基于灰色關(guān)聯(lián)法的甘泉線國鐵貨車 周轉(zhuǎn)時間優(yōu)化研究

張俊龍

(神華包神鐵路集團(tuán)有限責(zé)任公司 運輸管理部，內(nèi)蒙古 包頭 014010)

甘泉(甘其毛都—河西)鐵路是國家能源集團(tuán)為貫徹我國能源發(fā)展“走出去”戰(zhàn)略而修建的重要國際能源通道，是蒙古國TT煤田與OT銅金礦最近、最便捷的下海通道，與包神(萬水泉南—神東)鐵路、神朔(大柳塔—神池南)鐵路、朔黃(神池南—黃驊港)鐵路、黃驊港、天津港形成路港聯(lián)運的礦產(chǎn)資源運輸大通道。根據(jù)《鐵路貨物運價規(guī)則(鐵運[2005] 46號)》及《關(guān)于進(jìn)一步明確核收局管內(nèi)合資鐵路公司貨車占用費的通知(呼鐵貨營電[2017] 271號)》要求[1-2]，合資鐵路或地方鐵路的國鐵貨車占用費核收標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整為5.7元/車小時，甘泉線國鐵貨車占用費占鐵路總運營成本比例由2016年的6.4%上升至2019的16.9%，同時2019年甘泉線國鐵貨車占用費支出費用約為2016年的4倍。根據(jù)國鐵貨車占用費核收辦法，由于國鐵貨車周轉(zhuǎn)時間與國鐵貨車占用費支出呈正相關(guān)關(guān)系，成為甘泉線國鐵貨車占用費較高的主因，亟需有效壓縮國鐵車貨車周轉(zhuǎn)時間，降低國鐵貨車占用費。

1 甘泉線國鐵貨車周轉(zhuǎn)時間分析

1.1 國鐵貨車周轉(zhuǎn)時間分析

貨車周轉(zhuǎn)時間是指貨車自第一次裝卸完成起至再一次裝車完成止(即運用貨車平均每周轉(zhuǎn)1次)所消耗的時間[3]。國鐵貨車周轉(zhuǎn)時間指國鐵貨車內(nèi)周轉(zhuǎn)時間，即自國鐵貨車到達(dá)甘泉線時起至國鐵貨車從甘泉線發(fā)出時止的全部時間(國鐵貨車實際占用時間與可以剔除時間之和)。甘泉線國鐵貨車周轉(zhuǎn)時間可以劃分為：①空車中轉(zhuǎn)停留時間，包括空車技檢作業(yè)時間和空車等掛時間；②空車區(qū)間運行時間；③貨物作業(yè)停留時間，包括入線前停留時間、站線(專用線)作業(yè)停留時間和出線后停留時間；④重車區(qū)間運行時間；⑤重車中轉(zhuǎn)停留時間，包括重車技檢作業(yè)時間和重車等掛時間。貨車周轉(zhuǎn)時間分解圖如圖1所示。

圖1 貨車周轉(zhuǎn)時間分解圖Fig.1 Diagram of freight train turnaround decomposition

根據(jù)甘泉線2018年國鐵貨車中轉(zhuǎn)停留時間、貨物作業(yè)停留時間及區(qū)間運行時間數(shù)據(jù)分析，甘泉線國鐵貨車周轉(zhuǎn)時間質(zhì)量指標(biāo)統(tǒng)計表如表1所示。

由表1可知，甘泉線國鐵貨車貨物作業(yè)停留時間占國鐵貨車周轉(zhuǎn)時間比重為42.6%。其中，站線(專用線)作業(yè)停留時間占貨物作業(yè)停留時間比重為59.8%，入線前停留時間占貨物作業(yè)停留時間比重為21.3%，出線后停留時間占貨物作業(yè)停留時間比重為18.9%。國鐵貨車中轉(zhuǎn)作業(yè)停留時間占國鐵貨車周轉(zhuǎn)時間比重為40.3%，國鐵貨車區(qū)間運行時間占國鐵貨車周轉(zhuǎn)時間比重為17.1%。由此可見，國鐵貨車貨物作業(yè)停留時間以及中轉(zhuǎn)作業(yè)停留時間指標(biāo)較大是國鐵貨車周轉(zhuǎn)時間質(zhì)量指標(biāo)較高的重要原因。

1.2 影響因素分析

針對甘泉線國鐵車貨車周轉(zhuǎn)時間質(zhì)量指標(biāo)較高問題，甘泉線國鐵貨車周轉(zhuǎn)時間質(zhì)量指標(biāo)的制約因素如圖2所示。

由圖2可知，造成貨車周轉(zhuǎn)時間高的主要原因：①運用機車臺數(shù)不足；②列檢人員不足、作業(yè)時間長；③上煤時間長；④運輸信息不能實時共享；⑤車門加固時間長；⑥裝卸作業(yè)組織模式滯后；⑦整裝作業(yè)時間長；⑧貨車掛運計劃不合理；⑨會讓站等待時間久；⑩區(qū)段通過能力有限。

2 甘泉線國鐵貨車周轉(zhuǎn)時間影響因素關(guān)聯(lián)度分析

灰色關(guān)聯(lián)法是通過灰色關(guān)聯(lián)度來分析和確定系統(tǒng)因素間的影響程度或因素對系統(tǒng)主行為的貢獻(xiàn)測度的1種，根據(jù)序列曲線幾何形狀的相似程度來判斷其聯(lián)系是否緊密，即曲線越接近，相應(yīng)序列之間的關(guān)聯(lián)度就越大，反之就越小；灰色關(guān)聯(lián)度越大，兩者因素變化態(tài)勢越一致[4-6]。

表1 甘泉線國鐵貨車周轉(zhuǎn)時間質(zhì)量指標(biāo)統(tǒng)計表 hTab.1 Indicators of turnover time quality of freight trains on Ganquan Railway

采用灰色關(guān)聯(lián)法分析貨車周轉(zhuǎn)時間與相關(guān)因素的關(guān)聯(lián)程度時，首先，確定參考序列和比較序列。2018年甘泉線國鐵貨車周轉(zhuǎn)時間相關(guān)指標(biāo)值如表2所示，以國鐵貨車周轉(zhuǎn)時間為參考序列，設(shè)為X0={x0(k) |k= 1，2，…，12}；以運用機車臺數(shù)、列檢作業(yè)時間、會讓等待時間、區(qū)間列車開行對數(shù)、一批貨物上站時間、運輸信息溝通時間、貨車等掛時間、車門加固時間、裝卸車作業(yè)時間和整裝作業(yè)時間為比較序列，設(shè)為Xi= {xi(k) |k= 1，2，…，12}，i= 1，2，…，10。

（1）初始序列數(shù)據(jù)均值化處理。對原始數(shù)據(jù)無量綱化處理，序列中所有數(shù)據(jù)均除以該序列的平均值。

圖2 貨車周轉(zhuǎn)時間因果關(guān)聯(lián)圖Fig.2 Causal relation diagram of freight car turnover time

（2）計算關(guān)聯(lián)系數(shù)。對在k時刻點的關(guān)聯(lián)系數(shù)為

式中：yi(k)為比較數(shù)列xi的第k個元素與參考數(shù)列的x0第k個元素之間的關(guān)聯(lián)系數(shù)；ρ為分辨系數(shù)，取值0.5；x0(k)為參考數(shù)列第個k元素對應(yīng)值；xi(k)為第i個比較數(shù)列第k個元素對應(yīng)值。

（3）計算關(guān)聯(lián)度。通過計算國鐵貨車周轉(zhuǎn)時間影響因素與周轉(zhuǎn)時間的關(guān)聯(lián)系數(shù)，國鐵貨車周轉(zhuǎn)時間各影響因素關(guān)聯(lián)系數(shù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)如表3所示。

采用求平均值的方法，將關(guān)聯(lián)系數(shù)中的信息集中起來便于比較，求出比較數(shù)列對參考數(shù)列的關(guān)聯(lián)度，國鐵貨車周轉(zhuǎn)時間各影響因素關(guān)聯(lián)度及排序如表4所示。比較數(shù)列對參考數(shù)列的關(guān)聯(lián)度Yi為

式中：Yi為比較數(shù)列xi對參考數(shù)列x0的關(guān)聯(lián)度。

（4）計算結(jié)果。國鐵貨車周轉(zhuǎn)時間相關(guān)影響因素的影響力大小順序依次為裝卸車作業(yè)時間、運用機車臺數(shù)、運輸信息溝通時間、區(qū)間列車開行對數(shù)、整裝作業(yè)時間、一批貨物上站時間、裝載加固時間、列檢作業(yè)時間、會讓等待時間及貨車等掛時間，主要影響因素是裝卸車作業(yè)時間、運用機車臺數(shù)、運輸信息溝通時間和區(qū)間列車開行對數(shù)，四者的關(guān)聯(lián)度均在0.75以上。

表2 2018年甘泉線國鐵貨車周轉(zhuǎn)時間相關(guān)指標(biāo)值Tab.2 Index values of turnover time of freight trains on Ganquan Railway in 2018

表3 國鐵貨車周轉(zhuǎn)時間各影響因素關(guān)聯(lián)系數(shù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)Tab.3 The correlation coef ficient among the factors affecting the turnover time of freight trains

表4 國鐵貨車周轉(zhuǎn)時間各影響因素關(guān)聯(lián)度及排序 Tab.4 Correlation and ranking of the factors in fluencing the turnover time of freight trains

3 甘泉線國鐵貨車周轉(zhuǎn)時間優(yōu)化對策與 效果

3.1 優(yōu)化對策

根據(jù)上述定性因果分析法及定量灰色關(guān)聯(lián)法的分析結(jié)果，為壓縮國鐵貨車周轉(zhuǎn)時間，降低甘泉線國鐵貨車占用費，應(yīng)重點關(guān)注裝卸車作業(yè)時間、運用機車臺數(shù)、運輸信息溝通時間和區(qū)間列車開行對數(shù)等指標(biāo)，從運輸組織優(yōu)化角度，甘泉線可以采取優(yōu)化裝卸作業(yè)模式、推動機車設(shè)備轉(zhuǎn)型升級、完善信息系統(tǒng)建設(shè)及加強區(qū)段通過能力等措施[7-8]。

（1）優(yōu)化裝卸作業(yè)模式。當(dāng)前，甘泉線口岸裝車站以集裝箱正面吊裝車為主，敞車裝載機裝車為輔的作業(yè)模式，同時集裝箱裝卸場地未實現(xiàn)全部硬化，集裝箱裝卸效率有待提高。創(chuàng)新經(jīng)營管理理念及模式，一方面吸引地方客戶共同籌建口岸貨場鐵路保稅庫，不斷完善集裝箱視頻監(jiān)控及場地硬化，建設(shè)功能完備的計量安全檢測系統(tǒng)以及貨檢高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)集裝箱正面吊裝車自動化和監(jiān)控智能化；另一方面，推進(jìn)周邊海關(guān)監(jiān)管區(qū)自動化筒倉建設(shè)項目，實現(xiàn)監(jiān)管區(qū)煤炭皮帶傳送和筒倉裝車，徹底淘汰敞車裝載機滯后裝卸作業(yè)模式，提高車站裝卸作業(yè)組織效率，壓縮貨車站線貨物作業(yè)停留時間，從而提高貨車周轉(zhuǎn)效率。

（2）推動機車轉(zhuǎn)型升級。配置大功率內(nèi)燃HXN3型機車，擔(dān)當(dāng)甘泉線貨運列車牽引任務(wù)，逐步淘汰現(xiàn)有內(nèi)燃DF4B機車，解決當(dāng)前甘泉線因機車牽引力不足、機車工況不良導(dǎo)致的機力嚴(yán)重不足問題。隨著今后中蒙跨國鐵路的接軌，根據(jù)甘泉線運量增長情況適時推進(jìn)電氣化鐵路建設(shè)，探索油電混合、電電混合動力機車在其他鐵路的運用情況和管內(nèi)運用的適應(yīng)性，推動機車升級改造，提高列車在區(qū)間的旅行速度，大幅縮短列車區(qū)間旅行時間，從而壓縮貨車周轉(zhuǎn)時間，提高貨車周轉(zhuǎn)效率。

（3）完善信息系統(tǒng)建設(shè)。加快推進(jìn)“智慧包神”信息化建設(shè)步伐，利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能等新興技術(shù)，開發(fā)符合甘泉實際、功能強大的CTC、TIMS系統(tǒng)，以信息化和智能化促進(jìn)甘泉線貨運供給側(cè)結(jié)構(gòu)改革，打造智慧鐵路生態(tài)圈，為車流、貨流、計劃流、信息流多流充分融匯提供信息支撐，方便路內(nèi)外用戶實現(xiàn)全面實時的數(shù)據(jù)共享，達(dá)到空重車流密切銜接，消除“煤等車”或“車等煤”現(xiàn)象，實現(xiàn)國鐵貨車快排、快裝、快拉、快卸，壓縮空重貨車等掛非生產(chǎn)作業(yè)時間，提高貨車周轉(zhuǎn)效率。

（4）加強區(qū)段通過能力。金泉以北增開哈貝日格站、陶勒蓋站耶仁高勒站，提高限制區(qū)段通過能力，理論上區(qū)段可以增加2對普通貨物列車，在機力配置充足的前提下縮短貨車等掛作業(yè)時間，提高貨車周轉(zhuǎn)效率。在推進(jìn)牽引機車轉(zhuǎn)型升級的基礎(chǔ)上，在金泉至甘其毛都段開行國鐵萬噸列車，通過實施重載運輸提高區(qū)段運輸能力，降低噸公里燃油消耗量，解決因區(qū)段通過能力制約及機力不足導(dǎo)致的空重貨車等掛時間過長的問題，從而進(jìn)一步壓縮國鐵貨車周轉(zhuǎn)時間指標(biāo)。

3.2 優(yōu)化效果

（1）降低供應(yīng)鏈物流運營綜合成本。優(yōu)化口岸站裝卸作業(yè)組織模式，一是充分發(fā)揮集裝箱貨損小和便于多式聯(lián)運的獨特優(yōu)勢，減少散堆煤炭中轉(zhuǎn)過程二次倒裝環(huán)節(jié)，降低散堆煤炭在中轉(zhuǎn)和倉儲中的貨損和裝卸費用成本，以集裝箱為載體，構(gòu)建集裝箱從入關(guān)、汽運、裝卸、倉儲和鐵運的一體化物流服務(wù)體系，大力開展集裝箱“物流總包”業(yè)務(wù)，以優(yōu)質(zhì)的服務(wù)吸引客戶入線發(fā)運；二是協(xié)調(diào)口岸監(jiān)管區(qū)加快自動裝車系統(tǒng)的建設(shè)進(jìn)程，加快淘汰作業(yè)效率低的裝載機敞車裝車模式，實現(xiàn)入關(guān)散煤封閉式傳送高效裝車，壓縮口岸站裝車作業(yè)時間，降低供應(yīng)鏈總社會物流成本。

（2）提高貨車周轉(zhuǎn)效率及運輸收入。通過購置大功率內(nèi)燃機車，提高貨物列車機車牽引動力，提高機車運用優(yōu)良率，減少因機車工況不良的救援次數(shù)和非生產(chǎn)占用時間，實現(xiàn)甘泉機車按列車運行圖正點行車。購置4臺大功率機車折算綜合投入成本為386萬元/a，根據(jù)2019年國鐵運量400萬t、貨車占用費支出費率約1元/t測算，可以降低的貨車占用費400萬元，產(chǎn)生的直接經(jīng)濟(jì)效益可以抵銷購置機車支出成本。同時，不考慮人為現(xiàn)場作業(yè)以及不可抗力因素，通過購置大功率內(nèi)燃機車實現(xiàn)滿圖運行，比投入前增加運營列車對數(shù)2對/d，全年可以增加運量306.6萬t，相應(yīng)每年增加運輸收入11 736萬元，產(chǎn)生的間接經(jīng)濟(jì)效益要遠(yuǎn)高于大功率機車設(shè)備投入成本。

（3）提高路內(nèi)外信息化建設(shè)水平。充分利用物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)和5G通信等高尖端科技，借助打造“智慧包神”契機，全面實現(xiàn)甘泉線運輸組織的信息化和智能化。甘泉線運輸信息采集端應(yīng)加強物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，例如建設(shè)貨檢高清智能檢測系統(tǒng)、5T系統(tǒng)和5G視頻監(jiān)控等，實現(xiàn)全方位、全天候和實時智能感知；信息傳輸端加快帶寬較大光纖的更替和應(yīng)用，為鐵路海量數(shù)據(jù)信息傳輸創(chuàng)建可靠支撐通道；信息處理端利用云計算和大數(shù)據(jù)等智能分析手段，集成現(xiàn)有調(diào)度集中系統(tǒng)(CTC)、運輸管理信息系統(tǒng)(TIMS)等，提供精細(xì)化、可視化和準(zhǔn)確全面的決策信息；信息服務(wù)端搭建服務(wù)于路內(nèi)外客戶的貨運信息共享平臺，優(yōu)化運輸組織作業(yè)流程，實現(xiàn)貨物運輸全流程的信息化、智能化和可視化，提高整個供應(yīng)鏈的透明度，促進(jìn)信息化與貨運組織深度融合。

（4）解決運量與運能不匹配問題。2018年甘泉線金泉至甘其毛都段列車運行圖對數(shù)為11對，圖定貨物運輸能力為1 400萬t，如增開哈貝日格、陶勒蓋及耶仁高勒車站，列車運行圖對數(shù)可以增至13對，圖定貨物運輸能力為1 700萬t。隨著中蒙甘其毛都—噶順蘇海圖間鐵路修建工程重新正式啟動(預(yù)計2021年開通)，預(yù)計屆時經(jīng)鐵路運輸蒙古煤炭將增至1 500萬t (2021年預(yù)計進(jìn)口蒙古煤炭為2 500萬t，經(jīng)鐵路運輸比例為60%)，及時根據(jù)蒙古貨物進(jìn)口量及鐵路運力需求，適時增開金泉以北部分車站或組織開行萬噸列車，可以最大限度滿足貨物列車運營組織需求，同時減少貨物列車在站等掛作業(yè)時間。

（5）促進(jìn)蒙西地區(qū)低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展。大力發(fā)展集裝箱運輸，擴大集裝箱運輸方式在甘泉線整體運輸總量占比，充分發(fā)揮其綠色、環(huán)保和高效的運輸優(yōu)勢，切實解決甘泉線散堆煤炭裝載機裝卸過程以及中轉(zhuǎn)過程中對周邊環(huán)境造成的煤塵污染問題，配合國家和地方政府打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)，促進(jìn)蒙西地區(qū)煤炭運輸?shù)吞几咝н\用，從供給側(cè)發(fā)力為下游客戶提供品牌響、品質(zhì)優(yōu)的清潔物流產(chǎn)品。

4 結(jié)束語

甘泉線是蒙古國TT煤田、OT銅金礦最近、最便捷的出海路徑，甘泉鐵路公司應(yīng)緊抓蒙煤進(jìn)口量逐年攀升、國內(nèi)主焦煤市場需求旺盛良機，重點組織擴大國鐵貨物發(fā)運量，多措并舉，切實壓縮國鐵入線貨車周轉(zhuǎn)時間，提高國鐵貨車運用效率，有效降低國鐵貨車占用費。目前，甘泉線仍然留有雙線及電氣化改造預(yù)留空間，隨著嘉友特默特鐵路保稅庫、國能煤焦化馳恒監(jiān)管區(qū)和哈業(yè)腦包專用線及中蒙跨國鐵路修建項目的推行，甘泉鐵路貨物運輸量勢必將井噴式增長，在運輸基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備不斷完備的條件下，應(yīng)搭乘好國資委“雙百改革”機遇快車，全面構(gòu)建“智慧包神”智能體系，加快信息化、智能化與甘泉鐵路運輸?shù)纳疃热诤?，進(jìn)一步提高國鐵貨車周轉(zhuǎn)效率，達(dá)到降本增效的運營目標(biāo)。