柴甜甜，王慈光，杜連濤

（西南交通大學(xué) 交通運(yùn)輸學(xué)院，四川 成都 610031）

全國集裝箱辦理點(diǎn)布局調(diào)整方案明確規(guī)定：全國將建設(shè)三級(jí)站點(diǎn)的集裝箱運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)，包括18個(gè)鐵路集裝箱中心站、33個(gè)二級(jí)專辦站和100多個(gè)三級(jí)辦理點(diǎn)[1]。集裝箱運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)建成后，將在中心站和專辦站間大量開行集裝箱班列，因此研究集裝箱中心站和專辦站間的運(yùn)輸組織有著重要意義。合理組織鐵路集裝箱中心站和專辦站間的班列開行可以形成大量固定的集裝箱快速通道，有助于滿足運(yùn)輸需求；便于組織定期、定點(diǎn)、定線的集裝箱班列，減少集裝箱運(yùn)輸作業(yè)環(huán)節(jié)，提高鐵路集裝箱運(yùn)輸效率；有利于優(yōu)化資源配置和科學(xué)組織管理，更好地與其他運(yùn)輸方式協(xié)作，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸過程各環(huán)節(jié)的有效銜接，真正實(shí)現(xiàn)貨物的門到門運(yùn)輸。

1 集裝箱中心站和專辦站的分布及定位

1.1 集裝箱中心站

集裝箱中心站是全路的集裝箱物流中心，主要功能有：編發(fā)、接卸成列集裝箱班列，集裝箱存儲(chǔ)、檢修、清洗，空箱調(diào)配，辦理國際集裝箱運(yùn)輸。國家已經(jīng)規(guī)劃審批18個(gè)集裝箱中心站，分布在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的中心城市和鐵路網(wǎng)重要樞紐，計(jì)劃于2010年前建設(shè)完成。中心站分兩期建設(shè)：第一期11個(gè)，分別在上海、昆明、成都、重慶、武漢、西安、深圳、青島、大連、哈爾濱及天津；第二期7個(gè)，分別在鄭州、蘭州、沈陽、廣州、烏魯木齊、北京及寧波。

1.2 集裝箱專辦站

集裝箱專辦站是區(qū)域物流中心，能夠進(jìn)行必要的倉儲(chǔ)、裝卸、搬運(yùn)、檢修、維護(hù)，部分能夠辦理國際集裝箱運(yùn)輸[2]。集裝箱專辦站是全國鐵路集裝箱運(yùn)輸布局調(diào)整的二期工程，是區(qū)域集裝箱運(yùn)輸中心。33個(gè)專辦站分別在長春、石家莊、太原、呼和浩特、濟(jì)南、福州、杭州、長沙、南京、合肥、南昌、貴陽、南寧、西寧、銀川、拉薩、?？?、綏芬河、大慶、二連浩特、包頭、寶雞、襄樊、防城、樂山、阿拉山口、滿洲里、連云港、廈門、常州、湛江、義烏、柳州。

2 班列開行方案影響因素分析

隨著全路18個(gè)集裝箱中心站、33個(gè)專辦站的集裝箱運(yùn)輸系統(tǒng)建設(shè)完成，鐵路將形成覆蓋全國的運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)，其運(yùn)輸組織將非常復(fù)雜。本文以北京—廣州的集裝箱運(yùn)輸為例，研究中心站及其徑路上專辦站間的運(yùn)輸組織。

2.1 集裝箱運(yùn)量分析

2015年京廣線上中心站和專辦站的集裝箱預(yù)測運(yùn)量見表1[3]。其中，北京、鄭州、武漢、廣州為集裝箱中心站，石家莊、襄樊、長沙為專辦站。

2.2 班列編成輛數(shù)

集裝箱班列編成輛數(shù)主要取決于該運(yùn)行區(qū)段規(guī)定的牽引定數(shù)及班列?？空镜牡桨l(fā)線有效長度。

（1）由停靠車站到發(fā)線有效長所決定的集裝箱班列的最大編成輛數(shù)ml：

式中：L有效為班列?？空镜牡桨l(fā)線有效長，m；L機(jī)為牽引機(jī)車長度，m；L安為停車安全附加距離，m；L車為集裝箱車輛的長度，m。

（2）由運(yùn)行區(qū)段的牽引定數(shù)所決定的集裝箱班列的最大編成輛數(shù)mq：

式中：Q為集裝箱班列運(yùn)行區(qū)段所規(guī)定的牽引定數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，t；Q機(jī)為機(jī)車質(zhì)量，t；Q自為集裝箱車輛自重，t；Q載為平均裝載重量，t。

取ml、mq中的較小值為集裝箱班列編成輛數(shù)m，即：

2.3 集結(jié)時(shí)間

集裝箱班列的集結(jié)過程即為發(fā)送箱流集結(jié)為車流的過程[3]。每次到達(dá)的發(fā)送集裝箱數(shù)為m，班列的編成箱數(shù)為m0個(gè)，T表示從一次集裝箱到達(dá)到下一次集裝箱到達(dá)的間隔時(shí)間。

表1 2015年京廣線徑路上集裝箱中心站和專辦站交流量 TEU/日

集結(jié)某方向集裝箱流每晝夜所消耗的時(shí)間：

在集裝箱中心站和專辦站尚未建成之時(shí)，集結(jié)過程中時(shí)間內(nèi)平均每次到達(dá)的集裝箱數(shù)為m難以確定。因此，集裝箱班列集結(jié)參考鐵路貨車集結(jié)過程，用集結(jié)參數(shù)確定集結(jié)時(shí)間，集裝箱中心站和專辦站全天某方向集裝箱班列的集結(jié)時(shí)間分別為：

式中：c中、c專表示中心站、專辦站的箱流集結(jié)參數(shù)。

2.4 沿途站無改編節(jié)省時(shí)間

開行一站直達(dá)集裝箱班列較非一站直達(dá)集裝箱班列減少沿途裝卸、甩掛等中轉(zhuǎn)作業(yè)，則相對(duì)節(jié)省了沿途停站作業(yè)的時(shí)間。

（1）途中有集裝箱裝卸作業(yè)的集裝箱班列，在中途?？空镜淖鳂I(yè)主要有：集裝箱班列到發(fā)技術(shù)作業(yè)和集裝箱裝卸作業(yè)。因此，可以確定每箱節(jié)省時(shí)間為：

式中：t裝為每箱的平均裝車作業(yè)時(shí)間，h；t卸為每箱的平均卸車作業(yè)時(shí)間，h；t到達(dá)為每箱的平均到達(dá)技術(shù)作業(yè)時(shí)間，h；t出發(fā)為每箱的平均出發(fā)技術(shù)作業(yè)時(shí)間，h；t無為無中轉(zhuǎn)作業(yè)停留時(shí)間，h。

（2）途中有車輛甩掛作業(yè)的集裝箱班列，在中途停靠站的作業(yè)主要有：集裝箱班列到發(fā)技術(shù)作業(yè)和車輛甩掛作業(yè)。因此，可以確定每箱節(jié)省時(shí)間為：

式中：t甩(掛）為甩下或者掛上一個(gè)車 (組) 所需的時(shí)間，h。

3 集裝箱班列開行方案選優(yōu)原理

3.1 集裝箱班列的分類

根據(jù)中心站和專辦站的功能定位應(yīng)盡量組織開行集裝箱班列。集裝箱班列主要分為三類：一站直達(dá)集裝箱班列、快速集裝箱班列、普通集裝箱班列。從集裝箱班列的等級(jí)和運(yùn)行速度來看，一站直達(dá)集裝箱班列最具優(yōu)勢(shì)。集裝箱中心站之間、中心站與運(yùn)量大的專辦站之間、大運(yùn)量的專辦站之間應(yīng)盡可能開行一站直達(dá)集裝箱班列。

3.2 各種班列的開行條件

3.2.1 開行一站直達(dá)集裝箱班列的條件[4]

（1）必要條件。當(dāng)某支或者合并箱流在沿途各站無中轉(zhuǎn)，直達(dá)通過時(shí)所獲得箱小時(shí)節(jié)省之和不小于該箱流在始發(fā)站的集結(jié)箱小時(shí)消耗，即滿足條件：N直∑t節(jié)，i≥cm0或 ∑N直∑t節(jié)，i≥cm0，該箱流可以組織開行一站直達(dá)集裝箱班列。式中，N直表示某去向的總箱流量，TEU；t節(jié)，i表示經(jīng)過i 站無改編通過的節(jié)省時(shí)間，h；c表示箱流集結(jié)參數(shù)。

（2）絕對(duì)條件。若某支箱流在沿途各站不進(jìn)行車輛甩掛或集裝箱裝卸作業(yè)，直達(dá)通過所獲得的箱小時(shí)節(jié)省均不小于該箱流所在的始發(fā)站集結(jié)箱小時(shí)消耗，即滿足條件：N直t節(jié)，i≥cm0，該箱流應(yīng)組織開行一站直達(dá)集裝箱班列。

（3）充分條件。單支或多支箱流合并開行一站直達(dá)集裝箱班列，相對(duì)任意較短的一站直達(dá)集裝箱班列來說，如果其在超行區(qū)段沿途站獲得的箱小時(shí)節(jié)省不小于其在始發(fā)站的集結(jié)箱小時(shí)消耗，即滿足條件：該箱流就應(yīng)開行一站直達(dá)集裝箱班列。式中，N遠(yuǎn)表示長程箱流總的箱流量，TEU；t超節(jié)表示長程箱流相對(duì)短程箱流分界站無改編通過的節(jié)省時(shí)間，h。

由集裝箱中心站或?qū)＾k站始發(fā)集結(jié)的箱流滿足絕對(duì)條件則應(yīng)組織開行一站直達(dá)集裝箱班列；中心站集結(jié)的箱流滿足必要條件時(shí)只是具備開行條件，但是否開行還需結(jié)合充分條件比較確定；專辦站除本站產(chǎn)生的箱流及本吸引區(qū)內(nèi)辦理點(diǎn)匯集的箱流外，其他箱流到中心站集結(jié)，因此專辦站集結(jié)的箱流滿足必要條件就應(yīng)組織開行集裝箱一站直達(dá)集裝箱班列。

3.2.2 開行快速集裝箱班列的條件

針對(duì)由于箱流量較少而無法開行一站直達(dá)集裝箱班列的集裝箱中心站，可以考慮將徑路上同方向中心站產(chǎn)生的箱流作為補(bǔ)充箱流，開行快速摘掛集裝箱班列。通常情況下，快速集裝箱班列要求在沿途徑路上所補(bǔ)充的箱流強(qiáng)度大小要滿足一定的條件，即在沿途經(jīng)過的作業(yè)站上消失的箱流必須不大于在該站可以補(bǔ)充的同方向的箱流，用公式表示為：式中，Nikj摘表示箱流ij在徑路上沿途作業(yè)站k站摘下的集裝箱數(shù)，TEU；Nikj掛 表示箱流ij在徑路上沿途作業(yè)站k站掛上的集裝箱數(shù)，TEU。

3.2.3 開行普通集裝箱班列的條件

針對(duì)由于箱流量較少而無法開行一站直達(dá)集裝箱班列的集裝箱中心站、專辦站之間，可以考慮將徑路上同方向的集裝箱專辦站產(chǎn)生的箱流作為補(bǔ)充箱流，開行普通裝卸集裝箱班列。通常情況下，也需滿足條件：。式中，Nkij卸表示箱流ij在徑路上沿途作業(yè)站k站卸下的集裝箱數(shù)，TEU；Nkij裝表示箱流ij在徑路上沿途作業(yè)站 k 站所裝的集裝箱數(shù)，TEU。

3.3 算法步驟

集裝箱中心站和專辦站間的開行方案，涉及到中心站與中心站、中心站與專辦站、專辦站與專辦站的班列開行方式，按照分部求解的方式進(jìn)行計(jì)算。

（1）將中心站與專辦站一起考慮，對(duì)流量特別大的專辦站組織開行遠(yuǎn)程直達(dá)。根據(jù)一站直達(dá)集裝箱班列的開行條件，專辦站上滿足必要條件的箱流可以組織開行一站直達(dá)集裝箱班列，剔除這部分流量。

（2）剔除專辦站的一站直達(dá)箱流后，余下的箱流組織跨中心站的遠(yuǎn)程集裝箱直達(dá)班列。先根據(jù)必要條件進(jìn)行篩選，排除不符合必要條件的到達(dá)站，然后結(jié)合充分條件確定出最終開行一站直達(dá)集裝箱班列的箱流。

（3）將中心站和專辦站余下的箱流一并考慮。根據(jù)快速集裝箱班列和普通集裝箱班列的判別條件，將沿途徑路上同方向的中心站的箱流作為補(bǔ)充箱流，開行快速集裝箱班列；將沿途徑路上同方向?qū)＾k站的箱流作為補(bǔ)充箱流，開行普通集裝箱班列。

（4）對(duì)專辦站剩余的箱流向鄰近中心站匯集，組織開行短程列車。

4 算例分析

4.1 原始資料及參數(shù)標(biāo)定

（1）班列編成輛數(shù)。按照鐵路集裝箱中心站和專辦站設(shè)計(jì)功能，到發(fā)線有效長都將設(shè)計(jì)為850 m，以滿足接發(fā)整列集裝箱班列的要求，同時(shí)預(yù)留1條1 050 m到發(fā)線以備使用。假設(shè)集裝箱班列采用SS4型電力機(jī)車牽引，采用集裝箱專用車X6B運(yùn)輸，班列運(yùn)行區(qū)段的機(jī)車牽引定數(shù)5 000 t。則由停靠車站到發(fā)線有效長所決定的集裝箱班列的最大編成輛數(shù)ml為49輛；由運(yùn)行區(qū)段牽引定數(shù)所決定的集裝箱班列的最大編成輛數(shù)mq為59輛。因此，根據(jù)式⑶，集裝箱班列最大編成輛數(shù)為49輛，假定每輛車裝 2 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)箱，則m0為98 TEU。

（2）集結(jié)時(shí)間。鐵路集結(jié)參數(shù)的確定通常使用查定近似值的方法，一般應(yīng)小于12。鐵路集裝箱中心站集結(jié)參數(shù)取8，專辦站取10。則集裝箱中心站每晝夜所消耗的箱小時(shí)T集,中為784箱小時(shí)；專辦站每晝夜所消耗的箱小時(shí)T集,專為980箱小時(shí)。

（3）沿途站的節(jié)省時(shí)間。根據(jù)集裝箱中心站的功能定位，參照集裝箱班列在途中?？空镜募夹g(shù)作業(yè)時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，將2015年一站直達(dá)集裝箱班列在沿途經(jīng)過集裝箱中心站無中轉(zhuǎn)作業(yè)的節(jié)省時(shí)間設(shè)定為l h[5]；結(jié)合目前鐵路集裝箱辦理站的作業(yè)水平，設(shè)定2015年集裝箱專辦站每箱裝卸作業(yè)時(shí)間為 5 min，集裝箱班列在沿途各集裝箱專辦站的裝卸作業(yè)時(shí)間均控制在3 h 以內(nèi)。因此，2015年一站直達(dá)集裝箱班列在沿途經(jīng)過集裝箱專辦站無中轉(zhuǎn)作業(yè)的節(jié)省時(shí)間設(shè)定為 4 h。

4.2 計(jì)算結(jié)果

北京至廣州間存在兩種集裝箱班列開行方案，其結(jié)果見表2和表3。

表2 北京至廣州間集裝箱班列開行方案1

表3 北京至廣州間集裝箱班列開行方案2

5 結(jié)束語

采用分部求解法應(yīng)首先組織大流量專辦站開行一站直達(dá)集裝箱班列，再考慮余下箱流的開行方式。用分部求解法研究集裝箱中心站和專辦站間集裝箱流的運(yùn)輸組織適用于單條徑路上的集裝箱班列開行方案研究。

[1]李爽，朱曉寧.三級(jí)鐵路集裝箱站點(diǎn)運(yùn)輸組織的研究[J]. 研究與討論，2008(5)：23-25.

[2]閆偉. 鐵路集裝箱專辦站運(yùn)輸組織研究[D]. 成都：西南交通大學(xué)，2005.

[3]閆海峰. 結(jié)點(diǎn)站間鐵路集裝箱運(yùn)輸組織的理論與方法研究[D]. 成都：西南交通大學(xué)，2004.

[4]楊浩. 鐵路運(yùn)輸組織學(xué)[M]. 北京：中國鐵道出版社，2006.

[5]燕娟. 鐵路雙層集裝箱列車運(yùn)輸組織方案的研究[D]. 北京：北京交通大學(xué)，2006.