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铁路行包配装算法研究与实现_5151doc

铁路行包配装算法研究与实现
作者:未知 文章来源:网络 点击数: 更新时间:2010-2-23

  论文关键词:铁路车站  行包  装配  编程实现

  论文摘要:行包装配是铁路行包管理的重难点之一,在铁路行包运输中出现的大部分问题均是由行包装配不当引起的。影响行包装配的因素较多,通过对铁路行包装配的流程和影响行包装配的主要因素进行分析,建立了铁路车站行包装配问题的条件约束模型,提出铁路行包装配的目标函数,最后给出了铁路行包装配问题的编程实现方法。

  铁路行李包裹运输(以下简称行包运输)是利用铁路客运设施,以随挂旅客列车的行李车为载体的一种运输形式[1],其业务流程如图1所示。近年来,随着行包运输业务量的增长,大部分车站在承运、交付、中转和综合统计报表打印等都实现了计算机的自动化管理。但是,在整个业务流程中的装车单生成部分,现如今依然采用人工或半人工的方式进行处理。由于与“装车”相关的因素较多,所以大多的铁路行包管理系统对此采取回避的办法。如今,在行包运输中出现的大部分问题如货物漏装、错装、中转不畅、快件不快等问题均是由行包装配不当引起的[2]。为此,解决好行包配装问题,优化运载设备的利用率,降低运输成本是一个非常有价值的研究课题。本文从行包管理软件编程的实际出发,提出了一种优化的行包配装算法,并给出了实现方法。

  1  行包配装问题分析

 

 

  行包装配主要是指合理制定待装行包的装配计划。在现有运能一定的条件下,根据行包运达的要求,通过计算机科学的辅助决策,使行李车的利用效率最大[3],最大可能的减少和避免装车错误。铁路车站行包配装归属背包问题,但又与普通的背包问题有一定的不同。普通的背包问题是一对多的关系,而对于本问题的映射是多对多的关系,约束条件需要考虑客运车次、行包到站、运到期限、保价金额、货物优先级和车次的运量、容积、沿途站装卸作业能力等因素,行包配装单的生成流程如图2所示。铁路行包装配问题在学术上属于复杂约束条件的组合优化间题。从图2可以得出铁路行包配装可分解为三步。

  Step 1:根据车次和行包到站生成待装车的行包集

  行包的到站与车次的停靠站之间有两种情况,一是货物的到站属于当前车次的停靠站,此行包直接加入到备装货物集;二是货物到站不在本次车的停靠站中,但又无直达车,经计算装此趟车进行中转的距离最短,则此到站的行包加入到备装货物集中。

  Step 2:根据行包运达要求,生成当前车次的装车单

  第一步生成的是应装车的货物清单,目前铁路行包运输还达不到应运即运的程度,因此还应根据行包运达的要求,通过计算机科学的辅助决策,使行李车的利用效率最大,最大可能的减少和避免装车错误[8]。装车单生成的约束条件主要有重量和体积等方面。

  Step 3: 人工调整确认装车单

  计算机辅助生成的装装配计划应基本达到了最佳优化装车方案,但由于车站运输的某些临时特殊要求,车站行李员可对装车单在一定许可范围内进行调整。

  2  行包配装问题的数学模型
  令待运行包集合为X,车站发车车次集合T。二者的映射定义为:

  ƒ:X → T                                                          (1)

  现在要为每一趟车进行配装,生成每一车次的装车单:x ∈ X。为了求解x,首先要确定映射关系ƒ。由公式(1)可以看出,即使确定了ƒ,也很难最终求解x,如果能求出T中一个车次的结果,则其他车次依此类推,便可求出全部解。由此将公式(1)简化为:

   ƒ(x) →Ti  (1 £ i £ m,共有m趟车)             (2)


  令Ti车次停靠站的集合用Si(1 £ i £ m)表示,承运站直达站集合S直达 = {S1 ∩ S2 ∩ … ∩ Sm}。货物停靠站集合用D = {D1, D2, … , Dn}表示。

  2.1  条件约束模型

  2.1.1  行包到站约束条件

  (1)行包到站为Ti次车的停靠站,即:Di ÎSi 。

  (2)行包到站无直达车(DiÏS直达),但是装此车次中转货物运送距离最短。

  因此行包到站约束条件公式:

  (Di ÎSi) || (DiÏS直达 && min D (Di, Ti))                      (3)

  式中min D (Di, Ti)表示货物装载Ti次车运送距离最短。

  2.1.2  行包运输车载重约束条件 
          k=1,2,…           (4)

  式中xij∈{0,1}为第i车站,第j件货物的装载状态,gij为第i车站,第j件货物的的重量,G装为车辆已装载重量,G车为车辆的规定载重量。

  2.1.3  行包运输车容积约束条件
    k=1,2,…             (5)

  式中Vij为第i站上第j件行包的体积,V装为车辆已装载容积,V车为

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