使用钢制架的铁路钢卷配载方法和系统及计算机存储介质与流程

本发明涉及钢铁企业钢制品铁路装车发运领域，具体地，涉及使用钢制架的铁路钢卷配载方法和系统及计算机存储介质，尤其是涉及针对使用钢制架对钢卷进行装载、加固时，通过使用计算机系统完成装车配载计算的方法及系统。

背景技术：

以往钢卷铁路装载基本使用草支垫作为加固方案，尽管草支垫单价较为低廉，但是复用性差，加固效果不尽如人意，松脱的情况时有发生，逐渐被钢制架装载加固方案所替代。相较于草支垫，钢制架具有可以回收再利用、装载稳固、适用范围较大等优势。然而，对基于钢制架装车配载方案的要求更加严谨、精细，现今大部分钢铁企业的装车配载主要是采用人工配载的模式。人工配载的模式主要依靠配载人员的过往经验，不同经验基础的配载人员在配载结果可用性、配载耗时等方面不尽相同。随着企业信息化程度的逐步深入，在铁路发运领域无人化、智能化已成为发展趋势，人工配载模式已经不能提供有效的支撑，迫切需要通过计算机系统实现自动配载。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种使用钢制架的铁路钢卷配载方法和系统及计算机存储介质。

根据本发明提供的一种使用钢制架的铁路钢卷配载系统，包括：

第一配载规则数字化模块：解析第一配载规则，将第一配载规则通过数据解析形成规格计算公式集；

第二配载规则数字化模块：自定义第二配载规则，将第二配载规则形成配载约束条件；

配载计算模块：根据规格计算公式集、配载约束条件，进行配载计算，基于装载计算得到配载结果；

配载展现模块：将配载结果通过图形化界面进行展示，支持对配载结果进行导出、打印。

优选地，所述第一配载规则数字化模块包括：

区域编码模块：对敞车的左右两端摆放区域进行编码，得到区域编码，所述区域编码主要包括左部区域、中部区域、右部区域中的任一种或任多种，分别对左部区域、中部区域、右部区域进行排列划分，得到区域各排、区域分排各位置；

变量定义模块：定义变量，所述变量主要包括各区域装载重量、区域各排装载重量、区域分排各位置装载重量、车皮定额载重、钢制架自重、材料板宽值中的任一种或任多种；

规则解析模块：根据区域编码、变量将第一配载规则进行数字化解析，得到规格计算公式集。

优选地，所述配载计算模块包括配载材料组车计算模块、单车材料摆放计算模块、甩卷计算模块；

所述配载材料组车计算模块是按照收货单位、到站信息，将材料划分得到材料分组，将每个材料分组按照材料重量进行排序，依照材料重量进行组合装载，得到材料组车计算结果；

所述单车材料摆放计算模块是根据材料组车计算结果，设定单车材料数量，对单车材料进行递归排序计算，得到单车配载结果；

所述甩卷计算模块是对单车配载结果与配载约束条件进行匹配，若单车配载结果满足配载约束条件，则保存单车配载结果；若单车配载结果不满足配载约束条件时，则按照材料重量从小到大的顺序依次甩卷，得到剩余卷，触发剩余卷配载。

根据本发明提供的一种使用钢制架的铁路钢卷配载方法，包括：

第一配载规则数字化步骤：解析第一配载规则，将第一配载规则通过数据解析形成规格计算公式集；

第二配载规则数字化步骤：自定义第二配载规则，将第二配载规则形成配载约束条件；

配载计算步骤：根据规格计算公式集、配载约束条件，进行配载计算，基于装载计算得到配载结果；

配载展现步骤：将配载结果通过图形化界面进行展示，支持对配载结果进行导出、打印。

优选地，所述第一配载规则数字化步骤包括：

区域编码步骤：对敞车的左右两端摆放区域进行编码，得到区域编码，所述区域编码主要包括左部区域、中部区域、右部区域中的任一种或任多种，分别对左部区域、中部区域、右部区域进行排列划分，得到区域各排、区域分排各位置；

变量定义步骤：定义变量，所述变量主要包括各区域装载重量、区域各排装载重量、区域分排各位置装载重量、车皮定额载重、钢制架自重、材料板宽值中的任一种或任多种；

规则解析步骤：根据区域编码、变量将第一配载规则进行数字化解析，得到规格计算公式集。

优选地，所述配载计算步骤包括配载材料组车计算步骤、单车材料摆放计算步骤、甩卷计算步骤；

所述配载材料组车计算步骤是按照收货单位、到站信息，将材料划分得到材料分组，将每个材料分组按照材料重量进行排序，依照材料重量进行组合装载，得到材料组车计算结果；

所述单车材料摆放计算步骤是根据材料组车计算结果，设定单车材料数量，对单车材料进行递归排序计算，得到单车配载结果；

所述甩卷计算步骤是对单车配载结果与配载约束条件进行匹配，若单车配载结果满足配载约束条件，则保存单车配载结果；若单车配载结果不满足配载约束条件时，则按照材料重量从小到大的顺序依次甩卷，得到剩余卷，触发剩余卷配载。

优选地，所述剩余卷配载是对剩余卷执行配载计算，若剩余卷不能构成一车装载，则形成最终装配结果，否则，则继续执行配载计算。

优选地，所述规格计算公式集主要包括单车皮整体计算公式、单车皮局部计算公式、单车皮单排摆放计算公式、单车皮并排摆放计算公式中的任一种或任多种。

优选地，所述第二配载规则主要包括装载作业要求规则、作业经济效益指标规则中的任一种或任多种。

根据本发明提供的一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的方法的步骤。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明充分利用计算机的自动化和智能化优势，代替大量的人工重复劳动，从而提高铁路装车配载的作业效率，降低由于配载人员经验不足所造成的配载效率低的不确定因素，同时减轻劳动强度，为配合钢铁企业无人化、智能化提供条件；

2、本发明将配载结果传输至无人化智能库，进一步支撑无人化智能装车，为企业向无人化、智能化迈进提供了有利支撑；

3、本发明易于部署和使用，特别适合于使用钢制架进行钢卷铁路发运的钢铁企业。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明实施例中的29号报告中钢制架承载能力描述图；

图2为本发明的铁路配载功能流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

根据本发明提供的一种使用钢制架的铁路钢卷配载方法，包括：

第一配载规则数字化步骤：解析第一配载规则，将第一配载规则通过数据解析形成规格计算公式集；

第二配载规则数字化步骤：自定义第二配载规则，将第二配载规则形成配载约束条件；

配载计算步骤：根据规格计算公式集、配载约束条件，进行配载计算，基于装载计算得到配载结果；

配载展现步骤：将配载结果通过图形化界面进行展示，支持对配载结果进行导出、打印。

具体地，所述第一配载规则数字化步骤包括：

区域编码步骤：对敞车的左右两端摆放区域进行编码，得到区域编码，所述区域编码主要包括左部区域、中部区域、右部区域中的任一种或任多种，分别对左部区域、中部区域、右部区域进行排列划分，得到区域各排、区域分排各位置；

变量定义步骤：定义变量，所述变量主要包括各区域装载重量、区域各排装载重量、区域分排各位置装载重量、车皮定额载重、钢制架自重、材料板宽值中的任一种或任多种；

规则解析步骤：根据区域编码、变量将第一配载规则进行数字化解析，得到规格计算公式集。

具体地，所述配载计算步骤包括配载材料组车计算步骤、单车材料摆放计算步骤、甩卷计算步骤；

所述配载材料组车计算步骤是按照收货单位、到站信息，将材料划分得到材料分组，将每个材料分组按照材料重量进行排序，依照材料重量进行组合装载，得到材料组车计算结果；

所述单车材料摆放计算步骤是根据材料组车计算结果，设定单车材料数量，对单车材料进行递归排序计算，得到单车配载结果；

所述甩卷计算步骤是对单车配载结果与配载约束条件进行匹配，若单车配载结果满足配载约束条件，则保存单车配载结果；若单车配载结果不满足配载约束条件时，则按照材料重量从小到大的顺序依次甩卷，得到剩余卷，触发剩余卷配载。

具体地，所述剩余卷配载是对剩余卷执行配载计算，若剩余卷不能构成一车装载，则形成最终装配结果，否则，则继续执行配载计算。

具体地，所述规格计算公式集主要包括单车皮整体计算公式、单车皮局部计算公式、单车皮单排摆放计算公式、单车皮并排摆放计算公式中的任一种或任多种。

具体地，所述第二配载规则主要包括装载作业要求规则、作业经济效益指标规则中的任一种或任多种。

根据本发明提供的一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的方法的步骤。

根据本发明提供的一种使用钢制架的铁路钢卷配载系统，包括：

第一配载规则数字化模块：解析第一配载规则，将第一配载规则通过数据解析形成规格计算公式集；

第二配载规则数字化模块：自定义第二配载规则，将第二配载规则形成配载约束条件；

配载计算模块：根据规格计算公式集、配载约束条件，进行配载计算，基于装载计算得到配载结果；

配载展现模块：将配载结果通过图形化界面进行展示，支持对配载结果进行导出、打印。

具体地，所述第一配载规则数字化模块包括：

区域编码模块：对敞车的左右两端摆放区域进行编码，得到区域编码，所述区域编码主要包括左部区域、中部区域、右部区域中的任一种或任多种，分别对左部区域、中部区域、右部区域进行排列划分，得到区域各排、区域分排各位置；

变量定义模块：定义变量，所述变量主要包括各区域装载重量、区域各排装载重量、区域分排各位置装载重量、车皮定额载重、钢制架自重、材料板宽值中的任一种或任多种；

规则解析模块：根据区域编码、变量将第一配载规则进行数字化解析，得到规格计算公式集。

具体地，所述配载计算模块包括配载材料组车计算模块、单车材料摆放计算模块、甩卷计算模块；

所述配载材料组车计算模块是按照收货单位、到站信息，将材料划分得到材料分组，将每个材料分组按照材料重量进行排序，依照材料重量进行组合装载，得到材料组车计算结果；

所述单车材料摆放计算模块是根据材料组车计算结果，设定单车材料数量，对单车材料进行递归排序计算，得到单车配载结果；

所述甩卷计算模块是对单车配载结果与配载约束条件进行匹配，若单车配载结果满足配载约束条件，则保存单车配载结果；若单车配载结果不满足配载约束条件时，则按照材料重量从小到大的顺序依次甩卷，得到剩余卷，触发剩余卷配载。

本发明提供的使用钢制架的铁路钢卷配载系统，可以通过使用钢制架的铁路钢卷配载方法的步骤流程实现。本领域技术人员可以将使用钢制架的铁路钢卷配载方法理解为所述使用钢制架的铁路钢卷配载系统的优选例。

本发明的实施有别于协作型业务场景，铁路配载业务属于单体作业，配载计算过程无需多业务群体间协作完成。所以，本发明涉及的核心算法部署于前端计算机，属于cpu密集型应用。核心算法的运行受限于可用方案数量、同去向材料数量、cpu能力、内存占用及响应能力和算法自身的复杂度。在本发明的优选例中，所述第一配载规则是中国铁道科学研究院试验报告【29号报告】，包括以下步骤：(1)铁路局配载规则数字化；(2)企业配载自定义规则；(3)配载计算；(4)配载结果展现。

(1)铁路局配载规则数字化：如图1所示，依据“中国铁道科学研究院试验报告【29号报告】”(后文简称“29号报告”)文件中钢制架承载能力的文字描述，对该描述进行整理形成表格，所述表格如表一所示。再对表格内容进行区域化展示，所述展示如表二所示，并将钢制架的承载能力建立数据表进行存储。“29号报告”中还描述了铁路局对钢制架钢卷装载提出了三十八种方案。要求钢铁企业在进行敞车装载时，严格限定在三十八种方案内，并且满足方案中规定的材料规格尺寸(板宽、直径和重量)要求，其中重量参数精度为吨(t)，板宽和直径的精度为毫米(mm)。通过研读“29号报告”中的装载方案规则，形成规格计算公式。

表一三型钢制架材料参数表

表二材料规格分布表

首先，设定变量，所述变量主要包括如下：

tl：l区域装载重量(其他区域同理)。

tl(x):l区域x排重量(其他区域同理)。

tl(x,1):l区域x排,1位置的材料重量(其他区域同理)。

ga：车皮定额载重。

gc：钢制架自重。

width(x,1)：任意区域x排1位置的材料板宽值。

然后，对敞车的左右两端摆放区域编码化，所述区域编码化如表三所示。

表三

进而，得到单车皮计算整体规则如下：

tl<＝(ga-tc)/2-gc；

tr<＝(ga-tc)/2-gc；

|tl-tr|<＝2；

得到单车皮局部规则--中部如下：

当ga＝70，则tc<＝25；

当ga＝60，则tc<＝13,tc>0,则tl+tc+tr<＝57；

得到单车皮单排(槽)摆放规则如下：

|tl(x)-tr(x)|<＝2；

得到单车皮并排摆放规则如下：

|tl(x,1)-tl(x,2)|<＝1，|tr(x,1)-tr(x,2)|<＝1；

|tl(x,1)-tr(x,2)|<＝1，|tl(x,2)-tr(x,1)|<＝1；

width(x,1)>1200，则|width(x,1)-width(x,2)|<＝50；

|(tl(x,1)+tc(x,1)+tr(x,1))-(tl(x,2)+tc(x,2)+tr(x,2))|<＝2；

(2)企业配载自定义规则：铁路局制定的装载方案是在钢制架和敞车承载能力理论值的基础上，通过计算、实验验证后编制成册。但是，钢铁企业在装车作业的时候，还需要考虑具体作业情况以及运输成本绩效等经营方面的因素。所以需要在铁路局出台的“29号报告”的基础上增加更贴近于钢铁企业管理要求的配载规则。

首先，装载作业要求如下：

c2型钢制架单排装载时，要求c2上两个钢卷的卷径和小于3m。

c3型钢制架单排装载时，要求c3上三个钢卷，两两卷的卷径和小于2.5m。

卷宽在[830,901]必须采用双排装载，卷宽在(1250，+∞)必须采用单排装载方式。

卷宽小于920mm的材料不能进行装载。

进而，作业经济效益指标要求如下：

60t车皮，单车配载总重量要满足[45,57]。

70t车皮，单车配载总重量要满足[50,67]。

考虑装车作业效率，要求钢制架的使用优先级c1>c2>c3。

单车皮内的材料必须满足相同收货单位、相同到站。为了提高装车发货效率，单车皮内的材料在满足相同收货单位、相同到站的前提下，可以跨出厂计划和出厂组批的计划范围。

另外，系统操作要求如下：

配载计算得出的方案要能以图形的样式直观展示。

支持配载结果导出、发送、打印等功能，便于现场操作和与无人化系统对接。

可以依据钢卷在厂内的分布情况对可配载计算的材料范围进行调整。

(3)配载计算：

首先，步骤1：配载材料组车计算如下：

按照收货单位、到站信息，将材料划分为不同的分组。

在每个分组中按材料重量进行排序，尽可能将多件材料组成一车。

60t、70t车型选择按照配载参数设定的优先级进行计算。

当分组内剩余材料不足一车时，与之前最重的一车进行混合，计算是否可以拆分，使得满足两车载重要求。

将材料组车计算结果缓存在内存中，用于后续计算。

其次，步骤2：单车材料摆放计算如下：

按单车材料数和材料规格匹配适用的路局装载方案集合。由于单车材料数量会严重影响算法的时间复杂度，经过反复测试，按6件为分界点，进行区别处理。

单车材料数小于6件，进行递归排序计算，直至得到满足路局装载方案规则和自定义规则的配载结果。

单车材料数大于6件，按照配事先维护的装载方案优先级进行匹配，直至出现满足装载规则的配载结果。

然后，步骤3：甩卷计算：

对于单车材料未能找到满足装载规则的方案时，进行甩卷计算。

按材料重量从小到大的顺序依次甩卷，并计算剩余卷是否满足装载方案。

最后，剩余卷再次计算：

对于多个车皮的甩卷信息重复步骤1～3步计算，直至被甩材料无法组织成为一车时，结束计算，形成最终的配载结果。

(4)配载结果展现：配载结果的展示需要更多地考虑目前现场装车人员的工作习惯，将配载计算的结果组织成单车材料信息和装载位置信息，再进行图形化展示，并支持导出、打印等功能，便于现场作业人员现场使用。

铁路配载系统功能上线运行后，极大地缩短了配载耗时。在10节车皮人工(经验较为丰富的熟练人员)配载的场景下，系统上线前配载员至少需要90分钟进行车皮配载。实施系统自动配载后，只需要2分钟就可以完成，明显提高了工作效率。同时，以往人工配载结束后，业务员要联系发货端组织发货。而系统配载后可以自动传输消息到发货端，提高了发货速度，在实现企业降本增效的管理目标方面，效果显著。

在具体的实施例的使用过程中，首先，维护车型、钢制架、材料规格信息，维护铁路配载计算所涉及的车型、钢制架、材料规格等基础信息。然后，对路局装载规则进行维护，针对路局提供的三十八中装载方案(可以基于各地方铁路局装载方案进行配置)，对装载方案进行结构化数据处理。同时依据企业自身的发运环境维护自定义规则，选取适用的装载方案。提供操作较为便捷的装载方案维护方式，通过点击、选择等操作方式配置、维护装载方案规则，提高系统的易用性。

图形化配载结果展示采用配载结果展示界面，配载结果展示界面是参考作业人员的工作习惯进行画面设计，在贴合现场的前提下，优化数据信息，展现发运货物信息、发运计划信息、单车材料分配以及车内位置摆放等信息。统计、分析配载结果提供多种维度的配载计算结果的分析功能，对60t/70t车型的使用情况、配载计算甩卷率、出厂计划可装率、铁路车皮需求情况、钢制架使用情况等多个方面进行统计，便于用户评价本次配载计算的结果是否满足当前发运管理要求。

快速、高效的铁路配载作业用于提高铁运发货的自动化程度，有效减少人工干预，大大缩短配载作业时间，可在2分钟左右完成40辆车皮的配载计算，配载成功率达到95％。

集成应用平台，铁路配载系统功能是基于.netc#\c++技术，支持c/s架构，可灵活部署在unix、windows、linux等操作系统上，支持oracle、db2、sqlserver等主流数据库。铁路配载系统在设计时充分考虑了软件的低耦合、高内聚的软件设计特性，既可以独立形成系统运行，也可以作为运输物流系统的嵌入式模块，实现物流业务数据的无缝衔接。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。