集裝箱中心站和專辦站班列開行方案研究

柴甜甜，王慈光，杜連濤

（西南交通大學 交通運輸學院，四川 成都 610031）

全國集裝箱辦理點布局調整方案明確規定：全國將建設三級站點的集裝箱運輸網絡，包括18個鐵路集裝箱中心站、33個二級專辦站和100多個三級辦理點[1]。集裝箱運輸網絡建成后，將在中心站和專辦站間大量開行集裝箱班列，因此研究集裝箱中心站和專辦站間的運輸組織有著重要意義。合理組織鐵路集裝箱中心站和專辦站間的班列開行可以形成大量固定的集裝箱快速通道，有助于滿足運輸需求；便于組織定期、定點、定線的集裝箱班列，減少集裝箱運輸作業環節，提高鐵路集裝箱運輸效率；有利于優化資源配置和科學組織管理，更好地與其他運輸方式協作，實現運輸過程各環節的有效銜接，真正實現貨物的門到門運輸。

1 集裝箱中心站和專辦站的分布及定位

1.1 集裝箱中心站

集裝箱中心站是全路的集裝箱物流中心，主要功能有：編發、接卸成列集裝箱班列，集裝箱存儲、檢修、清洗，空箱調配，辦理國際集裝箱運輸。國家已經規劃審批18個集裝箱中心站，分布在經濟發達的中心城市和鐵路網重要樞紐，計劃于2010年前建設完成。中心站分兩期建設：第一期11個，分別在上海、昆明、成都、重慶、武漢、西安、深圳、青島、大連、哈爾濱及天津；第二期7個，分別在鄭州、蘭州、沈陽、廣州、烏魯木齊、北京及寧波。

1.2 集裝箱專辦站

集裝箱專辦站是區域物流中心，能夠進行必要的倉儲、裝卸、搬運、檢修、維護，部分能夠辦理國際集裝箱運輸[2]。集裝箱專辦站是全國鐵路集裝箱運輸布局調整的二期工程，是區域集裝箱運輸中心。33個專辦站分別在長春、石家莊、太原、呼和浩特、濟南、福州、杭州、長沙、南京、合肥、南昌、貴陽、南寧、西寧、銀川、拉薩、海口、綏芬河、大慶、二連浩特、包頭、寶雞、襄樊、防城、樂山、阿拉山口、滿洲里、連云港、廈門、常州、湛江、義烏、柳州。

2 班列開行方案影響因素分析

隨著全路18個集裝箱中心站、33個專辦站的集裝箱運輸系統建設完成，鐵路將形成覆蓋全國的運輸網絡，其運輸組織將非常復雜。本文以北京—廣州的集裝箱運輸為例，研究中心站及其徑路上專辦站間的運輸組織。

2.1 集裝箱運量分析

2015年京廣線上中心站和專辦站的集裝箱預測運量見表1[3]。其中，北京、鄭州、武漢、廣州為集裝箱中心站，石家莊、襄樊、長沙為專辦站。

2.2 班列編成輛數

集裝箱班列編成輛數主要取決于該運行區段規定的牽引定數及班列停靠站的到發線有效長度。

（1）由停靠車站到發線有效長所決定的集裝箱班列的最大編成輛數ml：

式中：L有效為班列停靠站的到發線有效長，m；L機為牽引機車長度，m；L安為停車安全附加距離，m；L車為集裝箱車輛的長度，m。

（2）由運行區段的牽引定數所決定的集裝箱班列的最大編成輛數mq：

式中：Q為集裝箱班列運行區段所規定的牽引定數標準，t；Q機為機車質量，t；Q自為集裝箱車輛自重，t；Q載為平均裝載重量，t。

取ml、mq中的較小值為集裝箱班列編成輛數m，即：

2.3 集結時間

集裝箱班列的集結過程即為發送箱流集結為車流的過程[3]。每次到達的發送集裝箱數為m，班列的編成箱數為m0個，T表示從一次集裝箱到達到下一次集裝箱到達的間隔時間。

表1 2015年京廣線徑路上集裝箱中心站和專辦站交流量 TEU/日

集結某方向集裝箱流每晝夜所消耗的時間：

在集裝箱中心站和專辦站尚未建成之時，集結過程中時間內平均每次到達的集裝箱數為m難以確定。因此，集裝箱班列集結參考鐵路貨車集結過程，用集結參數確定集結時間，集裝箱中心站和專辦站全天某方向集裝箱班列的集結時間分別為：

式中：c中、c專表示中心站、專辦站的箱流集結參數。

2.4 沿途站無改編節省時間

開行一站直達集裝箱班列較非一站直達集裝箱班列減少沿途裝卸、甩掛等中轉作業，則相對節省了沿途停站作業的時間。

（1）途中有集裝箱裝卸作業的集裝箱班列，在中途停靠站的作業主要有：集裝箱班列到發技術作業和集裝箱裝卸作業。因此，可以確定每箱節省時間為：

式中：t裝為每箱的平均裝車作業時間，h；t卸為每箱的平均卸車作業時間，h；t到達為每箱的平均到達技術作業時間，h；t出發為每箱的平均出發技術作業時間，h；t無為無中轉作業停留時間，h。

（2）途中有車輛甩掛作業的集裝箱班列，在中途停靠站的作業主要有：集裝箱班列到發技術作業和車輛甩掛作業。因此，可以確定每箱節省時間為：

式中：t甩(掛）為甩下或者掛上一個車 (組) 所需的時間，h。

3 集裝箱班列開行方案選優原理

3.1 集裝箱班列的分類

根據中心站和專辦站的功能定位應盡量組織開行集裝箱班列。集裝箱班列主要分為三類：一站直達集裝箱班列、快速集裝箱班列、普通集裝箱班列。從集裝箱班列的等級和運行速度來看，一站直達集裝箱班列最具優勢。集裝箱中心站之間、中心站與運量大的專辦站之間、大運量的專辦站之間應盡可能開行一站直達集裝箱班列。

3.2 各種班列的開行條件

3.2.1 開行一站直達集裝箱班列的條件[4]

（1）必要條件。當某支或者合并箱流在沿途各站無中轉，直達通過時所獲得箱小時節省之和不小于該箱流在始發站的集結箱小時消耗，即滿足條件：N直∑t節，i≥cm0或 ∑N直∑t節，i≥cm0，該箱流可以組織開行一站直達集裝箱班列。式中，N直表示某去向的總箱流量，TEU；t節，i表示經過i 站無改編通過的節省時間，h；c表示箱流集結參數。

（2）絕對條件。若某支箱流在沿途各站不進行車輛甩掛或集裝箱裝卸作業，直達通過所獲得的箱小時節省均不小于該箱流所在的始發站集結箱小時消耗，即滿足條件：N直t節，i≥cm0，該箱流應組織開行一站直達集裝箱班列。

（3）充分條件。單支或多支箱流合并開行一站直達集裝箱班列，相對任意較短的一站直達集裝箱班列來說，如果其在超行區段沿途站獲得的箱小時節省不小于其在始發站的集結箱小時消耗，即滿足條件：該箱流就應開行一站直達集裝箱班列。式中，N遠表示長程箱流總的箱流量，TEU；t超節表示長程箱流相對短程箱流分界站無改編通過的節省時間，h。

由集裝箱中心站或專辦站始發集結的箱流滿足絕對條件則應組織開行一站直達集裝箱班列；中心站集結的箱流滿足必要條件時只是具備開行條件，但是否開行還需結合充分條件比較確定；專辦站除本站產生的箱流及本吸引區內辦理點匯集的箱流外，其他箱流到中心站集結，因此專辦站集結的箱流滿足必要條件就應組織開行集裝箱一站直達集裝箱班列。

3.2.2 開行快速集裝箱班列的條件

針對由于箱流量較少而無法開行一站直達集裝箱班列的集裝箱中心站，可以考慮將徑路上同方向中心站產生的箱流作為補充箱流，開行快速摘掛集裝箱班列。通常情況下，快速集裝箱班列要求在沿途徑路上所補充的箱流強度大小要滿足一定的條件，即在沿途經過的作業站上消失的箱流必須不大于在該站可以補充的同方向的箱流，用公式表示為：式中，Nikj摘表示箱流ij在徑路上沿途作業站k站摘下的集裝箱數，TEU；Nikj掛 表示箱流ij在徑路上沿途作業站k站掛上的集裝箱數，TEU。

3.2.3 開行普通集裝箱班列的條件

針對由于箱流量較少而無法開行一站直達集裝箱班列的集裝箱中心站、專辦站之間，可以考慮將徑路上同方向的集裝箱專辦站產生的箱流作為補充箱流，開行普通裝卸集裝箱班列。通常情況下，也需滿足條件：。式中，Nkij卸表示箱流ij在徑路上沿途作業站k站卸下的集裝箱數，TEU；Nkij裝表示箱流ij在徑路上沿途作業站 k 站所裝的集裝箱數，TEU。

3.3 算法步驟

集裝箱中心站和專辦站間的開行方案，涉及到中心站與中心站、中心站與專辦站、專辦站與專辦站的班列開行方式，按照分部求解的方式進行計算。

（1）將中心站與專辦站一起考慮，對流量特別大的專辦站組織開行遠程直達。根據一站直達集裝箱班列的開行條件，專辦站上滿足必要條件的箱流可以組織開行一站直達集裝箱班列，剔除這部分流量。

（2）剔除專辦站的一站直達箱流后，余下的箱流組織跨中心站的遠程集裝箱直達班列。先根據必要條件進行篩選，排除不符合必要條件的到達站，然后結合充分條件確定出最終開行一站直達集裝箱班列的箱流。

（3）將中心站和專辦站余下的箱流一并考慮。根據快速集裝箱班列和普通集裝箱班列的判別條件，將沿途徑路上同方向的中心站的箱流作為補充箱流，開行快速集裝箱班列；將沿途徑路上同方向專辦站的箱流作為補充箱流，開行普通集裝箱班列。

（4）對專辦站剩余的箱流向鄰近中心站匯集，組織開行短程列車。

4 算例分析

4.1 原始資料及參數標定

（1）班列編成輛數。按照鐵路集裝箱中心站和專辦站設計功能，到發線有效長都將設計為850 m，以滿足接發整列集裝箱班列的要求，同時預留1條1 050 m到發線以備使用。假設集裝箱班列采用SS4型電力機車牽引，采用集裝箱專用車X6B運輸，班列運行區段的機車牽引定數5 000 t。則由停靠車站到發線有效長所決定的集裝箱班列的最大編成輛數ml為49輛；由運行區段牽引定數所決定的集裝箱班列的最大編成輛數mq為59輛。因此，根據式⑶，集裝箱班列最大編成輛數為49輛，假定每輛車裝 2 個標準箱，則m0為98 TEU。

（2）集結時間。鐵路集結參數的確定通常使用查定近似值的方法，一般應小于12。鐵路集裝箱中心站集結參數取8，專辦站取10。則集裝箱中心站每晝夜所消耗的箱小時T集,中為784箱小時；專辦站每晝夜所消耗的箱小時T集,專為980箱小時。

（3）沿途站的節省時間。根據集裝箱中心站的功能定位，參照集裝箱班列在途中停靠站的技術作業時間標準，將2015年一站直達集裝箱班列在沿途經過集裝箱中心站無中轉作業的節省時間設定為l h[5]；結合目前鐵路集裝箱辦理站的作業水平，設定2015年集裝箱專辦站每箱裝卸作業時間為 5 min，集裝箱班列在沿途各集裝箱專辦站的裝卸作業時間均控制在3 h 以內。因此，2015年一站直達集裝箱班列在沿途經過集裝箱專辦站無中轉作業的節省時間設定為 4 h。

4.2 計算結果

北京至廣州間存在兩種集裝箱班列開行方案，其結果見表2和表3。

表2 北京至廣州間集裝箱班列開行方案1

表3 北京至廣州間集裝箱班列開行方案2

5 結束語

采用分部求解法應首先組織大流量專辦站開行一站直達集裝箱班列，再考慮余下箱流的開行方式。用分部求解法研究集裝箱中心站和專辦站間集裝箱流的運輸組織適用于單條徑路上的集裝箱班列開行方案研究。

[1]李爽，朱曉寧.三級鐵路集裝箱站點運輸組織的研究[J]. 研究與討論，2008(5)：23-25.

[2]閆偉. 鐵路集裝箱專辦站運輸組織研究[D]. 成都：西南交通大學，2005.

[3]閆海峰. 結點站間鐵路集裝箱運輸組織的理論與方法研究[D]. 成都：西南交通大學，2004.

[4]楊浩. 鐵路運輸組織學[M]. 北京：中國鐵道出版社，2006.

[5]燕娟. 鐵路雙層集裝箱列車運輸組織方案的研究[D]. 北京：北京交通大學，2006.