本发明涉及集装箱装载技术领域，具体为一种基于应用数学模型的集装箱平衡控制方法。
背景技术：
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。本发明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，但是该发明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，本发明中弹性部件刚性大，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。
技术实现要素：
本发明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，以解决上述背景技术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，本发明提供如下技术方案：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，j
pij＝0或1，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
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
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，本发明的有益效果是：本发明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，本发明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为本发明工作流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：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，j
pij＝0或1，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
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
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，计算货物pij总重心横、纵坐标值xz、yz，则横、纵向偏移量
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。
将n类货物装入1个集装箱中，以最大化集装箱容积、载重量利用率，并作出假设：货物的形状为长方体，其重心在其几何中心处；货物可支撑承重及可多层装载；货物端面平行于集装箱端面放置，即正交布局；货物可分别绕长、宽、高旋转装载；若不同货物的长、宽、高及重量分别相等，即视为同类货物；允许未装货物留待下次装配，以取得较好的集装箱容积或载重量利用率。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。