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集装箱码头布局方案及作业系统的仿真研究

徐伟  
【摘要】:随着集装箱码头规模的扩大,港口装卸系统向大型化、高速化、自动化、信息化方向发展,以进一步提高码头生产效率和服务水平。集装箱码头的建设投资大、周期长,其规划和设计牵涉技术、经济、社会环境等多方面的因素,同时由于码头的船舶装卸作业具有离散、随机及动态性的特点,给码头布局及其设备配置的科学决策带来一定的难度。 近年来,离散事件系统仿真技术已成为计算机科学与其它技术科学领域中研究和开发的热点,其应用也越来越广泛。本文阐明了对集装箱码头布局规划方案进行仿真分析的现实意义,在对国内外离散事件系统仿真技术在码头布局规划中的研究及应用情况进行综述的基础上,结合“基于虚拟现实的集装箱码头工艺系统仿真及优化研究”课题,系统地分析了集装箱码头的装卸搬运作业系统的结构组成、装卸工艺、物流过程及码头布局规划的要求,并针对集装箱码头布局设计方案的仿真中,建模工作量巨大的特点,在分析码头生产工艺和参数化设计特点的基础上,以仿真软件eM-Plant为工具,提出了仿真参数化的研究思路,且对其中的关键性技术—人机交互对仿真过程的控制进行了研究,在此基础上建立了集装箱码头布局规划的离散事件系统动态仿真模型,并对eM-Plant进行二次开发,实现了布局方案的参数化仿真。首先应用该模型对已建上海某集装箱码头的装卸作业过程进行仿真,并通过输出数据中主要技术参数和实际数据的对比分析,对模型进行了验证。 应用建立的模型可对一定范围内集装箱码头多种布局方案的装卸作业过程进行仿真,得到初始方案仿真运行的定量结果,如各泊位年吞吐量、岸桥利用率、船舶在港停时和栈桥车流量等技术参数。并通过各方案输出参数中主要技术指标的比较分析,选出较优的布局设计方案。并以上海外高桥五期港区工程为依托开展应用研究,得到了布局方案运行性能的预测结果,其研究成果可以使设计者和决策者在设计期间便能了解到码头布局和投产后运行的性能和效率,实现对方案的深入了解和分析,可以避免设计中的失误。同时通过对方案的比选,选择较优的方案,从而提高设计质量。


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