CN118037006B - 一种场桥作业调度方法及调度系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种场桥作业调度方法及调度系统，该方法包括：获取任务池中的若干装卸作业指令，所述装卸作业指令包括集装箱的装卸作业需求信息；获取堆场内的各所述场桥分别对应的场桥信息；按照预设的表决规则及评分规则，对所述装卸作业需求信息以及场桥信息进行处理，得到对应的表决结果及评分结果；基于所述表决结果，生成场桥作业约束条件；基于场桥总装卸时间、场桥总利用率及/或场桥总移动距离，建立目标函数；在所述场桥作业约束条件下，基于所述评分结果求解使所述目标函数最优的目标场桥调度方案。本发明能够合理利用场桥资源，提高堆场内的场桥作业效率及资源利用率。

Description

一种场桥作业调度方法及调度系统

技术领域

本发明涉及自动化码头技术领域，尤其涉及一种场桥作业调度方法及调度系统。

背景技术

堆场是集装箱码头的核心作业区，其主要装卸机械设备是轮胎式集装箱门式起重机（简称为场桥）。码头上船舶、车辆的装卸周转时间，很大程度上取决于场桥装卸集装箱的效率，其装卸作业是堆场生产的重要瓶颈环节。

目前，在同一堆场内可能配置双场桥或多场桥来有效提高堆场的作业效率。然而，现有技术中各场桥调度时仅考虑单一轮次的作业任务，没有充分利用场桥资源合理分配作业任务，导致可能出现某些场桥工作满负荷而其他场桥闲置的情况，从而影响场桥的整体作业效率，增加了运营成本。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种场桥作业调度方法及调度系统，以合理利用场桥资源，提高场桥利用率，降低运营成本。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种场桥作业调度方法，用于调度堆场内的两个或多个场桥对集装箱进行装卸作业，该方法包括：

获取任务池中的若干装卸作业指令，所述装卸作业指令包括集装箱的装卸作业需求信息；

获取堆场内的各所述场桥分别对应的场桥信息；

按照预设的表决规则及评分规则，对所述装卸作业需求信息以及场桥信息进行处理，得到对应的表决结果及评分结果；

基于所述表决结果，生成场桥作业约束条件；

基于场桥总装卸时间、场桥总利用率及/或场桥总移动距离，建立目标函数；

在所述场桥作业约束条件下，基于所述评分结果求解使所述目标函数最优的目标场桥调度方案。

进一步地，所述装卸作业指令中的装卸作业需求信息包括待作业箱位信息、指定集卡信息以及业务类型信息；

所述表决规则包括以下规则中的任意一种或多种：

当所述待作业箱位信息对应的集装箱位置允许某场桥进行装卸作业时，则表决允许相应场桥执行对应的所述装卸作业指令，反之，则表决禁止相应场桥执行对应的所述装卸作业指令；

当所述指定集卡信息对应的集卡到达所述堆场时，则表决允许相应所述装卸作业指令执行，反之，则表决禁止相应所述装卸作业指令执行；

当所述业务类型信息属于允许调度类型时，则表决允许相应所述装卸作业指令执行，反之，则表决禁止相应所述装卸作业指令执行；

所述评分规则包括以下规则中的任意一种或多种：

当所述指定集卡信息对应的集卡到达所述堆场时，基于该集卡在所述堆场的等待时间进行评分，得到该集卡的等待时间评分结果；

当所述场桥具有双箱吊具时，基于各所述待作业箱位信息是否包括同车道同贝位的箱位进行评分，得到相应箱位的同车道同贝位评分结果；

当所述业务类型信息为允许调度类型时，基于所述业务类型信息对应的优先级进行评分，得到业务优先级评分结果。

进一步地，所述场桥信息包括相应场桥对应的位置信息、状态信息、实际运行条件、装卸各所述集装箱的单箱作业成本、以及被分配至相应贝位的权重；

所述表决规则包括：当基于所述场桥对应的位置信息和状态信息判定所述场桥执行相应装卸作业指令符合相应的实际运行条件时，则表决允许相应所述场桥执行相应装卸作业指令，反之，则表决禁止相应所述场桥执行相应装卸作业指令；

所述评分规则包括：基于所述场桥装卸相应所述集装箱的单箱作业成本进行评分，得到单箱作业成本评分结果；及/或，基于所述场桥被分配至相应贝位的权重等级进行评分，得到分配权重评分结果。

进一步地，生成的所述场桥作业约束条件包括：该某装卸作业指令不分配给相应场桥执行；

当所述表决结果包括禁止某装卸作业指令执行时，生成的所述场桥作业约束条件包括：该某装卸作业指令不分配给任何场桥执行；

其中，所述当前单箱作业成本为：当前场桥装卸当前集装箱对应的单箱作业成本，所述最大单箱作业成本为：各所述场桥装卸相应集装箱对应的单箱作业成本的最大值。

进一步地，所述单箱作业成本S通过如下公式计算：

S=

其中，S表示相应场桥装卸相应集装箱对应的单箱作业成本，n表示相应场桥的大车移动速度，k表示相应场桥的吊具升降速度，M_b表示相应场桥的大车单次移动最大贝位耗时，M_r表示相应场桥的小车单次移动最大排耗时，M_t表示相应场桥的小车单次移动最大层耗时，表示待作业的相应集装箱位于第个贝位，表示相应场桥位于第个贝位，V_B表示相应场桥移动单贝位的耗时，表示待作业的相应集装箱位于第排，表示相应场桥位于第排，V_R表示相应场桥移动单排的耗时，表示待作业的相应集装箱位于第层，表示相应场桥位于第层，V_T表示相应场桥移动单层的耗时。

进一步地，所述方法还包括：

根据所述目标场桥调度方案，生成相应的电控指令，并将所述电控指令输出至电控系统，以使所述电控系统根据所述电控指令控制对应的场桥对相应所述集装箱进行装卸作业。

进一步地，所述基于所述评分结果求解使所述目标函数最优的目标场桥调度方案，包括：

采用线性规划算法、整数规划算法或图论算法，求解使所述目标函数最优的目标场桥调度方案。

进一步地，所述方法还包括：

当有集卡待进入所述堆场内的某箱区范围时，获取所述集卡的集卡标识信息，并基于所述集卡标识信息及所述装卸作业指令中的指定集卡信息，判断所述集卡是否允许进入相应所述箱区范围。

进一步地，在所述电控系统根据所述电控指令控制对应的场桥对相应所述集装箱进行装卸作业之前，所述方法还包括：

校验到达相应所述集装箱位置处的集卡的集卡标识信息、与相应所述装卸作业指令中的指定集卡信息是否匹配，若不匹配，则执行相应异常处理操作。

第二方面，本发明提供一种场桥作业调度系统，用于调度堆场内的两个或多个场桥对集装箱进行装卸作业，所述调度系统包括码头操作系统、设备控制管理系统以及电控系统，其中：

所述码头操作系统用于下发任务池中的若干装卸作业指令，所述装卸作业指令包括集装箱的装卸作业需求信息；

所述设备控制管理系统用于：获取所述装卸作业指令及堆场内的各所述场桥分别对应的场桥信息；按照预设的表决规则及评分规则，对所述装卸作业需求信息以及场桥信息进行处理，得到对应的表决结果及评分结果；基于所述表决结果，生成场桥作业约束条件；基于场桥总装卸时间、场桥总利用率及/或场桥总移动距离，建立目标函数；在所述场桥作业约束条件下，基于所述评分结果求解使所述目标函数最优的目标场桥调度方案；根据所述目标场桥调度方案生成相应的电控指令，并将所述电控指令输出至所述电控系统；

所述电控系统用于根据所述电控指令控制对应的场桥对相应所述集装箱进行装卸作业。

通过采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：

本发明综合装卸作业指令和场桥信息求解目标场桥调度方案，以对堆场内的两个或多个场桥进行统一调度，从而能够合理利用场桥资源，提高装卸效率，而且能够减少人力和设备的闲置时间，降低装卸成本，并提高资源的利用效率。此外，合理的调度安排可以提升集装箱装卸顺序的合理性和及时性，提升服务质量，满足客户需求，而且本发明具备一定的灵活性，能够应对装卸需求的动态变化，对突发情况进行及时调度和安排。

附图说明

图1为典型的集装箱堆场的示意图；

图2为本发明一种场桥作业调度系统的结构框图；

图3为本发明一种场桥作业调度方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任意或所有可能组合。

集装箱堆场是指在集装箱码头内或码头周边地区，用于交接和保管集装箱的场所。如图1所示，通常一个堆场由若干箱区组成（图1中仅示例性示出一个箱区），一个箱区由若干贝位组成，一个贝位由若干列（排）组成，一列由若干层组成。场桥通常在单个箱区内运行。

场桥，即集装箱门式起重机，是在集装箱堆场进行集装箱装卸作业的装卸设备，其机械组成部分主要有：起升机构、小车、大车、吊具、电气房等。其中，起升机构为场桥的核心组件，小车为场桥的机械臂结构，大车为场桥的底部行走机构，吊具按吊装箱数分可分为单箱吊具和双箱吊具，电气房用于为场桥运行提供动力源。

为了提高堆场的作业效率，在一堆场内可能配置两个场桥或多个场桥。为了合理利用场桥资源，提高装卸效率，本发明基于如图2所示的场桥作业调度系统提供一种场桥作业调度方法，其具体由调度系统中的设备控制管理系统2（ECS）执行，如图3所示，该方法具体包括以下步骤：

S1，获取由码头操作系统1下发的若干装卸作业指令。

码头操作系统1，也即CTOS(Container Terminal Operation System)，是一种自动化码头管理系统，结合港口码头的各项作业工艺流程进行细分、梳理并利用图文与数据化的操作方式，实时调度和监控码头的各种作业进度。通过系统化流程设计、程序化算法，智能化的生产调度，全面调动码头资源，监控和管理船舶装卸、泊位使用、集装箱堆放、机械作业、闸口收发箱等情况。

在本实施例中，当任务分派周期到达时，码头操作系统1将下发任务池中的一条或多条装卸作业指令，且各装卸作业指令中携带集装箱的装卸作业需求信息。其中，该装卸作业需求信息主要包括待作业箱位信息和指定集卡信息，用于指令将指定集卡（通过指定集卡信息指定）上的集装箱搬运到堆场的指定箱位（通过待作业箱位信息指定），或者，将堆场指定箱位的集装箱搬运到指定集卡上。此外，装卸作业需求信息还可以包括业务类型信息等，该业务类型信息一般与集装箱内的货物类型相关，该业务类型信息便于后续在调度时根据不同业务类型信息对应的优先级确定调度方案。

其中，待作业箱位信息具体指集装箱装卸作业针对的箱位位置，包括具体指定的箱区、贝位、排及层位置，例如，需要将指定集卡上的集装箱搬运至堆场某个箱区的某个贝位的某一排的某一层，或需要将堆场内某个箱区的某个贝位的某一排的某一层的集装箱搬运至指定集卡上。指定集卡信息具体指前述指定集卡的属性信息，包括其集卡标识信息，如车牌号等。

S2，获取堆场内各场桥分别对应的场桥信息。

在本实施例中，场桥信息包括各场桥对应的位置信息、状态信息、实际运行条件、装卸相应集装箱的单箱作业成本、以及被分配至相应贝位的权重等。

其中，场桥的位置信息及状态信息可通过传感器和其它物流信息系统进行采集。

场桥装卸相应集装箱的单箱作业成本S可通过下式进行计算：

S=

其中，S表示相应场桥装卸相应集装箱对应的单箱作业成本，n表示相应场桥的大车移动速度，k表示相应场桥的吊具升降速度，M_b表示相应场桥的大车单次移动最大贝位耗时（移动最大贝位是指从同一箱区内的第一个贝位移动至最后一个贝位），M_r表示相应场桥的小车单次移动最大排耗时（移动最大排是指从同一贝位内的第一排移动至最后一排），M_t表示相应场桥的小车单次移动最大层耗时（移动最大层是指从同一排内的第一层移动至最后一层），表示待作业的相应集装箱位于第个贝位，表示相应场桥位于第个贝位，V_B表示相应场桥移动单贝位的耗时，表示待作业的相应集装箱位于第排，表示相应场桥位于第排，V_R表示相应场桥移动单排的耗时，表示待作业的相应集装箱位于第层，表示相应场桥位于第层，V_T表示相应场桥移动单层的耗时。

优选地，本发明还可以包括采用人工智能方法对装卸作业需求信息以及场桥信息中的数据进行预处理，例如包括但不限于聚类处理以及降维处理。

S3，按照预设的表决规则及评分规则，对装卸作业需求信息以及场桥信息进行处理，得到对应的表决结果及评分结果。

在一可实施的方式中，本发明采用的表决规则包括但不限于以下规则中的任意一种或多种：

（1）当某装卸作业指令中待作业箱位信息对应的集装箱位置允许某场桥进行装卸作业时，则表决允许相应场桥执行该装卸作业指令，反之，则表决禁止相应场桥执行该装卸作业指令。其中，在判断待作业箱位信息对应的集装箱位置是否允许相应场桥进行装卸作业时，若该箱位对应的贝位、层位置、车道等均允许相应场桥操作，才判定该集装箱位置允许相应场桥进行装卸作业，否则，判断该集装箱位置不允许相应场桥进行装卸作业，应禁止该场桥执行对应的装卸作业指令。

（2）当某装卸作业指令中指定集卡信息对应的集卡已到达堆场时，则表决允许相应装卸作业指令执行，反之，则表决禁止相应装卸作业指令执行。

（3）当某装卸作业指令中业务类型信息属于允许调度类型时，则表决允许相应装卸作业指令执行，反之，则表决禁止相应装卸作业指令执行。

（4）若基于某场桥的位置信息和状态信息等，判定某场桥执行相应装卸作业指令时符合其实际运行条件，则表决允许场桥执行相应装卸作业指令，反之，则表决禁止场桥执行相应装卸作业指令。

（5）当某场桥的当前位置处于其它场桥的避障距离范围外时，则表决允许该某场桥运行，反之，则表决禁止该某场桥运行；

在一可实施的方式中，本发明采用的评分规则包括但不限于以下规则中的一种或多种：

（1）基于装卸作业指令中指定集卡信息对应的集卡在堆场的等待时间进行评分，得到对应集卡的等待时间评分结果，具体评分方式如下：

其中，第一评分系数根据需要配置，例如可以取100，一般指同箱区内的所有集卡。

（2）基于各装卸作业指令中待作业箱位信息是否包括同车道同贝位的箱位进行评分，得到对应。箱位的同车道同贝位评分结果。

在本发明中，此评分规则适用于一场桥配备双箱吊具的场景，当装卸作业指令中待作业箱位信息包括同车道同贝位的两个箱位，则对应装卸作业指令的同车道同贝位评分结果为设置的最高分（如10分），反之，则对应装卸作业指令的同车道同贝位评分结果为设置的最低分（如0分）。

（3）当装卸作业指令中的业务类型信息属于允许调度类型时，进一步基于业务类型信息对应的优先级进行评分，得到对应装卸作业指令的业务优先级评分结果。

应该理解，业务类型信息对应的优先级越高，对应装卸作业指令的业务优先级评分越高，具体分数根据需求设定。

（4）基于场桥装卸相应集装箱的单箱作业成本进行评分，得到场桥装卸相应集装箱的单箱作业成本评分结果：

其中，当前单箱作业成本为：当前场桥装卸当前集装箱对应的单箱作业成本，最大单箱作业成本为：各场桥装卸相应集装箱对应的单箱作业成本的最大值。

（5）基于场桥被分配至相应贝位的权重等级进行评分，得到场桥被分配至相应贝位的分配权重评分结果。

例如，若一场桥被分配给第一贝位的权重为30%，被分配给第二贝位的权重为70%，则该场桥被分配给第一贝位的分配权重评分可以为30，该场桥被分配给第二贝位的分配权重评分可以为70，具体分数根据需要设定。

S4，基于步骤S3得到的表决结果，生成场桥作业约束条件。

具体地，当表决结果包括禁止相应场桥执行某装卸作业指令时，生成的场桥作业约束条件包括：该某装卸作业指令不分配给相应场桥执行。当表决结果包括禁止某装卸作业指令执行时，生成的场桥作业约束条件包括：该某装卸作业指令不分配给任何场桥执行。当表决结果包括禁止某场桥运行时，该场桥不分配给任何装卸作业指令，直至该场桥移动到相应避障距离范围之外。

此外，本发明中的场桥作业约束条件还可以包括场桥在运行过程中的防撞约束条件，以避免场桥运行时发生碰撞。具体地，防撞约束条件是指各场桥在执行相应的装卸作业指令时，不能发生碰撞行为。

S5，基于场桥总装卸时间、场桥总利用率及/或场桥总移动距离，建立目标函数。

例如，以最小化总装卸时间、最大化场桥总利用率或最小化场桥总移动距离等为目标函数，或者对场桥总装卸时间、场桥总利用率及场桥总移动距离进行加权组合构成目标函数，本发明对此不做具体限制。

S6，在场桥作业约束条件下，基于评分结果求解使目标函数最优的目标场桥调度方案。

在本发明中，具体可以采用线性规划算法、整数规划算法及图论算法中的任意一种来求解目标场桥调度方案，求解得到的目标场桥调度方案即为目标函数最优时对应的调度方案，且该调度方案应该满足前述场桥作业约束条件。

具体地，目标场桥调度方案应包括各场桥分别对应的工作流，该工作流包括按顺序执行的装卸作业指令。

本发明基于评分结果进行调度，可以提升集装箱装卸顺序的合理性和及时性，提升服务质量，满足客户需求。

S7，根据前述目标场桥调度方案生成相应的电控指令，并将电控指令输出至电控系统3，以使电控系统3根据电控指令控制对应的场桥对相应集装箱进行装卸作业。从而，实现各场桥按指定顺序将指定集卡上的集装箱搬运到堆场的指定箱位，即装箱操作；或者，将堆场指定箱位的集装箱搬运到指定集卡上，即卸箱操作。

在一可实施的方式中，本发明还包括：在集卡即将进入堆场内的某箱区范围时，获取该集卡的集卡标识信息，并基于集卡标识信息及业务指令中的指定集卡信息，判断集卡是否允许进入箱区范围。

在本发明中，集卡标识信息例如是集卡的车牌号，可以通过OCR（光学字符识别）、RFID等技术手段进行识别。优选地，本发明具体可以通过以下步骤判断集卡是否允许进入箱区范围：首先查找即将进入的箱区范围是否与至少一个装卸作业指令中的待作业箱位信息匹配，若是，说明该箱区范围内分配有相应的装卸作业指令，则进一步判断识别到的集卡标识信息与相应装卸作业指令中的指定集卡信息匹配，若匹配，说明该集卡在箱区范围内分配有运输任务，则判定该集卡允许进入箱区范围，故对该集卡放行实现集装箱正确入栏，同时记录集卡进入箱区范围内的时间（即入栏时间）。

应该理解，本发明在选择运输集装箱的集卡时，需要结合集卡的属性和集装箱内货物的要求进行选择，如某些货物需要特殊类型的集卡来运输。也同时需考虑安全因素，包括确保集卡操作安全、避免碰撞、保证货物的稳定等。此外，集卡还需要选择适当的路径来到达指定的箱区。集卡路线规划需要结合交通流量、行驶距离、限高限宽要求等因素进行规划，以确保集卡可以安全、高效地到达目的地。

在一可实施的方式中，本发明生成的电控指令包括对堆场内的集装箱进行翻箱操作的翻箱指令。例如，当需要将堆场内指定箱位的集装箱搬运到指定集卡上时（即卸箱时），若该指定箱位上方还有其它集装箱，则需要对其上方的集装箱进行翻箱操作以使其移开。在此基础上，本发明在生成相应的电控指令时，自动生成翻箱指令以指示场桥进行相应的翻箱操作后再进行卸箱。在生成翻箱指令时需注意，出于生产安全的考虑，翻箱不支持跨贝作业，当前贝位中无可用的箱位供翻箱操作时，翻箱终止。

在一可实施的方式中，电控系统3通过集成的交互接口获取电控指令，控系统在获取到电控指令后，需要更新该指令的状态，以表示该指令已分配到具体的场桥设备。

本发明中的电控系统3在根据电控指令控制对应的场桥对相应集装箱进行装卸作业之前，还包括：校验到达相应集装箱位置处的集卡的集卡标识信息、与相应业务指令中的指定集卡信息是否匹配，若匹配说明校验成功，则电控指令开始执行，反之，则执行以下异常处理操作：

当装卸作业为装箱操作时，则进行跳台处理以转至人工进行处理，并反馈错误代码、错误信息、识别到的实际集卡标识信息等至ECS，以使ECS能够根据错误代码、错误信息、际集卡标识信息生成下一条电控指令。

当装卸作业为卸箱操作时，若集卡为内集卡（内集卡主要应用于港口内部），则通过ECS提供的接口获取可交换集卡列表，当集卡可交换时，则交换集卡，并在电控指令完成时回报实际作业集卡标识信息；当集卡不可交换时，将电控指令做跳台处理以转至人工进行处理，并向ECS反馈错误代码、错误信息、实际集卡标识信息，同时控制场桥将集装箱回原位。

当装卸作业为卸箱操作时，若集卡为外集卡（外集卡主要应用于将集装箱从堆场运往码头外的各个物流中心），则将电控指令做跳台处理以转至人工进行处理，并向ECS反馈错误代码、错误信息、实际集卡标识信息，同时控制场桥将集装箱回原位。

在一可实施的方式中，电控系统3在控制场桥抓箱（即集装箱已固定至场桥是吊具上）后，需要更新电控指令的状态，以表示已完成该指令中的抓箱动作。

在一可实施的方式中，电控系统3在控制场桥放箱（即集装箱已从场桥是吊具上卸下）后，需要更新电控指令的状态，以表示表示已完成该指令中的放箱动作。

在一可实施的方式中，电控系统3在电控指令完成后，需要更新该指令的状态，以表示该指令已全部完成。

此外，本发明还提供一种场桥作业调度系统，用于调度堆场内的两个或多个场桥对集装箱进行装卸作业。如图2所示，该调度系统包括码头操作系统1、设备控制管理系统2以及电控系统3。其中：

码头操作系统1具体用于下发若干装卸作业指令，装卸作业指令包括集装箱的装卸作业需求信息。

设备控制管理系统2具体用于：获取装卸作业指令及堆场内的各场桥分别对应的场桥信息；按照预设的表决规则及评分规则，对装卸作业需求信息以及场桥信息进行处理，得到对应的表决结果及评分结果；基于表决结果，生成场桥作业约束条件；基于场桥总装卸时间、场桥总利用率及/或场桥总移动距离，建立目标函数；在场桥作业约束条件下，基于评分结果求解使目标函数最优的目标场桥调度方案；根据目标场桥调度方案生成相应的电控指令，并将电控指令输出至电控系统3。

电控系统3具体用于根据电控指令控制对应的场桥对相应集装箱进行装卸作业。

通过本发明的调度方法和系统，能够为不同场桥匹配最优的装卸作业指令顺序，最大程度地保证码头作业效率。通过结合箱区的场桥条件、场桥安全距离、单箱作业成本等因素，在完成指令调度的同时能够提高场桥利用率。并且，通过合理安排场桥的运行顺序、作业时间和作业路径最大程度地减少等待时间和能源消耗，提高场桥的作业效率。通过最小化作业流程中的空闲时间和中断，从而提高整体作业效能。

同时，本发明在调度过程中考虑场桥的负载平衡和安全性，合理分配作业任务，避免出现某些场桥工作满负荷而其他场桥闲置的情况。通过最大限度地利用场桥资源，提高场桥利用率，降低运营成本。此外本发明有能力适应动态变化的作业环境和需求，可以实时获取装卸作业指令和场桥状态，并根据实际情况进行调度，及时做出调整。本发明的灵活性和实时性可以应对各种意外情况和作业变化，确保作业的顺利进行。可以提高场桥作业效率和利用率，实现船舶与场桥的高效配合，从而提升整个港口作业的效能和经济效益。本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具有高度产业利用价值。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种场桥作业调度方法，用于调度堆场内的两个或多个场桥对集装箱进行装卸作业，其特征在于，该方法包括：

获取任务池中的若干装卸作业指令，所述装卸作业指令包括集装箱的装卸作业需求信息；

获取堆场内的各所述场桥分别对应的场桥信息；

按照预设的表决规则及评分规则，对所述装卸作业需求信息以及所述场桥信息进行处理，得到对应的表决结果及评分结果；

基于所述表决结果，生成场桥作业约束条件；

基于场桥总装卸时间、场桥总利用率及/或场桥总移动距离，建立目标函数；

在所述场桥作业约束条件下，基于所述评分结果求解使所述目标函数最优的目标场桥调度方案；

所述评分规则包括：基于所述场桥装卸相应所述集装箱的单箱作业成本进行评分，得到单箱作业成本评分结果如下：

其中，所述当前单箱作业成本为：当前场桥装卸当前集装箱对应的单箱作业成本，所述最大单箱作业成本为：各所述场桥装卸相应集装箱对应的单箱作业成本的最大值；

所述单箱作业成本S通过如下公式计算：

S=

其中，S表示相应场桥装卸相应集装箱对应的单箱作业成本，n表示相应场桥的大车移动速度，k表示相应场桥的吊具升降速度，M_b表示相应场桥的大车单次移动最大贝位耗时，M_r表示相应场桥的小车单次移动最大排耗时，M_t表示相应场桥的小车单次移动最大层耗时，表示待作业的相应集装箱位于第个贝位，表示相应场桥位于第个贝位，V_B表示相应场桥移动单贝位的耗时，表示待作业的相应集装箱位于第排，表示相应场桥位于第排，V_R表示相应场桥移动单排的耗时，表示待作业的相应集装箱位于第层，表示相应场桥位于第层，V_T表示相应场桥移动单层的耗时。

2.如权利要求1所述的场桥作业调度方法，其特征在于，所述装卸作业指令中的装卸作业需求信息包括待作业箱位信息、指定集卡信息以及业务类型信息；

所述表决规则包括以下规则中的任意一种或多种：

当所述待作业箱位信息对应的集装箱位置允许某场桥进行装卸作业时，则表决允许相应场桥执行对应的所述装卸作业指令，反之，则表决禁止相应场桥执行对应的所述装卸作业指令；

当所述指定集卡信息对应的集卡到达所述堆场时，则表决允许相应所述装卸作业指令执行，反之，则表决禁止相应所述装卸作业指令执行；

当所述业务类型信息属于允许调度类型时，则表决允许相应所述装卸作业指令执行，反之，则表决禁止相应所述装卸作业指令执行；

所述评分规则还包括以下规则中的任意一种或多种：

当所述指定集卡信息对应的集卡到达所述堆场时，基于该集卡在所述堆场的等待时间进行评分，得到该集卡的等待时间评分结果；

当所述场桥具有双箱吊具时，基于各所述待作业箱位信息是否包括同车道同贝位的箱位进行评分，得到相应箱位的同车道同贝位评分结果；

当所述业务类型信息属于允许调度类型时，基于所述业务类型信息对应的优先级进行评分，得到业务优先级评分结果。

3.如权利要求2所述的场桥作业调度方法，其特征在于，所述场桥信息包括相应场桥对应的位置信息、状态信息、实际运行条件、装卸各所述集装箱的单箱作业成本、以及被分配至相应贝位的权重；

所述表决规则包括：当基于所述场桥对应的位置信息和状态信息判定所述场桥执行相应装卸作业指令符合相应的实际运行条件时，则表决允许相应所述场桥执行相应装卸作业指令，反之，则表决禁止相应所述场桥执行相应装卸作业指令；

所述评分规则还包括：基于所述场桥被分配至相应贝位的权重等级进行评分，得到分配权重评分结果。

4.如权利要求3所述的场桥作业调度方法，其特征在于，当所述表决结果包括禁止相应场桥执行某装卸作业指令时，生成的所述场桥作业约束条件包括：该某装卸作业指令不分配给相应场桥执行；

当所述表决结果包括禁止某装卸作业指令执行时，生成的所述场桥作业约束条件包括：该某装卸作业指令不分配给任何场桥执行；

。

5.如权利要求1所述的场桥作业调度方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述目标场桥调度方案，生成相应的电控指令，并将所述电控指令输出至电控系统，以使所述电控系统根据所述电控指令控制对应的场桥对相应所述集装箱进行装卸作业。

6.如权利要求1所述的场桥作业调度方法，其特征在于，所述基于所述评分结果求解使所述目标函数最优的目标场桥调度方案，包括：

采用线性规划算法、整数规划算法或图论算法，求解使所述目标函数最优的目标场桥调度方案。

7.如权利要求2所述的场桥作业调度方法，其特征在于，所述方法还包括：

当有集卡待进入所述堆场内的某箱区范围时，获取所述集卡的集卡标识信息，并基于所述集卡标识信息及所述装卸作业指令中的指定集卡信息，判断所述集卡是否允许进入相应所述箱区范围。

8.如权利要求5所述的场桥作业调度方法，其特征在于，在所述电控系统根据所述电控指令控制对应的场桥对相应所述集装箱进行装卸作业之前，所述方法还包括：

校验到达相应所述集装箱位置处的集卡的集卡标识信息，若校验不成功，则执行相应异常处理操作。

9.一种场桥作业调度系统，用于调度堆场内的两个或多个场桥对集装箱进行装卸作业，其特征在于，所述调度系统包括码头操作系统、设备控制管理系统以及电控系统，其中：

所述码头操作系统用于下发任务池中的若干装卸作业指令，所述装卸作业指令包括集装箱的装卸作业需求信息；

所述设备控制管理系统用于：获取所述装卸作业指令及堆场内的各所述场桥分别对应的场桥信息；按照预设的表决规则及评分规则，对所述装卸作业需求信息以及场桥信息进行处理，得到对应的表决结果及评分结果；基于所述表决结果，生成场桥作业约束条件；基于场桥总装卸时间、场桥总利用率及/或场桥总移动距离，建立目标函数；在所述场桥作业约束条件下，基于所述评分结果求解使所述目标函数最优的目标场桥调度方案；根据所述目标场桥调度方案生成相应的电控指令，并将所述电控指令输出至所述电控系统；

所述电控系统用于根据所述电控指令控制对应的场桥对相应所述集装箱进行装卸作业；

所述评分规则包括：基于所述场桥装卸相应所述集装箱的单箱作业成本进行评分，得到单箱作业成本评分结果如下：

其中，所述当前单箱作业成本为：当前场桥装卸当前集装箱对应的单箱作业成本，所述最大单箱作业成本为：各所述场桥装卸相应集装箱对应的单箱作业成本的最大值；

所述单箱作业成本S通过如下公式计算：

S=

其中，S表示相应场桥装卸相应集装箱对应的单箱作业成本，n表示相应场桥的大车移动速度，k表示相应场桥的吊具升降速度，M_b表示相应场桥的大车单次移动最大贝位耗时，M_r表示相应场桥的小车单次移动最大排耗时，M_t表示相应场桥的小车单次移动最大层耗时，表示待作业的相应集装箱位于第个贝位，表示相应场桥位于第个贝位，V_B表示相应场桥移动单贝位的耗时，表示待作业的相应集装箱位于第排，表示相应场桥位于第排，V_R表示相应场桥移动单排的耗时，表示待作业的相应集装箱位于第层，表示相应场桥位于第层，V_T表示相应场桥移动单层的耗时。