一種新的鐵路港灣站不同港區(qū)分組取送車的方法

國巍

摘 要：本文針對(duì)集裝箱鐵水聯(lián)運(yùn)實(shí)際過程中一個(gè)鐵路港灣站對(duì)應(yīng)多個(gè)港口碼頭鐵路集裝箱貨場(chǎng)時(shí)，車輛排列順序雜亂，需要重新按港口專用線線別要求進(jìn)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(dòng)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(dòng)化手段，提高了貨物的周轉(zhuǎn)效率，實(shí)現(xiàn)了鐵路運(yùn)輸與水運(yùn)碼頭之間裝卸自動(dòng)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(dòng)化;不落地中轉(zhuǎn);編組效率

中圖分類號(hào)：U291文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：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(jiǎn)單、運(yùn)量大、貨損小、成本低等諸多優(yōu)勢(shì)，在多式聯(lián)運(yùn)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(yùn)輸，導(dǎo)致集裝箱運(yùn)輸量顯著增長。特別是鐵水聯(lián)運(yùn)項(xiàng)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(gè)鐵路港灣站對(duì)應(yīng)多個(gè)港口碼頭鐵路集裝箱場(chǎng)時(shí)，到達(dá)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(dá)的要求，需要重新按港口專用線線別要求進(jìn)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(yùn)輸環(huán)節(jié)急需解決的一個(gè)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(dòng)車不動(dòng)箱的解體編組方式和動(dòng)箱不動(dòng)車的解體編組方式兩大類。

1.1 編組方式

1.1.1 動(dòng)車不動(dòng)箱的編組方式。動(dòng)車不動(dòng)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(jiǎn)單可行的列車解體、編組作業(yè)方式，可以在任何車站實(shí)施。利用調(diào)車機(jī)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(hào)至各條規(guī)定組號(hào)的股道。車輛分類后集結(jié)在不同組號(hào)的編組線上，由調(diào)車機(jī)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(hào)系統(tǒng)、調(diào)車機(jī)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(jī)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(shì)能，車輛依靠重力勢(shì)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(jī)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(dòng)箱不動(dòng)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(yùn)車站對(duì)集裝箱專列的一種個(gè)別中轉(zhuǎn)作業(yè)方式。集裝箱列車到達(dá)后，集裝箱卸車落地，然后按集裝箱列車方向組號(hào)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(chǎng)完成，其主要設(shè)備為鐵路裝卸線、軌道龍門吊、集裝箱運(yùn)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(dòng)強(qiáng)度大，自動(dòng)化、信息化水平較低，基本處于現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)平面、縱斷面對(duì)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(dòng)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(chǎng)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(chǎng)采集，手工交換，效率低，錯(cuò)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(dá)的集裝箱利用自動(dòng)力運(yùn)行集裝箱軌道動(dòng)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(chǎng)地，僅需要布置倒裝線，集裝箱倒裝場(chǎng)占地面積小，節(jié)省用地，站場(chǎng)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(chǎng)，倒裝場(chǎng)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(jī)具、集裝箱軌道動(dòng)力平車、軌道動(dòng)力平車動(dòng)力網(wǎng)絡(luò)、鐵路集裝箱貨場(chǎng)調(diào)度管理系統(tǒng)、移動(dòng)通信系統(tǒng)基站及移動(dòng)數(shù)據(jù)終端、鐵路集裝箱貨場(chǎng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)、鐵路進(jìn)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(chǎng)股道的數(shù)量不少于1股道。集裝箱軌道動(dòng)力平車設(shè)有動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置、車載運(yùn)行控制系統(tǒng)、定位系統(tǒng)、信息通信系統(tǒng)、車號(hào)/箱號(hào)識(shí)別系統(tǒng)、運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)、故障應(yīng)急安全保護(hù)系統(tǒng)。

2.3 作業(yè)流程

2.3.1 計(jì)劃階段。在列車到達(dá)前，鐵路貨運(yùn)系統(tǒng)、鐵路預(yù)報(bào)/確報(bào)系統(tǒng)預(yù)告列車到達(dá)，向港灣站提供到達(dá)列車的地點(diǎn)、時(shí)間、車次號(hào)、車號(hào)、集裝箱箱號(hào)、貨物種類、貨物目的地等信息。

2.3.2 列車到達(dá)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(jìn)站，開放信號(hào)，列車進(jìn)站。列車在進(jìn)站過程中鐵路車次號(hào)系統(tǒng)采集列車車輛車號(hào)數(shù)據(jù)和排列順序，鐵路貨票系統(tǒng)、鐵路確報(bào)系統(tǒng)核對(duì)進(jìn)入站內(nèi)的車輛車號(hào)及車輛排列順序。核對(duì)后的車輛車號(hào)及排列順序進(jìn)入車站現(xiàn)車系統(tǒng)，同時(shí)向鐵路集裝箱貨場(chǎng)運(yùn)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(yùn)系統(tǒng)和港口貨物管理系統(tǒng)接口，向鐵路集裝箱貨場(chǎng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)提供集裝箱作業(yè)計(jì)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(chǎng)調(diào)度管理系統(tǒng)依據(jù)鐵路貨運(yùn)系統(tǒng)和鐵路現(xiàn)車系統(tǒng)提供的車輛車號(hào)、位置、排列順序、集裝箱箱號(hào)、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(chǎng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)、龍門吊、軌道動(dòng)力平車等設(shè)備下達(dá)作業(yè)計(jì)劃。

②在到發(fā)線相鄰倒裝場(chǎng)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(dòng)力平車空車。每個(gè)軌道動(dòng)力平車需要自行確定自身的地理坐標(biāo)位置，并通過無線數(shù)據(jù)通信終端向鐵路集裝箱貨場(chǎng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)報(bào)告地理位置、工作狀態(tài)、運(yùn)行方向、運(yùn)行速度、空重狀態(tài)、綁定裝載的集裝箱箱號(hào)（空車時(shí)為空）。鐵路集裝箱貨場(chǎng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)通過無線數(shù)據(jù)通信終端向軌道動(dòng)力平車下達(dá)軌道動(dòng)力平車在同一股道中的排列順序位置、運(yùn)行目的地、運(yùn)行許可指令（或停車等待）。

③多臺(tái)龍門吊根據(jù)鐵路集裝箱貨場(chǎng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的指令抓取待卸車輛上的集裝箱，讀取箱號(hào)，倒裝到相鄰的空軌道動(dòng)力平車上。軌道動(dòng)力平車讀取集裝箱箱號(hào)，實(shí)施軌道集卡車號(hào)ID與集裝箱箱號(hào)的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)綁定，確定其地理位置坐標(biāo)，并上傳至鐵路集裝箱貨場(chǎng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)。鐵路集裝箱貨場(chǎng)自動(dòng)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(dá)軌道動(dòng)力平車在同一股道中的排列順序位置、運(yùn)行目的地、運(yùn)行許可指令，直至全部到達(dá)的集裝箱列車全部倒裝完畢。對(duì)于集裝箱運(yùn)量大的港口倒裝線的股道數(shù)量，按運(yùn)量和港區(qū)碼頭組號(hào)計(jì)算，可以按港區(qū)碼頭組號(hào)分組號(hào)倒裝[3]。

2.3.4 軌道動(dòng)力平車自動(dòng)運(yùn)行至指定港區(qū)堆場(chǎng)階段。按照鐵路集裝箱貨場(chǎng)自動(dòng)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(hào)，向鐵路進(jìn)路控制系統(tǒng)申請(qǐng)集裝箱堆場(chǎng)位置進(jìn)路的開通指令。鐵路進(jìn)路控制系統(tǒng)開通進(jìn)路，按順序向軌道集卡車下發(fā)運(yùn)行許可指令。軌道集卡按開通進(jìn)路運(yùn)行至貨區(qū)重車線確定的堆場(chǎng)貨位指定的位置，運(yùn)行過程中，不間斷地向鐵路集裝箱貨場(chǎng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)上報(bào)動(dòng)力平車位置、運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行方向、車輛狀態(tài)等數(shù)據(jù)。

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

2.3.6 軌道動(dòng)力平車返回階段。軌道動(dòng)力平車卸車完畢，向鐵路集裝箱貨場(chǎng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)報(bào)告空車狀態(tài)和位置。按照系統(tǒng)運(yùn)算策略和運(yùn)行線路空閑情況，單車或集結(jié)成組向倒裝場(chǎng)回送?；厮蛙壍绖?dòng)力平車轉(zhuǎn)線后，經(jīng)港區(qū)走行線（或裝卸線），在倒裝線再次排隊(duì)集結(jié)，等待下一列到達(dá)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(gè)大組由軌道吊裝上軌道動(dòng)力平車，軌道動(dòng)力平車返回港灣站倒裝線，裝卸機(jī)具按甲和乙兩個(gè)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(gè)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(shí)間為2～3 h，勾數(shù)越多，時(shí)間會(huì)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(yùn)量頻繁的解體作業(yè)和流水線作業(yè)，自動(dòng)化駝峰解體一列列車需要40～50 min，區(qū)段站簡(jiǎn)易駝峰解體一列列車需要50～60 min，解編效率較高。軌道動(dòng)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(tái)集裝箱裝卸機(jī)具（龍門吊）同時(shí)作業(yè)，倒裝時(shí)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(shí)1 min，牽出專線時(shí)間按12 min考慮，全列車全過程耗時(shí)30 min。

3.2 最大運(yùn)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(tái)龍門吊，每車倒裝平均耗時(shí)1 min，牽出轉(zhuǎn)線時(shí)間為12 min，則全列車耗時(shí)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(gè)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(dòng)化駝峰，結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目投資總額估算約5.5 億元。由此可以看到，在理論最大運(yùn)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(yùn)量時(shí)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(yùn)量的集裝箱港灣站也僅需要4～5股道，節(jié)省了編組場(chǎng)占地面積，編組時(shí)間短，效率高，自動(dòng)化程度高，對(duì)既有線改造少，征地拆遷量少，整個(gè)自動(dòng)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(chǎng)地受限而導(dǎo)致工程無法實(shí)施且編組輛數(shù)較大的情況時(shí)，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(yùn)輸組織、極高的倒裝效率、經(jīng)濟(jì)的建設(shè)成本、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)勢(shì)，切實(shí)提高集裝箱貨物的中轉(zhuǎn)能力和效率，節(jié)約運(yùn)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(duì)碼頭堆場(chǎng)場(chǎng)地需求過大的問題，有助于加大港口的輻射力度，進(jìn)一步促進(jìn)我國集裝箱運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展，提升港口的整體競(jìng)爭(zhēng)力，進(jìn)而吸引更多貨源，提高鐵水聯(lián)運(yùn)的效率，給鐵路運(yùn)輸行業(yè)在經(jīng)濟(jì)效益上帶來新的增長點(diǎn)。

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