鐵路行包配裝算法研究與實(shí)現(xiàn)

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1、鐵路行包配裝算法研究與實(shí)現(xiàn)論文關(guān)鍵詞：鐵路車站行包裝配編程實(shí)現(xiàn)論文摘要：行包裝配是鐵路行包管理的重難點(diǎn)之一，在鐵路行包運(yùn)輸中出現(xiàn)的大部分問題均是由行包裝配不當(dāng)引起的。影響行包裝配的因素較多，通過對鐵路行包裝配的流程和影響行包裝配的主要因素進(jìn)行分析，建立了鐵路車站行包裝配問題的條件約束模型，提出鐵路行包裝配的目標(biāo)函數(shù)，最后給出了鐵路行包裝配問題的編程實(shí)現(xiàn)方法。鐵路行李包裹運(yùn)輸（以下簡稱行包運(yùn)輸）是利用鐵路客運(yùn)設(shè)施，以隨掛旅客列車的行李車為載體的一種運(yùn)輸形式［1］,其業(yè)務(wù)流程如圖1所示。近年來，隨著行包運(yùn)輸業(yè)務(wù)量的增長，大部分車站在承運(yùn)、交付、中轉(zhuǎn)和綜合統(tǒng)計報表打印等

2、都實(shí)現(xiàn)了計算機(jī)的自動化管理。但是，在整個業(yè)務(wù)流程中的裝車單生成部分，現(xiàn)如今依然采用人工或半人工的方式進(jìn)行處理。由于與“裝車”相關(guān)的因素較多，所以大多的鐵路行包管理系統(tǒng)對此采取回避的辦法。如今，在行包運(yùn)輸中出現(xiàn)的大部分問題如貨物漏裝、錯裝、中轉(zhuǎn)不暢、快件不快等問題均是由行包裝配不當(dāng)引起的［2］。為此，解決好行包配裝問題，優(yōu)化運(yùn)載設(shè)備的利用率，降低運(yùn)輸成本是一個非常有價值的研究課題。本文從行包管理軟件編程的實(shí)際出發(fā)，提出了一種優(yōu)化的行包配裝算法，并給出了實(shí)現(xiàn)方法。1行包配裝問題分析行包裝配主要是指合理制定待裝行包的裝配計劃。在現(xiàn)有運(yùn)能一定的條件下，根據(jù)行包運(yùn)達(dá)的要求，

3、通過計算機(jī)科學(xué)的輔助決策，使行李車的利用效率最大［3］，最大可能的減少和避免裝車錯誤。鐵路車站行包配裝歸屬背包問題，但又與普通的背包問題有一定的不同。普通的背包問題是一對多的關(guān)系，而對于本問題的映射是多對多的關(guān)系，約束條件需要考慮客運(yùn)車次、行包到站、運(yùn)到期限、保價金額、貨物優(yōu)先級和車次的運(yùn)量、容積、沿途站裝卸作業(yè)能力等因素，行包配裝單的生成流程如圖2所示。鐵路行包裝配問題在學(xué)術(shù)上屬于復(fù)雜約束條件的組合優(yōu)化間題。從圖2可以得出鐵路行包配裝可分解為三步。Stepl：根據(jù)車次和行包到站生成待裝車的行包集行包的到站與車次的?？空局g有兩種情況，一是貨物的到站屬于當(dāng)前車次的

4、?？空?，此行包直接加入到備裝貨物集；二是貨物到站不在本次車的?？空局校譄o直達(dá)車，經(jīng)計算裝此趟車進(jìn)行中轉(zhuǎn)的距離最短，則此到站的行包加入到備裝貨物集中。Step2：根據(jù)行包運(yùn)達(dá)要求，生成當(dāng)前車次的裝車單第一步生成的是應(yīng)裝車的貨物清單，目前鐵路行包運(yùn)輸還達(dá)不到應(yīng)運(yùn)即運(yùn)的程度，因此還應(yīng)根據(jù)行包運(yùn)達(dá)的要求，通過計算機(jī)科學(xué)的輔助決策，使行李車的利用效率最大，最大可能的減少和避免裝車錯誤［8］。裝車單生成的約束條件主要有重量和體積等方面。Step3:人工調(diào)整確認(rèn)裝車單計算機(jī)輔助生成的裝裝配計劃應(yīng)基本達(dá)到了最佳優(yōu)化裝車方案，但由于車站運(yùn)輸?shù)哪承┡R時特殊要求，車站行李員可對裝車

5、單在一定許可范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整。2行包配裝問題的數(shù)學(xué)模型令待運(yùn)行包集合為X，車站發(fā)車車次集合T。二者的映射定義為：/：X-T（l）現(xiàn)在要為每一趟車進(jìn)行配裝，生成每一車次的裝車單:xGXo為了求解X，首先要確定映射關(guān)系/。由公式（1）可以看出，即使確定了/，也很難最終求解X，如果能求出T中一個車次的結(jié)果，則其他車次依此類推，便可求出全部解。由此將公式（1）簡化為：/（x）-Ti（l￡i￡m,共有m趟車）（2）令Ti車次?？空镜募嫌肧i（l￡i￡m）表示，承運(yùn)站直達(dá)站集合s直達(dá)={sins2f>-nsm}。貨物?？空炯嫌肈={D1,D2,…，Dn}表示。條件約束模型行

6、包到站約束條件(1)行包到站為Ti次車的停靠站，即：DilSio(2)行包到站無直達(dá)車(DilS直達(dá))，但是裝此車次中轉(zhuǎn)貨物運(yùn)送距離最短。因此行包到站約束條件公式：(DilSi)

7、

8、(DiiiS直達(dá)minD(Di，Ti))(3)式中minD(Di，Ti)表示貨物裝載Ti次車運(yùn)送距離最短。行包運(yùn)輸車載重約束條件k=1,2，…⑷式中xije{0,1}為第i車站，第j件貨物的裝載狀態(tài)，gij為第i車站，第j件貨物的的重量，G裝為車輛已裝載重量，G車為車輛的規(guī)定載重量。行包運(yùn)輸車容積約束條件k=l,2,…⑸式中Vij為第i站上第j件行包的體積，V裝為車輛已裝載容積，V車為

9、行李車的容積；行包運(yùn)到期限約束條件(6)式中為第i站上第j件行包的運(yùn)到期限；為第i站上第j件行包在該站已存放的時間，為該列車從第i站到第m站所需運(yùn)行時間，第k站為該行包卸車站。停靠站裝卸能力約束條件k二1，2，…⑺式中為第i站的行包作業(yè)裝卸效率；為運(yùn)輸設(shè)備在第i站的停站時間。目前車站的裝卸能力基本上可以滿足要求，此約束條件在實(shí)際處理時做為參考。貨物配裝目標(biāo)函數(shù)由于運(yùn)力有限，經(jīng)常不能一次把所有的行包運(yùn)完，這樣就需要找到最大或較大的裝載效益值，裝載效益用maxB來表示。影響maxB的因素按照權(quán)重值由大到小依次為行包種類的優(yōu)先級、貨物的存放時間、到站距離和保價金額。裝載

10、效益目標(biāo)函