鐵水聯(lián)運集裝箱貨場運輸管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能

李 瑞

(中鐵武漢勘察設(shè)計研究院有限公司，武漢 430074)

1 概述

集裝箱多式聯(lián)運具有產(chǎn)業(yè)鏈長、高效快捷、集約經(jīng)濟、安全可靠等優(yōu)勢，是貨物運輸發(fā)展的重要方向。水鐵聯(lián)運、公鐵聯(lián)運已成為集裝箱長距離門到門運輸服務(wù)的主要形式，隨著鐵路集裝箱運輸量的增長，鐵路集裝箱列車中轉(zhuǎn)及編組工作量顯著增加。特別是鐵水聯(lián)運項目，一個鐵路港前車站（港灣站）對應(yīng)多個港口碼頭鐵路集裝箱場（港區(qū)、貨區(qū)）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（港區(qū)）分類依次快速送達的要求，需重新按港口專用線（港區(qū)、貨區(qū)）線別要求進行重新解體編組后分送到不同的港口專用線（港區(qū)）卸車，解編工作量十分繁重。

2 鐵路既有信息系統(tǒng)

鐵路信息系統(tǒng)按照不同的作業(yè)流程設(shè)置鐵路貨運站安全監(jiān)控與管理系統(tǒng)、鐵路集裝箱管理系統(tǒng)。

2.1 鐵路貨運安全監(jiān)控與管理系統(tǒng)

鐵路貨運站安全監(jiān)控與管理系統(tǒng)在車站層面應(yīng)用功能包括受理審核、生產(chǎn)組織、安全監(jiān)控、物流服務(wù)、基礎(chǔ)管理、經(jīng)營管理6 個功能模塊。為實現(xiàn)信息充分共享，盡量避免資源重復(fù)浪費，對鐵路貨車篷布管理等系統(tǒng)進行整合；對危險貨物運輸安全監(jiān)控系統(tǒng)（車站級）進行部分功能整合；對確報、現(xiàn)車、貨票等系統(tǒng)進行功能對接。

2.2 鐵路集裝箱管理系統(tǒng)

鐵路集裝箱管理系統(tǒng)是一個集生產(chǎn)管理、財務(wù)管理、經(jīng)營分析等功能為一體的實時系統(tǒng)，由計算機管理系統(tǒng)（包括商務(wù)、堆場、門檢、裝卸、計費、統(tǒng)計、無線通信、維護、觸摸屏等子系統(tǒng)）、無線數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等組成。各子系統(tǒng)和作業(yè)點通過站內(nèi)局域網(wǎng)（有線網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)）相連接，以車站作業(yè)流程為基礎(chǔ)、覆蓋站內(nèi)集裝箱作業(yè)處理和運輸組織所有業(yè)務(wù)，形成完整的能夠獨立作業(yè)的站內(nèi)管理系統(tǒng)，又具備與海關(guān)、國檢、銀行等信息交換和物流業(yè)務(wù)需要的功能，是一個鐵路集裝箱貨場區(qū)域范圍內(nèi)的封閉信息系統(tǒng)。

3 現(xiàn)有技術(shù)存在的問題

研究背景中的作業(yè)方式基本處于現(xiàn)場手工作業(yè)階段，存在作業(yè)效率低，人工體力勞動強度大，數(shù)據(jù)誤差大，自動化、信息化水平較低。

現(xiàn)行的鐵路集裝箱貨場運輸管理系統(tǒng)是一個用于鐵路集裝箱貨場作業(yè)的封閉系統(tǒng)，與鐵路貨運信息系統(tǒng)、港口集裝箱管理系統(tǒng)和水運集裝箱信息之間沒有數(shù)據(jù)交換，所有數(shù)據(jù)仍采用現(xiàn)場采集，人工確認。

為解決傳統(tǒng)的鐵路集裝箱貨物裝卸效率低，列車編解作業(yè)工作量大，信息化、自動化程度低，效率不高的問題，本研究在基于集裝箱鐵水聯(lián)運的運輸方式下提出了一種新型的鐵路集裝箱貨場運輸管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)適合一個鐵路港灣站對應(yīng)若干個集裝箱貨區(qū)（港區(qū)）情況下的集裝箱裝卸作業(yè)?；诩b箱軌道動力平車倒裝系統(tǒng)作業(yè)方式的集裝箱管理系統(tǒng)。

4 系統(tǒng)流程

4.1 列車到達

車站按鐵路列車調(diào)度指揮系統(tǒng)（CTC/TDCS）指令排列接車進路，開放信號，列車進站。集裝箱貨場運輸管理系統(tǒng)通過車號識別技術(shù)采集列車車號和排列順序，并與計劃接收的信息進行核對，確保車號與集裝箱箱號綁定，同步將集裝箱箱號、集裝箱目的地信息傳遞給集裝箱貨場自動化控制系統(tǒng)。

4.2 集裝箱倒裝作業(yè)

集裝箱貨場自動化控制系統(tǒng)根據(jù)接收到計劃信息、集裝箱信息，根據(jù)列車定位、龍門吊定位、軌道動力平車定位下達作業(yè)指令。

多臺集裝箱裝卸機具（龍門吊）根據(jù)鐵路集裝箱貨場自動化控制系統(tǒng)指令，自動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，實施軌道動力平車車號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(biāo)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)通信終端向軌道動力平車下達本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。

4.3 軌道動力平車運行至堆場

軌道動力平車運載集裝箱按照鐵路集裝箱貨場自動化系統(tǒng)提供的指令，軌道動力平車按排列順序逐車（同一貨區(qū)車組）上傳軌道動力平車位置及車號（ID），向鐵路進路控制（信號）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（信號）系統(tǒng)開通進路，按順序向軌道動力平車（車組）下發(fā)運行許可指令（TA）。軌道動力平車按開通進路運行至貨區(qū)（港區(qū)）重車線確定的堆場貨位指定位置。運行過程中不間斷的向鐵路集裝箱貨場自動化控制系統(tǒng)上報軌道動力平車位置、運行狀態(tài)、運行方向、車輛狀態(tài)（設(shè)備監(jiān)控數(shù)據(jù)）等數(shù)據(jù)。

4.4 各堆場卸車作業(yè)

各堆場集裝箱裝卸機具（龍門吊）根據(jù)鐵路集裝箱貨場自動化控制系統(tǒng)指令，自動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。

4.5 軌道動力平車返回

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。

5 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能

本系統(tǒng)利用互聯(lián)網(wǎng)信息化技術(shù)和計算機運算功能，管理集裝箱裝車、卸車、中轉(zhuǎn)、交接物流作業(yè)，鐵水聯(lián)運、鐵公聯(lián)運物流系統(tǒng)信息交換。結(jié)構(gòu)如圖1所示。系統(tǒng)具備如下功能。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig.1 System structure diagram

5.1 作業(yè)計劃

列車到達前，鐵路集裝箱貨場運輸管理系統(tǒng)與鐵路貨運安全監(jiān)控與管理系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換，接收列車到達時間、車次號、車號、集裝箱箱號、貨物種類、貨物重量、貨物目的地、中轉(zhuǎn)港口等信息。

根據(jù)接收到達列車車輛和集裝箱信息安排鐵水聯(lián)運中轉(zhuǎn)接車作業(yè)計劃、龍門吊作業(yè)計劃、軌道動力平車作業(yè)計劃、倒裝作業(yè)計劃、集裝箱堆場箱位計劃。并具備變更作業(yè)計劃的功能。

5.2 作業(yè)監(jiān)控

1）裝卸過程安全監(jiān)控

實現(xiàn)對裝卸過程的全程監(jiān)控，系統(tǒng)對龍門吊及軌道動力平車作業(yè)進行安全提示，每一個環(huán)節(jié)作業(yè)完畢后，龍門吊及軌道動力平車需要向系統(tǒng)實時傳送作業(yè)安全確認。

2）機檢信息監(jiān)控與預(yù)警

采集軌道動力平車安全檢測信息，對軌道動力平車裝載質(zhì)量進行卡控和預(yù)警。

3）視頻監(jiān)控

通過視頻對現(xiàn)場作業(yè)、軌道動力平車和貨車裝載狀態(tài)、龍門吊作業(yè)狀態(tài)進行綜合監(jiān)控。

5.3 集裝箱及貨物交接

鐵路集裝箱貨場運輸管理系統(tǒng)根據(jù)集裝箱貨場自動化控制系統(tǒng)提供的集裝箱卸車作業(yè)完成指令，向港口集裝箱管理系統(tǒng)提供交付信息，包括集裝箱箱號、貨物種類、貨物重量、所在堆場位置信息。

5.4 信息查詢

根據(jù)數(shù)據(jù)交換接口，提供港口集裝箱管理系統(tǒng)、鐵路貨運信息系統(tǒng)的作業(yè)進程查詢功能。

6 小結(jié)

該系統(tǒng)涵蓋了車輛定位、車號（箱號）識別、視頻監(jiān)控、圖像識別、車輛自動控制、道岔聯(lián)鎖系統(tǒng)等多項智能集控功能，并通過與鐵路貨運管理系統(tǒng)、港區(qū)集裝箱管理系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)了集裝箱的從到站、識別、裝卸、交付等過程的全自動化管理，大大提高了生產(chǎn)效率。