集裝箱中心站和專(zhuān)辦站班列開(kāi)行方案研究

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(guó)集裝箱辦理點(diǎn)布局調(diào)整方案明確規(guī)定：全國(guó)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(zhuān)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(zhuān)辦站間大量開(kāi)行集裝箱班列，因此研究集裝箱中心站和專(zhuān)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(zhuān)辦站間的班列開(kāi)行可以形成大量固定的集裝箱快速通道，有助于滿(mǎn)足運(yùn)輸需求；便于組織定期、定點(diǎn)、定線(xiàn)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(guò)程各環(huán)節(jié)的有效銜接，真正實(shí)現(xiàn)貨物的門(mén)到門(mén)運(yùn)輸。

1 集裝箱中心站和專(zhuān)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(guó)際集裝箱運(yùn)輸。國(guó)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(yáng)、廣州、烏魯木齊、北京及寧波。

1.2 集裝箱專(zhuān)辦站

集裝箱專(zhuān)辦站是區(qū)域物流中心，能夠進(jìn)行必要的倉(cāng)儲(chǔ)、裝卸、搬運(yùn)、檢修、維護(hù)，部分能夠辦理國(guó)際集裝箱運(yùn)輸[2]。集裝箱專(zhuān)辦站是全國(guó)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(zhuān)辦站分別在長(zhǎng)春、石家莊、太原、呼和浩特、濟(jì)南、福州、杭州、長(zhǎng)沙、南京、合肥、南昌、貴陽(yáng)、南寧、西寧、銀川、拉薩、海口、綏芬河、大慶、二連浩特、包頭、寶雞、襄樊、防城、樂(lè)山、阿拉山口、滿(mǎn)洲里、連云港、廈門(mén)、常州、湛江、義烏、柳州。

2 班列開(kāi)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(zhuān)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(guó)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(zhuān)辦站間的運(yùn)輸組織。

2.1 集裝箱運(yùn)量分析

2015年京廣線(xiàn)上中心站和專(zhuān)辦站的集裝箱預(yù)測(cè)運(yùn)量見(jiàn)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(zhǎng)沙為專(zhuān)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(xiàn)有效長(zhǎng)度。

（1）由?？寇?chē)站到發(fā)線(xiàn)有效長(zhǎng)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(xiàn)有效長(zhǎng)，m；L機(jī)為牽引機(jī)車(chē)長(zhǎng)度，m；L安為停車(chē)安全附加距離，m；L車(chē)為集裝箱車(chē)輛的長(zhǎng)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(chē)質(zhì)量，t；Q自為集裝箱車(chē)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(guò)程即為發(fā)送箱流集結(jié)為車(chē)流的過(guò)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(xiàn)徑路上集裝箱中心站和專(zhuān)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(zhuān)辦站尚未建成之時(shí)，集結(jié)過(guò)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(chē)集結(jié)過(guò)程，用集結(jié)參數(shù)確定集結(jié)時(shí)間，集裝箱中心站和專(zhuān)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(zhuān)表示中心站、專(zhuān)辦站的箱流集結(jié)參數(shù)。

2.4 沿途站無(wú)改編節(jié)省時(shí)間

開(kāi)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(chē)作業(yè)時(shí)間，h；t卸為每箱的平均卸車(chē)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(wú)為無(wú)中轉(zhuǎn)作業(yè)停留時(shí)間，h。

（2）途中有車(chē)輛甩掛作業(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)和車(chē)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(chē) (組) 所需的時(shí)間，h。

3 集裝箱班列開(kāi)行方案選優(yōu)原理

3.1 集裝箱班列的分類(lèi)

根據(jù)中心站和專(zhuān)辦站的功能定位應(yīng)盡量組織開(kāi)行集裝箱班列。集裝箱班列主要分為三類(lèi)：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(lái)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(zhuān)辦站之間、大運(yùn)量的專(zhuān)辦站之間應(yīng)盡可能開(kāi)行一站直達(dá)集裝箱班列。

3.2 各種班列的開(kāi)行條件

3.2.1 開(kāi)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(wú)中轉(zhuǎn)，直達(dá)通過(guò)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(mǎn)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(kāi)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(guò)i 站無(wú)改編通過(guò)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(chē)輛甩掛或集裝箱裝卸作業(yè)，直達(dá)通過(guò)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(mǎn)足條件：N直t節(jié)，i≥cm0，該箱流應(yīng)組織開(kāi)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(kāi)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(lái)說(shuō)，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(mǎn)足條件：該箱流就應(yīng)開(kāi)行一站直達(dá)集裝箱班列。式中，N遠(yuǎn)表示長(zhǎng)程箱流總的箱流量，TEU；t超節(jié)表示長(zhǎng)程箱流相對(duì)短程箱流分界站無(wú)改編通過(guò)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(mǎn)足絕對(duì)條件則應(yīng)組織開(kāi)行一站直達(dá)集裝箱班列；中心站集結(jié)的箱流滿(mǎn)足必要條件時(shí)只是具備開(kāi)行條件，但是否開(kāi)行還需結(jié)合充分條件比較確定；專(zhuān)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(zhuān)辦站集結(jié)的箱流滿(mǎn)足必要條件就應(yīng)組織開(kāi)行集裝箱一站直達(dá)集裝箱班列。

3.2.2 開(kāi)行快速集裝箱班列的條件

針對(duì)由于箱流量較少而無(wú)法開(kāi)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(kāi)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(mǎn)足一定的條件，即在沿途經(jīng)過(guò)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(kāi)行普通集裝箱班列的條件

針對(duì)由于箱流量較少而無(wú)法開(kāi)行一站直達(dá)集裝箱班列的集裝箱中心站、專(zhuān)辦站之間，可以考慮將徑路上同方向的集裝箱專(zhuān)辦站產(chǎn)生的箱流作為補(bǔ)充箱流，開(kāi)行普通裝卸集裝箱班列。通常情況下，也需滿(mǎn)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(zhuān)辦站間的開(kāi)行方案，涉及到中心站與中心站、中心站與專(zhuān)辦站、專(zhuān)辦站與專(zhuān)辦站的班列開(kāi)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(zhuān)辦站一起考慮，對(duì)流量特別大的專(zhuān)辦站組織開(kāi)行遠(yuǎn)程直達(dá)。根據(jù)一站直達(dá)集裝箱班列的開(kāi)行條件，專(zhuān)辦站上滿(mǎn)足必要條件的箱流可以組織開(kāi)行一站直達(dá)集裝箱班列，剔除這部分流量。

（2）剔除專(zhuān)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(kāi)行一站直達(dá)集裝箱班列的箱流。

（3）將中心站和專(zhuān)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(kāi)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(kāi)行普通集裝箱班列。

（4）對(duì)專(zhuān)辦站剩余的箱流向鄰近中心站匯集，組織開(kāi)行短程列車(chē)。

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(zhuān)辦站設(shè)計(jì)功能，到發(fā)線(xiàn)有效長(zhǎng)都將設(shè)計(jì)為850 m，以滿(mǎn)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(xiàn)以備使用。假設(shè)集裝箱班列采用SS4型電力機(jī)車(chē)牽引，采用集裝箱專(zhuān)用車(chē)X6B運(yùn)輸，班列運(yùn)行區(qū)段的機(jī)車(chē)牽引定數(shù)5 000 t。則由停靠車(chē)站到發(fā)線(xiàn)有效長(zhǎng)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(chē)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(zhuān)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(zhuān)辦站每晝夜所消耗的箱小時(shí)T集,專(zhuān)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(guò)集裝箱中心站無(wú)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(zhuān)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(zhuān)辦站的裝卸作業(yè)時(shí)間均控制在3 h 以?xún)?nèi)。因此，2015年一站直達(dá)集裝箱班列在沿途經(jīng)過(guò)集裝箱專(zhuān)辦站無(wú)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(kāi)行方案，其結(jié)果見(jiàn)表2和表3。

表2 北京至廣州間集裝箱班列開(kāi)行方案1

表3 北京至廣州間集裝箱班列開(kāi)行方案2

5 結(jié)束語(yǔ)

采用分部求解法應(yīng)首先組織大流量專(zhuān)辦站開(kāi)行一站直達(dá)集裝箱班列，再考慮余下箱流的開(kāi)行方式。用分部求解法研究集裝箱中心站和專(zhuān)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(kāi)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.

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