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作者睬:未知

  摘要为拉:   为通过合理布置集装箱码头铁路装卸线/场提高铁水联运作业效率掠息,在分析铁水联运作业流程教少卷、铁路装卸线/场布置特点的基础上稗蠢,基于多智能体仿真技术惹篇,构建铁水联运作业系统仿真模型该。以某集装箱码头为例松坪瞎,研究铁路装卸线/场布置及装卸设备数量对铁水联运作业系统的影响履脆,在得到各方案指标值的基础上豹搽,对各方案进行定量分析渴互。该研究成果可为相关工程规划嘿、建设提供理论参考肛沤借。
  关键词翠显侨:
  集装箱码头; 铁路装卸线/成律鼙Α; 布置; 仿真优化; 多智能体
  中图分类号拎煽涂: U651.5
  文献标志码案: A
  Abstract樊:
  In order to improve the efficiency of railwaywater combined transportation by planning the railway line/yard of container terminals reasonably痪, on the basis of the analysis on the railwaywater combined transportation operation flow and the characteristics of railway line/yard layout旁敲夹, the simulation model of railwaywater combined transportation operation system is built on the basis of the multiagent simulation technology. Taking a container terminal as an example侩, the influence of the railway line/yard layout and the number of handling equipments on the operation system of railwaywater combined transportation is studied. Based on the obtained index values of each scheme开, the quantitative analysis of each scheme is carried out. The research results can provide theoretical reference for related engineering planning and construction.
  Key words匿船:
  container terminal; railway line/yard; layout; simulation optimization; multiagent
  0引言
  随着我国对集装箱港口装卸效率和集疏运效率要求的不断提高寒慌蜕,集装箱铁水联运凭借其运量大脐、运输成本低具、低碳环保等优势在集装箱运输中的地位日益凸显较翅难。铁路装卸线/场是铁水联运过程中进行铁水换装作业的重要作业区群筷诉,其布置形式直接影响着铁水联运的作业效率攀衡。
  对于铁路装卸线/场布置问题扦,国内外学者已经做了一系列研究洗。李羽逍[1]疗、王?h葳[2]乃、赵红霞[3]和BOYSEN等[4]借助数学分析方法研究了铁路装卸线/场的布置码戎。甘志雄[5]和YE等[6]通过构建数学模型研究了铁路装卸线/场的装卸设备配置问题石辨廷。然而继宛丢,集装箱铁水联运作业系统是具有随机性敦、动态性的复杂系统矩啸潞,仅采用数学方法很难真实反映作业系统的特点吻,因此仿真技术被应用到集装箱铁水联运的研究中届。曾鸣[7]轿雀、唐连生[8]牵辆、GARC等[9]墟、梁剑[10]姑绒垫、李东等[11]利用仿真技术对铁路装卸线/场平面布置边苗、作业设备配置进行了研究盼桂。
  这些研究多集中在如何通过合理布置某一作业区拿纺膜,并配置相应的作业设备来提高作业效率老连徽,所考虑的系统范围较小傲酶。因此位,有必要在考虑整个集装箱港区铁水联运作业系统的基础上位能,研究铁路装卸线/场布置对铁水联运作业效率的影响撅负挟。为此杜视谐,本文以铁路装卸线/场为研究对象攀惹牵,在考虑包括码头前沿作业区朝实棋、堆场作业区和铁路装卸线/场及各作业区作业设备的集装箱港区作业系统的基础上莆浓,构建集装箱铁水联运作业系统仿真模型杏。
  1问题描述
  图1是我国集装箱铁水联运港区典型陆域布置示意图虱戌。集装箱铁水联运港区陆域一般由码头前沿作业区蒂边皋、堆场作业区和铁路装卸线/场等组成谩豁垦。铁路装卸线/场一般布置有铁路装卸线姬、铁路堆场黄孩检、集卡作业通道等空间资源和轨道门吊般、集卡等设备资源[12]沏。分布在轨道门吊内的铁路装卸线股数和铁路堆场的容量晨算失,受轨道门吊跨度的空间限制瘸细搬,难以进行扩展如廓狡。合理的布置形式会提高铁路装卸线/场的作业效率诗,进而提高铁水联运整体作业效率袜桥。配置的轨道门吊晴、集卡的数量也是影响码头各作业环节有效衔接的重要因素屎萌滦。因此实火,本文以铁路装卸线/场的布置形式作为研究目标悲卧,并分析各方案中装卸设备配置数量对铁水联运作业效率的影响问秃请。
  集装箱列车和各装卸设备在铁路装卸线/场的作业效率是衡量铁路装卸线/场布置合理性的重要标准冗欢缔。因此萝,本文选取列车装卸时间桔涂饺、列车等待时间宽、集卡排队等待时间和铁路装卸线/场的场桥利用率作为评价指标孪。
  2仿真模型
  2.1装卸工艺流程
  集装箱铁水联运作业相关事件间的触发关系见图2舱贯勒。在码头前沿岸桥将进口集装箱从船舶卸到集卡上攫:当满足“车船直取”作业条件时矫飘,集卡行?至铁路装卸线/吵洗洹,随后轨道门吊将集装箱从集卡上卸下并装载到列车上卧驾化,然后列车进行疏港作业;当不满足“车船直取”作业条件时奥诡饱,集卡行驶至堆场作业区般蹲瑟,随后龙门吊将集装箱卸至堆场先进行堆存协,经过一定时间后内卡将集装箱运到铁路装卸线/场装列车进行疏港婆无沽,或通过外卡疏港每倪。出口集装箱与进口集装箱的铁水联运作业流程相反险汾。   2.2模型实现
  集装箱铁水联运作业系统是一个包含多个子系统的复杂系统奈拭。因此徘惭,本文将集装箱铁水联运港区的作业区和实体视为智能体胆,运用Anylogic仿真软件构建基于多智能体技术的集装箱铁水联运作业系统仿真模型氮碑陕。根据系统特征褐热艘,本模型中的多智能体包括集装箱铁路装卸线/场汤黑、泊位甲静、堆场屏椿汇、列车袜、船舶式却、岸桥守、场桥蛊仆、内卡恃、外卡和闸口骇梧闹。通过赋予各智能体特有的属性和构建表示各智能体的状态(state)和状态变迁(transition)五,实现集装箱铁水联运作业过程的模拟以及各智能体实时状态的追踪犊。列车挫句、集卡智能体模型见图3榔刊。
 ∨⒈?(1)铁路装卸线/场智能体疾炽炊。初始状态为RailFree(装卸线空闲);当列车到港占用铁路装卸线后状态变为TrainOccupyRail(列车占用装卸线);列车开始卸箱时状态变为TrainUnLoad(列车卸箱);当列车完成卸箱作业巴,开始装箱作业时粗,状态变为TrainLoad(列车装箱);列车装卸作业结束离港后封咖,状态恢复到RailFree无坚。泊位智能体的状态变迁与铁路装卸线/场智能体相似夹幻星。
 “怼(2)列车智能体琶剃顿。当列车智能体到达后哭违胎,如有
  铁路装卸线空闲(在Main智能体中统计装卸线空闲情况)帕躬,则列车驶入港区撮蚀,状态由Free(列车空闲)转变为OnPort(列车进港);列车完成停车后状态变为TrainOnPort(列车占用装卸线);列车卸箱作业开始时郡间,给集卡发送取箱信息祥拎椿,状态变成TrainUnLoadProcessing(列车卸箱作业);完成卸箱作业后开始装箱作业虱项莲,给集卡发送信息哪湿,状态变为TrainLoadProcessing(列车装箱作业);列车完成作业后镀誊萎,释放所占用的集卡离开港区淡董狠,状态变回到Free妇伎猜。船舶智能体的状态变迁与列车智能体相似篮社。
 ∈拧(3)场桥智能体副。场桥智能体初始处于YardFree(场桥空闲)状态冉。当场桥接收到装箱的消息后对氢,状态变为YardLoad(场桥装箱);当完成装卸作业后乌,状态恢复至YardFree;当场桥接收到卸箱的消息后绘枫庞,状态变为YardUnLoad(场桥卸箱);当完成装卸作业后鲁,状态恢复至YardFree圣猩老。岸桥智能体的状态变迁与场桥智能体类似匪凌。
 』榈隆(4)内卡智能体苔郡灭。内卡最初处于Free(内卡空闲)状态钒囤,停在停车场僳辟谦。当船舶开始卸箱时会向内卡发送信息腔案担,内卡状态变成ShipUnLoad(内卡在码头前沿卸箱)邪,在这一状态下内卡行驶到码头前沿与岸桥配合完成卸箱作业触沉萄,根据铁路装卸线/场状态及堆场状态判断是将集装箱卸于堆场还是进行车船直取作业煎,完成这一系列作业后内卡变回到Free?钐?僚巷晌。当船舶进行卸箱作业泵碘、列车进行装箱或卸箱作业时内卡状态在ShipLoad(内卡在码头前沿装箱)啤怀、TrainUnLoad(内卡在装卸线卸箱)赊懦、TrainLoad(内卡在装卸线装箱)和Free(内卡空闲)之间转换堵。
 ⊥邸(5)在构建模型时考虑集卡在港内行驶的交通特性斜度磁,借助Anylogic自带的交通库皑嘛,采用混合建模的方法鲤,实现集卡在港区内的加速含、减速和避让动作来肛。
 ∠恪(6)事件创建与调度算法僧晾。列车或船舶到达潭憋拒、出口箱送箱刊写、进口箱提箱等随机事件由“inject()”方法产生霉涧。本模型根据实际港口调度规则设计了多个算法十洽:①铁路装卸线和泊位分配蒜播、岸桥和场桥装卸作业遵循先到先服务(FCFS)规则的痊,岸桥卸船采用按组自上而下的顺序产生作业任务顺序铝,场桥调度按一定比例为作业船舶配置场桥钦琉磨,内卡调度采用一台岸桥祁、一台场桥固定分配一定数量内卡的方式策。②集装箱船舶和集装箱列车都采用“先卸后装”的调度策略棉巩。③当满足船舶卸箱诽茬、列车装箱或满足船舶装箱棋摄登、列车卸箱时魂,采用“车船直取”作业模式混暇壕,即列车卸下的箱直接由集卡运至码头前沿进行装船蹄,或船舶卸下的箱直接由集卡运至铁路装卸线/场进行列车装箱郴杯究。
 《匪招摇(7)模型参数商书。①船舶智能体剖:船舶吨级烧潮纤、船舶载箱量午、船舶装卸箱量斤悲缴、船舶到港时间间隔困。②列车智能体焙:列车载箱量氏写、列车装卸箱量被档瀑、列车到港时间间隔取。③岸桥智能体衰:配置数量别巍、装卸效率驶墩课。④场桥智能体踏:堆场和铁路装卸线/场配置数量典快郎、装卸效率暑。⑤内卡智能体窟:内卡配置数量斡、内卡行驶速度惶。⑥外卡智能体某花:外卡到港规律惺矮解、外卡行驶速度参。⑦泊位智能体腻:泊位数量芜睫、泊位吨级唬偿。⑧堆场智能体融珐赶:堆场容量缓位懦、堆场布置形式豢、进出口箱在堆场的堆存期读。⑨铁路装卸线/场智能体屉太剖:铁路装卸线股数边幸、铁路临时堆场容量两喊。⑩闸口智能体饥盛弥:闸口通道数量没蔚平、闸口服务效率颈咀弊。
  3应用实例
  以某在建集装箱港区作为算例阶坛,码头顺岸连续布置2个20万吨级集装箱泊位申孝范,岸线长约960 m还,陆域纵深约900 m亲豢虽。泊位后方码头陆域从前向后依次为码头前沿作业区列、堆场作业区和铁路装卸线/场痛颗。泊位设计通过能力125万TEU图。
  3.1仿真方案
  铁路集疏运量为50万TEU挞夏,公路集疏运量为75万TEU鸥躬甩。到港集装箱船装载量有5万TEU伤衔、7万TEU氏暇、10万TEU仓、12万TEU安彻涪、15万TEU和20万TEU等6种哨,码头前沿配置10台岸桥菩,堆场配置40台轮胎吊色破,港内配置50辆集卡匙冉。根据铁路装卸线/场布置作业线股数的不同共考虑4种布置方案啥,装卸工艺采用双悬臂轨道吊宝妊,铁路装卸线长度850 m疯灸,每列集装箱箱位122个屑,布置2层(即每列可容纳244个集装箱)是烁,各方案布置形式见表1嗡蒲探。铁路装卸线/场场桥取3伴、4骑枫邯、5空、6婪罚磊、7蚂糖、8事娩撵、9台等7种配置方案猛妥,集卡与场桥配置数量之比为3∶1草豹。
  3.2仿真参数
 ⌒芎Φ荨①船舶智能体参数褂挽:船舶到港时间间隔服从负指数分布码口盟:exponential(0.65)乘班,单位为d[13]犬。
 」鹉稹②列车智能体参数锣:每列车能容纳集装箱110 TEU赫慷,列车到
  港时间间隔为3.85 h软挖。
 」辍③岸桥智能体参数篮栖:岸桥每箱装卸作业时间为三角分布(1.0通抖撬,1.5死寒屡,2.0)min片糠季。
 “哑卑!④场桥智能体参数配:场桥单箱装卸时间为三角分布(1.2芬,2.0砍猴谜,3.4)min谰膝汤。  ∠凇⑤内卡智能体参数驼:内卡空载时和重载时的行驶速度分别为35拭篇蓖、25 km/h罕冈徒。
 ∑せ帧⑥外卡智能体参数盼本叼:外卡根据船舶到港情况提前1~3 d进港送箱操勃,3~7 d内进港提箱[14]畔权藏,外卡空载时和重载时的行驶速度分别为35擎聚抚、25 km/h[15]岸。
 〉?笔獭⑦泊位智能体拧邯:布置2个20万吨级泊位歧。
 √泛础⑧堆场智能体莫邢:堆场平行于码头岸线布置腔面,出口箱在堆场内的堆存期为3 d抄褥卵,进口箱在港堆存期为7 d[14]胸。
 〗碧投铩⑨?F路装卸线/场智能体钢:铁路装卸线股数和铁路装卸线/场进惺五蓄、出口箱位数见表1片拈耙。
 ∷隆⑩闸口智能体拾糙:闸口通道数量为10条痪翅,服务时间服从正态分布N(1.25龟,0.25)min[16]湾。
  4结果分析
  各方案仿真10次记,每次仿真时间设置为1周烩羌俺。对仿真结果进行处理靶,取其平均值矢盾诉。分析仿真结果寥艰观,得到如下结论哭偶达:
  列车装卸时间钒车娟、等待时间的分析结果见图4逝鸿:当铁路装卸线/场配置3台场桥时惭敲,各方案列车平均在港总时间超过3.85 h钨轻,不能满足装卸需求封绅。如图5所示胁拉妒,当场桥配置数量增至4台时缉粹羚,列车装卸时间为127 min肺南,相比于配置3台场桥时缩短43%接猩,满足每3.85 h装卸1列列车的需求改。配置4台场桥时列车装卸时间从短到长依次为楔搐:铁路装卸线股数为3盆、铁路装卸线股数为1绍袱、铁路装卸线股数为2些赴盲、铁路装卸线股数为4氨。当场桥配置数量从4台增加至9台时啦,列车装卸时间从127 min缩短至63 min拳秋芦,平均每增加1台场桥物倪,列车装卸时间缩短13.0%捌吃测。集卡排队等待时间的分析结果见图6监劣。由图6可知想,配置4台场桥时的集卡排队等待时间比配置3台场桥时的减少31%惦烦玫。配置4台场桥时集卡排队等待时间从短到长依次为杯:铁路装卸线股数为4膛朔、铁路装卸线股数为3垢驴、铁路装卸线股数为1想籍、铁路装卸线股数为2通娩。场桥配置数量从4台增加至9台时藐舜,集卡排队等待时间从8 859 min缩短至3 978 min豢答,平均每增加1台场桥课说,集卡排队等待时间缩短14.8%葱奠崩。
  场桥利用率的分析结果见图7吧。由图7可知客,配置4台场桥时的场桥利用率比配置3台场桥时的减少21%募木。配置4台场桥时的场桥利用率从低到高依次为眉葱:铁路装卸线股数为4步拷青、铁路装卸线股数为
  3匈、铁路装卸线股数为1灯宛技、铁路装卸线股数为2武播献。场桥配置数量从4台增加至9台时寇,场桥利用率从49%
  降低至24%次赤律,平均每增加1台场桥哺菏峨,场桥利用率减少13.3%闷霸甲。
  5结论
  本文基于多智能体仿真技术构建了集装箱铁水联运作业系统仿真模型览,以提高铁水联运作业效率为目标对铁路装卸线/场的布置进行了研究肚胆。仿真案例分析表明心势:
 ∶┣┖尽(1)应用该仿真模型可以定量分析不同布置方案对铁路装卸线/场的影响;(2)该模型可以为集装箱港区的铁路装卸线/场的布置及装卸设备数量的优化提供技术手段拍,以保证码头各作业流程的高效衔接;(3)集装箱码头作业具有很大的随机性和不确定性里,该研究成果可为集装箱港区铁路装卸线/场相关工程提供理论依据矩。
  参考文献鳞:
  [1]
  李羽逍. 铁水联运港站集装箱作业区布局研究[D]. 成都公哇: 西南交通大学关媳, 2014.
  [2]王?h葳. 基于海铁联运的集装箱港口布局与运作问题研究[D]. 北京核拣梦: 清华大学鼻呕, 2010.
  [3]赵红霞. 现代物流条件下铁路集装箱中心站设施布局优化[D]. 成都拧拆接: 西南交通大学现, 2010.
  [4]BOYSEN N喘题刮, FLIEDNER M桓类, JAEHN F乱, et al. A survey on container processing in railway yards[J]. Trasportation Science岭搜含, 2013佛滇, 47(3)确: 312329.
  [5]甘志雄. 基于物联网技术的铁路集装箱中心站堆场资源配置优化研究[D]. 北京吹惮湘: 北京交通大学聚卯, 2012.
  [6]YE Fei峦舜齐, XIE Haihong婆, JIN Xin. Optimization on configuration of handling equipment in railway container terminal during operation[J]. Applied Mechanics and Materials襄拧抚, 2012丁, 253255得少被: 12451248.
  [7]曾鸣. 铁路集装箱中心站物流系统资源调配优化与仿真研究[D]. 成都腥裸: 西南交通大学茹踞舍, 2015.
  [8]唐连生. 铁路集装箱中心站最佳通道数设计问题研究[J]. 计算机仿真请霸, 2012试镭潞, 29(3)唐寺赴: 367371.
  [9]GARC A A靡, GARC A I. A simulationbased flexible platform for the design and evaluation of rail service infrastructures[J]. Simulation Modelling Practice and Theory败署钠, 2012畏红, 27虑挪枚: 3146.
  [10]梁剑. 铁路集装箱物流中心站资源配置决策研究[D]. 成都认缚匣: 西南交通大学蔽东, 2010.
  [11]李东祥, 汪定伟. 基于仿真的铁路集装箱装卸策略优化[J]. 系统仿真学报喊, 2009履楼景, 21(11)连: 31883191.
  [12]刘学武对呻, 魏恒州. 集装箱码头铁路装卸线/场总体布置浅析[J]. 港工技术娟搐杯, 2015甲亢辫, 52(4)辩劫饯: 2022.
  [13]徐灵杰. 集装箱班轮到港规律的概率分布及其特性研究[D]. 大连锣疥: 大连海事大学羚, 2014.
  [14]中华人民共和国交通运输部. 海港总体设计规范茶谋亭: JTS 165―2013[S]. 北京差撬: 人民交通出版社承咎侣, 2013.
  [15]周强矛苹啃, 肖矫矫闺彤链, 陶德馨. 集装箱码头前沿交通流模型研究[J]. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版)凛, 2005被邪藉, 29(4)惫关: 487490.
  [16]陈中亚. 基于集装箱堆存策略的闸口服务水平优化方法研究[D]. 大连悄铜竟: 大连理工大学搭, 2016.
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