一种基于应用数学模型的集装箱平衡控制方法技术

本发明专利技术公开了集装箱装载技术领域的一种基于应用数学模型的集装箱平衡控制方法，该基于应用数学模型的集装箱平衡控制方法的具体步骤如下：S1：建立空间坐标系；S2：建立应用数学模型及其构建目标函数；S3：输入集装箱装载货物的横、纵向允许偏移量；S4：确立集装箱平衡装箱实验方案；S5：计算装载货物的横、纵向偏移量；S6：根据集装箱约束条件调整集装箱平衡装箱方案，本发明专利技术在考虑集装箱容积和载重量等约束条件下，解决了货物装载稳定性、空间独占性和平衡装配的问题，本发明专利技术通过对集装箱应用数学模型的建立，设计了相应的求解算法，能够快速有效的求出货物在集装箱内最优装箱方案。

【技术实现步骤摘要】
一种基于应用数学模型的集装箱平衡控制方法
本专利技术涉及集装箱装载
，具体为一种基于应用数学模型的集装箱平衡控制方法。
技术介绍
物流业是指物品从供应地向接受地的实体流动的过程。物流业是将运输。储存、装卸、包装、流通加工、配送、信息处理等基本功能根据实际需要实施有机结合的活动的集合。随着网络购物、远距离沟通的加强等，人们之间物品的传递越来越频繁，物流业的发展越来越快，需要面对的问题也越来越多。对于跨省的远距离运输大多采用火车或者飞机来进行，但是考虑到成本或省内运输大多还是采用集装箱或货运卡车运输，即都是采用集装箱来运输。集装箱是指具有一定强度、刚度和规格专供周转使用的大型装货容器。使用集装箱转运货物，可直接在发货人的发货仓库装货，运到收货人的仓库进行卸货，中途更换车、船时，无需将货物从箱内取出换装。但是因为集装箱的整体性，在依靠车辆运输时存在较大的安全隐患，特别是在高速上以较高速度前行时，当遇到突发状况，如：司机紧急变道等，集装箱的中心容易不稳定，轻则车体打滑、倾斜，重则集装箱飞出或车辆翻滚，造成运输货物的损失以及人员的伤亡，因此针对物流集装箱的平衡时提高货物安全性的一项重要技术，是提高物流质量、保障生命财产安全的重要保证。例如在申请号为201210079334.3中提出的一种大型可调集装箱平衡重装置，包括底座，在底座上设置具有夹层结构的一级双层导向箱，以及多个至少部分适配容置在所述夹层结构内部的二级单层导向板，所述多个二级单层导向板首尾相连形成可调箱体结构，在所述底座上还设置分别与一级双层导向箱和二级双层导向板相配合的双极油缸。本专利技术采用了集装箱平衡重代替传统的铸铁块平衡重，能够大大降低制造成本，在不使用的时候，去掉沙土则只运输集装箱即可，方便运输，但是该专利技术在集装箱内设置平衡重来保证集装箱平衡，只能针对突发状况进行被动防御；申请号201210115196.X中提出的一种可折叠集装箱的平衡装置，包括用于连接集装箱底架和集装箱角柱的铰链，其中还包括一固定于所述集装箱底架且中轴线垂直于集装箱端墙所在平面的导杆，所述导杆上套设有一弹性部件，所述导杆一端设有第一限位部件，所述导杆中部设有一与所述导杆上自由滑动的滑套，本专利技术中弹性部件刚性大，安全性好，可有效实现端墙折叠时缓冲和端墙打开时的助理效果，降低对弹性部件的要求且成本降低，通用性好，可适用于不同高度的集装箱平台。但是该集装箱平衡装置的平衡性能虽然好，也难以应付突发状况，货物放置在车辆上容易产生左右摇摆，为此，我们提出了一种基于应用数学模型的集装箱平衡控制方法投入使用，以解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于应用数学模型的集装箱平衡控制方法，以解决上述
技术介绍
中提出的集装箱在运输过程中遇到突发状况时容易造成集装箱的翻覆，进而损坏集装箱内的货物和危及人身安全的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于应用数学模型的集装箱平衡控制方法，该基于应用数学模型的集装箱平衡控制方法的具体步骤如下：S1：以集装箱箱内左后下角为坐标原点、箱底板为X-Y平面，建立空间直角坐标系，其中X轴沿集装箱端壁侧边，方向从后向前，Y轴箱底板侧边并平行于箱底板横向中心线，方向从左向右，Z轴垂直箱底板平面上；S2：空间、平面及装载后的货物在X、Y、Z轴方向上的尺寸分别称之为宽、长、高，并建立以集装箱容积利用率为第一目标、最大化载重量利用率为第二目标的集装箱平衡装箱数学模型，其目标函数如下：满足：对一切i≠s或j≠t，对一切i，jpij＝0或1，对一切i，j，对一切i，j式中，pij表示第i类货物的第j个货物，若货物pij装入了集装箱，pij取1，否则取0；L，W，H，Q和V分别表示集装箱的长、宽、高、载重量和箱内有效容积；Qi和Vi分别表示第i货物的重量和体积；Aij，Bij和Hij分别表示货物pij装载后的宽、长、高；(aij，bij，hij)表示货物pij装载的重心位置，即为货物pij装箱后的重心坐标，其中分别为货物pij中心到YZ平面即后内侧衬板、XZ平面即端壁内衬板和XY平面即底板的距离，dAij和dBij分别为装载货物pij的底面的左后点的坐标、宽和长；为箱底板纵横中心线交叉点坐标，Δ1(≥0)为横向允许偏移量，Δ2(≥0)为纵向允许偏移量；在式中，α和β为＞0＜1的常数，且α＞β；S3：输入集装箱货物pij的横向允许偏移量Δ1及其纵向允许偏移量Δ2，并输入横向偏移量可调节次数φh和纵向偏移量可调节次数φz；S4：已调节次数确立集装箱平衡装箱实验方案；S5：判断集装箱平衡装箱实验方案中货物pij的总重心(aij，bij，hij)是否满足横向、纵向允许偏移量的限制；S6：根据集装箱的所有约束条件调整集装箱平衡装箱实验方案，并将其即为最终集装箱的装载方案，并输出该平衡集装箱装载方案的货物布局表。优选的，所述步骤S2中，公式⑴和⑵分别表示货物pij总重心横向、纵向偏移量约束，公式⑶、⑷和⑸表示货物pij装载时不允许越出集装箱的内部边界，公式⑹和⑺分别为集装箱载重量和内容积约束，公式⑻表示货物pij装载空间独占性约束，公式⑼表示货物pij稳定性约束。优选的，所述步骤S5中，计算货物pij总重心横、纵坐标值Xz、Yz，则横、纵向偏移量与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术在考虑集装箱容积和载重量等约束条件下，解决了货物装载稳定性、空间独占性和平衡装配的问题，即货物在装车前必须有完成支撑面，货物不能交叉装载及货物需合理装配使其总重心位于规定范围内，以保证运输过程中的安全，本专利技术通过对集装箱应用数学模型的建立，设计了相应的求解算法，能够快速有效的求出货物在集装箱内最优装箱方案。附图说明图1为本专利技术工作流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1，本专利技术提供一种技术方案：一种基于应用数学模型的集装箱平衡控制方法，该基于应用数学模型的集装箱平衡控制方法的具体步骤如下：S1：以集装箱箱内左后下角为坐标原点、箱底板为X-Y平面，建立空间直角坐标系，其中X轴沿集装箱端壁侧边，方向从后向前，Y轴箱底板侧边并平行于箱底板横向中心线，方向从左向右，Z轴垂直箱底板平面上；S2：空间、平面及装载后的货物在X、Y、Z轴方向上的尺寸分别称之为宽、长、高，并建立以集装箱容积利用率为第一目标、最大化载重量利用率为第二目标的集装箱平衡装箱数学模型，其目标函数如下：满足：对一切i≠s或j≠t，对一切i，jpij＝0或1，对一切i，j，对一切i，j式中，pij表示第i类货物的第j个货物，若货物pij装入了集装箱，pij取1，否则取0；L，W，H，Q和V分别表示集装箱的长、宽、高、载重量和箱内有效容积；Qi和Vi分别表示第i货物的重量和体积；Aij，Bij和Hij分别表示货物pij装载后的宽、长、高；(aij，bij，hij)表示货物pij装载的重心位置，即为货物pij装箱后的重心坐标，其中分别为货物pij中心到YZ平面即后内侧衬板、XZ本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于应用数学模型的集装箱平衡控制方法，其特征在于：该基于应用数学模型的集装箱平衡控制方法的具体步骤如下：S1：以集装箱箱内左后下角为坐标原点、箱底板为X‑Y平面，建立空间直角坐标系，其中X轴沿集装箱端壁侧边，方向从后向前，Y轴箱底板侧边并平行于箱底板横向中心线，方向从左向右，Z轴垂直箱底板平面上；S2：空间、平面及装载后的货物在X、Y、Z轴方向上的尺寸分别称之为宽、长、高，并建立以集装箱容积利用率为第一目标、最大化载重量利用率为第二目标的集装箱平衡装箱数学模型，其目标函数如下：

【技术特征摘要】
1.一种基于应用数学模型的集装箱平衡控制方法，其特征在于：该基于应用数学模型的集装箱平衡控制方法的具体步骤如下：S1：以集装箱箱内左后下角为坐标原点、箱底板为X-Y平面，建立空间直角坐标系，其中X轴沿集装箱端壁侧边，方向从后向前，Y轴箱底板侧边并平行于箱底板横向中心线，方向从左向右，Z轴垂直箱底板平面上；S2：空间、平面及装载后的货物在X、Y、Z轴方向上的尺寸分别称之为宽、长、高，并建立以集装箱容积利用率为第一目标、最大化载重量利用率为第二目标的集装箱平衡装箱数学模型，其目标函数如下：满足：对一切i≠s或j≠t，

【专利技术属性】
技术研发人员：吴旭，张静静，
申请(专利权)人：华东交通大学，
类型：发明
国别省市：江西,36