虚拟现实的集装箱码头布局规划仿真系统

目录四、项目说明一览表 (2)4.1 系统概述及实用效益 (2)4.2 技术开发平台介绍 (4)4.3 系统使用说明及功能介绍 (6)4.3.1 港口教学管理平台 (6)4.3.2 港口虚拟仿真系统 (7)4.3.3 港口信息管理系统 (11)4.3.4 辅助外设系统 (11)4.4 教学教案设计 (12)18.4 投标人技术服务和售后服务内容及措施 (15)18.4.1 安装、调试方案 (15)18.4.2 验收方案 (16)18.4.3 质量保证体系 (17)18.4.4 供货进度安排、运输方式 (18)18.4.5 技术服务方案 (21)18.4.6 售后服务内容及响应措施 (21)18.4.7 投标人承诺给予招标人的优惠条件 (26)18.4.8 投标人对本项目的合理化建议 (27)四、项目说明一览表4、三维互动港口仿真系统4.1 系统概述及实用效益三维互动港口仿真系统采用计算机人工智能（AI—Artificial Intelligence）技术、虚拟现实（VR—Virtual Reality）技术、多媒体技术共同构建出一个沉浸式的三维港口的虚拟环境，学生通过计算机输入输出设备、VR仿真模拟器等跟虚拟世界中的实体进行信息交换，产生仿真的结果。

让学生熟悉作业环节、体验岗位操作、验证设计方案、执行管理活动、仿真策略执行结果，同时避免误操作引起的人身安全隐患。

系统涵盖的知识面广、实验内容丰富、实验模式多样、表现形式生动，具有很强的实验性。

另外，教学管理平台是对课程开展进行管理，信息管理系统是对港口作业进行信息管理，这三者紧密结合，构成三维互动港口仿真系统。

1.三维互动港口仿真系统的出现解决了物流港口实训课难以开展的问题，硬件设备可以构建码头环境，但是无法构筑港口背景，且造价太高。

本系统真实模拟了上海最大的深水港，真正以企业运作地模式开展港口作业，作业过程全程可控。

2.在虚拟企业环境中，学生可利用课本中的理论知识设计作业方案并执行方案，并且引入了成本管理的概念，真正达到学以致用的教学目标，同时在这个过程中学生也能熟练地掌握物流企业的作业方法和作业标准，理论联系实际，为社会培养复合型人才。

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、信息化发展。

为了提高码头生产效率和服务水平，集装箱码头堆场的布置方案显得尤为重要。

将计算机技术即虚拟现实仿真系统引入到集装箱码头的规划设计中，是提高码头规划设计水平的有效途径之一。

一、集装箱码头虚拟现实仿真试验评价方法集装箱码头虚拟现实仿真的评价方法主要有两种：基于动态三维视景的码头物流系统性能评价和基于数值仿真数据的码头物流系统性能评价。

1.基于动态三维视景的码头物流系统性能评价。

通过三维场景漫游对码头进行全面浏览。

用户可以在不同漫游模式下，根据需要对码头三维场景进行全方位、多角度漫游。

在漫游过程中，不同的设计人员可以通过直观感受对当前的码头方案进行评价。

通过所设定装卸作业工况下动态视景仿真对码头方案细节进行研究。

在对码头进行数值仿真后，试验人员通过数据分析发现问题，针对需要做进一步分析，可以有针对性地进行再次数值仿真得到指定工况下的作业数据，然后驱动虚拟现实模型，进行虚拟现实试验，从而可加深对各个工况生产状况的认识，同时使不同专业的人员都能参与到仿真试验和数据分析中，充分发挥团队协作能力。

2.基于数值仿真数据的码头装卸系统性能评价。

基于数值仿真数据的码头装卸系统性能评价是指在数值仿真模型中加入一系列能够反映码头装卸系统整体或布局生产指标的统计量，通过对试验数据的分析，进而评估码头装卸系统性能。

集装箱码头数值仿真主要统计指标见表1。

由于集装箱码头是各个环节紧密联系、相互影响的系统，因此以上统计指标的分析不能独立进行，要在考虑相关性的情况下评估系统，才能准确找到系统瓶颈。

二、集装箱码头堆场布置的虚拟现实仿真试验1.研究对象。

目前集装箱码头堆场布置主要有箱条平行岸线布置和箱条垂直岸线布置两种。

在我国集装箱码头大都采用箱条平行岸线布置，而在国外大多数自动化码头，均采用垂直岸线布置。

在项目规划和方案设计阶段，就如何选择箱条布置的形式进行研究具有重要意义。

第30卷第1期2009年3月上　海　海　事　大　学　学　报Journal of ShanghaiMariti m e UniversityVol .30　No .1Mar .2009文章编号:1672-9498(2009)0120063206应用3D 虚拟现实仿真辅助集装箱码头堆场闸口规划秦天保,张　旖(上海海事大学交通运输学院,上海　200135)摘　要:为辅助某大型集装箱堆场的闸口规划,确定合理的车道数及集卡等待缓冲区长度,利用Flexsi m 仿真软件,给出模型的体系结构、组成和流程,建立规划中的该大型集装箱码头堆场3D 虚拟现实仿真模型,明确在不同设计方案下闸口可能出现的排队等待状况.仿真试验显示,如果按照常规调配集卡,2个出闸口将出现不平衡现象,而通过堆场部署智能交通诱导系统以及建立与客户互联的车辆进港预约系统,能极大地缓解闸口的压力.利用计算机仿真辅助闸口规划,可以给规划人员和决策者提供更加丰富的决策信息.关键词:闸口规划;集装箱码头;仿真;虚拟现实中图分类号:N941.5 文献标志码:AApplyi n g 3D vi rtual reality si m ul ati on togate pl ann i n g of cont a i n er ter m i n al yardQ I N Tianbao,ZHANG Yi(School of Trans port &Communicati ons,ShanghaiMariti m e Univ .,Shanghai 200135,China )Abstract:I n order t o aid a large container ter m inal yard in its gate p lanning t o deter m ine the app r op riate carriage way nu mber and the waiting buffers ’length,a 3D virtual reality si m ulati on model of the large con 2tainer ter m inal yard is created based on Flexsi m p latfor m.The architecture,component and p r ocess of the model are als o put for ward and all kinds of the situati on of waiting lines in different designs are quantified .According t o the ex peri m ental results,extre me unbalanced workl oad will e merge at the t w o checkout gates if the trucks cannot be scheduled perfectly .The p ressure at gates can be relieved greatly by i m p le menting intelligent r oute guidance syste m and vehicle booking syste m connecting the cust omer .The computer aided gate p lanning si m ulati on can give p lanners and policy makers more decisi on 2making inf or mati on .Key words:gate p lanning;container ter m inal;si m ulati on;virtual reality收稿日期:2008207217　修回日期:2008209210基金项目:上海市重点学科建设项目(S30601)作者简介:秦天保(1971—),男,上海人,副教授,博士,研究方向为复杂系统建模与仿真、管理信息系统,(E 2mail )qtbhappy@0　引　言 集装箱码头闸口是集装箱卡车(以下简称集卡)进入和离开集装箱码头堆场的接口,由多个车道和对应的检查点组成.集卡进出闸口时,要在闸口检查点进行箱检、过磅和数据交换.闸口分为进闸口和出闸口,分别用于集卡进入和离开堆场.近年来,随着集装箱运量的大幅增加,许多港口闸口处出现车辆排长队的拥挤现象,不仅严重影响集疏运秩序,而且增加安全隐患,引起客户普遍不满.因此,在集装箱码头规划中,闸口规划日益受到重视.集装箱码头闸口规划是集装箱码头规划的重要内容,其重点是在满足码头集卡车流需求及保证客户服务水平的情况下,确定设置多少车道(以及对应的检查点)才能使闸口建设投资最少.现有的集装箱码头规划仿真研究主要集中在前沿泊位与堆场的装卸、运输资源利用等方面.CAN2 ONACO等[1]应用离散时间仿真研究前沿集装箱装卸优化问题;YE O等[2]应用AW E2SI M仿真程序研究釜山港拥挤改善问题;LEE等[3]仿真研究采用集卡实时定位技术对堆场集卡调度进行动态规划的后果;JUNG等[4]仿真研究堆场场桥调度优化问题;尚晶等[5]仿真研究集装箱码头集卡调度策略;辜勇等[6]仿真研究集装箱码头堆场系统的运作流程;张涛等[7]仿真研究集装箱堆场资源配置优化问题;仅有少数文献仿真研究集装箱码头闸口规划问题,如于越等[8]仿真研究集装箱堆场闸口规划优化问题.目前,在集装箱码头闸口规划实践中,闸口车道数主要采用解析公式确定,最常见的是交通部《海港总平面设计规范》[9]提出的公式.但仅根据该公式确定闸口车道数,规划人员和决策者无法考查集卡随机到达以及闸口检查时间随机变化时车辆的排队等待情况,因而无法事先确定对集卡的服务水平,也无法确定闸口处为集卡预留的排队长度(缓冲区)是否合理,对提升客户满意度和合理设计闸口缓冲区长度非常不利.而采用计算机仿真技术(离散事件仿真)能够检验不同车道配置下集卡的排队等待情况,有助于确定最佳闸口车道数以及合理的缓冲区长度.本文以山东某港集装箱码头闸口规划为例,说明如何运用计算机仿真技术辅助集装箱码头闸口规划.仿真软件平台为Flexsi m,能直观地展现集装箱码头现场运作状况,使规划人员和决策者对不同规划设计下的现场情形有身临其境的感觉.1　研究背景 规划中的某港集装箱码头堆场平面布局见图1.可以看出,该码头堆场设计1个进闸口和2个出闸口.闸口规划是该码头整体规划的子项目之一,即确定1个进闸口和2个出闸口的车道数.根据《海港总平面设计规范》提出的公式,初步计算出进闸口1设置30个车道,中间出闸口2设置16个车道,右侧出闸口3设置12个车道.图1　某港集装箱码头堆场平面布局 港方希望了解初始闸口设计是否满足设定的绩效指标,即高峰时段进、出闸口每车道平均排队长度,每车道最大排队长度,车辆平均等待时间,车辆最长等待时间以及车辆不同等待时间的分布比例是否符合港方设定的范围.此外,港方也希望通过3D 虚拟现实仿真观察闸口处为车辆排队预留的缓冲区长度是否足够.为此,利用Flexsi m开发针对该码头规划的集装箱码头堆场运作仿真系统.虽然研究重点是闸口处的车流情况,但由于出闸口处的车流受堆场箱区布局、堆场场桥装卸效率以及内外卡争用场桥等多种因素影响,须建立整个集装箱码头堆场的模型(该模型还可用于堆场内车流仿真以评估堆场内道路规划的合理性,本文仅讨论闸口规划).2　系统体系结构 开发的集装箱码头仿真系统体系结构见图2,系统由用户界面、存储系统和模型3部分组成.图2　集装箱码头仿真系统体系结构2.1　用户界面 用户界面由若干窗体组成,与用户交互,可进一步分为输入界面、输出界面与控制界面.输入界面用于向系统输入各项参数并存入存储系统中;输出界面用于系统输出各项参数;控制界面用于控制模型运行,包括启动模型与调节运行速度等.46上　海　海　事　大　学　学　报 第30卷　2.2　模型 模型是系统主体,运行产生的输出数据存入存储系统中,并通过输出界面显示给用户.采用3D 仿真软件Flexsi m 建立该集装箱码头的模型,模拟的流程包括外卡集疏运与堆场装卸流程以及内卡岸边装卸与堆场装卸流程.内卡岸边装卸与堆场装卸流程包括内卡在岸边与堆场箱区循环行驶以及执行装卸作业.外卡集疏运与堆场装卸流程见图3.图3　外卡集疏运与堆场装卸流程 模型中出闸口的运行效果见图4,通过该虚拟现实场景可形象、直观地评估闸口处的排队情况以及预留的集卡排队长度是否足够.图4　出闸口运行效果 本文研究的集装箱码头系统的主要建模元素包括集装箱、集卡(外卡和内卡)、岸桥、场桥、车道、闸口检查点和队列(包括闸口处、岸桥处、场桥处的集卡队列);起装饰作用的辅助建模元素包括海、集装箱船、堆场箱区.这些建模元素与Flexsi m 建模构件的对应关系见表1.表1　系统建模元素与Flexsi m 建模构件对应关系系统建模元素Flexsi m 建模构件流动实体集装箱Fl ow Item外卡TaskExecuterFl ow Ite m 内卡TaskExecuterFl ow Ite m 移动资源场桥TaskExecuter 岸桥TaskExecuter 固定资源车道Net w orkNode 闸口检查点Pr ocess or闸口前的队列、岸桥下的队列和场桥下的队列Queue可视化装饰物海、船和箱区等V isualTool 用传统仿真软件对移动资源建模时,场桥和岸桥的移动与装卸活动(包括3D 可视化)等往往不能很好地表达,而Flexsi m 采用独特的任务序列机制,能灵活、方便地对移动资源建模.Flexsi m 用任务执行器TaskExecuter 表示场桥和岸桥等用于搬运与装卸流动实体的移动资源,可为任务执行器分配由若干任务(如移动、卸下和提升等)组成的任务序列(若有多个任务序列,则这些序列可排队等待调度),执行器收到任务序列后依次执行序列中的任务.Flexsi m 使用Fl ow Ite m 建模集装箱等流动实体,外卡和内卡兼具流动实体与移动资源的特性,因此,使用特殊的Fl ow Ite m 表示,即TaskExecuterFl ow 2Ite m.TaskExecuterFl ow Ite m 兼具TaskExecuter 和Fl ow Ite m 的特性.固定资源是不移动的资源,包括车道、检查点和队列等,分别用网络节点Net w ork Node (多个节点连接可表达车道)、处理器Pr ocess or 和队列Queue 表达.2.3　存储系统 存储系统由Flexsi m 内部提供的全局表组成,用于存放各种输入、输出数据.该存储系统也可用外部数据库替代.3　输入参数设定 系统输入的参数通过输入界面存入存储系统.其中,仿真时间为18000s,即5h;前1h 作为预热期,属低峰时段,进闸口集卡到达率设为高峰时段的2/3;后4h 为高峰时段,也是数据收集期.仿真运行次数为10次.重、空车比例为重车50%(其中拉重箱53%,拉空箱47%),空车50%.高峰时段进闸口56第1期秦天保,等:应用3D 虚拟现实仿真辅助集装箱码头堆场闸口规划集卡到达率为3400辆/h,到达时间间隔服从指数分布,其均值根据到达率计算为1.06s.其他主要参数包括进闸口单车检查时间(随机)、出闸口单车检查时间(随机)、堆场轨道吊场桥装卸效率(随机)、集卡在堆场内各条车道的行驶速度以及每个箱区分配的轨道吊场桥数量等.集卡进出闸口的排队规则:集卡到达闸口后选择最短队列排队,然后进入该队列对应的检查点接受检查.4　仿真结果分析4.1　进闸口仿真结果分析 通过10次仿真运行,每次运行5h后得到绩效指标统计结果,见表2.表2　进闸口绩效指标统计结果绩效指标均值90%置信区间最小值最大值每车道平均排队车辆数/辆 5.07 4.45～5.68 3.70 6.36每车道最大排队车辆数/辆12.2011.15～13.2510.0016.00单车平均等待时间/s193.96169.31～218.61139.91247.78单车最长等待时间/s413.24377.22～449.25339.53560.75等待时间0～3m in的车辆占比0.490.40～0.580.270.70等待时间3～6m in的车辆占比0.430.35～0.510.260.70等待时间6～9m in的车辆占比0.080.02～0.140.000.29等待时间>9m in的车辆占比0.000.000.000.01 从表2的排队长度看,高峰时段每车道平均等待车辆数均值(5.07辆)与最大等待车辆数均值(12.20辆)略微偏高,但尚属合理范围.未来由于采用新技术,闸口检查效率将进一步提高,排队长度有可能缩短.此外,由于进闸口处车辆等待缓冲区位于堆场外侧,有足够长度供车辆排队等待,因此,从车辆排队长度指标看,目前进闸口设计30个车道可行.从等待时间看,高峰时段单车平均等待时间均值(193.96s)和单车最长等待时间均值(413.24s)属合理范围,因此从车辆等待时间指标看,目前进闸口设计30个车道也是可行的.从不同等待时间的车辆占比看,高峰时段车辆等待时间在0～3m in的占49%,3～6m in的占43%,6～9m in的占8%,超过9m in的占0%,等待时间分布较合理,因此,30个车道的方案可行.另外,港方也认为表2所示的绩效指标能够满足要求,因而,确认进闸口设置30个车道的初始设计方案.4.2　出闸口仿真结果 出闸口的情况较为复杂,因为有2个出闸口,不同的车辆调度分配比例会导致全然不同的排队拥挤程度.此外,出闸口处的车辆等待缓冲区设在堆场内部,因此,对车辆排队长度更加敏感.4.2.1　合理调配方案 假设对集卡的调度合理且完美,使得集卡总是能选择2个出闸口中最短的队列排队(即假设集卡能够把2个出闸口看作1个出闸口).此方案的目的是考察2个出闸口的车道总数(初始设计为28条)是否能满足要求.仿真结果见表3.表3　合理调配方案的仿真结果绩效指标均值90%置信区间最小值最大值每车道平均排队车辆数/辆 3.67 3.17～4.18 2.36 5.03每车道最大排队车辆数/辆8.807.55～10.05 6.0012.00单车平均等待时间/s132.32114.04～150.6181.31180.38单车最长等待时间/s292.42252.77～332.06194.57419.16 从表3的排队长度看,每车道平均排队车辆数均值(3.67辆)和每车道最大排队车辆数均值(8.8辆)都较为合理,不会出现排长队现象.从缓冲区设置角度看,按照每车车长18m和车辆间隔1m计算,所需的缓冲区长度约170m(按最大队长均值8.8辆即9辆计算,实际最大队长可能超过此数),而港方原设计方案中,中间出闸口预留的缓冲区长度为150m,右侧约80m.为此,一种方法是修改设计,加大缓冲区长度,特别是加大右侧出闸口缓冲区的长度;另一种方法是采取措施,降低高66上　海　海　事　大　学　学　报 第30卷　峰期车辆负荷和车辆到达率.从等待时间看,单车的平均等待时间的均值(132.32s)和单车的最长等待时间均值(292.42s)都较为合理,不会出现长时间等待现象.这说明,在合理调配集卡选择队列最短的闸口离开的情况下,从等待时间看,2个出闸口共设28个检查通道可行.以上是合理调度集卡的情况,如果不能合理调度,情况会有所不同.4.2.2　固定分配方案4.2.2.1　仿真结果假设集卡均匀分布到各排(从左到右)箱区作业,且1～7排箱区的集卡从中间出闸口离开,8～11排箱区的集卡从右侧出闸口离开,相当于64%的集卡流量从中间闸口离开,36%的集卡流量从右侧闸口离开.之所以假设1～7排箱区的集卡从中门离开,是因为这些箱区的集卡占集卡总数的64%(7排除以箱区总排数11排得到),而中间闸口的出口通道占出口通道总数的57%,这2个比例比较匹配,容易实际组织调度.设计本方案的目的是考察在本方案的假设条件下,2个出闸口各自分配的车道数(即中间16道,右侧12道)是否合理.仿真结果见表4.表4　固定分配方案的仿真结果绩效指标均值90%置信区间最小值最大值中间出闸口每车道平均排队车辆数/辆23.0722.19～23.9421.8126.74每车道最大排队车辆数/辆60.1058.05～62.1556.0068.00单车平均等待时间/s781.30748.92～813.68731.83921.29单车最长等待时间/s1607.141556.69～1657.601503.351771.18右侧出闸口每车道平均排队车辆数/辆0.970.93～1.010.80 1.02每车道最大排队车辆数/辆 2.00 2.00～2.00 2.00 2.00单车平均等待时间/s30.7530.21～31.2928.9232.01单车最长等待时间/s84.0180.21～87.8175.4193.81 从表4的排队长度看,2个出闸口的排队长度极度不平衡.中间出闸口出现排长队现象,平均队长均值达23.07辆,最大队长均值达60.10辆,根据最大队长计算出的缓冲区长度远远超过港方原设计方案的预留长度;而右侧出闸口却很空闲,平均队长均值只有0.97辆,最大队长均值只有2辆.从等待时间看,2个出闸口的车辆等待时间也极度不平衡.中间出闸口出现长时间等待现象,平均等待时间均值达781.30s,最长等待时间均值达1607.14s;右侧出闸口却很空闲,平均等待时间均值只有30.75s,最长等待时间均值只有84.01s.上述结果说明,简单地将1～7排箱区或某几排箱区的外卡划归中门离开的做法不合适,必须在2个出闸口对外卡流量进行合理分配,才能如合理调配方案那样在两处达到平衡.4.2.2.2　对出闸口规划的建议从上述2个出闸口试验方案结果看,在合理调度集卡的情况下,2个出闸口共设置28个检查通道的规划方案基本可行,2个闸口均不会出现排长队的情况.但若不能合理调配车流,分流措施不当,就会出现一处闸口排长队而另一处闸口很空闲的情况.在实际运作中,要做到合理地调配集卡从合适的出闸口离开很困难,因此,建议采用智能交通的组织方式,对2个出闸口采取监控措施,并对中间出闸口流量进行实时交通诱导,避免出现负荷不均的现象.一般在2个出闸口设置感应线圈和视频摄像头,经过算法处理后,得到这2个闸口的交通流量饱和度,辅以监控人员的人工判断,再发布交通信息并对中间箱区的出港车流进行交通诱导.若中间出闸口流量偏大,负荷较高,就发布中间闸口拥堵的信息,诱导中间箱区的车流由右侧出闸口离开;反之,则诱导中间箱区车流由中间出闸口离开.如果基础条件允许,将中间出闸口的检查通道增加到18道,右侧不变.这样,留出一定余量,调度更加容易.采用上述技术手段合理调度集卡,根据合理调配方案的结果,发现出闸口的缓冲区不够长,特别是右侧出闸口缓冲区过短.因此,应该将2个闸口的检查点适当外移,以延长内侧缓冲区长度.假设由于地理条件的限制,无法进一步延长缓冲区长度,可以采取措施熨平高峰,分散车辆的到达时段,降低高峰期车辆到达率,从而缩短闸口排队长度.建议采用计算机化的车辆进港预约系统,并与运输单位联网,按计划发布和接受预约进港信息,对不76第1期秦天保,等:应用3D虚拟现实仿真辅助集装箱码头堆场闸口规划按预约时间进港的车辆处以一定金额的罚款.此举可有效熨平高峰,已经过国外港口的实践证明.此外,闸口检查时间也是影响闸口排队情况的关键因素之一.如果由于各种限制因素,上述措施无法实现,那么,要考虑采用技术手段提高出闸口的检查效率,或者适当增加闸口检查通道(检查点),以缩短排队长度.5　结　论 相对于传统解析法,利用计算机仿真辅助闸口规划可向规划人员和决策者提供更丰富的决策信息.通过仔细考查仿真得到的闸口处车辆排队长度和等待时间等指标,规划人员可直观地评价闸口服务水平及闸口缓冲区设计,从而弥补解析法的不足.参考文献:[1]CANONACO P,LEG AT O P,MAZZ A R M,et al.A queuing net w ork model for the manage ment of berth crane operati ons[J].Comput&Opera2ti ons Res,2008,35(8):243222446.[2]YE O G T,M I CHAE L R,S OAK S M.Evaluati on of the marine traffic congesti on of north harbor in Busan port[J].J W ater way,Port,Coastal&Ocean Eng,2007,133(2):87293.[3]LEE S Y,CHO G S.A si m ulati on study for the operati ons analysis of dynam ic p lanning in container ter m inals considering RT LS[C]//Pr oc secondinternati onal conference on innovative computing,inf or mati on and contr ol.Kuma mot o:I EEE Computer Society2007:1162117.[4]JUNG S H,KI M K H.Load scheduling for multi p le quay cranes in port container ter m inals[J].J I 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基于计算物流的集装箱码头集疏运虚拟机体系结构及其仿真分析技术的发展和应用对物流行业的影响越来越大。

在集装箱物流领域，集装箱码头是物流的关键节点之一，如何提高其效率和准确性成为了一个重要的研究方向。

这篇文章将介绍基于计算物流的集装箱码头集疏运虚拟机体系结构及其仿真分析。

首先，我们需要了解集装箱码头的基本功能和流程。

集装箱码头主要包括集装箱的到港、卸货、分类、装车、装船等环节。

传统的集装箱码头操作需要大量的人工劳动和人力资源，效率较低且容易出现错误。

因此，引入计算物流的概念来改进这些问题。

计算物流是指通过信息技术和数据分析来提高物流流程的效率、准确性和可靠性。

在集装箱码头中，计算物流可以应用于自动化操作、数据分析、决策支持等方面。

为了实现这些目标，我们提出了基于计算物流的集装箱码头集疏运虚拟机体系结构。

该体系结构包括以下几个关键组成部分：虚拟机控制中心、物流数据中心、智能设备和物流决策支持系统。

虚拟机控制中心负责管理和协调物流系统中的各个智能设备，包括自动化机械手臂、传感器系统等。

物流数据中心负责收集、存储和分析物流数据，通过数据挖掘和机器学习算法来提取有用的信息。

智能设备则是通过与虚拟机控制中心的通信来执行各项任务，例如自动化的集装箱卸货、分类、装车等。

物流决策支持系统则利用物流数据中心提供的信息，帮助管理者做出决策，例如船只装载计划和货物分配等。

为了评估该体系结构的性能和可行性，我们进行了仿真分析。

我们使用了建模和仿真工具，模拟了集装箱码头的运作流程，并与传统的人工操作进行对比。

仿真结果显示，基于计算物流的集装箱码头可显著提高效率和准确度。

通过自动化操作和数据分析，我们可以减少人工劳动和人员需求，提高装卸货速度和准确性。

综上所述，基于计算物流的集装箱码头集疏运虚拟机体系结构可以弥补传统物流操作的不足，提高物流效率和准确性。

通过仿真分析，我们验证了该体系结构的可行性，并发现其潜在的好处。

随着计算技术的进一步发展，我们相信这种体系结构将在集装箱物流领域发挥更大的作用。

随着世界科技与经济全球化和一体化的发展，港口集装箱码头装卸仿真系统也在不断的发展与完善，世界各地的港口集装箱的吞吐量上升速度极快，这使得人们对集装箱装卸系统的水平提出了越来越高的要求，以往传统的，集装箱装卸系统就是单纯的依靠设备的投入来提高集装箱的装卸速度，显然，这不是最有效的，最经济的方法，提高港口集装箱码头装卸仿真技术对提高集装箱的装卸速度是非常重要的因素，所以这就需要研究虚拟现实的技术，以达到提高港口集装箱码头装卸仿真系统的效率。

1 虚拟现实的技术在港口集装箱码头装卸仿真系统的关键技术1.1 港口的集装箱码头的装卸仿真系统的虚拟场景几何建模用虚拟现实的技术，对港口集装箱的码头装卸仿真系统需要建立景物模型，主要可分为3类景物模型，第一类是背景类，背景类景物模型主要是以天空为背景的模拟。

对各种不同的天气的状况可以建立相应的不同种类的背景模型，而视景的仿真技术也需要建立各式各样的仿真模型，其主要采用的是分形的技术方法为背景，可以有效的形成十分逼真的，天空的场景图像，但其缺点就是速度比较缓慢，达不到其仿真技术的实时性的基本要求，而在港口集装箱装箱的码头装卸的系统中，背景快速长成的技术是用简单的平面以及2次曲面来进行完成的，并且引入了一些随机的有效的纹理函数，要模拟天空的景物浓淡和透明的效果，来对各种的三维逼真天空的景物模型进行形成。

第二类是近景类，近景类景物模型主要包虚拟现实技术在港口集装箱码头装卸仿真系统中的应用张智博 天津港太平洋国际集装箱码头有限公司 300461括，装卸桥附近地面和集装箱堆场等场所，近景类景物模型是需要具体细节的描述，是港口的集装箱码头的装卸仿真系统的主要处理的对象。

近景是可以分为两大类的，第一个，地景类，目前，我国为有效的产生自然界地形，在建模方面的技术已经有很大的成就，然而却无法满足既具有真实感又具有其高效率的建模，其在实验中往往存在高效和真实感互相矛盾的情况，在视景仿真的技术中，其可以获得具有逼真，地貌特征的有效地形，首先，获取与地形轮廓数据有关的资料，接下来用纹理的技术和随机建模的技术对地形地势网格进行具有真实感的处理，以达到得到逼真地形的景象的目的。

应用3D虚拟现实仿真辅助集装箱码头堆场闸口规划
秦天保;张旖
【期刊名称】《上海海事大学学报》
【年(卷),期】2009(030)001
【摘要】为辅助某大型集装箱堆场的闸口规划,确定合理的车道数及集卡等待缓冲区长度,利用Flexsim仿真软件,给出模型的体系结构、组成和流程,建立规划中的该大型集装箱码头堆场3D虚拟现实仿真模型,明确在不同设计方案下闸口可能出现的排队等待状况.仿真试验显示,如果按照常规调配集卡,2个出闸口将出现不平衡现象,而通过堆场部署智能交通诱导系统以及建立与客户互联的车辆进港预约系统,能极大地缓解闸口的压力.利用计算机仿真辅助闸口规划,可以给规划人员和决策者提供更加丰富的决策信息.
【总页数】6页(P63-68)
【作者】秦天保;张旖
【作者单位】上海海事大学,交通运输学院,上海,200135;上海海事大学,交通运输学院,上海,200135
【正文语种】中文
【中图分类】N941.5
【相关文献】
1.基于eM-plant的集装箱码头堆场闸口系统仿真研究 [J], 张玉
2.仿真在集装箱堆场闸口的应用 [J], 施梅超;张婕姝;许健
3.论集装箱码头堆场布置的虚拟现实仿真 [J], 王莹;邓彪
4.基于Unity3D的集装箱码头堆场实时交互仿真系统 [J], 杨晓斌;周旭旻
5.基于eM-plant的集装箱码头堆场闸口系统仿真研究 [J], 张玉
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应用3D虚拟现实仿真辅助集装箱码头堆场闸口规划摘要：伴随着现今社会的经济发展以及社会的进步，集装箱相关的运输已然成为了较为重要的运输方法，在世界范围之内，集装箱的吞吐总量一直在逐年增加，这也同时给港口规模以及港口作业造成了一定的影响[1]。

集装箱的堆场是相关船舶堆放集装箱的地方，是集装箱港口作业之中较为重要的一个环节，所以堆场的作业效率直接影响港口的整体作业水准。

关键词：虚拟仿真；数学建模；堆场伴随着全球经济一体化的进展，集装箱的运输量也在迅速的增长之中，这就要求港口的相关规模以及效率得到相应的提升，所以对港口集装箱码头堆场闸口也有了更高的标准，只有尽力符合相应的要求，才能提高运输以及港口的服务效率，进出闸口都有相应的服务，就会产生排队等候的情况，这样就使效率较为低下，也会影响运输的相关效率，所以可采用数学建模与3D虚拟现实仿真技术进行有机结合，进而对闸口的规划进行建模，这样做可以在很大的程度上满足所需的要求[2]。

1. 3D虚拟现实仿真技术进行规划闸口的背景以及意义自从1961年形成集装箱运输有关的服务以来，其就逐渐的成为了当下最为主要的运输方式以及方法，而其运输量也在不断地进行增加，所以对于港口的要求也越发的严格[3]。

伴随着当下的时代背景，港口的原有规模以及规划都需要进行一轮新的建设来满足日益加大的需求，就比如当下存在的排队等候等相关的问题，都需要对闸口进行新一轮的规划以及设计，以此来提高相关的工作效率，从而促进运输行业的发展，加快船舶的周转速度，提高港口的通过能力。

研究港口的集装箱码头堆场闸口的问题能够使得运用资源变得更加合理，从而使得运输变得更加高效，降低进行物流所需的成本以及时间，而且伴随着闸口问题的改善也能进一步的提高服务质量，使相关的人员能够体会到更优质的服务，对于这个行业也有着一定的促进作用[4]。

2. 运用数学建模的技术对于堆场的闸口进行规划2.1运用这个技术的优势在当下的港口之中，随着行业的发展也使得港口的情况变的较为复杂，而数学建模的的方法在当下已经成为了港口相关规划之中较为重要的一项专业技术，而这项技术在当今的国外已经得到了比较广泛的运用，并且在我们国家的运用中也在不断地增多，这项技术可以明显的避免在实际操作时造成的较为昂贵的人力以及物力的损失，所以在实际的规划建设之前可以采用数学建模进行相关的模拟，这样可以在很大程度上给之后的规划以及建设提供相应的理论依据[5]。