CN101593321A - 一种车辆货物装载方法以及货物装载方案确定装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及交通运输领域，尤其涉及对运输车辆进行合理的货物装配技术。本发明提供了一种车辆货物装载方法以及货物装载方案确定装置，所述方法包括：按照待装载物品的运送目的地由远到近的顺序确定所述待装载物品配装的先后顺序；确定各待装载物品的容重比，对于运送目的地相同的待装载物品，按照各物品的容重比从小到大的顺序确定配装的先后顺序；根据确定的待装载物品配装的先后顺序，依次确定待装载物品在车载空间中的装载位置信息；根据确定的各待装载物品配装的先后顺序以及装载位置信息将所述待装载物品配装到所述车辆的车载空间中。由于根据货物的属性并结合车厢内的有效空间信息合理配装货物，从而提高了装卸效率、降低了运输成本。

Description

一种车辆货物装载方法以及货物装载方案确定装置

技术领域

本发明涉及交通运输领域，尤其涉及对运输车辆进行合理的货物装配技术。

背景技术

随着物流业的发展，每天都有大量的货物需要发往不同的地点。在货物的集散地，将货物分别装载到发往不同方向、不同地点的车辆上以运抵目的地；运送货物的车辆可以是汽车也可以是火车。

为了降低运输成本，在现有技术中应用了多种算法来解决有效利用车厢内空间的问题。例如，现有技术中以不同的四分区算法解决在有限的空间内配装二维货物的问题，Bischf和Dowsland在四分区算法思想的基础上，提出用五分区方法求解单品种货物的配装问题，该方法需要检验大量的可能模式。

此外，现有技术的深度优先搜索算法能解决小规模的货物配装问题，但是由于该算法的计算量随装入货物数目的增加呈指数式增长，因此不适合大规模的货物配装问题。

另一种现有技术的配装方法采用多项式近似算法求解多品种货物的配装问题，其求解过程中优先考虑体积或者重量约束。此外，还可以采用容重比逐渐逼近的方法解决配装问题，并采用静态和动态容重比平衡法较好地解决装载能力有限下多品种货物的配装问题；或者采用快速启发式算法：根据待装货物体积、重量与货车客积、载重的相对关系，将货物分为两类，在此基础上，解决零散货物的单车和多车装载问题。

在货物的实际装载运输过程中发现，虽然根据现有技术的装载方法可以有效的利用车辆内的空间，但是，往往同时装车的货物并不是在同一目的地被卸载。也就是说，运送货物的车辆可能途经若干个站点，在每个站点都需要卸载货物。那么，根据现有技术的装载方法，有些需要在先到达的站点进行卸载的货物可能被配装到车辆车厢内部较深的空间，导致卸载时很麻烦。因此，现有技术中的装配方法只是从节省空间的角度来考虑运输成本的降低，并没有考虑装载顺序，使得实际装卸效率低、运输成本仍然较高。

发明内容

本发明实施例提供了一种车辆货物装载方法以及货物装载方案确定装置，用以根据货物的属性合理配装货物，以提高装卸效率、降低运输成本。

一种车辆货物装载方法，包括：

按照待装载物品的运送目的地由远到近的顺序确定所述待装载物品配装的先后顺序；确定各待装载物品的容重比，对于运送目的地相同的待装载物品，按照各物品的容重比从小到大的顺序确定配装的先后顺序；

根据确定的待装载物品配装的先后顺序，依次确定待装载物品在车载空间中的装载位置信息，并将确定了装载位置信息的物品记为已装物品；其中，确定某个待装载物品在车载空间中的装载位置信息具体包括：将所述车辆的车载空间中除去已装物品所占空间之外的空间划分有效空间，从体积大于当前获取的待装载物品的体积的有效空间中选择体积最小的有效空间，根据选择的有效空间确定该待装载物品在车载空间中的装载位置信息；

根据确定的各待装载物品配装的先后顺序以及装载位置信息将所述待装载物品配装到所述车辆的车载空间中。

一种货物装载方案确定装置，包括：

物品划分模块，用于根据所述车辆的待装载物品的运送目的地对所述待装载物品进行划分；

配装顺序确定模块，用于按照待装载物品的运送目的地由远到近的顺序确定将所述待装载物品配装的先后顺序；对于运送目的地相同的待装载物品，按照各物品的容重比从小到大的顺序确定配装的先后顺序。

装载位置信息确定模块，用于根据所述配装顺序确定模块确定的待装载物品配装的先后顺序，依次确定待装载物品在车载空间中的装载位置信息，并将确定了装载位置信息的物品记为已装物品；其中，确定某个待装载物品在车载空间中的装载位置信息具体包括：将所述车辆的车载空间中除去已装物品所占空间之外的空间划分有效空间，从体积大于当前获取的待装载物品的体积的有效空间中选择体积最小的有效空间，根据选择的有效空间确定该待装载物品在车载空间中的装载位置信息。

本发明实施例由于根据物品运送目的地的远近顺序来决定物品的配装顺序，从而方便先到站的物品进行卸载，并且对于同一运送目的地的物品考虑其容重比、车厢配装的有效空间等因素，更为合理安排配装顺序并有效利用车厢空间，配装方案更为合理，从而进一步降低了运输成本。

进一步，本发明实施例还根据单个车辆的容重比、载重等因素，确定该车辆所能装载的物品的总量，达到车辆的最大利用率，同时保证车辆不超载，更进一步提高运输效率，降低运输成本。

附图说明

图1为本发明实施例的将货物A装载到开往方向B的车辆的示意图；

图2为本发明实施例的货物配装到车辆上的方法流程图；

图3为本发明实施例的确定同一到达站点的货物的配装顺序的方法流程图；

图4为本发明实施例的确定同一到达站点的货物的配装顺序以及配装空间的方法流程图；

图5为本发明实施例的确定单车装载货物总量的方法流程图；

图6为本发明实施例的车辆货物装载方案确定装置内部结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供的货物装载方法，将待装货物按照到站点的不同进行划分，并将到站点远的货物先进行配装，从而方便先到站的货物进行卸载，提高装卸效率、降低运输成本；进一步，为了提高车厢空间利用率，以及车辆行驶的平稳度，在结合货物配装顺序的基础上还考虑货物的容重比，或者体积，以及可利用的车厢内的有效空间来作出更为合理的配装方案，更进一步降低运输成本。

下面结合附图详细说明本发明实施例的具体实施方案。

如图1所示，假设有一堆货物A可以通过开往方向B的车辆运送到目的地，那么货物配装到车辆上的方法，可以如图2所示的流程图，包括如下步骤：

S201、根据待装载的货物(或称物品)的到达站点(即运送目的地)对货物进行划分。

假设开往方向B的车辆途经m个站点，顺序依次为第1站点、第2站点......第m站点，则将待装载的货物A根据到达站点分为m组分别对应m个站点。

S202、按照待装载货物的到达站点由远到近的顺序确定所述待装载货物配装的先后顺序。

具体为，到达站点远的货物优先进行车辆配装，即对于到达站点靠后的货物所确定的装载顺序为先装载：先将到达第m站点的第m组货物进行装载，之后是第m-1组的货物进行装载......这样，先到站的货物由于后装载，因此，可以便于到站时的卸载，从而提高装卸效率、降低运输成本。

S203、根据确定的待装载货物配装的先后顺序将所述待装载货物配装到车辆的车载空间中。

进一步，对于同一到站点的货物还可以考虑货物的容重比，或者是体积来决定装载顺序，进一步提高空间利用率、降低运输成本。

对于同一到达站点的货物，假设货物A中的第i组货物(1≤i≤m)，可以根据如下方法(流程图如图3所示)确定其装载顺序以及在车厢中堆放位置，具体步骤包括：

S301、将第i组货物按照各货物的容重比进行排序。

货物容重比b＝v/g，其中，v表示货物的体积，g表示货物的重量；容重比越大的货物，其密度越小。

S302、按照第i组货物中各货物的容重比从小到大的顺序确定该到达站点的待装载货物的配装的先后顺序。

即对于同一到站点的货物，优先装载容重比小的货物。

依次确定第i组中的货物的装载顺序以及配装空间的方法，流程图如图4所示，包括如下步骤：

S400、将第i组货物按照各货物的容重比从小到大的顺序进行排序。

例如，排序第1的货物容重比最小，其次是容重比次小的货物......排序最后的为容重比最大的货物。

S401、令j＝0。

S402、j＝j+1，判断j是否小于n(n为第i组货物中的货物个数)；若是，执行步骤S403；否则，第i组货物堆放空间确定结束。

S403、获取排序第j的货物的体积信息。

S404、获取车载空间(车厢)内的有效空间信息。

将所述车辆的车载空间中除去已装物品所占空间之外的空间划分有效空间。有效空间指的是车厢内当前可以用于堆放货物的空间，即还没有被占用的空间。通常，可以将车厢内没有被占用的空间划分为若干个独立的子空间，称为有效子空间，每个有效子空间的具体位置由该有效空间的原点坐标，以及X、Y、Z(长、宽、高)坐标描述。极大有效子空间是由两个以上相邻的子空间所组合的更大有效空间。如何根据车载空间中的剩余空间划分有效空间为本领域技术人员所熟知。

S405、根据有效空间信息判断第j货物是否可以放得下；如果可以，执行步骤S406；否则，执行步骤S411。

根据有效空间信息判断第j货物是否可以放得下，具体可以是，根据有效子空间的体积对各有效子空间排序，按从小到大的体积顺序依次将各有效子空间的体积与第j货物的体积进行比较，若当前比较的有效子空间的体积大于等于第j货物的体积(即当前比较的有效子空间可以放下第j货物)，则选择该有效子空间作为第j货物的堆放空间；如果比较了所有的有效子空间后，不存在有效子空间可以放下第j货物(即所有的有效子空间的体积都小于第j货物的体积)，则划分极大有效子空间，按从小到大的体积顺序依次将各极大有效子空间的体积与第j货物的体积进行比较，若当前比较的极大有效子空间的体积大于等于第j货物的体积(即当前比较的极大有效子空间可以放下第j货物)，则选择该极大有效子空间作为第j货物的堆放空间。在选择了有效空间后，执行步骤S406。此时，选择的有效空间为体积大于第j货物的有效空间中体积最小的有效空间，这样可以尽量节约空间；如果判断对于所有的有效空间，第j货物都无法放入，则执行步骤S411。

S406、将第j货物分配到当前选择的有效空间作为该货物的堆放空间，从而确定第j货物在车厢内的装载位置信息，记第j货物为已装载货物；并重新划分车厢内的有效空间。

将第j货物分配到当前选择的有效空间作为该货物的堆放空间，从而确定第j货物在车厢内的装载位置信息，即以选择的有效空间的原点和坐标作为第j货物在车厢内的堆放位置信息。在重新划分了车厢内的有效空间后，一种方法是可以跳转到步骤S402，对下一个货物确定堆放空间；另一种方法是继续执行步骤S407，进一步确定待装货物中体积大的货物以优先装入。

重新划分车厢内的有效空间的具体方法为本领域技术人员所熟知，此处不进行详细介绍。

S407、获取当前体积最大的未装货物k的体积信息，计算更新后的有效空间能否放下k(即是否存在有效空间的体积大于货物k的体积)，若能，选择其中可放下货物k的最小的有效空间作为货物k的堆放空间，从而确定货物k在车厢内的装载位置信息，并记货物k为已装货物后，跳转到步骤S402；否则，执行步骤S408。

S408、将第j货物从已装载货物中移除，并令j＝j-1。

S409、计算删除后的有效空间，判断是否可以放下货物k，当可以放入时，选择其中可放下货物k的最小的有效空间作为货物k的堆放空间，并记货物k为已装货物后，跳转到S402；否则，跳转到S410。

S410、j是否为0？若是，则无法装下货物k，将k记为剩余货物，从待装货物中删除，跳转到S402；否则，跳转到S411。

S411、是否还有能放在剩余有效空间内的待装货物(记为r)，若是，将货物r分配到选择的有效空间作为该货物的堆放空间，并确定货物r在车厢内的装载位置信息，记货物r为已装载货物后，跳转到S402；否则，跳转到S412。

S412、车辆已装满，算法结束。剩余货物可以装载到其它车辆上。

根据上述确定的货物配装顺序以及货物堆放空间，可以得出细化到车厢内具体位置的货物装载计划，对于一些特殊的需求，可在计算机编制结果的基础上，进一步通过人机交互对车厢内的堆放方案进行调整。

以上介绍的是对于单个车辆进行货物装载的方案，如果对于同一运送线路，货物可以分由多辆车进行运输，那么，可以先针对每辆车确定其装载货物的集合。假设，同一运送线路有1～K辆车，V_k表示第k辆车的容积，G_k表示车辆k的载重(1≤k≤K)；有货物集合W，集合W中是待运输的货物，可以由K辆车进行运输。对于 $\∀i\∈W,$ 令v_i表示货物集合W中第i货物的体积，g_i表示第i货物的重量，r_i表示第i货物装车的优先级，s_i表示第i货物的到达站，l_i、w_i、h_i分别表示第i货物的长度、宽度、高度，d_i表示第i货物能否倒置。令B＝V/G表示车辆的容重比，令b_i表示第i货物的容重比。其中，货物装车的优先级为货物的价值(优先装货物价值高的)、货物对时限的要求(优先装时限要求高的)、货物到达站的远近(优先装到站远的)等因素中的一个或多个因素组合下确定的装车优先级，在实际操作时根据需求选择并确定货物优先级的大小。例如，可以确定时限要求高的货物装车优先级高，或者将综合货物价值以及装车时限分别乘以一个权重因子来计算优先级。

考虑到问题的约束条件中，货物的重量、体积和车辆载重均衡性三个约束条件限制了哪些货物可以装在同一辆车内。将集合W中的货物分配到各个车辆，确定当前车辆装载的货物的具体方法如图5所示，包括如下步骤：

S501、确定集合W中各货物的优先级以及容重比。

S502、从集合W中选择优先级最高的货物作为货物i，并根据集合W中各货物的容重比确定货物集合S，所述货物集合S中的货物满足以下关系：

2B-b_i-b_j≤δ，且货物i与货物j不是同一货物；

其中，B为当前车辆的容重比，b_i、b_j分别为货物i、j的容重比，δ为设置的偏差参数；本领域技术人员可以根据实际情况设置δ值。

S503、判断集合S中是否存在与货物i的到站相同或为相邻站的货物p；若存在，则执行步骤S504；否则，执行步骤S507。

S504、将货物p和货物i形成货物组合。

S505、判断货物p和货物i的容积之和(即货物组合的容积)是否小于等于当前车辆的剩余容积，并且货物p和货物i的重量之和(即货物组合的重量)是否小于等于当前车辆的剩余载重；如果货物p和货物i的容积之和小于等于当前车辆的剩余容积，并且货物p和货物i的重量之和小于等于当前车辆的剩余载重，则执行步骤S506；否则，执行步骤S507，或者也可以直接执行步骤S509结束当前车辆的装载货物的确定。

S506、将货物p和货物i记入集合Z，并将货物p和货物i从集合W中删除，跳转到步骤S502。

S507、从集合W中选择满足以下条件的货物i组成集合Y；若集合Y非空，则执行步骤S508；否则，执行步骤S509。

货物i的容积小于等于当前车辆的剩余容积，货物i的重量小于等于当前车辆的剩余载重，且B-b_i≤δ。

S508、从集合Y中选择优先级最高的货物记入集合Z，跳转到步骤S502。

S509、当前车辆的装载货物确定完毕，以集合Z中的货物作为当前车辆的装载货物的总量。

本领域技术人员可以理解，虽然上述说明中，为便于理解，对方法的步骤采用了顺序性描述，但是应当指出，对于上述步骤的顺序并不作严格限制。

本发明实施例提供的物品装载方案确定装置，内部结构如图6所示，包括：物品划分模块601、配装顺序确定模块602。

物品划分模块601用于根据所述车辆的待装载物品的运送目的地对所述待装载物品进行划分。

配装顺序确定模块602用于按照待装载物品的运送目的地由远到近的顺序确定将所述待装载物品配装的先后顺序。

配装顺序确定模块602还用于对于运送目的地相同的待装载物品，按照各物品的容重比从小到大的顺序确定配装的先后顺序。

进一步，装载方案确定装置还可以包括：装载位置信息确定模块603。

装载位置信息确定模块603用于根据所述配装顺序确定模块确定的待装载物品配装的先后顺序，依次确定各待装载物品在车载空间中的装载位置信息。装载位置信息确定模块603根据所述配装顺序确定模块确定的待装载物品配装的先后顺序，其中，确定某个待装载物品在车载空间中的装载位置信息具体包括：将所述车辆的车载空间中除去已装物品所占空间之外的空间划分有效空间，从体积大于当前获取的待装载物品的体积的有效空间中选择体积最小的有效空间，根据选择的有效空间确定该待装载物品在车载空间中的装载位置信息。进一步，装载位置信息确定模块603在确定了所述当前获取的待装载物品的堆放空间后，将当前获取的待装载物品记为已装物品，并重新划分车厢内的有效空间；从剩余的待装载物品中选择体积最大的物品，并从重新划分的有效空间中选择可以放下该物品的最小有效空间作为该物品的堆放空间。如果装载位置信息确定模块603判断有效空间无法放下当前获取的待装载物品以及所述体积最大的物品则确定车厢已装满，剩余物品可装载到下辆车。

进一步，装载方案确定装置还可以包括：单车装载物品确定模块604。

单车装载物品确定模块604用于从待运输的物品中确定所述车辆的待装载物品。以及所述物品划分模块具体对所述单车装载物品确定模块确定的待装载物品进行划分。

单车装载物品确定模块604确定单个车辆的待装载物品的具体方法可以是：对于待运输的物品，确定各物品的优先级以及容重比；从所述待运输的物品中依次选择优先级最高的物品i，并根据所述待运输的物品中各物品的容重比确定物品集合S，所述物品集合S中的物品j满足以下关系：

2B-b_i-b_j≤δ，且物品i与物品j不是同一物品；

其中，B为所述车辆的容重比，b_i、b_j分别为物品i、j的容重比，δ为设置的偏差参数；

所述单车装载物品确定模块从集合S中选择与物品i的到站相同或为相邻站的物品p形成物品组合；若所述物品组合的容积小于等于当前车辆的剩余容积，并且所述物品组合的重量小于等于当前车辆的剩余载重，则将所述物品组合作为所述车辆的待装载物品。

本发明实施例由于根据货物到站点的远近顺序来决定货物的配装顺序，从而方便先到站的货物进行卸载，提高装卸效率、降低运输成本。

进一步，本发明实施例还在根据到站点的远近所确定的货物配装顺序的基础上，对于同一站点的货物考虑其容重比、车厢配装的有效空间等因素，更为有效利用车厢空间，配装方案更为合理，更进一步降低运输成本。

进一步，本发明实施例还根据单个车辆的容重比、载重等因素，确定该车辆所能装载的货物的总量，达到车辆的最大利用率，同时保证车辆不超载，更进一步提高运输效率，降低运输成本。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，如：ROM/RAM、磁碟、光盘等。

还可以理解的是，附图或实施例中所示的装置结构仅仅是示意性的，表示逻辑结构。其中作为分离部件显示的模块可能是或者可能不是物理上分开的，作为模块显示的部件可能是或者可能不是物理模块。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1、一种车辆货物装载方法，其特征在于，包括：

按照待装载物品的运送目的地由远到近的顺序确定所述待装载物品配装的先后顺序；确定各待装载物品的容重比，对于运送目的地相同的待装载物品，按照各物品的容重比从小到大的顺序确定配装的先后顺序；

根据确定的待装载物品配装的先后顺序，依次确定待装载物品在车载空间中的装载位置信息，并将确定了装载位置信息的物品记为已装物品；其中，确定某个待装载物品在车载空间中的装载位置信息具体包括：将所述车辆的车载空间中除去已装物品所占空间之外的空间划分有效空间，从体积大于当前获取的待装载物品的体积的有效空间中选择体积最小的有效空间，根据选择的有效空间确定该待装载物品在车载空间中的装载位置信息；

根据确定的各待装载物品配装的先后顺序以及装载位置信息将所述待装载物品配装到所述车辆的车载空间中。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从体积大于当前获取的待装载物品的体积的有效空间中选择体积最小的有效空间，具体包括：

按从小到大的体积顺序依次将有效空间中的各有效子空间的体积与当前获取的待装载物品的体积进行比较，当前比较的有效子空间的体积大于等于当前获取的待装载物品的体积时，选择该有效子空间；

如果所有的有效子空间的体积都小于当前获取的待装载物品的体积，则将有效子空间组合为极大有效子空间；按从小到大的体积顺序依次将有效空间中的各极大有效子空间的体积与当前获取的待装载物品的体积进行比较，在当前比较的极大有效子空间的体积大于等于当前获取的待装载物品的体积时，选择该极大有效子空间。

3、如权利要求2所述的方法，其特征在于，在根据选择的有效空间确定该待装载物品在车载空间中的装载位置信息后，还包括：

将该待装载物品记为已装物品；

从剩余的待装载物品中选择体积最大的物品，并从重新划分的有效空间中选择可以放下该物品的最小有效空间，根据选择的该有效空间确定该物品在车载空间中的装载位置信息。

4、如权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，所述车辆的待装载物品的选择方法，具体包括：

对于待运输的物品，确定各物品的优先级以及容重比；

从所述待运输的物品中依次选择优先级最高的物品i，并根据所述待运输的物品中各物品的容重比确定物品集合S，所述物品集合S中的物品j满足以下关系：

2B-b_i-b_j≤δ，且物品i与物品j不是同一物品；

其中，B为所述车辆的容重比，b_i、b_j分别为物品i、j的容重比，δ为设置的偏差参数；

从集合S中选择与物品i的到站相同或为相邻站的物品p形成物品组合；若所述物品组合的容积小于等于当前车辆的剩余容积，并且所述物品组合的重量小于等于当前车辆的剩余载重，则将所述物品组合作为所述车辆的待装载物品。

5、一种货物装载方案确定装置，其特征在于，包括：

物品划分模块，用于根据所述车辆的待装载物品的运送目的地对所述待装载物品进行划分；

配装顺序确定模块，用于按照待装载物品的运送目的地由远到近的顺序确定将所述待装载物品配装的先后顺序；对于运送目的地相同的待装载物品，按照各物品的容重比从小到大的顺序确定配装的先后顺序；

装载位置信息确定模块，用于根据所述配装顺序确定模块确定的待装载物品配装的先后顺序，依次确定待装载物品在车载空间中的装载位置信息，并将确定了装载位置信息的物品记为已装物品；其中，确定某个待装载物品在车载空间中的装载位置信息具体包括：将所述车辆的车载空间中除去已装物品所占空间之外的空间划分有效空间，从体积大于当前获取的待装载物品的体积的有效空间中选择体积最小的有效空间，根据选择的有效空间确定该待装载物品在车载空间中的装载位置信息。

6、如权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括：

单车装载物品确定模块，用于从待运输的物品中确定所述车辆的待装载物品；以及

所述物品划分模块具体对所述单车装载物品确定模块确定的待装载物品进行划分。

7、如权利要求6所述的装置，其特征在于，

所述单车装载物品确定模块具体用于对于待运输的物品，确定各物品的优先级以及容重比；从所述待运输的物品中依次选择优先级最高的物品i，并根据所述待运输的物品中各物品的容重比确定物品集合S，所述物品集合S中的物品j满足以下关系：

2B-b_i-b_j≤δ，且物品i与物品j不是同一物品；

其中，B为所述车辆的容重比，b_i、b_j分别为物品i、j的容重比，δ为设置的偏差参数；

所述单车装载物品确定模块从集合S中选择与物品i的到站相同或为相邻站的物品p形成物品组合；若所述物品组合的容积小于等于当前车辆的剩余容积，并且所述物品组合的重量小于等于当前车辆的剩余载重，则将所述物品组合作为所述车辆的待装载物品。

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