专利名称：一种确定货物装运计划的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及交通运输领域，尤其涉及一种确定货物装运计划的方法及装
置
背景技术：
在铁路日常的组织工作中，制定货物装运计划是最关键的一环，这项工作需要在几个小时内集中完成大量的数据处理工作，包括数据收集、汇总、归类分析、综合平衡等，要求做到准确、及时和完整无误。
现有技术下，货物装运计划完全是由调度员凭借经验手工操作编制的，手工操作受到速度和准确性的限制，使得重复计算工作量大，劳动强度高，容易出现错误，例如，在制定货物装运计划过程中，有时为了某项数据的平衡，需要进行反复计算，使货运调度工作十分紧张。这样，便造成了货物装运计划制定效率低，方案的合理性较差，从而导致运输效率低、运输成本较高。
发明内容
本发明实施例提供了 一种确定货物装运计划的方法及装置，用以提高货物装运计划的制定效率及准确度。
本发明提供的具体技术方案如下一种确定货物装运计划的方法，包括
获得待运输货物的货运相关信息，并根据所述货运相关信息及预设的车次相关信息生成包含可选择运输路径的第 一集合；
计算所述第一集合当前包含的各运输路径的贡献度，所述贡献度用于表示将某运输路径包含的服务弧或/和服务链弧由第 一集合转移至第二集合，并对第二集合当前包含的服务弧或/和服务链孤重新进行待运输货物流量分配
后，系统整体运输成本的变化；所述服务弧包含直达列车行驶路线，所述服务链弧包含非直达列车行驶路线；
根据预设条件对第 一集合包含的各运输路径进行筛选，将贡献度符合所
所述第二集合，并根据所述第二集合最终包含的服务弧或/和服务链弧确定货物装运计划。
一种用于确定货物装运计划的装置，包括
存储单元，用于保存预设的各待运输货物的货运相关信息，以及预设的车次相关信息；
生成单元，用于获得待运输货物的货运相关信息，并根据所述货运相关信息及预设的车次相关信息生成包含可选择运输路径的第 一集合；
第一处理单元，用于计算所述第一集合当前包含的各运输路径的贡献度，所述贡献度用于表示将某运输路径包含的服务弧或/和服务链弧由第 一集合转移至第二集合，并对第二集合当前包含的服务弧或/和服务链弧重新进行待运输货物流量分配后，系统整体运输成本的变化；所述服务孤包含直达列车行驶路线，所述服务链弧包含非直达列车行驶路线；
第二处理单元，用于根据预设条件对第一集合包含的各运输路径进行篩选，将贡献度符合所述预设条件的运输路径包含的服务弧或/和服务链服均由所述第一集合转移至所述第二集合，并根据所述第二集合最终包含的服务弧或/和服务链弧确定货物装运计划。
采用本发明实施例记载的技术方案，避免了人工制定货物装运计划带来的繁瑣的工作量，有效提高了货物装运计划的制定效率，并且，由于制定货物装运计划时考虑到了货物装运信息、车次相关信息 及流量分配后系统成本的变化等诸多因素，因此，大大提升货物装运计划的方案合理性，从而有效提高了系统整体运输效率，降低运输成本。
图1为本发明实施例中的路径、服务弧、服务链弧、等待弧示意图；图2为本发明实施例中制定货物装置计划的装置功能结构图；图3为本发明实施例中确定货物装置计划流程图。
具体实施例方式
为了提高货物装运计划的制定效率及准确度，本发明实施例中，在确定货物装运计划时，包括获得待运输货物的货运相关信息，并根据所述货运相关信息及预设的车次相关信息生成包含可选择运输路径的第 一集合；计算所述第一集合当前包含的各运输路径的贡献度，所述贡献度用于表示将某运输路径包含的服务弧或/和服务链弧由第一集合转移至第二集合，并对第二集合当前包含的服务弧或/和服务链弧重新进行待运输货物流量分配后，系统整体运输成本的变化；所述服务弧包含直达列车行驶路线，所述服务链弧包含非直达列车行驶路线；根据预设条件对第一集合包含的各运输路径进行筛选，将贡献度符合所述预设条件的运输路径包含的服务弧或/和服务链服均由所述第一集合转移至所述第二集合，并根据所述第二集合最终包含的服务弧或/和服务链弧确定货物装运计划。
本申请实施例中，所谓待运输货物包含已到达货物和预到达货物。所谓货运相关信息，是指对货物进行装运时需要考虑的诸多因素，包含但不限于货物到达的时间，到达的车站，货物的品类，货物流量，到达目的地-,以及对车辆的要求等等。货运相关信息由管理人员预先输入至数据库中，制定装运计划时再进行采集整理。
所谓车次相关信息至少包含可以调用的车次的运行时刻表。
另一方面，本申请实例中，较佳地，釆用以下方式进行流量分配根据货运相关信息确定各待运输货物的货物流量，按照货物流量从大到小的顺序 对待运输货物进行排序，并按照所述顺序依次为每一待运输货物，选择出发 地与目的地之间能够承载相应货物流量且所需时间最短的服务弧或/和服务链 弧作为其最终的运输路径。如果出现运输路径的运输能力都小于货物流量的
情况，则选择两条运输路径进行货物运送，对于两条运输路径都不能满足运 输需求的情况，在此次流量分配过程中将不再安排货物运送。 下面结合附图对本发明优选的实施方式进行详细说明。
参阅图l所示，在主干运输网络中的N1车站有B1和B2货物需要运输 到车站N6， Bl产生的时间为t2， B2产生的时间是t6。车次S1是N1到N3 车站的、提供直达服务的直达车，在t2时刻发车；车次S2是N2到N6的多 站停车的车次，在N3， N4和N5都停站，在t4时刻发车tll时刻到达，车次 S3是N1到N6的直达车，在t6时刻发车t13时刻到达。图1中离散时间点tl， t2, a， t6是时间周期内的离散时间点，其间隔由相关技术人员根据列车接发 车时间、车站接发车数量等等相关因素确定，以分钟为单位。
例如，可以确定Bl货物的运输方案为由车次Sl和S2共同承担的从 Nl车站到N6车站的运输服务G1，首先由Sl将B1货物运送到车站N3，货 物卸车，等待车次S2到达车站N3，执行中转作业，最后由S2运送到目的地 N6。
货物B2则可以由车次S3所提供的运输服务G2直接运送到目的地。 在确定货物的运输方案之前，本文将车次在两个节点之间所提供的直达 运输服务定义为服务弧，服务弧的弧长即等于车辆在两个相邻节点之间的运 输时长，服务弧的起始时间为车辆从在前节点出发的时间，服务弧的到达时 间为车次到达在后节点的时间；将在两个节点之间所提供的中间停站运输服 务定义为服务链弧，服务链弧的弧长即等于车辆在出发节点和结束节点之间 的运输时长，服务链弧的起始时间为车辆从在出发节点出发的时间，服务链 弧的到达时间为车次在结束节点的到达时间；将货物在运输途中两种运载工
9具之间中转时间定义为等待弧，等待弧的弧长等于接续服务弧或服务链弧的
出发时间减去前服务弧或服务链弧的到达时间；运输路径可以是服务弧、服 务链弧和等待孤这三种元素的任意组合。由于运输路径可以是由若千服务弧、 服务弧链和等待弧组合而成，而各服务孤及服务弧链之间的衔接操作需要一 定的作业时间，因此，等;f寺弧的弧长所代表的时间必须要大于最小作业时间。
例如，图1中的节点有N1、 N2、 N3、 N4、 N5和N6， Sl为服务弧，包 含路段a; S3也为服务弧，包含路段f; S2为服务链弧，包含路段b、路段c、 路段d和路段e;停靠时间段g为等待弧；实际应用中，Sl可以作为单独的 直达运输路径，S2可以作为单独的非直达运输路径(即中间停运输路径)，当 然，Sl、 g、 S2也可以共同组成转运运输路径，表明货物将由S1运输到N3， 经过g时长的转运揭:作后，再由S2运往N6。
参阅图2所示，本实施例中，用于制定货物装置计划的装置包括存储单 元20、生成单元21、第一处理单元22和第二处理单元23:
存储单元20，用于保存预设的各待运输货物的货运相关信息，以及预设 的车次相关信息；
生成单元21，用于获得待运输货物的货运相关信息，并根据所述货运相 关信息及预设的车次相关信息生成包含可选择运输路径的第一集合；
第一处理单元22，用于计算所述第一集合当前包含的各运输路径的贡献
合转移至第二集合，并对第二集合当前包含的服务弧或/和服务链弧重新进行 待运输货物流量分配后，系统整体运输成本的变化；所述服务弧包含直达列 车行驶路线，所述服务链弧包含非直达列车行驶路线；
第二处理单元23，用于根据预设条件对第一集合包含的各运输路径进行
由所述第一集合转移至所述第二集合，并根据所述第二集合最终包含的服务 弧或/和服务链弧确定货物装运计划。基于上述内容，下面对本发明实施例所提供的一种货物装运计划的确定
方法进行介绍，参阅图3所示，确定货物装置计划的详细流程如下 步骤300:釆集待运输货物的货运相关信息。
步骤310:根据获得的待运输货物的货运相关信息以及预设的车次相关信 息，生成可选路径集合，以下称为集合S。本发明实施例中，生成集合S时， 包括根据获得的货运相关信息及预设的车次相关信息，针对各待运输货物 分别生成最佳运输路径集，并将获得的各最佳运输路径集包含的运输路径划 分至集合S中。最佳运输路径集中包含的，是在不考虑运输干扰因素(如， 路网节点和边及运输工具的容量)的前提下，运送待运输货物时所需时间相 对最短的K条运输路径，其中，K为自然数，可以预设其取值，例如，K=2。 本申请实施例中，采用如下算法计算相对最短的K条运输路径(以下简称为 K短路径)。
如果在节点s在w时刻产生货物F需要运输到节点t,中间经过中间节点 Vl，V2，L ，v" ， n为中间节点的个数。节点s到w中间经过的节点由现行铁路相
关文件规定的运输路径确定，则需要搜索出从节点s到节点w的K条路径， 包括搜索在s节点t时刻以后开行的列车信息，寻找列车行驶距离长，但不 超过目的节点w的，运行时间相对比较短的路径段加入到路径中，不断进行 贪婪搜索，直到搜索到目的节点w为止。如，t时刻在s节点有分别两趟车yl 和y2, yl到达车站为v2，此车为慢车，到达时刻为t3, y2到达车站为v3, 此车为快车，到达时间为t3，则选择优先选择到达节点v3的快车y2，在节点 v3,货物要进行换装作业，需要一定的作业时间tx，则路径搜索需要从t4时 刻开始，t4满足t4>t3+tx,则继续从节点v3，从t4时间点开始进行搜索。如 果目的节点为w,则可以得到从节点s到节点w从时间点t开始的一条时间相 对最短路径。此路径表示如下(t, s->v2)， (t4, v2->w)。上式表示从s到w 的路径有两个路径段组成，第一个路径段是从节点s到节点v2的直达运输路 径，即服务弧，第二个路径段是从节点V2到节点w有停站的运输路径，即服务弧链，中间停站点为V4 (n>4),此种情况出现在从节点V2到节点w没 有直达服务弧的情况下。那么，通过此最短路径生成k短路径时，包括1) 不选择路段(t4, v2->w)， t4时刻点在节点v2,重新搜索从v2到w的最短路 径，得到新的路径；2)不选择路径段(t， s->v2)，由于不选择(t， s->v2)， 而且选择其他路径段到达v2所需时间大于或等于t3,因此需要重新搜索从s 到w的不经过(t, s->v2)的路径，而不是搜索从s到v2不经过(t， s-〉v2) 的路径。
步骤320:计算集合S中包含的各条运输路径的运输成本。 实际应用中，将待运输货物通过选择的运输路径进行运送，会产生运输 成本，所谓运输成本包含但不限于以下内容固定成本、装卸费用和线路占 用成本等等。假设路径p是从节点s到节点w的某一条路径，则其运输成本 的计算公式为
其中，Cp为路径p运输单位货物的成本；尸为路径p的固定成本，如， 列车的开行费用；Xp为路径P运送的待运输货物的货物流量；gp为发送单
位货物的变动成本，包括设备折旧费、装卸贵用、人员工资和管理费用等等， 上述变量由管理人员根据统计结果预先设定。
步骤330:根据待运输货物的货运相关信息，为货物流量大于M的待运 输货物，选择运输成本低于Nx的运输路径，并将选择的运输路径包含的服务 弧或/和服务链弧从集合S中删除，加入到集合U中，其中，Nx的取值由待 运输货物的起始节点和目的节点确定，M和Nx分别为管理人员根据经验预先 设置的阈值。
集合U中包含了最终确定选择的所有运输路径，在创建集合U时，需要 同时设置参数/ ，初始取值为0，每往集合U中添加一条确定的运输路径包含的服务弧或/和服务链弧，令/ = / +1。并且，在往集合u中添加运输路径
包含的服务弧或/和服务链弧时，若该服务弧(直达列车行驶路线)或/和服务
链弧(中间停站列车行驶路线)已经包含在集合u中，即表明之前添力口的运 输路径也包含相同的服务弧或/和服务链弧，则较佳地，不需要对该服务弧或/ 和服务链弧进行重复添加，只需作相应标记即可，在此不再赘述。实际应用 中，当某列车的行驶路线被包含在多个运输路径中时，其中的一条运输路径
加入到集合u中时，就会出现上述情况。
本申请实施例中，执行步骤320和步骤330是为了优化最终确定的运输
路径，如果系统整体的货物流量较少，则可以先不执行步骤320和步骤330，
而在步骤340中再创建集合U,在此不再赘述。
步骤340:计算集合S中当前包含的各运输路径的贡献度。 所谓贡献度即是指将集合S中某运输路径加入到集合U中，并且集合U
根据当前包含的各运输路径重新进行流量分配后，系统整体的运输成本的变化。
本申请实施例中，采用以下方式计算贡献度
在上式中，C'(;V表示路径；^的贡献度，i代M始节点，j代表目的 节点，/表示向集合u中添加运输路径包含的服务弧或/和服务链弧的次数，^ =1)表示[/"中添加路径 A包含的服务弧或/和服务链弧后，系统整体的运输成本。从上述公式可以看
出，若c:'(pp〉0，则说明将路径； ')加入集合U中，系统整体的运输成本将有
所上升，那么，不应当将路径j^加入到集合u中，反之，若c'(p,;)〈0,则说 明将路径A加入集合u中，系统整体的运输成本将有所下降，那么，应当将
"加入到集合u中。
上式中，"表示集合[/"中包含的某个服务弧或服务链弧，c。表示服务
弧a或服务链弧a的固定成本，待运输货物的集合用K表示，* e尺表示集
合中的某个待运输货物，^^表示该待运货物的货物流量，少a表示流量分配时
是否安排运输该货物，如果_^=0,表示不安排该货物运输，否则安排该货物
运输，g表示在此计划周期内不安排该货物运输时的单位货物惩罚成本。尸4
表示待运轮货物"尺的运输路径集合，/ 为集合^中的某条运输路径，g表 示在路径/ 上运输单位货物的可变成本，为经路径p运输的货物在所有待
运输货物中的比例，上述各变量均为管理人员根据经验预先设定的阈值。 步骤350:判断集合S中当前包含的各路径的贡献度是否均大于O，若是，
则执行步骤370;否则，执行步骤360。
步骤360:将集合S中当前贡献度最小的运输路径包含的服务弧或/和服
务链弧加入集合U中，并将该运输路径从集合S中删除；即执行
t/ = t/" + (PJ， /=/+1;接着，返回步骤步骤340。执行步骤340,是为了将最能够减少系统运输成本的运输路径加入到集合 U中；而每次改变，都会对集合S中包含的其他运输路径的贡献度造成一定 程度的影响，因此，执行完步骤360后，需要返回步骤340,重新计算集合S 中当前包含的各运输路径的贡献度。
步骤370:根据集合U中当前包含的服务弧或/和服务链弧确定最终的货 物装运计划，
本申请实施例中，集合U包含的各服务弧或服务链弧确定了，则所使用 的列车车次，开车时间、运输时长、到达时间，是否在中间站停站，以及在 中间站的到达时间和停留时间等等因素便也确定了，根据集合U中当前包含 的服务弧或/和服务链弧重新进行流量分配，所得到的根本结果即是最终的货 物装运计划。
本申请实例中，较佳地，采用以下方式进行流量分配将待运输货物按 照其货物流量从大到小的顺序进行排列，并按照该顺序选择出发地与目的地 之间的运输能力大于货物流量且所需时间最短的运输路径进行货物运送，如 果出现运输路径的运输能力都小于货物流量的情况，则选择两条运输路径进 行货物运送，对于两条运输路径都不能满足运输需求的情况，在此次流量分 配过程中将不再安排货物运送。
综上所述，采用本发明实施例记载的技术方案，避免了人工制定货物装 运计划带来的繁瑣的工作量，有效提高了货物装运计划的制定效率，并且， 由于制定货物装运计划时考虑到了货物装运信息、车次相关信息以及流量分 配后系统成本的变化等诸多因素，因此，大大提升货物装运计划的方案合理 性，从而有效提高了系统整体运输效率，降低运输成本。
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。
锁
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^f莫块。
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^ 见为本发明的保护范围。
权利要求
1、一种确定货物装运计划的方法，其特征在于，包括获得待运输货物的货运相关信息，并根据所述货运相关信息及预设的车次相关信息生成包含可选择运输路径的第一集合；计算所述第一集合当前包含的各运输路径的贡献度，所述贡献度用于表示将某运输路径包含的服务弧或/和服务链弧由第一集合转移至第二集合，并对第二集合当前包含的服务弧或/和服务链弧重新进行待运输货物流量分配后，系统整体运输成本的变化；所述服务弧包含直达列车行驶路线，所述服务链弧包含非直达列车行驶路线；根据预设条件对第一集合包含的各运输路径进行筛选，将贡献度符合所述预设条件的运输路径包含的服务弧或/和服务链服均由所述第一集合转移至所述第二集合，并根据所述第二集合最终包含的服务弧或/和服务链弧确定货物装运计划。
2、 如权利要求l所述的方法，其特征在于，根据所述货运相关信息及预 设的车次相关信息生成包含可选择运输路径的第 一集合时，包括根据所述货运相关信息及车次相关信息，分别生成每一待运输货物被运 送时所需时间相对最短的K条运输路径，并将生成的各运输路径划分至所述 第一集合中，其中，K为设定阈值。
3、 如权利要求l所述的方法，其特征在于，获得所述第一集合后，在计 算第一集合包含的各运输路径的贡献度之前，先计算第一集合包含的各运输 路径的运输成本，并根据所述待运输货物的货运相关信息，为货物流量大于 M的待运输货物，选择运输成本低于Nx的运输路径，以及将选择的运输路径 包含的服务弧或/和服务链弧从第一集合转移至第二集合；其中，Nx的取值由 待运输货物的起始节点和目的节点确定，M和Nx均为设定阁值。
4、 如权利要求1、 2或3所述的方法，其特征在于，采用公式^ V"'" 、』 ，i ",w ,计算所述第一集合中各运输路径的贡献度，其中，U表示第二集合，C'(PP表示路径A的贡献度，i 表示路径j^的起始节点，j表示路径；^的目的节点，/表示向第二集合中添加运输路径包含的服务弧或/和服务链弧的次数，[/—1表示执行/-1次添加操 作后的集合，Z(f/M)表示使用[/"包含的服务弧或/和服务链弧后，系统整体的运输成本，y ^ =1表示把路径A包含的服务弧或/和服务链弧从第 一集尸')合转移至第二集合，Z(f/'-';y -l)表示"中添加路径^^'包含的服务弧或尸"/和服务链弧后，系统整体的运输成本。
5、 如权利要求4所述的方法，其特征在于，每将一条运输路径包含的服 务弧或/和服务链弧由所述第一集合转移至所述第二集合，重新计算第一集合 当前包含的各运输路径的贡献度，再根据所迷预设条件继续对所述第一集合 当前包含的各运输路径进行筛选。
6、 如权利要求1、 2或3所述的方法，其特征在于，根据所述第二集合 最终包含的服务弧或/和服务链弧确定货物装运计划时，包括根据货运相关 信息确定各待运输货物的货物流量，按照货物流量从大到小的顺序对待运输 货物进行排序，并按照所述顺序依次为每一待运输货物，选择出发地与目的 地之间能够承载相应货物流量且所需时间最短的服务弧或/和服务链弧作为其 最终的运输路径。
7、 一种用于确定货物装运计划的装置，其特征在于，包括 存储单元，用于保存预设的各待运输货物的货运相关信息，以及预设的车次相关信息；生成单元，用于获得待运输货物的货运相关信息，并#4居所述货运相关信息及预设的车次相关信息生成包含可选择运输路径的第 一集合；第 一处理单元，用于计算所述第 一集合当前包含的各运输路径的贡献度， 所述贡献度用于表示将某运输路径包含的服务弧或/和服务链弧由第一集合转 移至第二集合，并对第二集合当前包含的服务弧或/和服务链弧重新进行待运 输货物流量分配后，系统整体运输成本的变化；所述服务弧包含直达列车行 驶路线，所述服务链弧包含非直达列车行驶路线；第二处理单元，用于根据预设条件对第一集合包含的各运输路径进行筛 选，将贡献度符合所述预设条件的运输路径包含的服务弧或/和服务链服均由 所述第一集合转移至所述笫二集合，并根据所述第二集合最终包含的服务弧 或/和服务链弧确定货物装运计划。
8、 如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述生成单元获得所述第一 集合后，所述第一处理单元在计算第一集合包含的各运输路径的贡献度之前， 先计算第 一集合包含的各运输路径的运输成本，并根据所述待运输货物的货 运相关信息，为货物流量大于M的待运输货物，选择运输成本低于Nx的运 输路径，以及将选择的运输路径包含的服务弧或/和服务链弧从第一集合转移 至第二集合；其中，Nx的取值由待运输货物的起始节点和目的节点确定，M 和Nx均为设定阈值。
9、 如权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述第二处理单元每将 一条运输路径包含的服务弧或/和服务链弧由所述第 一集合转移至所述第二集 合，所述第一处理单元重新计算第一集合当前包含的各运输路径的贡献度， 再由所述第二处理单元根据所述预设条件继续对所述第一集合当前包含的各 运输路径进行筛选。
10、 如权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述第二处理单元根 据所述第二集合最终包含的服务弧或/和服务链弧确定货物装运计划时，先根 据货运相关信息确定各待运输货物的货物流量，再按照货物流量从大到小的 顺序对待运输货物进行排序，并按照所述顺序依次为每一待运输货物，选择出发地与目的地之间能够承载相应货物流量且所需时间最短的服务弧或/和服务链弧作为其最终的运输路径。
全文摘要
本发明公开了一种确定货物装运计划的方法，包括获得待运输货物的货运相关信息，并根据所述货运相关信息及预设的车次相关信息生成包含可选择运输路径的第一集合；计算所述第一集合当前包含的各运输路径的贡献度；根据预设条件对第一集合包含的各运输路径进行筛选，将贡献度符合所述预设条件的运输路径包含的服务弧或/和服务链服均由所述第一集合转移至所述第二集合，并根据所述第二集合最终包含的服务弧或/和服务链弧确定货物装运计划；所述服务弧包含直达列车行驶路线，所述服务链弧包含非直达列车行驶路线；这样，有效提高了货物装运计划的制定效率，提升了货物装运计划的方案合理性。本发明同时公开了一种用于确定货物装运计划的装置。
文档编号G06Q10/00GK101635040SQ20091009187
公开日2010年1月27日 申请日期2009年8月31日 优先权日2009年8月31日
发明者军 刘, 飞 吴, 伟 王, 莹 王, 熙 蒋, 陈喜明 申请人:北京交通大学