1.1 研究目的及意义

随着船舶大型化、货物集装化的趋势，集装箱码头规模越来越大，越来越多的码头采用自动化设备来提高集装箱操作效率、降低成本。伴随着自动化集装箱码头吞吐量的增加，码头作业效率越来越受到码头管理者和船务公司的重视，集装箱码头装卸机械对码头生产效率具有最直接的影响，集装箱码头取得竞争优势的一个有效途径就是优化其装卸机械的配置。越来越多的新技术被应用到岸桥和龙门吊等垂直作业设备上，自动化码头的垂直作业效率得到了质的提升，水平作业效率随之成为了制约码头整体作业效率提升的瓶颈。本文研究的自动导引小车是一种比较先进的自动化搬运设备，在效率、自动化水平和调度方面都强于传统集卡运输。

随着大型现代化集装箱码头的不断发展与港口吞吐量的不断增长，港口装卸运输工作越来越复杂，对港口装卸设备技术要求越来越高，对装卸工艺的高速化和自动化程度要求越来越高，集装箱水平运输系统已经成为制约港口作业效率的瓶颈，本文则着重研究自动化集装箱码头AGV水平运输的数量配置这一问题。计算机仿真技术目前已被广泛地应用于集装箱码头的研究中，仿真领域已有许多仿真软件，其中Flexterm软件是一套专门用于集装箱港口仿真的软件，其仿真结果可通过3D动画直观地展示出来，并得出实时的统计报告。运用计算机仿真技术，通过专门的集装箱港口仿真软件Flexterm，构建3D可视化的AGV调度系统模型，将AGV水平运输流程进行真实的再现，通过仿真优化，得到仿真数据并进行统计分析。通过港口水平运输AGV的合理配置及优化，提高码头AGV的利用率和搬运效率，促进港口各装卸设备间的协调，从而提高码头整体的装卸作业效率，降低物流成本，增强自动化集装箱码头的核心竞争力。

其意义在于：（1）通过专业仿真软件建立三维可视化的自动化集装箱码头AGV系统仿真模型，直观展示模拟仿真结果，为集装箱码头经营管理者提供一定的理论支持；（2）通过Flexterm仿真平台进行仿真实验并分析总结出合理结论，对码头水平运输AGV进行优化配置，以充分发挥AGV的运输能力，降低物流成本，实现港口水平运输系统的自动化、智能化管理。

1.2 国内外研究现状

水平运输设备在集装箱码头装卸作业过程的主要作用是将集装箱从岸边运输至堆场或从堆场运输至岸边，AGV在自动化集装箱码头中逐渐代替集卡成为水平运输的主要工具。集装箱码头水平搬运设备的调度是一个随机、复杂的系统，一直贯穿于整个码头前沿和堆场之间，承担着集装箱运载的作用。

国外专家和学者主要对自动化或半自动化集装箱码头的水平运输设备进行研究，研究重点主要集中在AGV的调度系统上。GobalSL等建立了以AGV的空闲时间和其他协同设备的等待时间为约束条件时的求解AGV数量的仿真模型，并求出AGV在任务量恒定的情况下的最优配置数量^[1]；QIU L等研究和分析了自动化集装箱码头的AGV调度问题，对所建立的模型利用启发式算法进行求解^[2]；Kap Hwan Kim等采用事件发生时间方法研究AGV的调度问题,利用整数规划和启发式算法以船舶延误时间和车辆消耗时间最小为目标分配AGV车辆^[3]；TSAI Yichang等在假设轮胎式龙门起重机数量不受限制的基础上，通过3D模拟仿真的方法得出了集装箱装卸桥速率提高时需增加的集卡数量的最优值^[4]。

由于国内集装箱码头的自动化程度不高，国内对自动化集装箱码头水平运输AGV系统的研究文献较少：