鐵路成件包裝貨物裝載優(yōu)化

1、III摘要在鐵路物流配送中，貨物裝載是十分重要的一步。裝載方案的優(yōu)劣，嚴(yán)重影響物流運(yùn)送的效率和運(yùn)輸成本。改善目前這種憑經(jīng)驗(yàn)裝載的現(xiàn)狀，提高裝載效率，降低運(yùn)輸成本非常有必要。成件包裝貨物在整個(gè)物流貨物中也占有相當(dāng)?shù)谋壤?，?shí)際運(yùn)用的裝載方法和裝載效率以及成本也不是十分樂觀。本文主要對(duì)成件包裝貨物在敞車和棚車中裝載時(shí)進(jìn)行優(yōu)化研究。首先將該問題分為同種規(guī)格貨物和不同規(guī)格的貨物兩大類在不同的車輛中裝載。同種規(guī)格的貨物又分為長方體和圓柱體兩種。不同規(guī)格的貨物又分為多種規(guī)格的長方體，多種規(guī)格的圓柱體，和其他規(guī)格的成件包裝貨物。車輛裝載貨物時(shí)，敞車采用從下往上裝載方式，棚車采用先裝車輛兩端，向中部裝載，再裝車

2、門處。優(yōu)化建模時(shí)以貨物占有車輛所裝層平面最大面積為目標(biāo)，貨物尺寸、車輛尺寸等為限制條件，并運(yùn)用lingo軟件針對(duì)模型舉出的例子進(jìn)行計(jì)算，得出最優(yōu)的裝載方法。從而計(jì)算出裝載件數(shù)和車輛載重利用率。本文在成件包裝貨物的裝載這一方向進(jìn)行了探索和嘗試，研究結(jié)果在實(shí)際操作中具有可行性，也為今后的裝載優(yōu)化研究提出一點(diǎn)思路。關(guān)鍵詞：鐵路貨運(yùn)；成件包裝貨物；裝載優(yōu)化。AbstractIn the logistics of the railway, loading is a very important step. Pros or cons of loading projects are seriously af

3、fecting the efficiency of logistics and transportation cost. It is very necessary to improve the current rule of depending on experience to lode and improve loading efficiency and reduce transportation costs. Packed goods occupy considerable proportion of the entire logistics cargo. However, it is n

4、ot very optimistic about method of loading practically using and efficiency and cost of loading and cost.This paper focuses on optimization research on packaged goods loading in the gondola and boxcar. First, we divide the issue into two categories of the same specification of the goods and differen

5、t specifications of the goods to load in different vehicles. The goods of the same specification are divided into two kinds of cuboid and cylinder. The goods of the different specifications are divided into a variety of specifications of the cuboid and a variety of specifications of the cylinder, an

6、d other specifications packaged goods. When vehicles load cargo, gondolas load from the bottom up way and boxcar load at both ends of the vehicle firstly, and then load to the middle, and last load door. Optimization and modeling aim at occupying the largest area of the side of the vehicle, and carg

7、o size, vehicle size for limiting conditions. Using lingo software calculated for the model of the examples cited, and finally obtains a best loading project. It also calculates the load number of goods and vehicle load utilization.This paper have explored and tried in the loading direction of packe

8、d goods. The conclusion is feasible in the actual operation, also can propose some ideas for future study of loading optimization.Keywords: rail freight; load optimization; packed goods簡(jiǎn)體中文（中國） - 拼音輸入法五筆輸入法注音輸入法繁體中文 - 拼音輸入法packedp.目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc358972978 摘要 PAGEREF _Toc358972978

9、 h I HYPERLINK l _Toc358972979 Abstract PAGEREF _Toc358972979 h II HYPERLINK l _Toc358972980 第一章 緒論 PAGEREF _Toc358972980 h 1 HYPERLINK l _Toc358972981 1.1 課題背景 PAGEREF _Toc358972981 h 1 HYPERLINK l _Toc358972982 1.2 成件包裝貨物裝載簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc358972982 h 2 HYPERLINK l _Toc358972983 1.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 PAGEREF _

10、Toc358972983 h 2 HYPERLINK l _Toc358972984 1.4 成件包裝貨物的相關(guān)問題 PAGEREF _Toc358972984 h 4 HYPERLINK l _Toc358972985 1.5課題研究的內(nèi)容 PAGEREF _Toc358972985 h 4 HYPERLINK l _Toc358972986 第二章 成件包裝貨物裝載優(yōu)化問題的相關(guān)基礎(chǔ)理論分析 PAGEREF _Toc358972986 h 6 HYPERLINK l _Toc358972987 2.1 基本概念 PAGEREF _Toc358972987 h 6 HYPERLINK l _

11、Toc358972988 2.2 成件包裝貨物裝載問題涉及的影響因素分析 PAGEREF _Toc358972988 h 8 HYPERLINK l _Toc358972989 2.3 成件包裝貨物裝載問題的分類 PAGEREF _Toc358972989 h 9 HYPERLINK l _Toc358972990 2.4 論文結(jié)構(gòu)圖 PAGEREF _Toc358972990 h 10 HYPERLINK l _Toc358972991 第三章 同規(guī)格成件包裝貨物的裝載優(yōu)化 PAGEREF _Toc358972991 h 11 HYPERLINK l _Toc358972992 3.1 相關(guān)

12、說明 PAGEREF _Toc358972992 h 11 HYPERLINK l _Toc358972993 3.2 敞車裝載成件包裝貨物 PAGEREF _Toc358972993 h 12 HYPERLINK l _Toc358972994 3.2.1 問題分析 PAGEREF _Toc358972994 h 12 HYPERLINK l _Toc358972995 3.2.2 長方體貨物建立模型 PAGEREF _Toc358972995 h 15 HYPERLINK l _Toc358972996 3.2.3 實(shí)例說明 PAGEREF _Toc358972996 h 17 HYPER

13、LINK l _Toc358972997 3.2.4 圓柱體貨物建立模型 PAGEREF _Toc358972997 h 19 HYPERLINK l _Toc358972998 3.2.5 實(shí)例說明 PAGEREF _Toc358972998 h 20 HYPERLINK l _Toc358972999 3.3 通用棚車裝載同規(guī)格成件包裝貨物 PAGEREF _Toc358972999 h 22 HYPERLINK l _Toc358973000 3.3.1 問題分析 PAGEREF _Toc358973000 h 22 HYPERLINK l _Toc358973001 3.3.2 貨物分

14、類 PAGEREF _Toc358973001 h 23 HYPERLINK l _Toc358973002 3.3.3 長方體貨物建立模型 PAGEREF _Toc358973002 h 23 HYPERLINK l _Toc358973003 3.3.4 實(shí)例分析 PAGEREF _Toc358973003 h 27 HYPERLINK l _Toc358973004 3.3.5 圓柱體貨物建立模型 PAGEREF _Toc358973004 h 30 HYPERLINK l _Toc358973005 3.3.6 實(shí)例說明 PAGEREF _Toc358973005 h 34 HYPER

15、LINK l _Toc358973006 第四章 不同規(guī)格的成件包裝貨物的裝載優(yōu)化 PAGEREF _Toc358973006 h 38 HYPERLINK l _Toc358973007 4.1 相關(guān)說明 PAGEREF _Toc358973007 h 38 HYPERLINK l _Toc358973008 4.2 敞車裝載多種規(guī)格的成件包裝貨物 PAGEREF _Toc358973008 h 38 HYPERLINK l _Toc358973009 4.2.1 多種規(guī)格的長方體成件包裝貨物 PAGEREF _Toc358973009 h 38 HYPERLINK l _Toc358973

16、010 4.2.2 多種規(guī)格的圓柱體成件包裝貨物 PAGEREF _Toc358973010 h 39 HYPERLINK l _Toc358973011 4.2.3 其他規(guī)格的成件包裝貨物 PAGEREF _Toc358973011 h 40 HYPERLINK l _Toc358973012 第五章 總結(jié)與展望 PAGEREF _Toc358973012 h 42 HYPERLINK l _Toc358973013 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc358973013 h 43 HYPERLINK l _Toc358973014 致謝 PAGEREF _Toc358973014 h 43

17、HYPERLINK l _Toc358973015 附錄 PAGEREF _Toc358973015 h 45 第一章 緒論1.1 課題背景眾所周知，鐵路在人們眼中一直是我國國民經(jīng)濟(jì)的大動(dòng)脈，對(duì)我國的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展方面占據(jù)著舉足輕重的地位，在國家綜合交通運(yùn)輸體系中處于骨干地位。鐵路運(yùn)輸更是憑借其速度快、運(yùn)量大、受氣候影響小、安全程度高等優(yōu)點(diǎn)在各種運(yùn)輸方式中脫穎而出，在大宗貨物運(yùn)輸特別是中長距離貨物運(yùn)輸方面具有綜合優(yōu)勢(shì)，是大多數(shù)企業(yè)和單位的不二選擇。我國幅員遼闊，東西和南北跨度分別達(dá)5200km和5500km。由于我國資源主要分布在北部和西部地區(qū)，而加工業(yè)主要集中在東部和南部地區(qū)，這就自然形成

18、了西部、北部資源想東部、南部流動(dòng)，東部、南部的工業(yè)產(chǎn)品向西部、北部輸送的貨運(yùn)格局。區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡、產(chǎn)業(yè)布局與資源分布不對(duì)稱等特點(diǎn)形成了高強(qiáng)度的區(qū)域間貨物流量，需要一種強(qiáng)有力的運(yùn)輸方式將整個(gè)國家和國民經(jīng)濟(jì)聯(lián)系起來。2012年7月全國鐵路貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量是2314.39億噸公里，較去年同期同比增長5.36；1-7月鐵路累計(jì)貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量達(dá)17068.68億噸公里，較去年同期累計(jì)同比增長0.9，其中國家鐵路貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量是15938.49億噸公里，同比增長0.5，非控股合資鐵路貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量是1049.34億噸公里，同比增長6.5，地方鐵路貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量是80.86億噸公里，同比增長10.5。近年來，鐵路迎來了快速發(fā)

19、展的黃金時(shí)期，營業(yè)里程不斷成長，建設(shè)步伐加快，已初步形成了兼顧高速和重載的發(fā)達(dá)的鐵路網(wǎng)。根據(jù)國家中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃，到2020年，我國鐵路營業(yè)里程將達(dá)到12萬km。隨著鐵路運(yùn)輸領(lǐng)域技術(shù)的不斷進(jìn)步和基礎(chǔ)設(shè)施整體水平的提高，未來鐵路將依然是現(xiàn)代化運(yùn)輸網(wǎng)中的骨干和中堅(jiān)，鐵路運(yùn)輸將繼續(xù)在建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)，促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展方面發(fā)揮重要作用，中國鐵路的發(fā)展前景廣闊。盡管鐵路運(yùn)輸以其諸多的優(yōu)勢(shì)占有相當(dāng)比重的市場(chǎng)份額，經(jīng)過20多年的體制改革，我國已經(jīng)初步建立起宏觀調(diào)控下的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制。在這一變革過程中，運(yùn)輸市場(chǎng)發(fā)生了很大變化，大宗貨物不斷減少、高附加值、小批量運(yùn)輸不斷增加，對(duì)貨物運(yùn)輸在快捷性

20、、機(jī)動(dòng)性、準(zhǔn)確性、安全性方面提出更高要求，而目前的鐵路運(yùn)輸還難以滿足這些新的貨物運(yùn)輸要求。同時(shí)，公路運(yùn)輸發(fā)展迅速，特別是經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、公路密度大的地區(qū)，公路以其速度、靈活的優(yōu)勢(shì)，分流了鐵路相當(dāng)多的短途運(yùn)量和部分長途運(yùn)量，鐵路貨源不斷流失，貨運(yùn)市場(chǎng)占有率不斷下降，鐵路所占的市場(chǎng)份額還不足15%，從貨物周轉(zhuǎn)量來看，鐵路所占的市場(chǎng)份額也在呈下降趨勢(shì)。鐵路貨物運(yùn)輸在綜合運(yùn)輸體系中的地位受到?jīng)_擊。已經(jīng)失去其壟斷地位。鐵路在貨運(yùn)市場(chǎng)中份額大幅下降不僅有來自國民經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整、經(jīng)濟(jì)增長速度變化和其他運(yùn)輸方式的競(jìng)爭(zhēng)等外在因素的影響，與鐵路運(yùn)輸自身發(fā)展的經(jīng)濟(jì)特征和服務(wù)水平也有密切關(guān)系。鐵路貨運(yùn)在長期的計(jì)劃經(jīng)濟(jì)體制下缺

21、乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，長期受到國家政策的保護(hù)，缺乏深入改革的內(nèi)在動(dòng)力。鐵路所運(yùn)送多是低附加值、批量大的貨物，很難提升在貨運(yùn)市場(chǎng)的地位，而且鐵路的送達(dá)速度慢、便利程度低、貨損貨差嚴(yán)重、靈活性差、無法滿足貨主的要求，導(dǎo)致部分貨源流向其他可選擇的運(yùn)輸方式。 而且就鐵路運(yùn)輸本身而言，由于送達(dá)速度慢、便利程度低、貨損貨差嚴(yán)重、靈活性差、無法滿足貨主的要求等痼疾，去年二季度以來，中國鐵路貨運(yùn)量持續(xù)下降，從3.5億噸直降至約3億噸，幾乎趕上2008年末金融危機(jī)剛剛爆發(fā)時(shí)的跌幅。運(yùn)力和需求矛盾突出，貨物運(yùn)輸能力不足。主要干線和部分地區(qū)線路通過 能力嚴(yán)重不足，車種、箱型結(jié)構(gòu)不合理，運(yùn)力配置不盡科學(xué)等因素制約著鐵路貨運(yùn)

22、 的更大發(fā)展。此外，3月以來，受宏觀經(jīng)濟(jì)影響，今年一季度，全國鐵路貨運(yùn)發(fā)送量完成99074萬噸，較去年同期減少787噸，同比降0.8%左右。從各主要品類來看，今年一季度，全國鐵路煤炭運(yùn)量完成58451萬噸，石油運(yùn)量完成3505萬噸，糧食運(yùn)量完成2584萬噸，化肥及農(nóng)藥運(yùn)量完成2696萬噸1。而且根據(jù)國家發(fā)改委的最新通知，從今年2月20日起，全國鐵路貨物運(yùn)價(jià)從每噸公里11.51分錢提高到13.01分錢，即提高15分錢或13%。一方面鐵路在國家的宏觀調(diào)控下提高了貨運(yùn)價(jià)格，進(jìn)一步加劇了鐵路的貨運(yùn)量的下降。1.2 成件包裝貨物裝載簡(jiǎn)介凡是成件運(yùn)輸和保管的貨物，通常帶有各種包裝，故統(tǒng)稱為成件包裝貨物。這

23、類貨物多屬于日常百貨，五金器材，精密儀器，化學(xué)藥品，文具紙具，種籽食品以及其他貴重物品等。他們的重量、大小及包裝形式各不相同，品類繁多。成件包裝貨物的包裝形式依貨物的性質(zhì)而不同，大致分為：軟包裝（如袋裝、網(wǎng)裝和捆扎等）、半硬包裝（如筐簍、紙箱等）以及硬包裝（如木箱、鐵桶和瓦罐等）三類。裝載成件包裝貨物時(shí)，應(yīng)排列緊密，整齊。當(dāng)裝載高度或?qū)挾瘸鰝?cè)板是，應(yīng)層層壓縫，梯形碼放，四周貨物傾向中間，兩側(cè)超出側(cè)板的寬度應(yīng)一致。袋裝貨物扎口應(yīng)朝向內(nèi)側(cè)。對(duì)超出端側(cè)板高度的貨件，應(yīng)用繩網(wǎng)或繩索串聯(lián)一起捆綁牢固，也可用擋板（壁）、支柱加固2。1.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀現(xiàn)代物流存在著貨物的尺寸與所裝車輛的尺寸之間的矛盾，

24、在空間一定的情況下，盡可能多的裝載貨物，一直是人們研究的重要方向。集裝箱裝載，鐵路貨車、汽車裝載等都是該問題的典型例子。車輛的裝載情況，關(guān)系到貨物的運(yùn)輸效率，關(guān)系到貨車的裝載利用率以及裝載的工作量。能有一個(gè)優(yōu)良的裝載方法，不僅可以節(jié)省時(shí)間和成本，還可以大大的提高鐵路和貨主的綜合效益。要在固定的體積內(nèi)裝載盡可能多的東西，或者盡可能有價(jià)值的物體，這類問題一般稱為Container Loading Problem，簡(jiǎn)稱CLP問題3。我們?cè)谶\(yùn)籌學(xué)中所學(xué)習(xí)的線性規(guī)劃問題、整數(shù)規(guī)劃、動(dòng)態(tài)規(guī)劃等方法就可以用于解決這類問題，但僅限于解空間在較小的情況下。目前的裝載方法研究大部分是基于二維布局技術(shù)的，許多三維布

25、局問題也是通過分層應(yīng)用二維技術(shù)來處理的。由于三維布局問題的復(fù)雜性，在布局問題的研究中，關(guān)于三維布局的研究是有限的，只有少許與復(fù)雜集裝箱裝載問題有關(guān)的論述。布局問題一般分為以下幾種：按階段填充，在深度方向按層布局的啟發(fā)式算法，不僅考慮了空間利用率，而且考慮了重心平衡。一刀切問題，該算法將動(dòng)態(tài)規(guī)劃和運(yùn)算規(guī)則榮譽(yù)樹的搜索中，通過施加“使布局模式最優(yōu)化”這一限制條件來縮小樹的大小，適用于中等規(guī)模的一刀切問題優(yōu)化布局方案的確定。樹搜索算法，理論上對(duì)三維箱體布局有效，但由于三維箱體布局屬NP完全問題，隨著布局箱體增多，解空間暴增，計(jì)算效率較低3。目前三維布局的研究中，對(duì)規(guī)則貨物和不規(guī)則貨物三維擺放方法的研

26、究都比較少。在國內(nèi)的眾多研究中也有少許涉及，例如：郭貝貝在她的論文中，提出了層內(nèi)空間劃分和層內(nèi)合并的規(guī)則。來提高列車的裝載效率4。張霞在visual basic的開發(fā)環(huán)境下，根據(jù)巧裝滿載的原理，開發(fā)出最佳裝載方案的輔助決策系統(tǒng)5。閻威武等人在研究集裝箱裝載時(shí)通過考慮一些實(shí)際應(yīng)用中的約束條件，提出了一種三維集裝箱裝載的啟發(fā)式算法。在算法中采用了三空間分割、平均高度裝載、貨物合并、空間合并等策略，考慮了方向、重量、優(yōu)先順序等約束條件，逐步淘汰差的裝載方案，最后達(dá)到滿意的實(shí)載。顯然國內(nèi)外關(guān)于此方面的研究不少，但是縱觀所有的研究成果，無論是一些高深的研究算法，還是建議的建模計(jì)算，都在某些方面收到很多限

27、制，而且在實(shí)際的操作中并不一定能都應(yīng)用。所以本文在此基礎(chǔ)上，希望能結(jié)合前人的研究成果，能在敞車和棚車裝載成件包裝方向有一定的成果。1.4 成件包裝貨物的相關(guān)問題在鐵路貨場(chǎng)實(shí)地實(shí)習(xí)以后，我們發(fā)現(xiàn)，貨車的裝載，主要依靠叉車，對(duì)一些金屬、化肥、種籽等密度大，體積小的貨物搬運(yùn)；起重機(jī)，裝載例如木材、輸油管道、大型機(jī)器零件等或尺寸巨大，或特別沉重的貨物；人工搬運(yùn)。而且我們了解到，叉車、起重機(jī)的操作人員一般都是沒有對(duì)鐵路的裝載加固、優(yōu)化配置進(jìn)行系統(tǒng)性學(xué)習(xí)，參與人工搬運(yùn)的人員也是如此，而且他們大多數(shù)只是普通的民工，綜合原因，最終導(dǎo)致貨車的裝載過程基本上完全按照工人的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行，搬運(yùn)工人憑經(jīng)驗(yàn)確定裝載貨物的順序

28、，有時(shí)候甚至是隨機(jī)的裝載。并且在裝載過程中他們并非是嚴(yán)格的安裝指揮人員安排的方式去擺放，老是遵循差不多原則。這種經(jīng)驗(yàn)式的裝載方式，不僅裝載的貨物雜亂無章，而且穩(wěn)定性差，大大增加了貨物倒落、損壞貨物的危險(xiǎn)性，并且造成了貨車空間上的浪費(fèi)，增加了運(yùn)輸成本，降低了運(yùn)輸效率。成件包裝貨物由于具有品類多，性質(zhì)復(fù)雜，重量和大小不一，包裝形式多樣，運(yùn)輸和保管的條件不同，而且批量小，作業(yè)環(huán)節(jié)多等特點(diǎn)。而且在許多貨場(chǎng)，正如圖1.2所示，成件包裝貨物的裝載還主要依靠人工經(jīng)驗(yàn)，缺乏科學(xué)實(shí)用的方法來指導(dǎo)，在待裝貨物體積小，件數(shù)多得情況下，如果不能嚴(yán)格的安裝裝車方案擺放，層次不齊，最后就會(huì)車輛容積存在大量虛糜，使得車輛容

29、積利用率嚴(yán)重下降。因此，采用合理的裝載方法，提高所裝載車輛的利用率，降低運(yùn)輸成本，對(duì)鐵路貨運(yùn)進(jìn)行優(yōu)化處理勢(shì)在必行。1.5課題研究的內(nèi)容目前，成件包裝貨物多用通用棚車、通用敞車等車型裝載，當(dāng)然，某些防止日曬、雨雪的貨物也會(huì)選擇集裝箱裝載。兩者的區(qū)別在于容積不同和裝載車門的位置不同，因此貨主在考慮到所裝貨物的裝載情況以及貨物件數(shù)的多少做出不同的選擇。本文僅僅針對(duì)成件包裝貨物常用的裝載車輛中的典型車型，如P70，C62BT等幾種車型來進(jìn)行優(yōu)化方案的選取。鑒于集裝箱和通用敞車裝載方法差別不是很大，而且集裝箱的裝箱問題也較為深刻，因此本文暫不對(duì)此進(jìn)行研究。全文共分為五章，主要內(nèi)容如下：緒論。主要介紹國內(nèi)

30、貨運(yùn)的發(fā)展和裝在優(yōu)化的現(xiàn)狀。對(duì)成件包裝的裝載問題做大致的分析。為下一章做準(zhǔn)備。論文的核心部分。在敞車和棚車中分別裝載長方體和圓柱體貨物時(shí)，建立模型，求出最優(yōu)裝在方案。本章介紹在敞車中裝載不同規(guī)格的成件包裝貨物，提出優(yōu)化方案。做最后的總結(jié)和展望。鐵路裝載中貨物的種類繁多，因此其包裝樣式不一，大小和長度各異，加之貨物裝載中存在的超限貨物、闊大貨物、危險(xiǎn)貨物等情況，故在參考此類學(xué)術(shù)成果的基礎(chǔ)上，對(duì)相應(yīng)的問題充分認(rèn)識(shí)，使成件包裝貨物的裝載能夠從以前的以為的憑借經(jīng)驗(yàn)裝載的情況中得到一些優(yōu)化，從而來降低貨運(yùn)成本，提高運(yùn)輸效率，對(duì)當(dāng)前的鐵路多面臨的很多原因造成的貨運(yùn)量持續(xù)下降的局面有所改善。第二章 成件包裝

31、貨物裝載優(yōu)化問題的相關(guān)基礎(chǔ)理論分析2.1 基本概念凡是成件運(yùn)輸和保管的貨物，通常帶有各種包裝，故統(tǒng)稱為成件包裝貨物。成件包裝貨物大致可以分為九類。分別為：袋裝貨物，如玉米、大米、大豆、木片、水泥、化肥等；筐裝貨物；機(jī)械打包貨物，如棉花、飼草、烤煙等；空鐵桶，如200L空鐵桶、空電石桶等；捆扎成件貨物，如葦席；卷筒紙，如新聞紙、紙袋紙、卷筒紙等；夾板紙；紙漿；其他成件包裝貨物，如輪胎、地板磚、石墨電極、桶裝瀝青、刨花板、聚酯切片等6。比容系數(shù)設(shè)計(jì)容積與標(biāo)記載重的比重。比容系數(shù)的確定于該貨車裝運(yùn)的貨物有關(guān)，不同類型的貨車因裝載貨物種類不同，要求不用的比容系數(shù)，如果車輛的比容系數(shù)取值小于貨物的比容時(shí)

32、，載重不能充分利用，產(chǎn)生計(jì)費(fèi)虧噸，如果車輛的比容系數(shù)取值大于貨物的比容時(shí)，車輛的有效容積未能充分利用，浪費(fèi)車內(nèi)空間。對(duì)于通用貨車，車輛的比容系數(shù)應(yīng)該盡可能等于所裝運(yùn)貨物的加權(quán)平均比容。P62、P64的比容系數(shù)為2.0 ，P70的比容系數(shù)為2.07 。經(jīng)過測(cè)算，新型重載鐵路通用篷車的比容系數(shù)取為2.12.15 ，可以兼顧大多數(shù)貨物的運(yùn)輸需要7。層George & Robinson（以下簡(jiǎn)稱G&R）算法是影響最廣的一種啟發(fā)式算法，主要解決可以按任意方向放置的多種物體裝填問題G&R算法有兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：一是層的劃分，二是確定物體的裝入優(yōu)先級(jí)。其中層的概念對(duì)后來的研究產(chǎn)生了很大影響。該算法的基本思想如下：

33、將物體在深度方向分層填充，盡量使每一層的外表面平整，裝填的每一類物體都被賦予一個(gè)狀態(tài)：打開狀態(tài)（open）或非打開狀態(tài)（unopen），如果某類物體中已經(jīng)有物體裝入箱體內(nèi)，則標(biāo)識(shí)該類物體為open狀態(tài)，反之標(biāo)識(shí)為unopen狀態(tài)，處于打開狀態(tài)的物體優(yōu)先裝入，通常選取處于打開狀態(tài)且沒有裝入箱體的物體數(shù)量最多的那類物體首先裝填新層8。合理裝載貨物合理裝載貨物就是不斷改進(jìn)裝在方法，提高裝載技術(shù)，充分利用貨車的有效容積，合理利用車輛的長度、寬度和高度，提高貨車的裝載量。其主要方法有：緊密裝載根據(jù)貨物的性質(zhì)、形狀及所使用的車輛，采用不同的裝載方法，最大限度的減小貨物之間的間隙。多層裝載與起脊裝載在不超出

34、貨物裝載限界的情況下，盡可能地利用車輛的長度、寬度、高度的空間裝載貨物。合理配置貨物根據(jù)貨物的外形尺寸選擇合理的配置方案，選擇能充分利用車輛容積的裝載方法，可以使車輛裝載容積得到最大限度的利用9。背包問題一個(gè)徒步旅行者在他容量有限的背包里放置那些旅行必需品使總價(jià)值最大的問題。背包問題(Knapsack problem)是一種組合優(yōu)化的NP完全問題。問題可以描述為：給定一組物品，每種物品都有自己的重量和價(jià)格，在限定的總重量內(nèi)，我們?nèi)绾芜x擇，才能使得物品的總價(jià)格最高。問題的名稱來源于如何選擇最合適的物品放置于給定背包中。相似問題經(jīng)常出現(xiàn)在商業(yè)、組合數(shù)學(xué)，計(jì)算復(fù)雜性理論、密碼學(xué)和應(yīng)用數(shù)學(xué)等領(lǐng)域中。也

35、可以將背包問題描述為決定性問題，即在總重量不超過W的前提下，總價(jià)值是否能達(dá)到V？它是在1978年由Merkel和Hellman提出的。有N件物品和一個(gè)容量為V的背包。第i件物品的重量是ci，價(jià)值是wi。求解將哪些物品裝入背包可使這些物品的重量總和不超過背包容量，且價(jià)值總和最大10。階段方程： (2-1)狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程： (2-2) 裝箱問題裝箱問題，設(shè)有許多具有同樣結(jié)構(gòu)和負(fù)荷的箱子 B1，B2， ，其數(shù)量足夠供所達(dá)到目的之用。每個(gè)箱子的負(fù)荷（可為長度、重量等等.）為 C ，今有 n 個(gè)負(fù)荷為 wj，0 wj C ， j = 1，2，n 的物品 J1，J2，Jn 需要裝入箱內(nèi)。裝箱問題就是指尋找一

36、種方法，使得能以最小數(shù)量的箱子數(shù)將J1，J2，Jn 全部裝入箱內(nèi)。把一些箱子裝入容器是一個(gè)在工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常遇到的數(shù)學(xué)難題。裝箱問題可分為一維裝箱問題，二維裝箱問題，三維裝箱問題三種?，F(xiàn)實(shí)生活中常見的是三維裝箱問題。平板車裝填問題平板車裝載是將貨物裝在側(cè)面沒有遮擋或支撐的貨盤上，裝載貨物的邊平行于貨盤的邊，物體之間互不重疊，而且物體裝入的高度不能超過貨盤限定的高度，使得裝載的空間利用率最大托盤裝載的最大特點(diǎn)是側(cè)面沒有遮擋或支撐，貨物碼放時(shí)要考慮其穩(wěn)定性從而保證貨物不會(huì)從貨盤上掉下來，而集裝箱裝載不考慮這種約束。2.2 成件包裝貨物裝載問題涉及的影響因素分析此類貨物多數(shù)用敞車和棚車裝載，貨物可根據(jù)

37、其包裝樣式選擇順著車輛的長、寬、高任一方向裝載，裝載后，貨物的裝載情況也各有不同，不同的裝載方案裝載的貨物件數(shù)也不一樣。因此，車輛的種類、車輛的內(nèi)部尺寸以及所要裝載的貨物的包裝尺寸等等條件都會(huì)影響最終貨物的裝載件數(shù)和車輛的載重利用率。一般成件包裝貨物裝載時(shí)，采用叉車和人力裝卸兩中方式。人力裝卸時(shí)，不僅要保證人身安全，而且對(duì)于一些易碎貨物、貴重貨物、包裝不結(jié)實(shí)的貨物等，作業(yè)中應(yīng)做好安全防范措施，保證貨物和人身的安全。一些桶裝液體，采用人力搬運(yùn)時(shí)，應(yīng)用小車裝卸，還可以利用斜面滾動(dòng)的方式。由于貨物易滾動(dòng)，在搬運(yùn)時(shí)時(shí)刻注意，不要站在貨物滾動(dòng)的前方，平面滾動(dòng)時(shí)不要推動(dòng)貨物的邊緣。棚車裝卸的時(shí)候，車門處應(yīng)

38、該留有一定的空隙，利于車門的關(guān)閉，也方便到站卸車。車內(nèi)的貨物，一定要保證穩(wěn)定性，不要有安全隱患。貨物的重心要指向車廂內(nèi)，還要做好合理的加固措施。采用叉車裝卸時(shí)，由于叉車只有兩個(gè)貨叉，對(duì)于散小的貨物裝卸時(shí)會(huì)造成不便。因此我們一般運(yùn)用托盤配合叉車裝卸。在托盤上擺放時(shí)，我們一般用一下幾種方法碼放：對(duì)排碼放，T型碼放，工字型碼放，三角形、梯形及梅花形碼放，交叉碼放，套裝碼放，配裝碼放等。成件包裝貨物一般用棚車和敞車裝載，但每一種車輛也有很多種型號(hào)，相應(yīng)的，車輛內(nèi)部尺寸也有所不同。 由于待裝貨物的種類、包裝形狀、狀態(tài)、物理性質(zhì)等方面千差萬別，在我們的裝載中可能還會(huì)受到以下約束：方向約束：裝載中，某些貨物

39、只允許一個(gè)方向的放置。承重約束：雞蛋、玻璃等易碎類的貨物裝載的上層貨物在承受范圍內(nèi)。裝載順序約束：對(duì)于非直達(dá)運(yùn)送的貨物，由于貨物到達(dá)的目的地不同，在裝載時(shí)有先到后裝的約束。超限及限速約束：裝載造成的超限和相應(yīng)的為了安全考慮的限速要求。隔離約束：某些貨物不能與其他貨物混裝而造成的不能同車裝載。2.3 成件包裝貨物裝載問題的分類對(duì)于成件包裝貨物，裝載中收到很多條件的約束，從總體來看，有規(guī)則包裝和不規(guī)則包裝之分，也有包裝形狀的差異；對(duì)于裝載的貨車，有棚車和敞車之分。對(duì)于成件包裝貨物裝載，又有同規(guī)格包裝貨物裝載和不同規(guī)格包裝貨物裝載之分，還有貨主選擇不同的線路，就會(huì)有相應(yīng)的限速情況，故還有超限情況的存

40、在。由于貨物種類眾多，所求問題的目標(biāo)和約束也是多種多樣的，根據(jù)待裝貨物的形狀，車輛種類及裝填方式，就會(huì)形成不同的裝載方案，也會(huì)對(duì)車輛的載重利用率和運(yùn)費(fèi)等產(chǎn)生不同的結(jié)果。因此，本文將會(huì)從以下幾種情況對(duì)該問題進(jìn)行研究。敞車裝載成件包裝貨物棚車裝載成件包裝貨物2.4 論文結(jié)構(gòu)圖圖2.1 論文結(jié)構(gòu)圖第三章 同規(guī)格成件包裝貨物的裝載優(yōu)化3.1 相關(guān)說明對(duì)于以下本文中出現(xiàn)的模型，作如下說明：1.本文采用的是三維笛卡爾坐標(biāo)系；車輛坐標(biāo)系示意圖：圖3.1 貨車采用的笛卡爾坐標(biāo)系貨物坐標(biāo)示意圖：(1) 圖3.2 長方體貨物本文中假設(shè)貨物的最長邊為a，次長邊為b，最短邊為c。(2)圖3.3 圓柱體貨物2.本文假設(shè)

41、底層貨物可以承受上層貨物的重量；3.一般情況下，貨物橫截面積大的一面擺放應(yīng)與車廂的底面平行；4.考慮到實(shí)際情況，貨物之間擺放是會(huì)有間隙，而且貨物件數(shù)擺放越多，最終造成的間隙之和越大，因此在實(shí)際操作中要適當(dāng)?shù)臏p小車廂內(nèi)部尺寸。5.本文所建的數(shù)學(xué)模型屬于整數(shù)規(guī)劃，所以再次限定，模型中出現(xiàn)的所有除法，結(jié)果均采用去尾法取整。為了較大限度的滿足問題的需要又不失一般性，本文的問題模型還做如下限定： eq oac(,1)貨物從車廂的一端裝載，不能超出棚車的容納范圍。敞車由于車輛未完全封閉，因此可根據(jù)具體情況決定，但車輛上部突出車體的貨物一般擺放為梯形，并進(jìn)行合理的加固。 eq oac(,2)貨物的擺放必須與

42、坐標(biāo)軸平行或垂直，不能斜放； eq oac(,3)貨物不能懸空放置。 3.2 敞車裝載成件包裝貨物3.2.1 問題分析敞車因?yàn)榫哂袛啾凇?cè)壁、地板而無車頂，在裝載過程中采用機(jī)械吊裝作業(yè)，由貨車底層向上裝載，對(duì)成件包裝的貨物也很方便。本章節(jié)研究的是敞車裝載同規(guī)格的成件包裝貨物，優(yōu)化的目標(biāo)是確定使車輛載重利用率和空間利用率最高的裝載方案。例如，敞車C62BT主要技術(shù)參數(shù)：表3-1 敞車C62BT主要技術(shù)參數(shù)表車型自重(t)載重(t)車內(nèi)長寬高(mm)軸數(shù)固定軸距轉(zhuǎn)向架中心距(mm)底板面至軸面高度(mm)重心高度(mm)車體材質(zhì)C62BT22.660125002890200041750870010

43、871000耐候鋼尺寸很大的貨物若貨物很大，車廂長度方向只能裝載一件時(shí)，為了防止重心偏移，造成車輛失衡，貨物擺放時(shí)應(yīng)注意對(duì)稱擺放。如圖所示： 圖3.4 尺寸很大的貨物裝載正方體正方體在成件包裝貨物的裝載中屬于最簡(jiǎn)單的貨物，對(duì)于擺放方向沒有要求，因此比較容易。即。貨物有一個(gè)面是正方形當(dāng)貨物有一個(gè)面是正方形時(shí)（圖3.2），擺放方式就只限于豎著擺放、順車長平放、順車寬平方三種。若貨物要求擺放方向時(shí)就變成一種或者兩種了。 圖3.5 有一個(gè)面是正方形的貨物當(dāng)以正方形面為底面擺放時(shí)。當(dāng)平躺著擺放時(shí)，貨物可以選擇順車長方向和順車寬方向兩種擺放。就敞車而言，無頂，采用從下往上的裝載。而且C62BT車輛長度方向

44、的尺寸是寬度4.3倍，高度的6.25倍，所以，以車輛底面為層，從下往上裝載，既方便了裝載，而且所造成的零碎剩余空間也較選擇車輛其他面為層進(jìn)行裝載時(shí)少了很多。以車輛的底面為層進(jìn)行優(yōu)化裝載，這種問題相當(dāng)于在一塊面積一定的鋼板上截取盡可能多的規(guī)定尺寸的小面積鋼板。這就變成了二維的整數(shù)規(guī)劃問題。一維的整數(shù)規(guī)劃問題，如在一定長度的鋼管上截取盡可能多的不同尺寸的短鋼管，我們往往是列出所有的可能性，然后根據(jù)結(jié)果所造成的浪費(fèi)情況而選擇最優(yōu)方案，但上升維數(shù)以后，要想列出所有的可能情況是不可能的。所以我們必須尋找另外的方法。正是因?yàn)檐囕v長度尺寸是寬度尺寸的數(shù)倍，因此一般性裝載貨物時(shí)先擺滿車寬方向， 然后由車輛一端

45、向另一端裝載，這樣浪費(fèi)的零碎剩余空間也較少。因車長遠(yuǎn)大于車寬和車高，所以還是以車底面為層進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。確定了底面的裝載方法后，上層的貨物就可以按此位置擺放。但應(yīng)該盡量使裝載的貨物層面平整，凹凸不要太明顯。為了很明確的知道具體的裝載方法，最好直接確定長度方向和寬度方向所裝載的順車長和順車寬方向的貨物的具體件數(shù)。長寬高都各不相等的長方體若待裝貨物對(duì)裝載方向有要求這時(shí)的情況和本章節(jié)3中的貨物平放是一樣的。將待裝貨物的平行于車輛底面即平行于面的一面看作是本章節(jié)3中貨物的長方形面。若袋裝貨物對(duì)裝載方向沒有要求當(dāng)貨物不要求裝載方向時(shí)，貨物可以選擇三個(gè)不同的面之一來作為底面裝載，因此我們?cè)谝攒囕v底面為層進(jìn)行

46、優(yōu)化裝載時(shí)，此種問題和本章節(jié)3中的情形相似。只不過該問題將變的更為復(fù)雜。為了防止貨物在運(yùn)輸過程中發(fā)生傾覆，損壞貨物的現(xiàn)象，也為了更方便的進(jìn)行加固，一般情況下，我們將貨物面積最大的一面，作為底面裝載，降低了貨物的重心，使貨物更穩(wěn)定，不易傾倒。袋裝貨物圖3.6 小顆粒或者粉末狀貨物袋裝貨物一般都為玉米、大麥、化肥等小顆粒狀或者粉末狀的貨物（圖3.3），裝入編織袋中后，單件貨物就變成一個(gè)橢圓狀。編織袋因所裝貨物的多少和重量而呈現(xiàn)不同的形狀，市面上也有很多不同尺寸的編織袋，因此在裝載優(yōu)化是我們將袋裝貨物看做是一個(gè)剛能容下一件袋裝貨物的長方體。但由于袋裝貨物的性質(zhì)，此類貨物一般是平放在的車輛底面，即以最

47、大面積的一面為底進(jìn)行裝載。因此，袋裝貨物的裝載可以看做是對(duì)貨物裝載方向有要求的貨物。鐵路貨物裝載加固規(guī)則對(duì)此也有要求：裝載成件包裝貨物時(shí)，應(yīng)排列緊密、整齊。當(dāng)裝載高度或?qū)挾瘸鲐涇嚩藗?cè)墻（板）時(shí)，應(yīng)層層壓縫，梯形碼放，四周貨物傾向中間，兩側(cè)超出側(cè)墻（板）的寬度應(yīng)一致。袋裝貨物袋（扎）口應(yīng)朝向車內(nèi)11。圓柱體圖3.7 圓柱體貨物圓柱狀的貨物（圖3.4），由于兩端為圓形，如果以圓形為底面裝載，若裝不滿整個(gè)底面，可能會(huì)出現(xiàn)傾覆，造成整輛車貨物的崩塌；如果以側(cè)面為底面裝載，貨物又會(huì)向兩側(cè)滾動(dòng)，給加固帶來很多不必要的麻煩。3.2.2 長方體貨物建立模型通過上面的分析，我們可以將通用敞車裝載的成件包裝貨物

48、大致分為長方體貨物和圓柱體貨物。 如果待裝貨物沒有對(duì)裝載方向有要求時(shí)，在車輛的車廂里裝載可以有6種不同的裝載方式。假設(shè)車輛的車為l，寬為w，高為h，貨物的長為a，寬為b，高為c，則有如圖所示的6種方案（圖3.5）。圖3.8 貨物裝載的六種方向?yàn)榱颂岣哕囕v的載重利用率，我們應(yīng)該在車輛內(nèi)裝載盡可能多的貨物。由于貨物有較多的裝載方式，要是想獲取裝載方案中所裝載的貨物件數(shù)是很困難的，因此在設(shè)計(jì)方案是我們選擇貨物盡可能的占最多的車輛底面面積，底層貨物的裝載方法確定后，我們?cè)谘b載上一層的貨物時(shí)就按照底層貨物的裝載方法進(jìn)行碼放。該問題的數(shù)學(xué)模型為：設(shè)：貨物的長為a，寬為b，高為c；車輛的內(nèi)部尺寸為：長為l，

49、寬為w，高為h；車輛寬度方向上，一列中，貨物以邊軸的方向裝載的件數(shù)為ya，以邊軸的方向裝載的件數(shù)是yb，以邊軸的方向裝載的件數(shù)為yc；車輛長度方向上，ya一行中，貨物以邊軸的方向裝載的件數(shù)為xb1，以邊軸的方向裝載的件數(shù)為xc1；車輛長度方向上，yb一行中，貨物以邊軸的方向裝載的件數(shù)為xa2，以邊軸的方向裝載的件數(shù)為xc2；車輛長度方向上，yc一行中，貨物以邊軸的方向裝載的件數(shù)為xa3，以邊軸的方向裝載的件數(shù)為xb3； 貨車的載重為g； 貨物的單件重量為t； 圖3.9 敞車裝載長方體貨物的未知數(shù)設(shè)置示意圖 目標(biāo)函數(shù)和約束條件為： (3-1)通過上面的模型，我們可以知道，待裝貨物按照6中不同的裝

50、載方式在車輛底面裝載的具體件數(shù)。在車輛端墻范圍的空間內(nèi)，通過上面的結(jié)果，我們可以求出該方案的車輛載重利用率和空間利用率和裝載的件數(shù)。貨物件數(shù)： (3-2)注：在該公式的計(jì)算過程中，列車高和貨物長寬高之比的結(jié)果采用舍去小數(shù)位數(shù)取整的方法。車輛載重利用率： (3-3)以上的貨物裝載件數(shù)，車輛載重利用率和車輛空間利用率是在貨物的裝載為超出車輛端墻的高度的情況下計(jì)算得出的，而在實(shí)際中，敞車由于無頂，貨物可以適當(dāng)?shù)某鲕囕v端墻裝載，使車輛的利用率更高。車輛載重利用率小于100%，這時(shí)候如果貨物的性質(zhì)允許，可以在超出車輛端墻范圍的空間里裝載。在車輛的上部空間內(nèi)，為了保證所裝載的貨物的穩(wěn)定性，一般性，采用梯

51、形結(jié)構(gòu)來碼放貨物，并加固。在此，我們舉一個(gè)例子來說明和驗(yàn)證。3.2.3 實(shí)例說明假設(shè)在通用敞車C62BT中裝載長方體貨物，單件貨物種5kg，貨物尺寸為300mm200mm100mm，車輛的內(nèi)部尺寸為12500mm2890mm2000mm，車輛載重為60t，將數(shù)據(jù)代入公式中，其結(jié)果為： (3-4)ya=0，yb=14，yc=0，xa2=40，xa3=0，xb1=0，xb3=0，xc1=0，xc2=5;Lingo運(yùn)行結(jié)果為：圖3.10 敞車裝載長方體貨物時(shí)的運(yùn)行結(jié)果根據(jù)得出的結(jié)果，可以計(jì)算出在車廂的車墻高度的范圍內(nèi)裝載的件數(shù)為 這時(shí)，車輛的載重利用率為 從上面的例子我們可以看出，因長方體貨物的擺放

52、方向繁多，所以在合理的優(yōu)化的情況下，可以使貨車的裝載利用率提高很多，提高了運(yùn)輸效率。而且從最終裝載方案來看，擺放的方式并非十分雜亂，對(duì)于實(shí)際的裝載提供了可能性。3.2.4 圓柱體貨物建立模型圓柱體貨物的裝載在提高車輛載重利用率的同時(shí)，保證貨物的整體穩(wěn)定性也是非常重要的。圓柱體的貨物比長方體貨物更容易倒塌傾覆，所以在裝載過程中特別應(yīng)注意貨物的穩(wěn)定。如果待裝貨側(cè)面圓形直徑較長，且重心處在車輛的箱體內(nèi)，可以在裝載的同一平面內(nèi)，全部以圓形為底面裝載，也可以以圓形面為底面和以圓弧面為底面混合裝載。在超出車輛端墻的空間里，如果貨物直徑長度大于高度，全部采用圓面為底進(jìn)行裝載，如果貨物直徑小于高度，全部采用圓

53、弧面為底進(jìn)行裝載，且采用梯形結(jié)構(gòu)裝載。設(shè)：待裝貨物的重心處在車廂范圍內(nèi)；圓柱體貨物的端部圓面的直徑為r；圓柱體的長度為s；車輛的內(nèi)部尺寸為：車為l，寬為w，高為h；車輛寬度方向上，一列中，貨物以軸的方向裝載的件數(shù)為ys，以軸的方向裝載的件數(shù)是yr；車輛長度方向上，一行中，貨物以軸的方向裝載的件數(shù)為xs，以的方向裝載的貨物件數(shù)為xi，以軸的方向裝載的一行中件數(shù)為xr； 貨車的載重為g；貨物的單件重量為t；圖3.11 敞車裝載圓柱體貨物的未知數(shù)設(shè)置數(shù)學(xué)模型為： (3-5) 計(jì)算出上述模型的結(jié)果后就可以知道，在車輛的底層裝載貨物的具體擺放方法和件數(shù)。單層貨物的件數(shù)為： 圓柱體裝載時(shí)，可以在兩根圓柱縫

54、隙上方裝一件貨物，這樣降低了貨物的重心，使裝載的貨物件數(shù)更多。設(shè)：當(dāng)貨物以的方向裝載時(shí)，在車廂車墻的范圍內(nèi)能裝載的層數(shù)為：當(dāng)貨物以的方向裝載時(shí)： (3-6) (3-7) (3-8)當(dāng)貨物以的方向裝載時(shí)： (3-9) (3-10) (3-11) 3.2.5 實(shí)例說明【例】設(shè)在車輛通用敞車C62BT中裝載圓柱形貨物，單件貨物重量為30kg，貨物直徑為200mm，長度為1000mm，車輛內(nèi)部尺寸為12500mm2890mm2000mm，車輛載重為60t，計(jì)算結(jié)果為： (3-12)xs=12，xr=0，xi=2，ys=0，yr=14lingo計(jì)算結(jié)果為：圖3.12 長方體裝載圓柱體貨物的計(jì)算結(jié)果單層貨

55、物的件數(shù)為 由結(jié)果可以看出，全部的貨物按照方向擺放，兩種擺放方向可以擺放的層數(shù)分別為： 整輛車總得貨物數(shù)量為：此時(shí)的車輛載重利用率為： 從本例的結(jié)果來看，此裝在方案不僅可以使貨物的裝載穩(wěn)定性提高，不易傾覆，更提高了車輛的裝載利用率。3.3 通用棚車裝載同規(guī)格成件包裝貨物3.3.1 問題分析我國鐵路通用篷車主要用于運(yùn)輸免受日曬、雨雪侵襲的成件貨物、零擔(dān)貨物以及各種袋裝等包裝貨物。受到棚車車門開在一側(cè)的限制，棚車的裝載一般是用叉車來進(jìn)行裝卸。因此所裝載的貨物也會(huì)由于車門受到尺寸上的限制。本章節(jié)研究的是棚車裝載同規(guī)格的成件包裝貨物，優(yōu)化的目標(biāo)是確定使車輛載重利用率和空間利用率最高的裝在方案。例如，棚

56、車P70主要技術(shù)參數(shù):表3-2 棚車P70主要技術(shù)參數(shù)表軸重載重自重自重系數(shù)容積/比容系數(shù)()最高運(yùn)行速度()237024.60.351452.07120車輛長度裝載長度車輛定距裝載寬度裝載高度車門高度車門寬度1706616087121002793345225393012通用篷車和敞車的區(qū)別在于，棚車無頂，貨物從上方吊裝，靈活方便，而棚車有頂，貨物需要從側(cè)面的車門裝載，從而限制了貨物的尺寸。如果同時(shí)裝滿三輛同種型號(hào)的車輛，第一輛車的長度方向上剩余1cm，第二輛車的寬度方向上剩余1cm，第三輛車的高度方向上剩余1cm。這三種裝載方法所剩余的容積是不同的，裝載的貨物件數(shù)也是不同的。第一輛車的剩余容

57、積最小，若車輛的高度小于寬度，則第二輛車次之，第三輛車剩余空間最大。所以，為了使車輛裝載后的剩余空間最小，就首先應(yīng)裝滿車輛的寬度和高度，最后再確定車輛長度方向上裝載的件數(shù)。棚車的裝載，是從車門進(jìn)入，先裝載車輛的兩端，最后裝車輛中部的空間。棚車的裝載方案的確定可按照以下兩步來確定：確定貨物在車輛寬度和高度方面的裝載方法，即確定車輛端部的裝載方法。敞車裝載貨物時(shí)已經(jīng)介紹，單件貨物，與車輛的底面有六種不同的擺放方法。棚車是先裝載車輛端部，同樣有六種裝載方法。在車輛的斷面，順著車寬或者車高裝載，只能是貨物的長、寬、高的某種組合。確定車輛端部的貨物裝載最佳方案，就是在各種配置中選擇最優(yōu)的方案。確定車輛車

58、門處的裝載方案當(dāng)端部裝載方案裝到車門處時(shí)，可根據(jù)剩余的車輛長度確定貨件的配制方法，但是，應(yīng)注意防止車門被貨物堵塞。為了充分利用車門處的容積，也可變動(dòng)車門附近的13行貨物的裝載方法，加大剩余容積的調(diào)整范圍，以裝載更多的貨件。3.3.2 貨物分類棚車由于其有車頂?shù)膬?yōu)勢(shì)，一些需要防雨、防曬的貨物會(huì)選擇用棚車來裝載。但是其所裝載成件包裝貨物與敞車類似，也分為長方體物件和圓柱體物件。大多數(shù)可以用敞車裝載的貨物都可以用棚車裝載，僅在尺寸方面有較大的限制。通用棚車p1的車門尺寸為2287mm1588mm，棚車p60的車門尺寸為2578mm1950mm，棚車p70的車門尺寸為2539mm3012mm。可以看出

59、，隨著車輛類型的不同，棚車的車門尺寸也會(huì)隨著變化。因此，袋裝貨物的最大長度不能大于車門的尺寸。3.3.3 長方體貨物建立模型與敞車裝載貨物類似，棚車裝載貨物時(shí)，首先裝滿車輛一端，以車輛端部為層來裝載貨物，建模思想和敞車相似。數(shù)學(xué)模型為：設(shè)：貨物的長為a，寬為b，高為c；車輛的內(nèi)部尺寸為：長為l，寬為w，高為h；車門寬為e，高為f；車輛高度方向上，一列中，貨物以邊軸的方向裝載的件數(shù)為za，以邊軸的方向裝載的件數(shù)是zb，以邊軸的方向裝載的件數(shù)為zc；車輛寬度方向上，za一行中，以邊軸的方向裝載的件數(shù)為yb1，以邊軸的方向裝載的件數(shù)為yc1；車輛寬度方向上，zb一行中，貨物以邊軸的方向裝載的件數(shù)為y

60、a2，以邊軸的方向裝載的件數(shù)為yc2；車輛寬度方向上，zc一行中，貨物以邊軸的方向裝載的件數(shù)為ya3，以邊軸的方向裝載的件數(shù)為yb3；貨車的載重為g；貨物的單件重量為t；數(shù)學(xué)建模為： (3-13)圖3.13 棚車裝載長方體貨物時(shí)端部的未知數(shù)設(shè)置示意圖單層貨物件數(shù)： (3-14)貨物在一層中可以有六種不同的裝載方式，所以裝載后，整個(gè)層面并不是整齊的，會(huì)有突出的部分，甚至在單個(gè)層面中會(huì)有三種凹凸的層面。所以在車輛的每個(gè)端部的裝載層數(shù)為： (3-15)貨物以順車長（）擺放時(shí)：貨物以順車寬（）擺放時(shí)： (3-16)貨物以順車高（）擺放時(shí)： (3-17)裝完車輛的兩端后，最后裝載車輛中部的矩形空間。在這