提高我國集裝箱公鐵聯(lián)運(yùn)裝卸效率的探討

汪永元

（中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司 設(shè)備設(shè)計(jì)研究處，湖北 武漢 430063）

提高我國集裝箱公鐵聯(lián)運(yùn)裝卸效率的探討

汪永元

（中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司 設(shè)備設(shè)計(jì)研究處，湖北 武漢 430063）

從裝卸流程、集裝箱箱區(qū)的配置、現(xiàn)有技術(shù)存在的問題3個(gè)方面，闡述我國集裝箱公鐵聯(lián)運(yùn)裝卸概況。為提高集裝箱公鐵聯(lián)運(yùn)裝卸效率，提出可旋轉(zhuǎn)式車廂裝卸技術(shù)和可平移式車廂裝卸技術(shù)，從裝卸流程、設(shè)施配置、裝卸效率及適用場合對可旋轉(zhuǎn)式車廂裝卸技術(shù)和可平移式車廂裝卸技術(shù)進(jìn)行分析比較，為我國鐵路現(xiàn)代物流基地場站設(shè)計(jì)提供參考。

集裝箱；公鐵聯(lián)運(yùn)；鐵路裝卸；效率；技術(shù)

集裝箱運(yùn)輸具有高效益、高效率、高協(xié)作等特點(diǎn)，能夠消除運(yùn)輸貨物的外形差異，實(shí)現(xiàn)“門到門”運(yùn)輸。目前，我國鐵路集裝箱運(yùn)量占全路貨物發(fā)送總量不足 3%，大量的適箱貨物仍然以鐵路整車的方式運(yùn)輸，而發(fā)達(dá)國家鐵路集裝箱運(yùn)量占鐵路總運(yùn)量的比重大約為 20%～40%，如德國鐵路集裝箱運(yùn)量達(dá)到鐵路總運(yùn)量的 20%，英國達(dá)到 30%，法國達(dá)到40%[1]。公鐵聯(lián)運(yùn)是我國鐵路集裝箱“門到門”運(yùn)輸?shù)闹匾M成部分，提高鐵路集裝箱運(yùn)量對于加快我國鐵路向現(xiàn)代物流的轉(zhuǎn)型具有重要推進(jìn)作用。但是，目前我國的集裝箱公鐵聯(lián)運(yùn)仍然采用傳統(tǒng)的集裝箱專用門吊進(jìn)行裝卸作業(yè)[2]，難以從實(shí)質(zhì)上實(shí)現(xiàn)快速裝卸，不能滿足現(xiàn)代物流的需求。在“一帶一路”國家戰(zhàn)略構(gòu)想實(shí)施的大環(huán)境下，提高集裝箱貨物公鐵聯(lián)運(yùn)裝卸效率對于提高物流園區(qū)作業(yè)效率、提升鐵路物流市場競爭力具有現(xiàn)實(shí)意義。

1 我國集裝箱公鐵聯(lián)運(yùn)裝卸概況

目前，國內(nèi)絕大部分鐵路貨場及物流園區(qū)采用起重機(jī)械設(shè)備進(jìn)行集裝箱的裝卸，起重機(jī)械設(shè)備包括門吊、正面吊、跨式起重機(jī)等。為此，針對目前應(yīng)用最為廣泛的集裝箱公鐵聯(lián)運(yùn)裝卸技術(shù)進(jìn)行分析。

1.1 集裝箱公鐵聯(lián)運(yùn)的裝卸流程

在集裝箱公鐵聯(lián)運(yùn)中，會出現(xiàn)掏箱、理貨、裝箱、換裝等作業(yè)流程，隨著自動化技術(shù)與信息技術(shù)的發(fā)展，上述工藝技術(shù)得到一定的發(fā)展，而集裝箱裝卸仍然停留在利用集裝箱門吊或正面吊等起重機(jī)械設(shè)備進(jìn)行作業(yè)。具體裝載流程為：汽車將集裝箱貨物運(yùn)至貨場或物流園區(qū)→集裝箱被卸下并且運(yùn)至指定區(qū)域→車列到位后，集裝專用門吊將集裝箱運(yùn)至車列→車列駛離貨場，卸載流程則相反。

1.2 集裝箱箱區(qū)的配置

鐵路集裝箱貨場主要設(shè)備設(shè)施有裝卸線、集裝箱專用門吊走行線、“門到門”箱區(qū)、掏裝箱區(qū)、中轉(zhuǎn)箱區(qū)、備用箱區(qū)、空箱區(qū)、待修箱區(qū)、軌行式集裝箱專用門吊[3]、裝卸搬運(yùn)輔助機(jī)械、維修組、汽車停車場、辦公房屋等。集裝箱區(qū)布置如圖 1 所示。

1.3 集裝箱公鐵聯(lián)運(yùn)存在的問題

目前，集裝箱公鐵聯(lián)運(yùn)效率較低，主要原因在于裝卸效率較低。近年來，雖然學(xué)者們致力于提高集裝箱裝卸機(jī)械效率的研究[4-6]，但仍然無法解決車輛長時(shí)間停留的狀況。從上述裝卸流程中可以看出，車列到位后，必須使用專用門吊花費(fèi)較長時(shí)間進(jìn)行集裝箱裝卸作業(yè)。一般而言，單鉤門吊使用無動力吊具吊裝集裝箱主要包括以下作業(yè)步驟：準(zhǔn)備→起吊 (加鎖→掛鎖→繃?yán)K→試吊→起吊)→吊運(yùn) (運(yùn)移→到位)→落貨 (對位→堆垛→解鎖)→回程 (遞索)，整個(gè)作業(yè)循環(huán)耗時(shí)不到 2 min，即 30 箱次/h 左右[7]，再考慮門吊走行的時(shí)間，單臺門吊作業(yè)量為 25 箱次 /h。根據(jù)一次性裝卸量的不同，集裝箱專用門吊吊裝或卸載 1 列車集裝箱的時(shí)間約為 1.5～2.5 h，車輛停留時(shí)間長，影響集裝箱公鐵聯(lián)運(yùn)效率。

現(xiàn)代物流以滿足客戶需求為目的，運(yùn)用現(xiàn)代物流理論、信息技術(shù)及市場機(jī)制整合社會運(yùn)輸、倉儲、裝卸、搬運(yùn)、加工、信息等功能[8]?？焖俜磻?yīng)是開展現(xiàn)代物流的基礎(chǔ)，列車裝卸作業(yè)停留時(shí)間是反應(yīng)快速化的重要指標(biāo)，列車裝卸作業(yè)停留時(shí)間達(dá)到一定值時(shí)，不僅會產(chǎn)生列車等待時(shí)間，甚至?xí)谘b卸作業(yè)現(xiàn)場產(chǎn)生混亂和阻塞現(xiàn)場，致使裝卸作業(yè)無法進(jìn)行。

圖 1 集裝箱區(qū)布置圖

隨著集裝箱門吊技術(shù)的發(fā)展，集裝箱專用門吊的一個(gè)作業(yè)循環(huán)不到 2 min，如果配置多臺集裝箱門吊同時(shí)作業(yè)，集裝箱裝卸效率會得到較大提升，但增加投資成本。在實(shí)際情況中，1 臺門吊需要反復(fù)作業(yè)以吊運(yùn)多個(gè)集裝箱，從而使列車等待時(shí)間較長?？紤]設(shè)計(jì)一種裝卸系統(tǒng)，為每臺集裝箱單獨(dú)配置 1 套裝卸裝置，能夠使多臺集裝箱同時(shí)裝卸，從而提高裝卸效率、減少車輛停留時(shí)間?；谶@一思路，研究可旋轉(zhuǎn)式車廂裝卸技術(shù)和可平移式車廂裝卸技術(shù)，以提高集裝箱的裝卸效率。

2 可旋轉(zhuǎn)式車廂裝卸技術(shù)

2.1 可旋轉(zhuǎn)式車廂裝卸流程

可旋轉(zhuǎn)式車廂裝載流程如圖 2 所示。具體裝載流程為：載有集裝箱 (車體式) 的半掛車到達(dá)指定地點(diǎn)(如圖 2a 所示)→車列到達(dá)貨場裝卸位置 (如圖 2b所示)→解除車輛鎖定機(jī)構(gòu)→車廂旋轉(zhuǎn)至一定角度 (如圖 2c 所示)→半掛車司機(jī)將半掛車運(yùn)至可旋轉(zhuǎn)式車廂內(nèi) (如圖 2d 所示)→貨物列車鎖定機(jī)構(gòu)鎖緊→掛車司機(jī)將車頭駛離集裝箱 (如圖 2e 所示)→集裝箱列車復(fù)位 (如圖 2f 所示)→貨物列車駛離。卸載流程與裝載流程相反。

2.2 設(shè)施配置

該裝卸技術(shù)與采用集裝箱專用門吊裝卸技術(shù)相比，無需配置起重機(jī)械及相應(yīng)的維修保養(yǎng)設(shè)備、房屋等。需要配置的主要設(shè)備設(shè)施包括：標(biāo)準(zhǔn)半掛車、裝卸線、車廂可旋轉(zhuǎn)式車輛、停車場等。實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的前提是半掛車標(biāo)準(zhǔn)化、集裝箱標(biāo)準(zhǔn)化。

2.3 裝卸效率及適用場合分析

可旋轉(zhuǎn)式車廂裝卸技術(shù)無需起重設(shè)備進(jìn)行集裝箱的提升、定位、下放等過程，只需用半掛車將集裝箱運(yùn)到可旋轉(zhuǎn)式車廂內(nèi)，裝卸效率主要與司機(jī)的操作水平有關(guān)。為了保證車輛結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性，需要嚴(yán)格限制平板車廂尺寸，半掛車司機(jī)需要具備一定的技術(shù)水平。一般而言，從車列停車至集裝箱貨物到位后列車駛離，整個(gè)過程所需時(shí)間與傳統(tǒng)裝卸相比將有所減少，但半掛車在列車到達(dá)之前需要等待一定時(shí)間，在有一定貨流量的貨場內(nèi)，需要設(shè)置較大面積的停車場。

圖 2 可旋轉(zhuǎn)式車廂裝載流程

在集裝箱作業(yè)站較多并且裝卸作業(yè)量中等的情況下，采用此種裝卸技術(shù)，能夠發(fā)揮出其效率和成本優(yōu)勢，由于該技術(shù)對基礎(chǔ)設(shè)施的要求較低，投資成本較同等規(guī)模需設(shè)置的門吊低，同時(shí)裝卸作業(yè)效率較高，在中等貨場和物流園區(qū)內(nèi)，該技術(shù)具有較大的可實(shí)施性。

3 可平移式車廂裝卸技術(shù)

可旋轉(zhuǎn)式車廂裝卸技術(shù)的裝卸效率在很大程度上取決于半掛車司機(jī)的操作水平，而且在司機(jī)作業(yè)過程中，車列一直處于等待狀態(tài)，如果采用機(jī)器自動化操作，則集裝箱的聯(lián)運(yùn)裝卸效率會進(jìn)一步提高，裝卸自動化可以通過可平移式車廂裝卸手段實(shí)現(xiàn)。

3.1 可平移式車廂裝卸流程

可平移式車廂裝載流程如圖 3 所示。該裝卸技術(shù)可以使集裝箱 (車體式) 無需重新裝卸，直接橫向移動到車列上，具體裝載流程如下：載有集裝箱的半掛車駛?cè)腓F路貨場 (如圖 3a 所示)，將集裝箱停泊在可平移式車廂上 (如圖 3b 所示)→集裝箱通過加固裝置固定在可平移式車廂中，在車列還沒有到達(dá)之前，半掛車車頭可以駛離貨場 (如圖 3c 所示)→車列到達(dá)后 (如圖 3d 所示)，載有集裝箱的可平移式車廂在機(jī)械傳動系統(tǒng)的作用下移動至車列車架上并且鎖緊 (如圖 3e 所示)→貨物列車駛離貨場。卸載流程與裝載流程相反。

圖 3 可平移式車廂裝載流程

半掛車和列車不必相互等待，到達(dá)的列車可以同時(shí)進(jìn)行裝載和卸車作業(yè)，減少拖車等待列車的時(shí)間，也減少列車等待拖車作業(yè)時(shí)間，列車停留時(shí)間相對較短。該技術(shù)還可以用于電氣化區(qū)段，而且所需裝卸面積遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)的貨場，可以減少一定的投資。

3.2 設(shè)施配置

與可旋轉(zhuǎn)式車廂裝卸技術(shù)類似，可平移式車廂裝卸技術(shù)無需配置起重機(jī)械及相應(yīng)的維修保養(yǎng)設(shè)備、房屋等，減少設(shè)施的配置。需要配置的主要設(shè)備設(shè)施有：標(biāo)準(zhǔn)半掛車、裝卸線、車廂可平移式車輛、停車場等。與可旋轉(zhuǎn)式車廂裝卸技術(shù)類似，需要實(shí)現(xiàn)半掛車、集裝箱的標(biāo)準(zhǔn)化。

3.3 裝卸效率及適用場合分析

從圖 3 中可以看出，當(dāng)移動式車廂到位后，半掛車在列車尚未到達(dá)之前就可以將貨物運(yùn)輸?shù)揭苿邮杰噹喜⑶夜潭?，然后半掛車車頭駛離，半掛車和列車無需相互等待，待列車就位后，可平移式車廂在自動化傳動裝置的作用下移動至列車車體上并且鎖定，然后駛離貨場，整個(gè)過程所需時(shí)間與傳統(tǒng)裝卸技術(shù)和可旋轉(zhuǎn)式車廂裝卸技術(shù)相比均有減少。可平移式車廂裝卸技術(shù)同樣需要司機(jī)操作 (將集裝箱通過半掛車運(yùn)輸?shù)杰噹麅?nèi)，并且駛離集裝箱)，但司機(jī)作業(yè)是發(fā)生在車列到達(dá)之前，集裝箱的裝車完全自動化，無需人工操作，與可旋轉(zhuǎn)式車廂裝卸技術(shù)相比，可平移式車廂裝卸技術(shù)效率更高。

此外，對該裝卸技術(shù)進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)，還可以解決軌距不同的問題。有貨物貿(mào)易往來的國家在邊境站必須進(jìn)行換裝作業(yè)，利用改進(jìn)的可平移式車廂裝卸技術(shù)將有效縮短換裝時(shí)間，能夠克服公路運(yùn)輸成本高的缺點(diǎn)，發(fā)揮鐵路遠(yuǎn)距離運(yùn)輸?shù)膬?yōu)勢。該裝卸技術(shù)效率高，適用于貨運(yùn)量較大的貨場。

比較傳統(tǒng)的集裝箱裝卸、可旋轉(zhuǎn)式車廂裝卸和可平移式車廂裝卸 3 種裝卸技術(shù)，各項(xiàng)指標(biāo)如表 1所示。

表 1 各項(xiàng)指標(biāo)一覽表

4 結(jié)束語

在目前鐵路大中型貨場中，應(yīng)用傳統(tǒng)的門吊進(jìn)行集裝箱裝卸較多，但存在列車等待時(shí)間較長等不足。為了提高集裝箱裝卸效率，提出 2 種能夠?qū)崿F(xiàn)快速裝卸的技術(shù)，即可旋轉(zhuǎn)式車廂裝卸技術(shù)和可平移式車廂裝卸技術(shù)，前者的裝卸效率取決于半掛車司機(jī)的操作水平，后者取決于車廂移動系統(tǒng)的性能，列車等待時(shí)間與傳統(tǒng)裝卸技術(shù)相比將有效縮短，兩者均滿足現(xiàn)代物流反應(yīng)快速化的要求。為了提高集裝箱公鐵聯(lián)運(yùn)效率，在改進(jìn)裝卸手段、提高裝卸效率的同時(shí)，還需要加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，協(xié)調(diào)各方組織[9]，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)等。

[1] 劉德銘. 淺談國內(nèi)外鐵路集裝箱運(yùn)輸業(yè)狀況[J]. 黑龍江對外經(jīng)貿(mào)，2009(6)：60-62.

[2] 李繼春，趙潔婷，王 婧. 我國集裝箱多式聯(lián)運(yùn)標(biāo)準(zhǔn)化存在的問題[J]. 交通標(biāo)準(zhǔn)化，2014，42(24)：107-110.

[3] 朱婷婷. 建立鐵路快速貨物公鐵聯(lián)運(yùn)集疏運(yùn)系統(tǒng)的思考[J]. 鐵道運(yùn)營技術(shù)，2015，21(3)：59-61.

[4] 朱斌武，張兆民. 基于裝載效率的集裝箱碼頭堆存及配載策略[J]. 集裝箱化，2009，20(10)：25-28.

[5] 塔哈爾，哈立德·侯賽因. 塔哈巴生集裝箱碼頭作業(yè)的仿真與分析[J]. 物流信息管理，2000，13(1)：14-20.

[6] 李宗澤，程文明，吳 曉，等. 鐵路集裝箱中心站裝卸機(jī)械性能與布局研究[J]. 交通運(yùn)輸工程與信息學(xué)報(bào)，2005，3(2)：101-105.

[7] 林錦堯. 基于虛擬現(xiàn)實(shí)的集裝箱裝卸仿真系統(tǒng)[D]. 大連：大連海事大學(xué)，2004.

[8] 徐 嵐. 集裝箱公鐵聯(lián)運(yùn)設(shè)施設(shè)備配置協(xié)調(diào)研究[D].北京：北京交通大學(xué)，2010.

[9] 周建勤，米曉芳. 我國鐵路現(xiàn)代物流發(fā)展模式探究[J]. 鐵道運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì)，2014，36(10)：16-20.

責(zé)任編輯：馮姍姍

1004-2024(2015)12-0045-05

：U294.26；F512.4

：A

10.16669/j.cnki.issn.1004-2024.2015.12.11

2015-11-05

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