV车身方向即可认为是一个环境条件，用于控制AGV的行驶方向。通过上述方式，工程人员可以根据实际码头布局，通过合理设定环境条件，来实现AGV路径的规划。

基于上述思想，本发明方法包括AGV行驶方向的控制和AGV路径的汇流控制两大部分。

(一)AGV行驶方向的控制

所述AGV行驶方向的控制是将信号灯处理为环境条件，用于限制AGV的行驶方向；

由前述可知，信号灯的分布直接影响了AGV行驶路线的生成。根据AGV行驶路线的生成要遵循以下原则：

(1)从节省能耗方面上，AGV行驶路线尽量保持最短；

(2)从节省时间方面上，AGV行驶过程尽量保持通畅；

结合上述两个原则，在保证AGV行驶路线短的前提下可以将AGV行驶区进行车道划分，尽量把所有AGV分布在不同的行驶道路上，减少AGV交互的概率，进而保证AGV行驶道路的通畅。因此，需要合理布置信号灯，从而合理分配AGV行驶路线，避免行驶路线的交叉重叠。在码头设备中，与AGV发生直接交互的只有集装箱架(无悬臂龙门吊堆场区)和岸桥设备，其中集装箱架是静态设备，岸桥是运动设备。因此，所述AGV行驶方向的控制包括集装箱关联信号灯处理和岸桥关联信号灯处理；

集装箱架关联的信号灯分布如图3所示，当AGV以水平方向行驶至目标堆场时，则以i路线所示的行驶方式进入堆场(具体路线需要根据去往的目标集装箱架号而定)；当AGV以垂直方向行驶至目标堆场时，则以ⅱ路线所示的行驶方式进入堆场(具体路线需要根据去往的目标集装箱架号而定)，因此，在本发明中，所述集装箱关联信号灯处理是将节点坐标和AGV车身方向处理为环境条件，该节点坐标为AGV当前行驶方向与目标堆场(图3中箭头方向)的进场方向的交点坐标；

岸桥设备是运动设备，与岸桥关联的信号灯位置应随着岸桥的移动而发生相应移动，如图4所示的岸桥关联的信号灯分布的一具体实施例，岸桥关联信号灯的分布是以岸桥为中心形成的循环作业区为依据，其中循环作业区是由3条循环作业线(见矩形虚线)组成：

1)循环作业线①是以岸桥作业车道1和作业车道2为中心形成的闭合曲线，作业车道1和作业车道2共用循环作业线1的原因是循环作业线1处于循环作业区最外侧，对内侧循环作业线2和3的车辆通行干预最小；

2)循环作业线②是以岸桥作业车道3为中心形成的闭合曲线；

3)循环作业线③是以岸桥作业车道4为中心形成的闭合曲线。

设置循环作业区的目的是将岸桥各作业车道的车辆进行分离，减少不同作业车道的车辆发生交互，减轻道路的拥堵程度。因此，本发明中，所述岸桥关联信号灯处理是形成以岸桥为中心的循环作业区，所述循环作业区由若干个循环作业线组成，每个循环作业线包括由去往岸桥的车道连接作业车道的汇入段，由作业车道连接去往岸桥的车道的汇出段，所述汇入段和汇出段的一端闭合于岸桥的作业车道作业点，另一端闭合于所述去往堆场和返回至维修区的车道。

所述循环作业区生成机制是：以岸桥组为中心处设置；如图5所示，若有多个岸桥服务于一个船舶，可以将这些岸桥看成一个整体，以此形成循环作业区，整个循环作业区具有一作业入口(右边箭头)和一作业出口(左边箭头)，因此，所述岸桥组指为同一艘船舶作业的所有岸桥。随着岸桥组的移动，所述循环作业区也跟随岸桥组一起移动。

再如图4所示，靠近装卸区中心的每个作业车道单独使用一条循环作业线，如作业车道3和作业车道4分别单独使用循环作业线2和循环作业线3；靠近装卸区边缘的2-3个作业车道(如作业车道1和作业车道2)共用一条循环作业线(如循环作业线1)。

车辆汇入汇出所述循环作业区的过程是：

(2)车辆由一条去往岸桥的车道进入所述循环作业区的对应循环作业线的汇入段；

(2)车辆由对应循环作业线进入对应的作业车道，到达岸桥的作业车道作业点进行装卸；

(3)车辆装卸完毕后，由该对应的作业车道通过对应循环作业线的汇出段进入去往堆场的车道，此时若遇其它车辆，则经由去往堆场的车道一侧的穿越车道去往堆场或返回至维修区。

(二)AGV路径的汇流控制

AGV路径的汇流控制提出主要是为了解决两个转弯路口太近以致AGV不能进行正常转弯行驶的问题，如图6所示，路线1(图中虚线所示)是在交通规则算法下产生的行驶路线，其中A、B点是行驶路线中的两个转弯节点，由于AB点的距离小于2倍的AGV转弯半径，因而AGV不能顺畅地通过A、B两个转弯节点，此时需要通过汇流的方式从C点汇流至D点，即采用路线2(图中虚线箭头所示)的行驶方式代替路线1的行驶方式，从而解决两个转弯路口太近AGV不能行驶的问题。

因此，本发明所述AGV路径的汇流控制是：变道行驶时，当前行驶路线和目标行驶路线之间的垂直距离小于2倍AGV转弯半径时，采用汇流方式变道，即车身方向不变，从变道起点到变道终点按直线行驶到达目标行驶路线。AGV在堆场和岸桥间行驶中会发生的汇流具体包括三种情况：

1)如图7所示，AGV1从岸桥2离开，此时若接收到岸桥1的卸船任务，AGV1当前所处的车道与目标岸桥1的作业车道垂直间距d小于两倍转弯半径(车道宽度4m，转弯半径9m，3*4m<2*9m)，则AGV1将采取汇流行驶的方式从当前位置汇流至岸桥1目标车道。

2)如图8所示，AGV1从岸桥到堆场1集装箱架1作业(AGV1去堆场放箱或AGV1去堆场取箱)，此时AGV1位置距离目标集装箱架位置d1小于两倍转弯半径，则AGV1将采取汇流行驶的方式从当前位置汇流至堆场1集装箱架1。

3)如图8所示，AGV2从堆场2到岸桥作业车道⑥作业(AGV2去岸桥放箱或AGV2去岸桥取箱)，此时AGV2位置距离岸桥目标循环作业路线d2小于两倍转弯半径，则AGV2将采取汇流行驶的方式从当前位置汇流至岸桥作业车道⑥所在的循环路线。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

Claims (6)

1.一种实现无信号灯AGV路径的控制方法，其特征在于：包括AGV行驶方向的控制和AGV路径的汇流控制；

所述AGV行驶方向的控制是将信号灯处理为环境条件，用于限制AGV的行驶方向；

所述AGV路径的汇流控制是：变道行驶时，当前行驶路线和目标行驶路线之间的垂直距离小于2倍AGV转弯半径时，采用汇流方式变道，即车身方向不变，从变道起点到变道终点按直线行驶到达目标行驶路线。

2.根据权利要求1所述的一种实现无信号灯AGV路径的控制方法，其特征在于：所述AGV行驶方向的控制包括集装箱关联信号灯处理和岸桥关联信号灯处理；

所述集装箱关联信号灯处理是将节点坐标和AGV车身方向处理为环境条件，该节点坐标为AGV当前行驶方向与目标堆场的进场方向的交点坐标；

所述岸桥关联信号灯处理是形成以岸桥为中心的循环作业区，所述循环作业区由若干个循环作业线组成，每个循环作业线包括由去往岸桥的车道连接作业车道的汇入段，由作业车道连接去往岸桥的车道的汇出段，所述汇入段和汇出段的一端闭合于岸桥的作业车道作业点，另一端闭合于所述去往堆场和返回至维修区的车道。

3.根据权利要求2所述的一种实现无信号灯AGV路径的控制方法，其特征在于：所述循环作业区生成机制是：以岸桥组为中心处设置；所述岸桥组指为同一艘船舶作业的所有岸桥。

4.根据权利要求3所述的一种实现无信号灯AGV路径的控制方法，其特征在于：随着岸桥组的移动，所述循环作业区也跟随岸桥一起移动。

5.根据权利要求3所述的一种实现无信号灯AGV路径的控制方法，其特征在于：靠近装卸区中心的每个作业车道单独使用一条循环作业线；靠近装卸区边缘的2个或3个作业车道共用一条循环作业线。

6.根据权利要求3所述的一种实现无信号灯AGV路径的控制方法，其特征在于：车辆汇入汇出所述循环作业区的过程是：

(1)车辆由一条去往岸桥的车道进入所述循环作业区的对应循环作业线的汇入段；

(2)车辆由对应循环作业线进入对应的作业车道，到达岸桥的作业车道作业点进行装卸；

(3)车辆装卸完毕后，由该对应的作业车道通过对应循环作业线的汇出段进入去往堆场的车道，此时若遇其它车辆，则经由去往堆场的车道一侧的穿越车道去往堆场或返回至维修区。