集裝箱列車“動(dòng)箱不動(dòng)車”編組作業(yè)方式研究

余永金，國 巍

（1.中鐵武漢勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司 技術(shù)管理中心，湖北 武漢 430074；2.中鐵武漢勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司 鐵路與公路處，湖北 武漢 430074)

集裝箱多式聯(lián)運(yùn)具有產(chǎn)業(yè)鏈長(zhǎng)、高效快捷、集約經(jīng)濟(jì)、安全可靠等優(yōu)勢(shì)，是鐵路運(yùn)輸發(fā)展的重要方向[1]。得益于集裝箱多式聯(lián)運(yùn)的迅猛發(fā)展，鐵水聯(lián)運(yùn)、公鐵聯(lián)運(yùn)已成為集裝箱長(zhǎng)距離“門到門”運(yùn)輸服務(wù)的主要形式[2]。在集裝箱多式聯(lián)運(yùn)過程中，到達(dá)鐵路港前站(港灣站)的集裝箱列車需要按照集裝箱到達(dá)的港口碼頭鐵路集裝箱場(chǎng)(港區(qū)、貨區(qū))重新編組。傳統(tǒng)的“動(dòng)車不動(dòng)箱”作業(yè)方式流程較多、耗時(shí)較長(zhǎng)，無法滿足港口專用線(港區(qū))分類依次快速送達(dá)的要求，而“動(dòng)箱不動(dòng)車”的編組作業(yè)方式通過集裝箱倒裝，實(shí)現(xiàn)集裝箱列車按港口別編組。提出“動(dòng)箱不動(dòng)車”的3 種具體作業(yè)方式，分析各方式的站場(chǎng)布置形式、設(shè)備配置和作業(yè)方法，實(shí)現(xiàn)集裝箱的快速倒裝和編組，節(jié)約編組作業(yè)時(shí)間，提高港前站(港灣站)的編組效率，提升鐵水聯(lián)運(yùn)多式聯(lián)運(yùn)產(chǎn)品的時(shí)效性。

1 集裝箱列車編組作業(yè)方式

1.1 “動(dòng)車不動(dòng)箱”編組作業(yè)方式

傳統(tǒng)的集裝箱列車編組作業(yè)方式為“動(dòng)車不動(dòng)箱”編組作業(yè)方式，通過對(duì)車列的解體、移動(dòng)和編組，按照不同的去向形成新的車列?！皠?dòng)車不動(dòng)箱”的編組作業(yè)方式主要有平面調(diào)車和駝峰溜放調(diào)車2 種[3]。

圖1 平面調(diào)車站場(chǎng)布置圖Fig.1 Layout of plane marshalling yard

圖2 駝峰溜放調(diào)車站場(chǎng)布置圖Fig.2 Layout of hump marshalling yard

（1）平面調(diào)車。該方式利用調(diào)機(jī)將待解體車列牽出至牽出線上，再按貨車的去向分類組號(hào)，推送車列至對(duì)應(yīng)編組線上，將相應(yīng)的貨車摘下，再重復(fù)此過程。車輛分類完成后，貨車在對(duì)應(yīng)組號(hào)的編組線上集結(jié)成車列，由調(diào)機(jī)送至各自貨區(qū)(港區(qū))。采用平面調(diào)車，需要在鐵路站場(chǎng)布置牽出線、編組線，編組線數(shù)量與解編港口方向的組號(hào)數(shù)量一致，同時(shí)需要配備一定數(shù)量的調(diào)機(jī)。該編組作業(yè)方式機(jī)車車輛走行距離較長(zhǎng)，需要頻繁摘鉤。如果車列需要的摘鉤次數(shù)多，解編作業(yè)時(shí)間將會(huì)很長(zhǎng)，列車編組效率低。同時(shí)，平面調(diào)車作業(yè)方式依賴現(xiàn)場(chǎng)手工作業(yè)，體力勞動(dòng)強(qiáng)度大[4]，安全性差，自動(dòng)化、信息化水平較低[5]。該方式編組能力僅為4 列/d，僅適合列車解編鉤數(shù)和列車解編組號(hào)均較少時(shí)采用。平面調(diào)車站場(chǎng)布置圖如圖1所示。

（2）駝峰溜放調(diào)車。駝峰溜放調(diào)車是利用調(diào)機(jī)將待解體車列牽出至牽出線，然后推送車列至駝峰峰頂，貨車依靠重力勢(shì)能自駝峰峰頂向調(diào)車場(chǎng)溜放。調(diào)車場(chǎng)入口咽喉的道岔根據(jù)貨車的去向轉(zhuǎn)動(dòng)至對(duì)應(yīng)位置，使貨車溜放進(jìn)入對(duì)應(yīng)的編組線[6]。貨車按去向分類集結(jié)在對(duì)應(yīng)編組線上，然后由調(diào)機(jī)送至各自貨區(qū)(港區(qū))。采用駝峰溜放調(diào)車，需要在車站布置牽出線、編組線、駝峰及峰下控制設(shè)備和調(diào)速設(shè)備，同時(shí)需要配備一定數(shù)量的調(diào)機(jī)。編組線數(shù)量與解編方向港口專用線的組號(hào)數(shù)量相同。駝峰溜放調(diào)車的編組作業(yè)方式是流水線作業(yè)，效率較高，適用于運(yùn)量較大、解體作業(yè)較頻繁的車站。但是，采用駝峰溜放調(diào)車作業(yè)方式需要建設(shè)駝峰及其配套設(shè)備，調(diào)車場(chǎng)的平面、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，控制設(shè)備多，主要用于編組站和大運(yùn)量的區(qū)段站，一般中間站難以滿足駝峰溜放編組的站場(chǎng)平縱面條件。在作業(yè)方面，駝峰溜放編組作業(yè)方式效率較高，車輛溜放控制的自動(dòng)化、信息化水平也較高。駝峰溜放調(diào)車站場(chǎng)布置圖如圖2 所示。

傳統(tǒng)的集裝箱“動(dòng)車不動(dòng)箱”編組作業(yè)方式存在編組線數(shù)量多、站場(chǎng)咽喉布置復(fù)雜、站坪較長(zhǎng)、占地面積較大、平縱面要求高等問題。港灣站往往規(guī)模較小，受到車站規(guī)模和作業(yè)設(shè)備限制，大部分港灣站不具備設(shè)置或擴(kuò)建自動(dòng)化駝峰的條件，只能采用平面調(diào)車，調(diào)機(jī)非常繁忙，作業(yè)效率較低，車流積壓?jiǎn)栴}突出。

1.2 “動(dòng)箱不動(dòng)車”編組作業(yè)方式

集裝箱可以使用吊具快速吊起移動(dòng)，易于倒裝搬運(yùn)，可以充分利用立體空間實(shí)現(xiàn)重新編組。為此，提出“動(dòng)箱不動(dòng)車”編組作業(yè)方式，即在待編車列保持不動(dòng)的情況下，通過龍門吊和水平搬運(yùn)設(shè)備，將待編車列上的集裝箱倒裝到另一車列上，實(shí)現(xiàn)集裝箱列車按港口去向編組。為了提高集裝箱列車編組作業(yè)效率，降低港灣站工程投資，在設(shè)備條件相對(duì)簡(jiǎn)單的鐵路港灣站實(shí)現(xiàn)編組作業(yè)功能，可以采用“動(dòng)箱不動(dòng)車”的編組作業(yè)方式。

采用“動(dòng)箱不動(dòng)車”編組作業(yè)方式，需要配備相應(yīng)的龍門吊等水平搬運(yùn)設(shè)備及自動(dòng)化、信息化手段，實(shí)現(xiàn)集裝箱的快速倒裝和編組。根據(jù)采用的倒裝設(shè)備和作業(yè)方式不同，提出以下3 種集裝箱“動(dòng)箱不動(dòng)車”的編組作業(yè)方式：①鐵路港灣站到達(dá)集裝箱列車平行分組倒裝，利用龍門吊和自動(dòng)引導(dǎo)運(yùn)輸車(AGV)進(jìn)行集裝箱列車編組；②到達(dá)的集裝箱列車平行倒裝至集裝箱軌道動(dòng)力平車上[7]，通過轉(zhuǎn)換調(diào)車進(jìn)路分組中轉(zhuǎn)至貨區(qū)(港區(qū))的編組；③到達(dá)的集裝箱列車?yán)谬堥T吊和軌道動(dòng)力平車動(dòng)依次分組倒裝，軌道動(dòng)力平車車組依次運(yùn)行至指定港區(qū)堆場(chǎng)卸車的解體編組。通過合理的站場(chǎng)布置形式和設(shè)備配置，采用先進(jìn)的自動(dòng)化、信息化手段，這3 種“動(dòng)箱不動(dòng)車”的集裝箱列車編組作業(yè)方式均可以實(shí)現(xiàn)高效率編組。

2 集裝箱列車“動(dòng)箱不動(dòng)車”編組作業(yè)方式分析

2.1 方式I：利用龍門吊和自動(dòng)引導(dǎo)運(yùn)輸車倒裝編組

利用龍門吊和無人駕駛的自動(dòng)引導(dǎo)運(yùn)輸車按集裝箱去向，將到達(dá)集裝箱列車上的集裝箱分組倒裝至另一集裝箱空車列上，實(shí)現(xiàn)集裝箱貨物列車的重新編組。

（1）站場(chǎng)布置。集裝箱列車編組場(chǎng)與鐵路港灣站到發(fā)場(chǎng)并列設(shè)置。集裝箱列車編組場(chǎng)設(shè)2 條編組線，用于平行分組倒裝作業(yè)。2 條編組線之間設(shè)寬度為7m 的道路，供自動(dòng)引導(dǎo)運(yùn)輸車運(yùn)行。集裝箱列車編組場(chǎng)需要配備集裝箱裝卸機(jī)具(如龍門吊)、自動(dòng)引導(dǎo)運(yùn)輸車等集裝箱倒裝設(shè)備，還需要配備一定數(shù)量的港口自備鐵路集裝箱平車列。方式I 站場(chǎng)布置圖如圖3 所示。

圖3 方式I 站場(chǎng)布置圖Fig.3 Yard layout diagram of Plan I

（2）作業(yè)流程。集裝箱列車編組場(chǎng)的其中1 條編組線轉(zhuǎn)入到達(dá)的集裝箱車列，另1 條編組線轉(zhuǎn)入港區(qū)(貨區(qū))自備集裝箱平車列。按照到達(dá)集裝箱車列的箱號(hào)、車號(hào)信息進(jìn)行集裝箱倒裝：①龍門吊將待編組的集裝箱倒裝至自動(dòng)引導(dǎo)運(yùn)輸車上；②自動(dòng)引導(dǎo)運(yùn)輸車按照集裝箱的箱號(hào)信息，確定在港區(qū)(貨區(qū))自備集裝箱平車列的倒裝目的位置，并縱向行駛至該位置；③龍門吊將自動(dòng)引導(dǎo)運(yùn)輸車上的集裝箱倒裝至港區(qū)(貨區(qū))自備集裝箱平車列上。重復(fù)此作業(yè)流程，直至1 列集裝箱車列全部倒裝完成，再由調(diào)機(jī)推送編組完成的集裝箱車列至各港口裝卸場(chǎng)。該作業(yè)方式采用了平行分組倒裝，多臺(tái)龍門吊和多輛自動(dòng)引導(dǎo)運(yùn)輸車可以同時(shí)作業(yè)，避免了相互干擾，作業(yè)效率較高。編組后的集裝箱貨車按港口去向歸類成組示意圖如圖4 所示。

（3）技術(shù)效果。利用自動(dòng)引導(dǎo)運(yùn)輸車實(shí)現(xiàn)集裝箱列車的重新編組，在倒裝作業(yè)期間，多臺(tái)龍門吊和自動(dòng)引導(dǎo)運(yùn)輸車可以同時(shí)連續(xù)地進(jìn)行倒裝作業(yè)。編組后，集裝箱貨物列車按照港口去向分類。相比傳統(tǒng)的“動(dòng)車不動(dòng)箱”編組作業(yè)方式，該作業(yè)方式調(diào)車作業(yè)次數(shù)較少，調(diào)車作業(yè)的時(shí)間較短，作業(yè)效率較高。倒裝1 列集裝箱車列(72 輛)，如果采用4 臺(tái)龍龍門吊，每車倒裝平均耗時(shí)120 s，全列耗時(shí)36 min。調(diào)機(jī)向各個(gè)貨區(qū)推送編組完成的車列，每組平均耗時(shí)10 min (按最遠(yuǎn)送車距離2 km，平均送車速度30 km/h 計(jì)算)，作業(yè)總耗時(shí)76 min。此方式可以編組集裝箱列車13 列/d，適合于一般港灣站(非區(qū)段站)的解編作業(yè)。

圖4 集裝箱車輛按港口別歸類成組示意圖Fig.4 Container trains grouped by port category

2.2 方式II：利用集裝箱軌道動(dòng)力平車一次性編組

該方式應(yīng)用集裝箱軌道動(dòng)力平車對(duì)集裝箱進(jìn)行編組。將到達(dá)集裝箱平行倒裝至集裝箱軌道動(dòng)力平車上[7]，并與車站調(diào)車進(jìn)路配合，按集裝箱去向，將集裝箱運(yùn)送至貨區(qū)(港區(qū))。

（1）站場(chǎng)布置。集裝箱列車編組場(chǎng)與鐵路港灣站到發(fā)場(chǎng)并列設(shè)置。集裝箱列車編組場(chǎng)設(shè)2 條編組線，配備龍門吊、軌道動(dòng)力平車。方式II 站場(chǎng)布置圖如圖5 所示。

（2）作業(yè)流程。集裝箱列車編組場(chǎng)的其中1 條編組線轉(zhuǎn)入到達(dá)的集裝箱車列，另1 條編組線轉(zhuǎn)入1 列軌道動(dòng)力平車。按照到達(dá)集裝箱的箱號(hào)和車號(hào)信息，龍門吊將在到達(dá)車列上的全部集裝箱平行倒裝至相鄰編組線上的軌道動(dòng)力平車上。軌道動(dòng)力平車按照集裝箱的去向解體(同港區(qū)的重聯(lián))，按集裝箱在軌道動(dòng)力平車上的順序，依次請(qǐng)求進(jìn)路控制系統(tǒng)排列至指定的港區(qū)的進(jìn)路。待進(jìn)路開放后，軌道動(dòng)力平車自行運(yùn)行至指定的貨區(qū)(港區(qū))堆場(chǎng)裝卸線。集裝箱平行倒裝到軌道動(dòng)力平車示意圖如圖6 所示，軌道動(dòng)力平車進(jìn)入分路道岔排序示意圖如圖7 所示。

圖5 方式II 站場(chǎng)布置圖Fig.5 Yard layout diagram of Plan II

圖6 集裝箱平行倒裝到軌道動(dòng)力平車示意圖Fig.6 Container transferred to powered flat car in parallel

圖7 軌道動(dòng)力平車進(jìn)入分路道岔排序示意圖Fig.7 Powered flat car entering diverging tracks

（3）技術(shù)效果。集裝箱倒裝作業(yè)可以使用多臺(tái)龍門吊同時(shí)作業(yè)，倒裝時(shí)間較短，作業(yè)效率較高。倒裝1 列集裝箱車列(72 輛)，采用4 臺(tái)龍門吊，每車倒裝平均耗時(shí)120 s，全列耗時(shí)36 min。向貨區(qū)逐車(或成組)運(yùn)行通過咽喉區(qū)，按每車平均耗時(shí)30 s，車輛走行時(shí)間5 min (按最遠(yuǎn)送車距離2 km、平均速度30 km/h 計(jì)算)，全部作業(yè)耗時(shí)50 min，可以倒裝20 列/d。

2.3 方式Ⅲ：利用集裝箱軌道動(dòng)力平車按去向依次編組

該方式將到達(dá)集裝箱列車按貨區(qū)組號(hào)依次倒裝至集裝箱軌道動(dòng)力平車上，倒裝完成的軌道動(dòng)力平車依次中轉(zhuǎn)至貨區(qū)(港區(qū))卸車。

（1）站場(chǎng)布置。在鐵路港灣站到發(fā)場(chǎng)并列設(shè)倒裝場(chǎng)，倒裝場(chǎng)設(shè)2 條股道，用作平行倒裝作業(yè)分組倒裝線、動(dòng)力平車等待線；配備集裝箱裝卸龍門吊、軌道動(dòng)力平車、鐵路集裝箱貨場(chǎng)運(yùn)輸管理系統(tǒng)(信息處理和傳輸)[8]、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)化運(yùn)輸控制系統(tǒng)、鐵路進(jìn)路控制(信號(hào))系統(tǒng)等設(shè)施。方式III 站場(chǎng)布置圖如圖8 所示。

圖8 方式III 站場(chǎng)布置圖Fig.8 Yard layout diagram of Plan III

（2）作業(yè)流程。待編組站接收到達(dá)集裝箱列車箱號(hào)和車號(hào)信息[9]，到達(dá)集裝箱列車轉(zhuǎn)入編組線上，軌道動(dòng)力平車駛?cè)肓硪粭l編組線解體后與A方向鐵路平車對(duì)齊，多臺(tái)龍門吊同時(shí)將待編組線上的A 方向集裝箱橫向吊裝至對(duì)應(yīng)的軌道動(dòng)力平車上，集裝箱箱號(hào)與軌道動(dòng)力平車車號(hào)綁定，軌道動(dòng)力平車重聯(lián)后駛往A 港口卸車。同理，依次進(jìn)行B，C，D 港口到達(dá)集裝箱編組作業(yè)。軌道動(dòng)力平車分組號(hào)進(jìn)入編組線示意圖如圖9 所示。

圖9 軌道動(dòng)力平車分組號(hào)進(jìn)入編組線示意圖Fig.9 Powered flat car entering the sorting tracks by group number

（3）技術(shù)效果。集裝箱列車采用多臺(tái)龍門吊同時(shí)進(jìn)行倒裝作業(yè)，倒裝時(shí)間短，效率高。采用按貨區(qū)(港口)組號(hào)依次成組倒裝的方式，每次軌道動(dòng)力平車目的地一致，軌道動(dòng)力平車集結(jié)重聯(lián)運(yùn)行，分路道岔辦理進(jìn)路簡(jiǎn)單，因而效率較高。方式III 倒裝1 列車(72 輛)集裝箱，按4 臺(tái)龍門吊，每車倒裝平均耗時(shí)120 s，全列車耗時(shí)36 min。按貨區(qū)(港口)組號(hào)依次向貨區(qū)成組運(yùn)行軌道動(dòng)力平車集裝箱重車，車輛走行時(shí)間5 min (按最遠(yuǎn)2 km，平均速度30 km/h 計(jì)算)，全部作業(yè)耗時(shí)45 min，可以倒裝23 列/d。此方法由于采用了依次分組倒裝，沒有相互干擾，適合于連續(xù)倒裝中轉(zhuǎn)卸車作業(yè)。

2.4 方式比選

方式I 采用普通集裝箱平車轉(zhuǎn)運(yùn)編組后的集裝箱，設(shè)備投資較低，適合于編組能力13 列/d以下的港灣站編組；方式II 站場(chǎng)占地面積更小，適合在場(chǎng)地狹窄的鐵路中間站或港灣站對(duì)集裝箱列車進(jìn)行重新解體編組。由于采用集裝箱軌道動(dòng)力平車轉(zhuǎn)運(yùn)編組后的集裝箱，設(shè)備投資較高，適合于接軌站場(chǎng)地狹窄，編組能力20 列/d 左右的港灣站；方式III 與方式II 相似，站場(chǎng)設(shè)計(jì)了軌道動(dòng)力平車等待線，采用軌道動(dòng)力平車依次倒裝，作業(yè)效率相比方式Ⅱ大幅度提高，適合于接軌站場(chǎng)地狹窄，編組能力為23 列/d 左右的港灣站。這3 種集裝箱“動(dòng)箱不動(dòng)車”編組作業(yè)方式均可以適應(yīng)站場(chǎng)平縱斷面條件受限的情況，只需要2 條編組線，可以有效縮短站坪長(zhǎng)度和節(jié)省站場(chǎng)占地面積，實(shí)現(xiàn)集裝箱列車高效率的編組。

3 結(jié)束語

集裝箱列車“動(dòng)箱不動(dòng)車”編組作業(yè)方式引入了龍門吊、自動(dòng)引導(dǎo)運(yùn)輸車或軌道動(dòng)力平車等設(shè)備參與編組作業(yè)，突破了原有編組作業(yè)方式的設(shè)備條件限制，自動(dòng)化程度高，工程投資省，技術(shù)效果好，可以實(shí)現(xiàn)集裝箱列車安全、高效地編組，在港前站(港灣站)等場(chǎng)地狹窄、站場(chǎng)平縱面條件受限的車站應(yīng)用效果較好?！皠?dòng)箱不動(dòng)車”編組作業(yè)方式對(duì)龍門吊、自動(dòng)引導(dǎo)運(yùn)輸車或軌道動(dòng)力平車等設(shè)備的自動(dòng)化、信息化和智能化水平要求較高，還需要對(duì)“動(dòng)箱不動(dòng)車”編組相關(guān)的設(shè)備和關(guān)鍵技術(shù)開展進(jìn)一步研究。