向雙玲，王 英

(北京交通大學，北京 100044)

0 引 言

公鐵聯(lián)運是一種將公路和鐵路有機結(jié)合，充分發(fā)揮各自優(yōu)勢的運輸方式。它不僅對城市吸引力和服務(wù)的靈活性方面有著重大的影響，而且有利于減少運輸?shù)奶甲阚E[1]。隨著全球能源緊張和城市交通擁擠等問題的加劇，公鐵聯(lián)運受到了政府部門的高度重視和學者的廣泛關(guān)注[2]。

當前已有不少文獻從多角度對國內(nèi)公鐵聯(lián)運進行了探索。例如，文獻[3-6]分別從運輸方式、公鐵聯(lián)運網(wǎng)絡(luò)、資源優(yōu)化方面來嘗試解決公鐵聯(lián)運運輸效率低下的問題；文獻[7-11]探索了公鐵聯(lián)運的實施政策以及運輸過程中的相關(guān)技術(shù)設(shè)備；文獻[12-13]探討了公鐵聯(lián)運信息共享平臺的整體框架結(jié)構(gòu)。但是，公鐵聯(lián)運信息交互過程涉及到多個參與方之間的業(yè)務(wù)活動，信息繁多復(fù)雜，明確不同主體之間需要共享的主要信息流以及通過信息共享如何實現(xiàn)不同運輸部門之間作業(yè)的高效協(xié)同等問題有待于進一步研究。

該文將以零散白貨的公鐵聯(lián)運過程為例，探討基于信息平臺的新信息交互流程。并基于分層著色Petri網(wǎng)可簡化模型結(jié)構(gòu)[14-16]的優(yōu)點,從流程的角度對主要信息交互過程進行建模仿真分析，探索新信息交互流程能否更好地適應(yīng)貨物的運輸需求以及還存在哪些有待解決的問題。

1 分層著色Petri網(wǎng)的理論及應(yīng)用

著色Petri網(wǎng)是一種用于建模和模擬業(yè)務(wù)流程的成熟語言[17]，在其中加入層次化概念便形成了分層著色Petri網(wǎng)，可對大規(guī)模的復(fù)雜模型進行模塊化建模。分層著色Petri網(wǎng)是一個4元組HCPN=(S,SM,PS,FS)[18]，其中：

(2)SM:Tsub→S是一個子模型函數(shù)，為每個代替變遷分配一個子模型。模型層要滿足惡循環(huán)的有向圖。

(4)FS?2P是一個非空融合集合，且C(p)=C(p'),I(p)〈〉=I(p')〈〉,p,p'∈fs∈FS。

目前，著色Petri網(wǎng)已經(jīng)應(yīng)用到多種研究領(lǐng)域。文獻[19-20]中分別利用CPN對復(fù)雜系統(tǒng)進行建模仿真，通過CPN Tools快速找出系統(tǒng)設(shè)計中的不足之處。因此，該文借助CPN Tools工具從流程的角度對公鐵聯(lián)運中的不同作業(yè)活動進行分層建模，將原本龐大復(fù)雜的模型層次化、簡單化。同時，能夠更清晰地顯示出不同作業(yè)階段中的信息交互過程。

2 公鐵聯(lián)運中的主要信息交互過程

整個公鐵聯(lián)運流程中的主要參與者包括生產(chǎn)廠家、客戶、貨運代理、公路運輸企業(yè)和鐵路局等。各參與方之間進行信息交互流動，構(gòu)成一個離散動態(tài)的過程。在聯(lián)運過程中，不同運輸行業(yè)之間傳統(tǒng)的交互方式是通過微信、傳真、郵件等進行有關(guān)計劃類信息和貨源信息的交互。但是，現(xiàn)有的信息交互是遠遠不夠的，需要探索新的信息交互流程來支撐當前聯(lián)運的迅速發(fā)展。

目前各省市均有物流配貨平臺，物流平臺集中管理著各區(qū)域范圍內(nèi)的車輛，可隨時查看司機及車輛位置信息；可根據(jù)貨源信息對車輛進行智能配貨，并實時追蹤貨物。

該文基于鐵路局主要與社會第三方物流企業(yè)合作的現(xiàn)狀，將通過打通物流平臺與相應(yīng)鐵路信息系統(tǒng)之間的接口來探索公路與鐵路行業(yè)之間所需要的更具經(jīng)濟效益的信息屬性，根據(jù)相關(guān)調(diào)研需要諸如貨物狀態(tài)，列車確報信息以及貨車信息等。將進一步探索聯(lián)運中需要在何時共享這些信息，并據(jù)此建立新的信息共享流程。

基于信息平臺的新公鐵聯(lián)運信息共享流程有以下幾個階段：

(1)業(yè)務(wù)辦理階段：資源型企業(yè)向貨運代理提出托運申請；貨運代理通過相關(guān)信息平臺分別同鐵路部門和公路部門商定貨物運輸事宜，獲取運力資源等信息并預(yù)先墊付運費。

(2)不同參與者之間信息共享階段：物流平臺根據(jù)貨運信息以及鐵路計劃類信息查找距離貨源較近的可用車源，以此制定車輛調(diào)度計劃并聯(lián)系相關(guān)公路運輸企業(yè)調(diào)配車輛。同時，平臺可根據(jù)車站作業(yè)信息及統(tǒng)計分析信息制定車輛出行時間計劃；其次，鐵路部門可獲知運輸計劃內(nèi)貨物的位置狀態(tài)信息以及相關(guān)貨車及司機信息，可提前安排貨車卸貨位置并做好卸載前的準備工作。鐵路相關(guān)人員整理貨物運輸需求，將有“站到門”服務(wù)需求的貨物清單及相關(guān)的列車到達確報和位置信息通過鐵路信息平臺傳輸給物流平臺，便于公路部門工作人員及時獲取貨源相關(guān)信息，查看車站周邊的車輛情況，為相關(guān)貨源提前安排好裝載貨車。

(3)貨物追蹤階段：當確認運費到賬后，接受任務(wù)的貨車上門取貨，生成相關(guān)貨物的電子貨單，方便貨物位置追蹤信息的獲??；然后，貨車司機根據(jù)安排在指定時間內(nèi)將貨物送至車站。貨車進場后在指定位置卸貨，鐵路工作人員通過掃描貨物二維碼可及時更新貨物狀態(tài)信息，并對貨物進行分類整理；隨后按照鐵路列車調(diào)度計劃裝車編組進行鐵路運輸。當貨物到達鐵路終點站后卸載到貨場等待配送。同時，由物流平臺指派接貨的車輛提前開往車站，到指定貨場排隊等待接貨。貨車接貨后進行末端公路班線運輸，平臺將取貨通知發(fā)送給收貨方；貨物簽收后，由貨車司機將簽收單收回，交至相關(guān)公路運輸部門。在貨物全程運輸過程中，貨運代理可通過物流平臺和鐵路相關(guān)信息平臺獲知貨物運輸狀態(tài)信息。

3 基于著色Petri網(wǎng)的公鐵聯(lián)運信息共享模型

在大宗物資運輸需求持續(xù)下滑，零散白貨運輸需求迅速增長的趨勢下，探討更加靈活的公鐵聯(lián)運信息交互流程將有助于提高鐵路零散貨物運輸?shù)氖袌龈偁幜涂爝\業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量。該文通過對國鐵集團相關(guān)路局公鐵聯(lián)運的實際調(diào)研，以正在運營的遼寧開原站貨場為例，利用著色Petri網(wǎng)從流程的角度來描述不同主體間基于信息平臺的信息交互流程，探索該信息交互流程能否更好地支撐公鐵聯(lián)運中的零散白貨的運輸需求。該文主要研究公路與鐵路間的信息對接和貨物狀態(tài)追蹤這兩個階段。

3.1 頂層模型

頂層模型描述了運輸部門與貨物之間的信息傳遞關(guān)系，如圖1所示。變遷transportation department(運輸部門)和變遷freight tracking(貨物追蹤)之間通過庫所loading plan(編組裝載計劃)、e-document(配載單)、vehicles(貨車信息)、lot information(貨場信息)來進行信息的傳遞交互。庫所loading plan、e-document和vehicles根據(jù)transportation department的指令改變貨物的運輸狀態(tài)，而貨物的狀態(tài)隨著仿真時間的推移將會持續(xù)更新。

圖1 頂層模型

3.2 不同運輸行業(yè)之間對接信息模型

該文在如圖2所示的transportation department子頁面上描述了公路與鐵路間進行信息交互并進行相應(yīng)計劃決策的過程。

圖2 不同運輸行業(yè)之間對接信息模型

該模型中的流程主要分為三部分：公路與鐵路部門對接信息、鐵路部門制定貨物調(diào)度計劃和貨車配載計劃。物流平臺與鐵路相關(guān)信息系統(tǒng)對接鐵路計劃類信息、列車開行到達及貨物動態(tài)信息及車站作業(yè)統(tǒng)計信息，平臺根據(jù)貨物發(fā)貨和收貨地址線上調(diào)度運力資源,并生成配載單；隨后，根據(jù)車站作業(yè)計劃安排貨車出行。分別定義貨車運力資源的屬性為vehicles,列車運力資源的屬性為carcode,列車及貨物信息、裝車計劃、配載單和貨車信息的屬性為hvehices,貨物信息的屬性為Order,車站信息的屬性為Rinformation。

3.3 貨物追蹤模型

該文在tracking子頁面上建立貨物追蹤模型，如圖3所示。整個貨物追蹤模型中又包含三個主要階段：貨物“門到站”追蹤階段(tracking1)、貨物中轉(zhuǎn)及鐵路運輸階段(tracking2)和貨車末端配送追蹤階段(tracking3)。貨物狀態(tài)隨著庫所(vehicles、edocument、lot information、loading plan)的信息流的變化不斷進行更新。首先是貨車信息流流向變遷tracking1，觸發(fā)貨物開始運輸?shù)借F路車站；然后代替變遷tracking2、tracking3由到站貨物(freight)信息流和運輸工具(vehicles)信息流的變化做出相應(yīng)的更新；隨著貨物在不同階段的運輸流動，貨物狀態(tài)得到相應(yīng)的更新。

圖3 貨物追蹤模型

圖4 貨物中轉(zhuǎn)及鐵路運輸追蹤模型

如圖4所示，貨物“門到站”追蹤模型描述了貨車司機上門取貨到進入鐵路貨場信息流的變化過程。該文通過電子運單(eorder)來追蹤貨物公路班線運輸?shù)奈恢脿顟B(tài)信息。貨物到達貨場后，通過接口庫所freight(貨物)來儲存當前信息流，并通過該接口輸出信息流。

為了提高零散貨物的中裝效率，該文探討了基于信息交互的貨物核對并裝載的作業(yè)流程，如圖5所示。

圖5 貨物清點整理模型

鐵路部門從物流平臺共享的貨車配載信息中獲取相應(yīng)貨車的貨物配載統(tǒng)計信息(FI)，在錄入貨物信息(freight information)的過程中逐一與貨物統(tǒng)計信息核對(check)。若發(fā)現(xiàn)貨物數(shù)量缺失，工作人員(worker4)需立即聯(lián)系相應(yīng)貨車司機查看是否漏卸。同時，在核對貨物的過程中根據(jù)貨物信息和裝車計劃(loading plan)將貨物(freight2)分類堆放(partition stacking)，該文根據(jù)貨物到站信息劃分為三個分區(qū)(partition1、2、3)；然后，根據(jù)列車開行計劃將貨物裝載到相應(yīng)列車(train)上。

4 基于實例的模型仿真分析

通過調(diào)研以正在運營的遼寧開原站貨場為例來進行零散白貨的運輸作業(yè)。塘沽某家大型超市從開原的某兩家生產(chǎn)廠家分別訂購礦泉水、煙酒等商品；同時，該煙酒生產(chǎn)公司還向唐山某超市出售煙酒產(chǎn)品。蘆臺某公司從開原的某生產(chǎn)廠家訂購了一批機械零件。將上述訂單信息變?yōu)樾畔⒘鞔肷鲜龉F聯(lián)運信息交互模型中進行仿真，分析在不同的情況下所共享的信息流的經(jīng)濟效益。

該文將基于不同情況來討論新的公鐵聯(lián)運作業(yè)流程中新信息流共享的經(jīng)濟效益的仿真結(jié)果。

(1)正常情況下的新公鐵聯(lián)運信息交互流程仿真分析。

圖6 平臺線上調(diào)度仿真界面圖

從圖6所示的仿真結(jié)果可看出，貨車號為E1的貨車接取訂單號為1的貨物，而E2號貨車的配載貨物有2、3、4號貨物，E3號貨物配送5號貨物。貨車根據(jù)配載單送貨到貨場進行貨物中轉(zhuǎn)。通過物流平臺調(diào)配車輛，可根據(jù)零散貨物的批量大小，靈活調(diào)車，更能充分合理調(diào)配運力資源，做到隨時有貨裝貨，更能滿足運輸客戶的個性化需求。同時，對于貨場已卸貨的貨車可根據(jù)貨源信息及時配載，在一定程度上提高貨車的裝載率。

而當零散貨物卸載過程中出現(xiàn)漏卸情況時，通過將掃描錄入的貨物信息與提前獲得到貨車配載統(tǒng)計信息核對，可有效解決零散貨物易丟失的情況。如圖中右側(cè)的仿真結(jié)果所示，當貨物訂單1由于批量大而發(fā)生漏卸時，工作人員通過核對信息，可馬上發(fā)現(xiàn)這批貨物的數(shù)量缺失情況，便可及時采取解決措施，找到丟失的貨物。同時，貨物信息核對無誤后，需對貨物進行分類整理，便于后續(xù)的貨物裝車。如紫色框中的仿真結(jié)果所示，訂單2、5和3是分區(qū)(partition1)中的貨物，它們將被裝上同一趟列車K2288。將貨物進行有序的分區(qū)堆放，便于工作人員管理貨物，可在一定程度上提高裝載效率，避免同一到局的貨物裝卸在多輛車上，增大卸車作業(yè)的難度。因此，在貨場卸貨/裝貨時共享貨車及貨物的相關(guān)信息能更好地應(yīng)對車站作業(yè)高峰期時段發(fā)生的各種突發(fā)情況，提高貨物運輸?shù)陌踩?。通過掃描儀掃描電子貨簽代替人工手錄信息，可有效提高貨物中轉(zhuǎn)效率，降低獲取的貨物信息的錯誤率。

圖7 列車及貨物運輸狀態(tài)信息對接

如圖7所示，當貨物訂單3在列車K2288上運輸時，其動態(tài)信息將由庫所(train information)接口共享給物流平臺。然后，平臺根據(jù)列車到達確報信息線上調(diào)配運力資源(Tr1)，其調(diào)配的貨車編號為T6?？煽闯龉蚕砹熊嚰柏浳镨F路運輸?shù)膭討B(tài)信息的經(jīng)濟效益在于可協(xié)調(diào)鐵路和公路運輸部門間的業(yè)務(wù)流程，改變原有的貨物到站后，鐵路工作人員才聯(lián)系相應(yīng)的公路部門安排貨車取貨導(dǎo)致貨物需在貨場長時間等待的情況，進一步提高貨物中轉(zhuǎn)效率。

(2)車站作業(yè)高峰期情況下的公鐵聯(lián)運流程分析。

該文選擇在變遷中加入時間參數(shù)的方式進行仿真，由于不同貨物在同一階段的時間消耗具有一定的波動，可設(shè)定同一階段的時間服從均勻分布。根據(jù)調(diào)研設(shè)定作業(yè)時間仿真參數(shù)如表1所示。

表1 貨物運輸過程時間仿真參數(shù)

分析仿真結(jié)果，比較貨物運輸?shù)牟煌A段的平均時間，如圖8所示。

圖8 不同情況下的貨物運輸時間差異

根據(jù)對不同情況下的貨物運輸時間進行仿真分析，其對比結(jié)果如圖8所示?？芍粲鲎鳂I(yè)高峰期時，貨物在貨場的等待時間將大大延長，導(dǎo)致貨物將晚大約3小時才能到達客戶手中。同時，也會增大零散貨物清點整理分揀的難度，使得貨物清點整理時間進一步增加。因此，為提高零散貨物公鐵聯(lián)運的中轉(zhuǎn)效率，鐵路與公路運輸部門需在貨物運輸之前進行貨場作業(yè)信息的共享，并通過對其信息的深入挖掘與分析，合理安排貨車出行計劃，緩解貨場因裝卸工具及工作人員有限而導(dǎo)致貨車嚴重堵塞的情況，使其與貨運相關(guān)的資源在時間和空間上都能得到更好的利用。

5 結(jié)束語

為了明確不同運輸主體之間信息共享的協(xié)作點以及如何實現(xiàn)更高效的共享，該文以零散白貨運輸為例，利用著色Petri網(wǎng)探討公鐵聯(lián)運過程中不同運輸主體之間所需的新信息屬性。根據(jù)仿真結(jié)果可知，加入新信息屬性的聯(lián)運信息交互流程能從一定程度上減少貨物漏裝漏卸的情況發(fā)生，增加貨物運輸?shù)陌踩员Ｕ希豢稍谳^短時間內(nèi)準確統(tǒng)計貨場的所有貨物信息，為相關(guān)工作人員根據(jù)貨物信息數(shù)據(jù)做進一步的貨運預(yù)測、營銷、客戶分析提供了基礎(chǔ)。同時，各運輸部門之間通過信息系統(tǒng)間資源共享，及時更新貨物運輸狀態(tài)，可為客戶提供貨物運輸?shù)膶崟r查詢服務(wù)。最后，基于列車及貨物動態(tài)信息的共享，公路部門可提前安排貨車到貨場取貨并合理調(diào)配運力資源，提高同一時間內(nèi)不同運輸主體活動的高效性和協(xié)同性。

今后可進一步探討如何通過各部門、各環(huán)節(jié)之間的信息共享來有效緩解在車站作業(yè)高峰期時期，因人員、工具設(shè)備有限導(dǎo)致貨物流通不暢，嚴重堵塞的情況。同時，可進一步探討如何根據(jù)業(yè)務(wù)共享需求，從時間、空間、安全、業(yè)務(wù)、技術(shù)等方面對數(shù)據(jù)進行加工、處理，實現(xiàn)各環(huán)節(jié)之間更好的數(shù)據(jù)共享。