[发明专利]一种基于蚁群算法的集装箱装载方法

说明书

技术领域

本发明涉及物流运输行业的货物配载，更具体地说，本发明涉及一种基于蚁群算法的集装箱装载方法。

背景技术

集装箱是长途运输业的一种现代化工具，它是一种规范、标准的运输容器，集装箱的使用大大提高了运输效率。

集装箱的空间利用率是衡量一种装载效果好坏的标准之一，由于集装箱运用于运输，也需要考虑下面几个方面：运输载体(如车辆)具有载重负荷的要求，故货物的装载要有重量上的限制；货物装载到集装箱容易使集装箱的总体重心偏离集装箱的中心，如果在运输中集装箱的重心严重偏向某一侧，则当运输载体沿曲线运动时，重心就会作用到运输载体上，因而会降低稳定性；通过经验可知，货物的易碎性与重量和受到的压力有关，故一般把重的货物放在轻的货物下面，这样也易于操作人员的装卸，所以这些都是装箱需要考虑的问题。

现有的装箱技术能够取到很好的空间利用率，如论文“何大勇，鄂明成，查建中，王春喜，姜义东.基于空间分解的集装箱布局启发式算法及布局空间利用率规律[J].计算机辅助设计与图形学学报，2000，12(5):367-370.”、“姜义东，查建中，何大勇.集装箱装载矩形货物的布局研究.铁道学报，2000，22(6):13-18.”和“刘霞，吕汉兴.集装箱装载矩形货物的一种启发式算法.起重运输机械，2003，(1):16-18.”等。但这些技术仅限于空间利用率方面上的改进，实用性不高。

考虑到集装箱装箱具有较多的限制条件，本发明提出的一种基于蚁群算法的集装箱装载方法，目的是在满足各种限制条件下搜索出一组空间利用率比较高的配载方案，因此该方法具有较高的实用价值。

发明内容

为了达到上述目的，本发明提出了一种基于蚁群算法的集装箱装载方法，在满足各种限制条件下，通过引入蚁群算法搜索出一组待装货物的顺序序列使得装完后能够得到空间利用率较高的配载方案，该方法通过以下流程实现：

(1)、读取货物数据和货物规格，并输入集装箱的规格载重负荷，预定装完后货物在宽度方向上的重心偏移率范围、长度方向上的重心偏移率范围、重力势能符合率范围，最大搜索次数MAX；

(2)、对待装货物进行编码变换，把编码选择问题转换到蚁群算法所能处理的路径选择上；

所谓蚁群算法，是模拟自然界中蚂蚁觅食的原理，蚁群算法不需要任何先验知识，最初只是随机地选择搜索路径，随着对路径信息的了解，搜索变得有规律，并逐渐逼近直至最终找到一条比较好的路径，对所要装载的货物进行编码P₁，P₂，...，P_n，把编码中的每一个结点看成是蚁群算法中路径上的一个结点，任意两个结点之间都存放着蚂蚁留下的信息量，信息量为τ_ij(表示从i结点到j结点的信息量)，初始时刻信息量τ_ij为一常量C；

(3)根据路径上的信息量搜索出一条完整的路径，即得出一组待装货物的顺序序列；

路径选择方法：设当前蚂蚁随机从某一结点出发，在路径搜索过程中在P_i结点随机产生一个选择概率ρ，选择从P_i结点到下一结点的选择概率与ρ接近的结点P_j(下一结点不能选已选择过的结点)，其中下一结点选择概率的计算方法为ρij′=τij/(Σs=1,s≠in-1τis);]]>

(4)、对得出的待装货物的顺序序列，按下面方式进行填装并得出空间利用率f；