國巍

摘 要：本文針對集裝箱鐵水聯(lián)運實際過程中一個鐵路港灣站對應(yīng)多個港口碼頭鐵路集裝箱貨場時，車輛排列順序雜亂，需要重新按港口專用線線別要求進行重新解體編組后分送到不同的港口專用線卸車的現(xiàn)象，剖析了我國傳統(tǒng)解體編組方式的弊端，結(jié)合我國自動化控制信息系統(tǒng)的相關(guān)研究成果，提出了一種新的集裝箱解體編組方式。該方式采用新的作業(yè)流程、設(shè)備以及自動化手段，提高了貨物的周轉(zhuǎn)效率，實現(xiàn)了鐵路運輸與水運碼頭之間裝卸自動化及物聯(lián)網(wǎng)信息的互聯(lián)互通，應(yīng)用前景廣闊。

關(guān)鍵詞：集裝箱;自動化;不落地中轉(zhuǎn);編組效率

中圖分類號：U291文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2020）01-0115-03

Abstract： In view of the fact that one railway Bay station corresponds to multiple port terminals and railway container yards in the actual process of Container Rail water intermodal transportation， the vehicles are arranged in a disorderly order and need to be disassembled and regrouped again according to the requirements of port special line type， and then sent to different port special line for unloading， this paper analyzed the disadvantages of the traditional disassembly and Regrouping Mode in China， and combined with the automatic control information in China based on the research results of the information system， a new method of container disassembly and marshalling was proposed. This method adopts new operation process， equipment and automation means， improves the turnover efficiency of goods， realizes the loading and unloading automation between railway transport and water transport terminal and the interconnection of Internet of things information， and has a wide application prospect.

Keywords： container;automation;no landing transfer;marshalling efficiency

在現(xiàn)代物流領(lǐng)域，集裝箱憑借著包裝簡單、運量大、貨損小、成本低等諸多優(yōu)勢，在多式聯(lián)運中扮演著越來越重要的角色。近年來，大量的散貨也以集裝箱的方式運輸，導(dǎo)致集裝箱運輸量顯著增長。特別是鐵水聯(lián)運項目，相關(guān)鐵路車站集裝箱列車中轉(zhuǎn)及編組工作也越來越繁忙，一個鐵路港灣站對應(yīng)多個港口碼頭鐵路集裝箱場時，到達的集裝箱列車車輛排列順序雜亂，無法滿足多處港口專用線分類依次快速送達的要求，需要重新按港口專用線線別要求進行重新解體編組后分送到不同的港口專用線卸車，解編工作量十分繁重。因此，如何提高解編效率是當(dāng)下運輸環(huán)節(jié)急需解決的一個問題。

1 既有鐵路集裝箱列車解體編組方式及局限性

既有鐵路集裝箱列車解體編組方式主要分為動車不動箱的解體編組方式和動箱不動車的解體編組方式兩大類。

1.1 編組方式

1.1.1 動車不動箱的編組方式。動車不動箱的編組方式主要分為平面調(diào)車作業(yè)方式和駝峰溜放調(diào)車作業(yè)方式兩種形式[1]。

第一，平面調(diào)車作業(yè)方式。平面調(diào)車作業(yè)是一種鐵路系統(tǒng)最常用、最簡單可行的列車解體、編組作業(yè)方式，可以在任何車站實施。利用調(diào)車機車經(jīng)牽出線將待解體車列牽出，推送車列按車輛貨物目的地分類組號至各條規(guī)定組號的股道。車輛分類后集結(jié)在不同組號的編組線上，由調(diào)車機車送至各自貨區(qū)。解體編組主要設(shè)備為鐵路牽出線、鐵路編組線、道岔及信號系統(tǒng)、調(diào)車機車。

第二，駝峰溜放調(diào)車作業(yè)方式。鐵路駝峰是縱斷面為駱駝駝峰形狀的線路，利用調(diào)車機車將待解體車列經(jīng)牽出線牽出，然后推送列車至駝峰峰頂，車輛利用位于駝峰與編組線高差勢能，車輛依靠重力勢能自行溜入各條需要編組的股道。解體編組主要設(shè)備為鐵路調(diào)車機車、鐵路牽出線、鐵路編組線、鐵路駝峰及峰下控制設(shè)備和調(diào)速設(shè)備。

1.1.2 動箱不動車的編組方式。鐵路集裝箱落地中轉(zhuǎn)編組作業(yè)方式是目前鐵路集裝箱貨運車站對集裝箱專列的一種個別中轉(zhuǎn)作業(yè)方式。集裝箱列車到達后，集裝箱卸車落地，然后按集裝箱列車方向組號重新集結(jié)裝車。集裝箱落地集結(jié)重新裝車需要在集裝箱堆場完成，其主要設(shè)備為鐵路裝卸線、軌道龍門吊、集裝箱運輸車和正面吊。

1.2 傳統(tǒng)編組方式的局限性[2]

①平面作業(yè)調(diào)車作業(yè)方式效率低，人工體力勞動強度大，自動化、信息化水平較低，基本處于現(xiàn)場手工作業(yè)階段。

②駝峰溜放調(diào)車作業(yè)方式效率高，但利用駝峰解編列車，需要建設(shè)鐵路駝峰設(shè)施，鐵路編組場平面、縱斷面對地形條件要求較高，編組線數(shù)量多，占地面積大，工程投資大。

③落地動箱編組的方式由于需要將列車上的集裝箱全部卸下落地堆碼，箱體集結(jié)到一定數(shù)量后成組裝車;因此，需要較大的集裝箱堆放場地，占地面積較大，作業(yè)效率低，物流速度慢。這種方式僅適用于鐵路集裝箱車站中轉(zhuǎn)作業(yè)，不適用于港灣站集裝箱交接。

④以上幾種解編方式中，鐵路信息系統(tǒng)與港區(qū)信息系統(tǒng)之間均沒有數(shù)據(jù)交換，所有數(shù)據(jù)仍是現(xiàn)場采集，手工交換，效率低，錯誤率高。

2 新的集裝箱列車解體編組方式

2.1 作業(yè)原理

到達的集裝箱利用自動力運行集裝箱軌道動力平車中轉(zhuǎn)至不同港區(qū)，集裝箱不落地倒裝分組，鐵路港灣站不需要集裝箱堆放場地，僅需要布置倒裝線，集裝箱倒裝場占地面積小，節(jié)省用地，站場布置靈活。

2.2 主要設(shè)備

在鐵路到發(fā)線相鄰區(qū)段設(shè)平行倒裝作業(yè)倒裝場，倒裝場設(shè)有滿足港區(qū)分組的若干股道用于平行倒裝作業(yè)倒裝線、走行線、轉(zhuǎn)線區(qū)/牽出線、集裝箱裝卸機具、集裝箱軌道動力平車、軌道動力平車動力網(wǎng)絡(luò)、鐵路集裝箱貨場調(diào)度管理系統(tǒng)、移動通信系統(tǒng)基站及移動數(shù)據(jù)終端、鐵路集裝箱貨場自動化控制系統(tǒng)、鐵路進路控制系統(tǒng)等設(shè)施。龍門吊裝卸范圍覆蓋到發(fā)線、倒裝線、分組線和走行線。倒裝場股道的數(shù)量不少于1股道。集裝箱軌道動力平車設(shè)有動力驅(qū)動裝置、車載運行控制系統(tǒng)、定位系統(tǒng)、信息通信系統(tǒng)、車號/箱號識別系統(tǒng)、運行監(jiān)控系統(tǒng)、故障應(yīng)急安全保護系統(tǒng)。

2.3 作業(yè)流程

2.3.1 計劃階段。在列車到達前，鐵路貨運系統(tǒng)、鐵路預(yù)報/確報系統(tǒng)預(yù)告列車到達，向港灣站提供到達列車的地點、時間、車次號、車號、集裝箱箱號、貨物種類、貨物目的地等信息。

2.3.2 列車到達階段。車站按鐵路列車調(diào)度指揮系統(tǒng)（CTC/TDCS）指令排列接車進站，開放信號，列車進站。列車在進站過程中鐵路車次號系統(tǒng)采集列車車輛車號數(shù)據(jù)和排列順序，鐵路貨票系統(tǒng)、鐵路確報系統(tǒng)核對進入站內(nèi)的車輛車號及車輛排列順序。核對后的車輛車號及排列順序進入車站現(xiàn)車系統(tǒng)，同時向鐵路集裝箱貨場運輸管理系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)（一種新的信息系統(tǒng)，與鐵路貨運系統(tǒng)和港口貨物管理系統(tǒng)接口，向鐵路集裝箱貨場自動化控制系統(tǒng)提供集裝箱作業(yè)計劃）。

2.3.3 集裝箱倒裝作業(yè)階段。該階段的作業(yè)流程如下。

①鐵路集裝箱貨場調(diào)度管理系統(tǒng)依據(jù)鐵路貨運系統(tǒng)和鐵路現(xiàn)車系統(tǒng)提供的車輛車號、位置、排列順序、集裝箱箱號、貨物名稱、重量、到站等數(shù)據(jù)編制倒裝作業(yè)策略及流程，向鐵路集裝箱貨場自動化控制系統(tǒng)、龍門吊、軌道動力平車等設(shè)備下達作業(yè)計劃。

②在到發(fā)線相鄰倒裝場設(shè)股道，龍門吊裝卸范圍覆蓋到發(fā)線、倒裝線和走行線。倒裝線停留一列與到發(fā)線待倒裝集裝箱車輛數(shù)量相同或大于的軌道動力平車空車。每個軌道動力平車需要自行確定自身的地理坐標位置，并通過無線數(shù)據(jù)通信終端向鐵路集裝箱貨場自動化控制系統(tǒng)報告地理位置、工作狀態(tài)、運行方向、運行速度、空重狀態(tài)、綁定裝載的集裝箱箱號（空車時為空）。鐵路集裝箱貨場自動化控制系統(tǒng)通過無線數(shù)據(jù)通信終端向軌道動力平車下達軌道動力平車在同一股道中的排列順序位置、運行目的地、運行許可指令（或停車等待）。

③多臺龍門吊根據(jù)鐵路集裝箱貨場自動化控制系統(tǒng)的指令抓取待卸車輛上的集裝箱，讀取箱號，倒裝到相鄰的空軌道動力平車上。軌道動力平車讀取集裝箱箱號，實施軌道集卡車號ID與集裝箱箱號的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)綁定，確定其地理位置坐標，并上傳至鐵路集裝箱貨場自動化控制系統(tǒng)。鐵路集裝箱貨場自動化控制系統(tǒng)通過無線數(shù)據(jù)通信終端向軌道集卡下達軌道動力平車在同一股道中的排列順序位置、運行目的地、運行許可指令，直至全部到達的集裝箱列車全部倒裝完畢。對于集裝箱運量大的港口倒裝線的股道數(shù)量，按運量和港區(qū)碼頭組號計算，可以按港區(qū)碼頭組號分組號倒裝[3]。

2.3.4 軌道動力平車自動運行至指定港區(qū)堆場階段。按照鐵路集裝箱貨場自動化系統(tǒng)提供的指令，軌道集卡按排列順序逐車上傳軌道集卡位置及車號，向鐵路進路控制系統(tǒng)申請集裝箱堆場位置進路的開通指令。鐵路進路控制系統(tǒng)開通進路，按順序向軌道集卡車下發(fā)運行許可指令。軌道集卡按開通進路運行至貨區(qū)重車線確定的堆場貨位指定的位置，運行過程中，不間斷地向鐵路集裝箱貨場自動化控制系統(tǒng)上報動力平車位置、運行狀態(tài)、運行方向、車輛狀態(tài)等數(shù)據(jù)。

2.3.5 軌道動力平車港區(qū)堆場卸車階段。港區(qū)集裝箱龍門吊根據(jù)鐵路集裝箱貨場自動化控制系統(tǒng)指令運行至卸車貨位，抓取軌道動力平車上的集裝箱，讀取集裝箱箱號，按照指令放置在指定堆場貨位，并上傳作業(yè)進度和最終位置。同時，軌道動力平車車號與集裝箱箱號解除關(guān)聯(lián)綁定。

2.3.6 軌道動力平車返回階段。軌道動力平車卸車完畢，向鐵路集裝箱貨場自動化控制系統(tǒng)報告空車狀態(tài)和位置。按照系統(tǒng)運算策略和運行線路空閑情況，單車或集結(jié)成組向倒裝場回送?；厮蛙壍绖恿ζ杰囖D(zhuǎn)線后，經(jīng)港區(qū)走行線（或裝卸線），在倒裝線再次排隊集結(jié)，等待下一列到達集裝箱列車倒裝作業(yè)。

2.3.7 出發(fā)作業(yè)流程。由港口A、港口B、港口C和港口D發(fā)出的集裝箱貨物按甲和乙兩個大組由軌道吊裝上軌道動力平車，軌道動力平車返回港灣站倒裝線，裝卸機具按甲和乙兩個大組分別倒裝到不同的到發(fā)線上鐵路集裝箱平板車，組成甲、乙兩個方向的列車。

3 技術(shù)效果

3.1 同一列車編組效率的比較

平面調(diào)車法采用牽出線推送調(diào)車法，一般作業(yè)時間為2～3 h，勾數(shù)越多，時間會相應(yīng)增加。鐵路編組站常用的解編方式為駝峰解編，主要應(yīng)用于大運量頻繁的解體作業(yè)和流水線作業(yè)，自動化駝峰解體一列列車需要40～50 min，區(qū)段站簡易駝峰解體一列列車需要50～60 min，解編效率較高。軌道動力平車平行倒裝作業(yè)法采用不落地中轉(zhuǎn)的編組方式，可以4臺集裝箱裝卸機具（龍門吊）同時作業(yè)，倒裝時間短，效率高。一列車72輛編組，根據(jù)估算，平行倒裝方法倒裝一列車集裝箱，每車倒裝平均耗時1 min，牽出專線時間按12 min考慮，全列車全過程耗時30 min。

3.2 最大運量下投資總額比較

根據(jù)估算，平行作業(yè)倒裝法倒裝一列車（72輛）集裝箱，按4臺龍門吊，每車倒裝平均耗時1 min，牽出轉(zhuǎn)線時間為12 min，則全列車耗時30 min。假定一天連續(xù)不間斷地倒裝，則理論上一晝夜可倒裝48列車，每列車72 輛編組，每個車裝載2TEU，則一天理論上可以辦理中轉(zhuǎn)倒裝集裝箱的作業(yè)量為6912TEU。按照此估算量，用平面調(diào)車法作業(yè)已無法滿足此編組量，需改用雙推雙溜自動化駝峰，結(jié)合實際項目投資總額估算約5.5 億元。由此可以看到，在理論最大運量水平下，平行作業(yè)倒裝方法的投資總額約比效率駝峰作業(yè)法節(jié)省1.5 億元。

3.3 大編組運量時不可替代性分析

由于平行倒裝作業(yè)法采用不落地中轉(zhuǎn)的編組方式，僅需要兩條編組線，大運量的集裝箱港灣站也僅需要4～5股道，節(jié)省了編組場占地面積，編組時間短，效率高，自動化程度高，對既有線改造少，征地拆遷量少，整個自動化信息系統(tǒng)發(fā)揮作用極大。因此，平行倒裝作業(yè)法在遇到土建場地受限而導(dǎo)致工程無法實施且編組輛數(shù)較大的情況時，具有不可替代性。

4 結(jié)語

本文提出一種新的集裝箱編組方式，能通過鐵路靈活的運輸組織、極高的倒裝效率、經(jīng)濟的建設(shè)成本、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)勢，切實提高集裝箱貨物的中轉(zhuǎn)能力和效率，節(jié)約運輸成本，在相當(dāng)大程度上緩和中轉(zhuǎn)集裝箱貨物積壓以及集裝箱貨物集散對碼頭堆場場地需求過大的問題，有助于加大港口的輻射力度，進一步促進我國集裝箱運輸?shù)陌l(fā)展，提升港口的整體競爭力，進而吸引更多貨源，提高鐵水聯(lián)運的效率，給鐵路運輸行業(yè)在經(jīng)濟效益上帶來新的增長點。

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