CN114548734A - 一种面向智慧工地的三级精准运输调度控制方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种面向智慧工地的三级精准运输调度控制方法和系统,根据工地货物的运输顺序将货物调度分为三级调度,计算当前时段第二级和第三级调度中的进场率和出场率,使用施工区的进场率、出场率、车辆数和施工区容量判断施工的稳定状态,通过对应的优化方向和策略优化施工区进场率,保持施工区车辆数维持在施工区容量,提高施工区的效率;优化候场区出场率和入场率,减少候场区的候场货车数和候场时间,便于进行施工区的交通组织;根据优化后候场区的进场率判断货车司机的是否需要作出改变,同时向厂商和司机推荐到达时间、速度和休息时间,引导货车到达,货车厂商和司机能够以此为依据作出相应的措施。
Description
技术领域
本发明涉及施工工地交通调度领域,特别是涉及一种面向智慧工地的三级精准运输调度控制方法和系统。
背景技术
随着我国经济高速、持续、稳定、协调的发展,众多重大工程项目正如火如荼展开。为提高项目的经济效益,降低施工期的人力、物力投资,工程项目常常面临工期短、施工区道路用地紧张等问题。工期较短或道路用地紧张,往往会造成货车大量到达,施工区交通量高,大量占用施工区场地,妨碍车辆通行,造成施工区货物运输效率低下,甚至造成施工区交通瘫痪,给施工区的交通组织带来极大困难。
盲目的调度货物和安排货车进场会造成人力、物力的浪费,还会造成货车大量停放和无效等,或者造成无货车到达进场导致施工区闲置。因此,如何合理的进行货物调度将显得尤为重要。但目前缺少对货物精准调度的控制方法,已有的方法不能动态调整施工区和候场区的进场率和出场率,控制施工区车辆数接近施工区容量,保持高效率运转;不能控制候场区具有一定的货车数能预防紧急情况;不能动态地根据施工区和候场区状况调整各货车的到达时间,将各货车的最晚到达时间、推荐达到时间、速度和休息时间通知给货物厂家和货车的司机。
发明内容
发明目的:为了克服上述现有技术的不足,本发明以候场区进场率和出场率、施工区进场率和出场率为基础,通过判断施工区的稳定状态,来优化施工区、候场区的进场率和出场率,将最晚到场时间、推荐到达时间通知给货物厂家延迟或提前发货时间,通知货车调整到达时间,引导货车降低或提高速度、增加或减少休息时间。使用本发明的三级调度,将货物调度中厂家发货、货车到达和货车进场的随机过程变得精确可控,避免了货车提前到达而无场地卸货、迟到而影响工程进度的情况,避免了货车集中到达造成施工区交通压力大和无货车到达延误工期的情况,同时减少候场区的候场货车数和候场时间、提高施工区效率,便于组织货车交通。
技术方案:为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案为:
一种面向智慧工地的三级精准运输调度控制方法,该方法包括以下步骤:
(A)根据工地货物的运输顺序将货物调度分为三级调度;
(B)根据当前时刻调度情况确定第二级调度中各候场区的理想候场数、候场区车辆数、进场率和出场率、以及第三级调度的施工区容量、施工区车辆数、进场率和出场率;
(C)将货车按其目的候场区进行分组,计算各货车的预期到场时间,对各组内货车的按照预期到场时间进行排序,并计算各货车的预期出场时间(即离开候场区的时间);
(D)计算施工区调节率,确定第三级调度中施工区的稳定状态,确定优化方向后计算优化后施工区的进场率、优化后候场区的出场率和进场率;
(E)计算第一级调度中货车的最晚到场时间、推荐到场时间、推荐速度和推荐休息时间。
进一步,步骤(A)根据工地货物的运输顺序将货物调度分为三级调度步骤中,各调度等级统一由调度中心指挥:第一级为货物厂家与各货车候场区之间,此级在货物运输中时间占比最大,调度中心能联系发货厂家与控制发货时间或者联系司机控制到场时间;第二级调度为各货车候场区与施工区入口之间,此级中货车严格受到调度中心控制,调度中心按到达顺序引导其进入施工区卸货;第三级调度为施工区入口与施工区出口之间,卸货完成后调度中心引导货车离开施工区。
进一步,步骤(B)中:
第i个候场区的理想候场数为CTi,理想候场数是为了避免当卸货进度提前,货车却未到达,造成施工区空闲的情况,因此需要保证候场区至少有CTi辆车在候场区候场。当前时刻第i个候场区的候场车辆数为NTi,根据记录数据可计算第i个候场区的进场率TIPi,计算公式如下所示:
其中ΔT为单位统计时长,调度中心每隔ΔT就统计一次数据;NTIi为最近一次单位统计时长内进入第i个候场区的车辆数;
第i个候场区的出场率TOPi的计算公式如下所示:
其中NTOi为最近一次单位统计时长内离开第i个候场区的车辆数;
施工区的容量为CS,指施工区同时最多能容纳的卸货车辆数,当前时刻施工区正在卸货的车辆数为NS。货车离开第二级调度中候场区将立即进入第三级调度中的施工区进行卸货,候场区的货车出场数总和刚好等于施工区的货车进场数;则施工区的进场率SIP的计算公式如下所示:
施工区的出场率SOP的计算公式如下所示:
其中NSO为最近一次单位统计时长内离开施工区的车辆数。
进一步,步骤(C)将货车按其目的候场区进行分组,计算货车的预期到场时间、到达顺序和各货车预期出场时间步骤中,第p辆货车的休息时间Txp为货车在高速公路等地进行休息调整的时间,其平均行驶速度为vp,货车当前位置与候场区的距离为Lp,那么第p辆货车的预期到场时间Tp可通过以下公式计算:
在按候场区的分组中根据货车预期到场时间进行升序排序,排序顺序j为其到达顺序,若第p辆货车前往第i个候场区,并在第i个分组中升序排序为第j辆,那么其编号为i#-(j+NTi)。将候场区i内的NTi辆货车按照到场顺序进行排序,顺序为k的货车的编号则为i#-k。
货车I#-k的预期出场时间Twi,k可按如下公式计算获得:
进一步,步骤(D)确定第三级调度中施工区的稳定状态,并确定优化方向、计算施工区调节率、优化后施工区进场率、优化后的候场区出场率和进场率步骤中,SOP代表卸货的速度,由于其主要受机器数量和人工数量影响,短时间内不会变化。根据施工区的进场率和出场率确定施工区的稳定状态,其状态分为暂稳态和失稳态,其判断条件和优化方向与施工区调节率有关,施工区调节率可使用如下公式计算:
若ΔSP<0,施工区的稳定状态为失稳态,长时间保持这种状态会造成拥挤堵塞,卸货机器和人员高负荷甚至超负荷运转,施工区管理崩溃,因此此种状态下考虑优化方向只能是降低施工区的进场率SIP和候场区的出场率TOPi。
若ΔSP≥0,施工区的稳定状态为暂稳态,此种状态下施工区能稳定运行,但ΔSP较大会导致施工区效率低,施工人力和物力成本增加,因此优化方向为提高施工区的进场率SIP和候场区的出场率TOPi。
根据上述优化方向对施工区进场率和候场区出场率进行优化,能提高施工区的效率和利用率,优化后施工区进场率SIP′和优化后的候场区出场率TOP′i计算公式如下:
SIP′=SIP+ΔSP
其中Sn为候场区数。
候场区出场率发生优化后,同样需要对候场区进场率进行优化,优化后的候场区进场率的计算公式如下所示;
进一步,步骤(E)计算第一级调度中货车的最晚到场时间、推荐到场时间、推荐速度和推荐休息时间步骤中,根据优化后第二级调度和第三级调度,需要告知第一级调度中货车司机最晚到场时间,货车i#-(j+NTi)的最晚到场时间可按如下公式计算:
有益效果:
本申请提供一种面向智慧工地的三级精准运输调度控制方法和系统,与现有技术相比,本发明具有以下优点:
1)相比于其他施工货物调度的方法,将货物调度的过程分为三个等级,第三级调度候场区与施工区入口间中控制施工区的效率,第二级调度施工区入口与施工区出口间中精确安排货车候场和进场位置和时间,在第一级调度货物厂与各货车候场区间中调整货车的发车时间和到达时间;
2)相比于其他施工货物调度的方法,将施工区稳定状态分为暂稳态和失稳态,通过判断施工区稳定状态来优化施工区进场率,保证施工区内的车辆数接近施工区容量,维持施工区保持高效率运转;
3)相比于其他施工货物调度的方法,通过优化候场区进场率、出场率,保持候场区车辆数基本维持在理想候车数,既保证等待货车减少土地占用,也减少了货车的等待时间,还保证始终有货车补充进入施工区;
4)相比于其他施工货物调度的方法,根据优化后的候场区进场率来动态调整货车到达时间,规定司机的最晚到达时间,并向司机推荐到达时间、到达速度和休息时间,使得货车发车、到场和进入施工区的时间精确可控,避免的整个调度过程的随机性,避免了货车集中到达造成施工区交通压力大和无货车到达延误工期的情况,同时减少候场区的候场货车数和候场时间数、提高施工区效率,便于组织货车交通。
附图说明
为了使本发明更容易被理解,下面将根据本发明的具体实例并结合附图,对本发明进行详细说明,其中
图1为一种面向智慧工地的三级精准运输调度控制方法和系统的流程图。
具体实施方式
下面根据某示例对本发明作进一步阐述。
在一个实施例中,提供了一种面向智慧工地的三级精准运输调度控制方法;根据工地货物的运输顺序将货物调度分为三级调度,计算当前时段第二级和第三级调度中的进场率和出场率,使用施工区的进场率、出场率、车辆数和施工区容量判断施工的稳定状态,通过对应的优化方向和策略优化施工区进场率,保持施工区车辆数维持在施工区容量,提高施工区的效率;优化候场区出场率和入场率,减少候场区的候场货车数和候场时间,便于进行施工区的交通组织;根据优化后候场区的进场率判断货车司机的是否需要作出改变,同时向厂商和司机推荐到达时间、速度和休息时间,引导货车到达,货车厂商和司机能够以此为依据作出相应的措施。使货物调度中厂家发货、货车到达和货车进场的随机过程变得精确可控,避免了货车提前到达而无场地卸货、迟到而影响工程进度的情况,避免了货车集中到达造成施工区交通压力大和无货车到达延误工期的情况,同时减少候场区的候场货车数和候场时间数、提高施工区效率,便于组织货车交通。
在一个实施例中,如图1所示,一种面向智慧工地的三级精准运输调度控制方法包括以下步骤:
(A)根据工地货物的运输顺序将货物调度分为三级;
(B)根据当前时刻调度情况确定第二级调度中各候场区的理想候场数、候场区车辆数、进场率和出场率、以及第三级调度的施工区容量、施工区车辆数、进场率和出场率;
(C)将货车按其目的候场区进行分组,计算各货车的预期到场时间,对各组内货车的按照预期到场时间进行排序,并计算各货车的预期出场时间(即离开候场区的时间);
(D)计算施工区调节率,确定第三级调度中施工区的稳定状态,确定优化方向后计算优化后施工区的进场率、优化后候场区的出场率和进场率;
(E)计算第一级调度中货车的最晚到场时间、推荐到场时间、推荐速度和推荐休息时间。
在一个实施例中,提供了一种面向智慧工地的三级精准运输调度控制系统,包括存储器和处理器,所述存储器存储有计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的面向智慧工地的三级精准运输调度控制方法的步骤。
在一个实施例中,提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现上述的面向智慧工地的三级精准运输调度控制方法的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程,是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中,该计算机程序在执行时,可包括如上述各方法的实施例的流程。其中,本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用,均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限,RAM以多种形式可得,诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
在一个实施例中,某一时刻,施工区的施工区容量为10和当前施工区有货车9辆,施工区外安排有两个货车候场区,候场区1的理想候场数为6辆,候场区2的理想候场数为8辆,表1为调度中心记录下的前20分钟内施工区和候场区的进出货车数:
表1
进场数 | 出场数 | 场内车辆数 | |
施工区 | 5 | 3 | 9 |
候场区1 | 3 | 2 | 5 |
候场区2 | 2 | 3 | 9 |
正在前往候场区的货车数据如表2所示:
表2
前往候场区 | 与候场区的距离(km) | 速度(km/h) | 休息时间(h) | |
货车1 | 1 | 10 | 70 | 0 |
货车2 | 1 | 15 | 70 | 0.1 |
货车3 | 1 | 35 | 61 | 0 |
货车4 | 2 | 8 | 77 | 0 |
货车5 | 2 | 18 | 65 | 0 |
货车6 | 2 | 25 | 72 | 0.2 |
货车7 | 2 | 35 | 74 | 0.2 |
(A)根据工地货物的运输顺序将货物调度分为三级调度步骤中,各调度等级统一由调度中心指挥,第一级为货物厂与各货车候场区之间,调度中心能联系发货场控制发货时间或者联系司机控制到场时间;第二级调度为各货车候场区与施工区入口之间,有候场区1和候场区2,此级中货车严格受到指挥中心控制,调度中心按到达顺序引导其进入施工区卸货;第三级调度为施工区入口与施工区出口之间,卸货完成后调度中心引导车辆离开施工区;
候场区1的理想候场数为CT1=6,候场车辆数为NT1=5,最近20min内进入候场区1的车辆数NTI1=3,最近20min内进入候场区1的车辆数NTI1=2;
候场区2的理想候场数为CT2=8,候场车辆数为NT2=9,最近20min内进入候场区2的车辆数NTI2=2,最近20min内进入候场区2的车辆数NTI2=3。,根据记录数据可计算第i个候场区的进场率TIPi和出场率TOPi,计算模型如下所示:
候场区1:
候场区2:
施工区的容量CS=10当前时刻施工区正在卸货的车辆数NS=9,根据计算模型可得到施工区的进场率SIP:
最近20min内离开施工区的车辆数NSO=3,根据计算模型可得到施工区的出场率SOP:
(C)将货车按其目的候场区进行分组,计算货车的预期到场时间、到达顺序和各货车预期出场时间步骤中,第p辆货车的预期到场时间Tp可通过下列模型计算:
以货车1为例,其他货车的计算结果如下表所示:
在按候场区的分组中根据货车预期到场时间进行升序排序,货车1将会是候场区1中到达的第一辆货车,其到达顺序为1,则其编号为1#-(1+5),其他货车的编号如表3所示:
表3
前往候场区 | 预期到场时间(h) | 到达顺序 | 编号 | |
货车1 | 1 | 0.14 | 1 | 1#-(1+5) |
货车2 | 1 | 0.31 | 2 | 1#-(2+5) |
货车3 | 1 | 0.57 | 3 | 1#-(3+5) |
货车4 | 2 | 0.1 | 1 | 2#-(1+9) |
货车5 | 2 | 0.28 | 2 | 2#-(2+9) |
货车6 | 2 | 0.55 | 3 | 2#-(3+9) |
货车7 | 2 | 0.67 | 4 | 2#-(4+9) |
将候场区i内的NTi辆货车按照到场顺序进行排序,顺序为k的货车的编号则为i#-k;货车i#-k的预期出场时间Twi,k可按如下模型计算获得:
当前候场区1内由NT1=5辆车候场,最后一辆车的编号为1#-5,其预期出场时间Tw1,5为:
当前候场区2内由NT2=9辆车候场,第5辆到达的的编号为2#-5,其预期出场时间Tw2,5为:
货车i#-(j+NTi)的预期出场时间Twi,k可按如下模型计算获得:
货车1-(1+5)的预期出场时间Tw1,(1+5)可按如下模型计算获得:
(D)确定第三级调度中施工区的稳定状态,并确定优化方向、计算施工区调节率、优化后施工区进场率、优化后的候场区出场率和进场率步骤中,根据施工区的进场率和出场率确定施工区的稳定状态,其状态分为暂稳态和失稳态,其判断条件和优化方向与施工区调节率有关,施工区调节率可使用如下模型计算:
ΔSP<0,判断为施工区的稳定状态为失稳态,长时间保持这种状态会造成拥挤堵塞,卸货机器和人员高负荷甚至超负荷运转,施工区管理崩溃,因此考虑优化方向只能是降低施工区的进场率SIP和候场区的出场率。
优化后施工区进场率sip′和优化后的候场区出场率TOP′i如下:
SIP′=SIP+ΔSP=15-3=12辆/h
候场区出场率发生优化后,同样需要对候场区进场率进行优化,优化后的候场区进场率如下所示;
(E)计算第一级调度中货车的最晚到场时间、推荐到场时间、推荐速度和推荐休息时间步骤中,根据优化后第二级调度和第三级调度,需要告知第一级调度中货车司机最晚到场时间;
调度中心则联系货车2#-(3+9)的司机,推荐司机在寻找服务区休息0.32h,在0.67h后抵达候场区2。
以上所述,仅为本发明在实施例上的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内,可理解想到的变换或替换,都应涵盖在本发明的包含范围之内,因此,本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种面向智慧工地的三级精准运输调度控制方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
(A)根据工地货物的运输顺序将货物调度分为三级;
(B)根据当前时刻调度情况确定第二级调度中各候场区的理想候场数、候场区车辆数、进场率和出场率、以及第三级调度的施工区容量、施工区车辆数、进场率和出场率;
(C)将货车按其目的候场区进行分组,计算各货车的预期到场时间,对各组内货车的按照预期到场时间进行排序,并计算各货车的预期出场时间;
(D)计算施工区调节率,确定第三级调度中施工区的稳定状态,确定优化方向后计算优化后施工区的进场率、优化后候场区的出场率和进场率;
(E)计算第一级调度中货车的最晚到场时间、推荐到场时间、推荐速度和推荐休息时间。
2.如权利要求1所述的一种面向智慧工地的三级精准运输调度控制方法,其特征在于,所述步骤(A)中根据工地货物的运输顺序将货物调度分为三级:
第一级调度为货物厂家与各货车候场区之间,此级在货物运输中时间占比最大,调度中心能联系货物厂家控制发货时间或者联系货车司机控制到达候场区的时间;
第二级调度为各货车候场区与施工区入口之间,此级中货车受到调度中心控制,调度中心按到达顺序引导货车进入施工区卸货;
第三级调度为施工区入口与施工区出口之间,卸货完成后调度中心引导货车离开施工区。
4.如权利要求1所述的一种面向智慧工地的三级精准运输调度控制方法,其特征在于,所述步骤(C)中:
第p辆货车的预期到场时间Tp的计算下公式如下:
其中,Txp为第p辆货车的休息时间,vp为第p辆货车的平均行驶速度,Lp为第p辆货车当前位置与候场区的距离;
在按候场区的分组中根据货车的预期到场时间进行升序排序,将候场区i内的NTi辆货车按照到场顺序进行排序;第i个候场区内到场顺序为k的货车的预期出场时间Twi,k按如下模型计算获得:
其中,NTi为当前时刻第i个候场区的候场车辆数,TOPi为当前时刻第i个候场区的出场率。
8.如权利要求1所述的一种面向智慧工地的三级精准运输调度控制方法,其特征在于,所述货车配有定位系统和通讯系统,实时共享其所在位置和速度信息,调度中心通过通讯系统与货车的司机进行通信,将推荐达到时间、推荐速度,推荐休息时间同步给货车的司机。
9.一种面向智慧工地的三级精准运输调度控制系统,包括存储器和处理器,所述存储器存储有计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至8中任一所述的面向智慧工地的三级精准运输调度控制方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至8中任一所述的面向智慧工地的三级精准运输调度控制方法的步骤。
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