一种基于数据分析的多式联运数字化物流管理方法及系统与流程

本发明属于智慧物流及多式联运数字化管理，尤其涉及一种基于数据分析的多式联运数字化物流管理方法及系统。

背景技术：

1、随着新能源汽车跨区域运输需求增加，港区道路运输与滚装船水路运输相结合的多式联运方式得到广泛应用。滚装船通常依次挂靠多个港口，不同新能源汽车具有不同的目的港。当待卸车辆的卸载路径被其他车辆占用时，需要对阻挡车辆执行临时移出、重新停放或重新驶入操作。现有数字化物流管理方式主要依据配载计划、车辆清单和船舱通道数据，对车辆的初始停放位置、卸载顺序及移动路径进行管理。

2、现有技术通常将各挂靠港的卸载作业分别处理，主要依据新能源汽车装船时的能量状态判断其是否满足运输要求，未充分考虑车辆在多个挂靠港反复移动产生的移动能耗，以及港间航行和等待产生的静置能耗。前一挂靠港增加的移动任务可能持续降低车辆的可用能量，导致车辆在后续挂靠港无法完成让行或卸载。同时，现有技术多关注不可移动车辆自身，难以结合车辆遮挡关系和任务依赖关系，识别其对其他车辆及后续挂靠港形成的直接阻断和间接阻断。

3、此外，车辆执行停放或移动操作后，其可用退出路径及后续可用车位可能显著减少，使车辆进入难以退出或重新调整的状态。现有技术缺少将不可移动概率与通道阻断后果相结合的风险分析机制，也难以在上述状态形成前识别不可逆决策点。因此，如何分析跨港能量侵蚀和阻断传播，并在可用退出路径或后续可用车位明显减少前调整车辆的停放位置、移动任务、补能任务或卸载顺序，是亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于数据分析的多式联运数字化物流管理方法及系统，旨在解决背景技术中提出的问题。

2、本发明是这样实现的，应用于新能源汽车经港区道路驶入和驶出滚装船的多式联运过程，所述方法包括：

3、获取滚装船的挂靠顺序、相邻挂靠港之间的港间时长、船舱通道数据以及多个新能源汽车各自对应的目的港、能量状态及停放位置；

4、基于船舱通道数据、各新能源汽车的目的港及停放位置模拟各挂靠港的卸载及重新停放，获得跨港移动任务序列、任务依赖关系及各挂靠港对应的阶段性通道拓扑图；

5、依据跨港移动任务序列和港间时长确定移动能耗及静置能耗，形成跨港能量侵蚀链，计算新能源汽车在各挂靠港的可移动能量余量及不可移动概率；

6、以任一新能源汽车为目标车辆，在各挂靠港对应的阶段性通道拓扑图中模拟其不可移动，确定直接阻断车辆及沿任务依赖关系形成的间接阻断车辆，获得跨港阻断传播集合；

7、根据目标车辆的不可移动概率和跨港阻断传播集合确定能量—通道耦合风险值；

8、针对目标车辆的停放或移动操作，根据各挂靠港对应的阶段性通道拓扑图确定操作前后的可用退出路径数及后续可用车位数，当任一数量的减少程度满足预设条件时确定不可逆决策点，并在该不可逆决策点前根据能量—通道耦合风险值调整目标车辆的停放位置、移动任务、补能任务或卸载顺序。

9、作为本发明实施例技术方案进一步的限定，基于船舱通道数据、各新能源汽车的目的港及停放位置模拟各挂靠港的卸载及重新停放，获得跨港移动任务序列、任务依赖关系及各挂靠港对应的阶段性通道拓扑图的步骤包括：

10、根据船舱通道数据构建初始通道拓扑图，将船舱通道数据中的车位、车道交汇处、坡道连接处及船舱出口设置为拓扑节点，将相邻拓扑节点之间允许新能源汽车通行的区域设置为拓扑边；根据各新能源汽车的停放位置标记对应拓扑节点的车辆占用状态，并将因新能源汽车占用而不能通行的拓扑边标记为不可通行状态；

11、根据各新能源汽车的目的港及挂靠顺序，确定各挂靠港对应的待卸车辆集合；

12、将初始通道拓扑图作为当前通道拓扑图，按照挂靠顺序依次将各挂靠港确定为当前挂靠港，并在当前通道拓扑图中确定当前挂靠港对应的待卸车辆集合中各待卸车辆由对应停放位置至船舱出口的卸载路径；

13、将占用卸载路径且目的港在挂靠顺序中位于当前挂靠港之后的新能源汽车确定为阻挡车辆，根据当前通道拓扑图中的空闲车位确定阻挡车辆的临时停放位置，并生成待卸车辆对应的卸载任务以及阻挡车辆对应的临时移出任务和重新停放任务；

14、按照对应挂靠港及执行顺序排列卸载任务、临时移出任务和重新停放任务，获得跨港移动任务序列；当任一移动任务的完成构成另一移动任务的执行条件时，建立任一移动任务与另一移动任务之间的任务依赖关系；

15、根据当前挂靠港对应的各移动任务执行后的车辆位置，更新当前通道拓扑图中的车辆占用状态和拓扑边的通行状态，将更新后的当前通道拓扑图确定为当前挂靠港对应的通道拓扑图，并作为下一挂靠港对应的当前通道拓扑图，以获得各港通道拓扑图。

16、作为本发明实施例技术方案进一步的限定，依据跨港移动任务序列和港间时长确定移动能耗及静置能耗，形成跨港能量侵蚀链，计算新能源汽车在各挂靠港的可移动能量余量及不可移动概率的步骤包括：

17、从各新能源汽车的能量状态中提取初始可用能量和静置功率；

18、针对跨港移动任务序列中的各移动任务，在对应挂靠港的阶段性通道拓扑图中确定移动路径，并根据移动路径对应的移动距离、坡道坡度、启停次数和等待时长以及对应新能源汽车的能量状态，确定各移动任务的移动能耗；

19、根据相邻两个挂靠港之间的港间时长和对应新能源汽车的静置功率，确定相邻两个挂靠港之间的静置能耗；

20、按照挂靠顺序，从初始可用能量中依次扣除各移动能耗和各所述静置能耗，获得对应新能源汽车到达各挂靠港时的预测可用能量，并将按照挂靠顺序排列的各预测可用能量确定为跨港能量侵蚀链；

21、针对任一挂靠港，确定对应新能源汽车由该挂靠港至其目的港之间尚未执行的移动任务，将尚未执行的移动任务对应的移动能耗之和确定为剩余任务能耗，并根据预测可用能量、剩余任务能耗和预设储备能量确定可移动能量余量；

22、按照预设能耗波动范围调整各移动能耗和各静置能耗，获得多个能耗场景，分别计算对应新能源汽车在各所述能耗场景下的可移动能量余量，并将可移动能量余量小于零的能耗场景数量与能耗场景总数量的比值确定为不可移动概率。

23、作为本发明实施例技术方案进一步的限定，以任一新能源汽车为目标车辆，在各挂靠港对应的阶段性通道拓扑图中模拟其不可移动，确定直接阻断车辆及沿任务依赖关系形成的间接阻断车辆，获得跨港阻断传播集合的步骤包括：

24、将任一挂靠港确定为目标挂靠港，并将目标挂靠港对应的阶段性通道拓扑图确定为目标通道拓扑图；

25、在目标通道拓扑图中，将目标车辆的停放位置及需要目标车辆移动后方可通行的通道设置为不可通行状态，获得不可移动通道拓扑图；

26、分别确定除目标车辆外的各新能源汽车在目标通道拓扑图和不可移动通道拓扑图中由对应停放位置至船舱出口的通行路径，将在目标通道拓扑图中存在通行路径且在不可移动通道拓扑图中不存在通行路径的新能源汽车确定为直接阻断车辆；

27、从跨港移动任务序列中确定直接阻断车辆对应的未执行移动任务，将未执行移动任务确定为阻断任务，并沿任务依赖关系确定以阻断任务的完成作为执行条件的关联移动任务，将无法执行的关联移动任务确定为间接阻断任务，将间接阻断任务对应的新能源汽车确定为间接阻断车辆；

28、根据阻断任务和间接阻断任务对应的新能源汽车保持于原停放位置的状态，依次更新目标挂靠港之后各挂靠港对应的阶段性通道拓扑图，并在更新后的各挂靠港对应的阶段性通道拓扑图中重复确定直接阻断车辆和间接阻断车辆；

29、将目标挂靠港及其后各挂靠港对应的直接阻断车辆和间接阻断车辆进行汇总，获得跨港阻断传播集合。

30、作为本发明实施例技术方案进一步的限定，根据目标车辆的不可移动概率和跨港阻断传播集合确定能量—通道耦合风险值的步骤包括：

31、从跨港阻断传播集合中确定各挂靠港对应的直接阻断车辆数量和间接阻断车辆数量，并将存在直接阻断车辆或间接阻断车辆的挂靠港确定为受影响挂靠港；

32、基于任务依赖关系，确定各间接阻断车辆对应的移动任务与直接阻断车辆对应的移动任务之间的最少依赖级数，并根据最少依赖级数和预设映射关系确定各间接阻断车辆对应的传播权重；

33、将各挂靠港对应的直接阻断车辆数量与各间接阻断车辆对应的传播权重进行累加，并根据受影响挂靠港的数量确定跨港阻断传播集合对应的阻断传播值；

34、对阻断传播值进行归一化处理，并将归一化后的阻断传播值与目标车辆的不可移动概率的乘积确定为能量—通道耦合风险值，根据能量—通道耦合风险值与预设风险阈值的比较结果确定风险等级。

35、作为本发明实施例技术方案进一步的限定，针对目标车辆的停放或移动操作，根据各挂靠港对应的阶段性通道拓扑图确定操作前后的可用退出路径数及后续可用车位数，当任一数量的减少程度满足预设条件时确定不可逆决策点，并在该不可逆决策点前根据能量—通道耦合风险值调整目标车辆的停放位置、移动任务、补能任务或卸载顺序的步骤包括：

36、将目标车辆在任一挂靠港执行的停放操作或移动操作确定为目标操作，并将目标操作对应的挂靠港确定为目标挂靠港；

37、获取执行目标操作前的各挂靠港对应的阶段性通道拓扑图作为操作前拓扑图，并根据目标操作对应的目标停放位置或目标移动路径，更新操作前拓扑图中的车辆占用状态，获得操作后拓扑图；

38、分别在操作前拓扑图和操作后拓扑图中，确定目标车辆由对应停放位置至船舱出口的可用退出路径数；

39、根据目标挂靠港之后的待执行跨港移动任务以及操作前拓扑图和操作后拓扑图中的车位占用状态，分别确定执行目标操作前后能够满足目标车辆后续移动要求的后续可用车位数；

40、根据执行目标操作前后的可用退出路径数之差确定退出路径减少程度，并根据执行目标操作前后的后续可用车位数之差确定可用车位减少程度；

41、当退出路径减少程度或可用车位减少程度达到对应的预设减少阈值时，将执行目标操作的时刻确定为不可逆决策点；

42、在执行目标操作之前，根据能量—通道耦合风险值生成位置调整方式、任务调整方式、补能调整方式和顺序调整方式中的至少一种调整方式，并根据各调整方式对应的调整后可移动能量余量和调整后跨港阻断传播集合，选取使目标车辆的可移动能量余量满足预设余量条件且使跨港阻断传播集合缩小的调整方式，以调整目标车辆的停放位置、移动任务、补能任务或卸载顺序。

43、作为本发明实施例技术方案进一步的限定，根据各调整方式对应的调整后可移动能量余量和调整后跨港阻断传播集合选取调整方式的步骤包括：

44、针对任一所述调整方式，根据该调整方式对应的停放位置、移动任务、补能任务或卸载顺序，更新所述目标挂靠港及其后各挂靠港对应的阶段性通道拓扑图和跨港移动任务序列，获得调整后阶段性通道拓扑图和调整后跨港移动任务序列；

45、根据所述调整后跨港移动任务序列重新确定所述目标车辆的移动能耗和可移动能量余量，获得所述调整后可移动能量余量；

46、在所述调整后阶段性通道拓扑图中模拟所述目标车辆不可移动，重新确定直接阻断车辆和间接阻断车辆，获得所述调整后跨港阻断传播集合；

47、将使所述调整后可移动能量余量满足所述预设余量条件，且使所述调整后跨港阻断传播集合包含的新能源汽车数量少于调整前的所述跨港阻断传播集合包含的新能源汽车数量的调整方式，确定为目标调整方式。

48、一种基于数据分析的多式联运数字化物流管理系统，所述系统包括：

49、数据获取模块，用于获取滚装船的挂靠顺序、相邻挂靠港之间的港间时长、船舱通道数据以及多个新能源汽车各自对应的目的港、能量状态及停放位置；

50、任务模拟模块，用于基于船舱通道数据、各新能源汽车的目的港及停放位置模拟各挂靠港的卸载及重新停放，获得跨港移动任务序列、任务依赖关系及各挂靠港对应的阶段性通道拓扑图；

51、能量分析模块，用于依据跨港移动任务序列和港间时长确定移动能耗及静置能耗，形成跨港能量侵蚀链，计算新能源汽车在各挂靠港的可移动能量余量及不可移动概率；

52、阻断传播模块，用于以任一新能源汽车为目标车辆，在各挂靠港对应的阶段性通道拓扑图中模拟其不可移动，确定直接阻断车辆及沿任务依赖关系形成的间接阻断车辆，获得跨港阻断传播集合；

53、风险评估模块，用于根据目标车辆的不可移动概率和跨港阻断传播集合确定能量—通道耦合风险值；

54、决策控制模块，用于针对目标车辆的停放或移动操作，根据各挂靠港对应的阶段性通道拓扑图确定操作前后的可用退出路径数及后续可用车位数，当任一数量的减少程度满足预设条件时确定不可逆决策点，并在该不可逆决策点前根据能量—通道耦合风险值调整目标车辆的停放位置、移动任务、补能任务或卸载顺序。

55、与现有技术相比，本发明通过将滚装船多港挂靠过程中的车辆卸载、临时移出及重新停放任务进行跨港关联，构建跨港移动任务序列、任务依赖关系及阶段性通道拓扑图，并综合移动能耗、静置能耗和剩余任务能耗形成跨港能量侵蚀链，从而预测新能源汽车在各挂靠港的可移动能量余量及不可移动概率。在此基础上，进一步模拟目标车辆不可移动时形成的直接阻断和间接阻断，量化能量—通道耦合风险，并通过可用退出路径数和后续可用车位数识别不可逆决策点，在目标车辆进入难以退出或难以调整的状态前，对其停放位置、移动任务、补能任务或卸载顺序进行优化。由此，可减少车辆亏电造成的链式通道阻断，提高多港滚装运输的卸载效率、调度可靠性和车辆能量利用率，适用于新能源汽车滚装船运输、港区数字化调度及多式联运物流管理等场景。