自动化集装箱码头设备控制逻辑方案

1.岸桥控制逻辑

当船舶靠泊后，根据船舶的型号，一定数量的岸桥将被指派给该船舶。每台岸桥根据船舶的靠泊位置及船舶长度指派一个指定的作业位置，及固定数量的卸船任务和装船任务。此时岸桥开始移动至该指定位置。岸桥到达指定服务位置后，在该位置岸桥下方生成一定数量装卸作业点。Lift-AGV及跨运车将在这些装卸作业点展开岸边装卸作业。岸桥在执行装卸船舶作业时，按照设定的作业循环时间Δtq配合Lift-AGV或跨运车完成装卸作业。对于给定的装卸作业任务，岸桥将按照给定的智能优化方法安排装卸作业顺序。当该岸桥所有卸船任务和装船任务完成后，统计该岸桥作业数据，同时该岸桥状态变更为空闲等待其他任务，并删除该岸桥下方所有装卸点。

2.Lift-AGV及跨运车控制逻辑

Lift-AGV在船舶装卸作业过程中在岸边需要同岸桥相互等待进行直接交接作业。在箱区前端可以通过箱区前端AGV伴侣与场桥之间实现解耦，因此不需要与场桥相互等待。在轨道梭车前端，同梭车之间需要相互等待进行直接交接。Lift-AGV的控制逻辑如图11-8所示。

在船舶装卸作业开始时，处于空闲状态的Lift-AGV列队等待。当Lift-AGV获取到装卸作业指令时，根据作业类别判断是装船还是卸船。如果接收到的作业指令是装船，则根据指令在作业列表中读取装船发箱目标箱区然后移动至该箱区。到达目标箱区后，判断目标集装箱是否已经到位，如果目标集装箱已经到位，Lift-AGV则行驶至目标集装箱所在位置（梭车或AGV伴侣）获取目标集装箱，如果目标集装箱没有就绪，则Lift-AGV等待至目标集装箱就位为止。在Lift-AGV提取到集装箱后，根据作业指令在作业列表读取目标岸桥，然后行驶至目标岸桥前方判断岸桥下方装卸点是否可以进入。如果可以进入，Lift-AGV带着装船箱进入装卸点等待岸桥取箱装船，如果装卸点有其他设备在作业而不能进入，Lift-AGV等待至可以进入为止。当岸桥从Lift-AGV上取箱后，Lift-AGV当前作业指令完成，行驶出装卸点，状态更新为空闲，列队等待下一个任务指令。

如果接收到的作业指令是卸船，则根据作业指令在作业列表中获取目标岸桥ID，然后Lift-AGV行驶至目标岸桥前方，判断岸桥下方装卸点是否可以进入。如果可以进入，Lift-AGV行驶至装卸点，等待岸桥卸箱，否则Lift-AGV等待至装卸点可以进入为止。当岸桥完成卸箱后，Lift-AGV带着目标集装箱离开装卸点，根据作业指令在作业列表中读取目标箱区，然后行驶至目标卸船箱区。当Lift-AGV到达目标卸船箱区后，判断卸船装卸点是否就绪，如果卸船装卸点就绪（有空闲AGV伴侣或空载梭车已至箱区前端）， Lift-AGV行驶至装卸点并将集装箱卸至目标装卸点后离开，否则Lift -AGV等待至装卸点就绪为止。当Lift-AGV将集装箱卸至目标装卸点后，Lift-AGV离开目标装卸点，完成卸船任务指令，状态更新为空闲列队等待下一作业任务。

图11-8　Lift-AGV控制逻辑

跨运车在船舶装卸作业过程中在岸边可以同岸桥下方暂存点实现同岸桥装卸作业解耦，在箱区前端可以通过箱区前端暂存点实现与场桥装卸作业之间解耦，因此跨运车不需要与岸桥或场桥相互等待。但在轨道梭车前端，同梭车之间需要相互等待进行直接交接。跨运车的控制逻辑如图11-9所示。

图11-9中，当船舶开始装卸作业时，处于空闲状态的跨运车列队等待作业指令。接到作业指令后，根据指令在装卸作业列表中读取作业类型，如果作业类型是装船，读取目标箱区ID，跨运车行驶至目标箱区前端。判断装船目标集装箱是否已经就绪（到达箱区前端暂存区或梭车已经送箱至轨道海侧），如果目标集装箱已经就绪，跨运车行驶至目标集装箱，提取集装箱后读取目标岸桥ID。如果目标集装箱尚未就绪，跨运车等待至目标集装箱就绪为止。当跨运车提起集装箱并获取目标岸桥ID后，跨运车带箱行驶至目标岸桥前方，判断目标岸桥下方装卸点是否可进且有堆放集装箱空位，如果判断成立，跨运车行驶至装卸点，卸下集装箱离开装卸点，若判断不成立，跨运车等待至装卸点就绪为止。当跨运车将集装箱卸至岸桥下方装卸点离开后，完成装船作业指令，状态更新为空闲，列队等待下一个任务。

图11-9　跨运车控制逻辑

如果跨运车在接收到作业指令后读取任务类型为卸船，则需要根据指令读取目标岸桥ID，然后行驶至目标岸桥前方，判断目标集装箱是否已经卸至岸桥下方装卸点且该装卸点无其他设备干扰可以进入。若判断成立，则跨运车行驶至该装卸点提取目标集装箱，若判断不成立，则跨运车等待至条件成立为止。当跨运车提取到目标集装箱后，根据作业指令在装卸作业列表中读取目标箱区ID，然后行驶至目标箱区前端，判断装卸点是否就绪（箱区前端暂存点有空位且跨运车可进入或者该任务空闲梭车已经在箱区前端），如果判断成立，跨运车行驶至装卸点，卸下集装箱后离开，如果判断不成立，跨运车等待至条件成立为止。当跨运车卸下集装箱离开装卸点后，卸船作业指令完成，跨运车状态更新为空闲，列队等待下一个作业指令。

3.梭车控制逻辑

轨道梭车式自动化集装箱码头场内有5类作业需要使用到梭车，分别是装船作业、卸船作业、提箱作业、收箱作业以及场内翻捣作业。这些作业一旦确定需要梭车来完成时并记录到梭车任务列表，梭车将根据第5章所述方法，确定作业顺序，选取当前执行作业指令。

为方便理解，图11-10给出轨道梭车式自动化集装箱码头单梭车箱区的布局示意图。其中箱区根据离岸边的远近划分为A、B、 C三个区域，H区为箱区海侧装卸区，E区为箱区陆侧装卸区，YCA为靠近海侧场桥，YCB为靠近陆侧场桥（可参阅箱区作业能力仿真）。

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图11-10　轨道梭车式自动化集装箱码头单梭车箱区布局示意图

轨道梭车控制逻辑相对简单，只是配合水平运输设备、场桥完成集装箱在码头前沿至堆场或相反、箱区陆侧至堆场或相反以及箱区内部A与C区相互之间转移。其控制逻辑如图11-11所示。

图11-11中，梭车在接受新的作业指令后，根据指令判断作业类型，若作业类型为卸船，则根据作业指令在梭车任务列表中读取该任务对应运输设备（Lift-AGV或跨运车）的编号，然后行驶至箱区海侧端部等待运输设备将集装箱卸至梭车。然后根据作业指令获取卸船箱场地位置，带箱行驶至目标倍位，等待场桥从梭车取箱。当卸船箱被场桥提走后，梭车任务完成，更改状态为空闲，重新寻找下一个作业任务。

若作业类型为装船，根据作业指令获取装船箱所在倍位，行驶至该倍位后等待场桥将集装箱装卸至梭车，然后获取对应的运输设备编码，行驶至箱区海侧端部等待运输设备取箱。运输设备从梭车取箱后，梭车完成该作业指令，状态更新为空闲，重新寻找下一个作业任务。

若作业类型为提箱，根据作业指令读取进口箱所在倍位信息，行驶至该倍位，等待海侧场桥YCA装箱至梭车。YCA将集装箱装载在梭车上以后，梭车行驶至箱区陆侧端部，等待陆侧场桥YCB取箱。YCB从梭车上取箱完成后，梭车完成提箱作业，状态更新为空闲，重新寻找下一个作业任务。

若作业任务为收箱，梭车行驶至箱区陆侧端部等待陆侧场桥YCB从外集卡取箱至梭车。当YCB完成出口箱转移后，梭车根据作业指令，读取出口箱目标倍位，带箱行驶至目标倍位，等待海侧场桥YCA取箱。YCA从梭车取完箱后，梭车任务完成，状态更新为空闲，重新寻找下一个作业任务。

若作业类型为捣箱，根据作业指令，获取取箱点所在倍位，然后梭车行驶至取箱点倍位，等待取箱点场桥从箱区取箱至梭车。当梭车获取集装箱后，根据作业指令读取卸箱目标倍位，然后行驶至卸箱倍位等待卸箱点场桥取箱。当卸箱点场桥取箱完成后，梭车作业任务完成，状态更新为空闲，重新寻找下一个作业任务。

图11-11　轨道梭车控制逻辑

4.场桥控制逻辑

场桥控制逻辑难点主要在于对于部分区域场桥是不能直接进入，而是需要判断该区域有无其他设备作业。在图11-10中，场桥YCA活动空间包含H、A、B三个区域。YCA进入H区时必须保证无运输设备在该区域作业，进入B区时，必须保证YCB当前位置以及当前走向位置里YCA目标倍位具有2个倍位安全距离。场桥YCB活动空间包含B、C、E三个区域，YCB在进入B区时，同样必须保证YCA当前位置及当前走向位置离目标倍位有2个倍位以上安全距离。同时，对于与梭车配合作业时还需要相互等待。其控制逻辑如图11-12所示。

图11-12中，场桥在获取作业指令后，判断作业任务取箱点所在区域。如图11-10所示，如果取箱点位于A、C、E区，场桥可直接进入该区域进行作业。若取箱点是H区，则场桥行驶至H区边缘时，必须等待至H区无其他设备作业时才可进入。若取箱点是B区，场桥必须等待至场内另一台场桥当前位置及当前走向位置离目标倍位至少超过2个倍位的安全距离才可进入。当场桥进入取箱点后，需要判断所提集装箱是否就绪，若从H区提箱需要保证集装箱已经在H区，若从E区提箱，需要保证外集卡已经到达E区，若从梭车提箱，需要等待至梭车已经将集装箱运送至提箱点。当场桥提取集装箱后，同样需要根据卸箱点位置所处区域判断是否可进入卸箱点，这些判断对于场桥不需要移动的同一倍位取放箱作业并不影响。当场桥到达卸箱点位置后同样需要根据卸箱点是否就绪判断是否可以卸箱。场桥卸箱完成后，该作业任务完成，场桥将状态更新为空闲，重新寻找下一作业任务。

图11-12　场桥控制逻辑

5.外集卡控制逻辑

外集卡控制逻辑相对简单，当外集卡到达码头时（根据外集卡到达规律生成），根据集卡作业任务读取该集卡目标箱区。然后根据码头内该箱区外集卡数量判断是否将该外集卡放入码头。若目标箱区相同的在场外集卡数量大于等于7，则该外集卡在进口处排队等待至相同目标箱区在场外集卡数量小于7为止。若该集卡被允许进入码头，则先迎着标记的快速通道行驶至目标箱区，然后并道至车道，等待倒车至图11-10所示的E区等待场桥服务。当外集卡送箱或提箱作业完成后，先行驶至倒车车道，过了目标箱区后，并道至快速车道，从出口处离开码头。