鐵水聯(lián)運(yùn)集裝箱貨場(chǎng)運(yùn)輸管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能

李 瑞

(中鐵武漢勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，武漢 430074)

1 概述

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)，是貨物運(yùn)輸發(fā)展的重要方向。水鐵聯(lián)運(yùn)、公鐵聯(lián)運(yùn)已成為集裝箱長(zhǎng)距離門(mén)到門(mén)運(yùn)輸服務(wù)的主要形式，隨著鐵路集裝箱運(yùn)輸量的增長(zhǎng)，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(yùn)項(xiàng)目，一個(gè)鐵路港前車站（港灣站）對(duì)應(yīng)多個(gè)港口碼頭鐵路集裝箱場(chǎng)（港區(qū)、貨區(qū)）時(shí)，到達(dá)的集裝箱列車車輛排列順序雜亂，無(wú)法滿足多處港口專用線（港區(qū)）分類依次快速送達(dá)的要求，需重新按港口專用線（港區(qū)、貨區(qū)）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（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(yùn)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(yùn)安全監(jiān)控與管理系統(tǒng)

鐵路貨運(yùn)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(yíng)管理6 個(gè)功能模塊。為實(shí)現(xiàn)信息充分共享，盡量避免資源重復(fù)浪費(fèi)，對(duì)鐵路貨車篷布管理等系統(tǒng)進(jìn)行整合；對(duì)危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸安全監(jiān)控系統(tǒng)（車站級(jí)）進(jìn)行部分功能整合；對(duì)確報(bào)、現(xiàn)車、貨票等系統(tǒng)進(jìn)行功能對(duì)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(gè)集生產(chǎn)管理、財(cái)務(wù)管理、經(jīng)營(yíng)分析等功能為一體的實(shí)時(shí)系統(tǒng)，由計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)（包括商務(wù)、堆場(chǎng)、門(mén)檢、裝卸、計(jì)費(fèi)、統(tǒng)計(jì)、無(wú)線通信、維護(hù)、觸摸屏等子系統(tǒng)）、無(wú)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(diǎn)通過(guò)站內(nèi)局域網(wǎng)（有線網(wǎng)絡(luò)和無(wú)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(yùn)輸組織所有業(yè)務(wù)，形成完整的能夠獨(dú)立作業(yè)的站內(nèi)管理系統(tǒng)，又具備與海關(guān)、國(guó)檢、銀行等信息交換和物流業(yè)務(wù)需要的功能，是一個(gè)鐵路集裝箱貨場(chǎng)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(wèn)題

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

現(xiàn)行的鐵路集裝箱貨場(chǎng)運(yùn)輸管理系統(tǒng)是一個(gè)用于鐵路集裝箱貨場(chǎng)作業(yè)的封閉系統(tǒng)，與鐵路貨運(yùn)信息系統(tǒng)、港口集裝箱管理系統(tǒng)和水運(yùn)集裝箱信息之間沒(méi)有數(shù)據(jù)交換，所有數(shù)據(jù)仍采用現(xiàn)場(chǎng)采集，人工確認(rèn)。

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(dòng)化程度低，效率不高的問(wèn)題，本研究在基于集裝箱鐵水聯(lián)運(yùn)的運(yùn)輸方式下提出了一種新型的鐵路集裝箱貨場(chǎng)運(yùn)輸管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)適合一個(gè)鐵路港灣站對(duì)應(yīng)若干個(gè)集裝箱貨區(qū)（港區(qū)）情況下的集裝箱裝卸作業(yè)。基于集裝箱軌道動(dòng)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(dá)

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)路，開(kāi)放信號(hào)，列車進(jìn)站。集裝箱貨場(chǎng)運(yùn)輸管理系統(tǒng)通過(guò)車號(hào)識(shí)別技術(shù)采集列車車號(hào)和排列順序，并與計(jì)劃接收的信息進(jìn)行核對(duì)，確保車號(hào)與集裝箱箱號(hào)綁定，同步將集裝箱箱號(hào)、集裝箱目的地信息傳遞給集裝箱貨場(chǎng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)。

4.2 集裝箱倒裝作業(yè)

集裝箱貨場(chǎng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)根據(jù)接收到計(jì)劃信息、集裝箱信息，根據(jù)列車定位、龍門(mén)吊定位、軌道動(dòng)力平車定位下達(dá)作業(yè)指令。

多臺(tái)集裝箱裝卸機(jī)具（龍門(mén)吊）根據(jù)鐵路集裝箱貨場(chǎng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)指令，自動(dòng)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)施軌道動(dòng)力平車車號(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)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(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)通信終端向軌道動(dòng)力平車下達(dá)本軌道動(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。

4.3 軌道動(dòng)力平車運(yùn)行至堆場(chǎng)

軌道動(dòng)力平車運(yùn)載集裝箱按照鐵路集裝箱貨場(chǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)提供的指令，軌道動(dòng)力平車按排列順序逐車（同一貨區(qū)車組）上傳軌道動(dòng)力平車位置及車號(hào)（ID），向鐵路進(jìn)路控制（信號(hào)）系統(tǒng)申請(qǐng)集裝箱堆場(chǎng)位置進(jìn)路的開(kāi)通指令。

鐵路進(jìn)路控制（信號(hào)）系統(tǒng)開(kāi)通進(jìn)路，按順序向軌道動(dòng)力平車（車組）下發(fā)運(yùn)行許可指令（TA）。軌道動(dòng)力平車按開(kāi)通進(jìn)路運(yùn)行至貨區(qū)（港區(qū)）重車線確定的堆場(chǎng)貨位指定位置。運(yùn)行過(guò)程中不間斷的向鐵路集裝箱貨場(chǎng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)上報(bào)軌道動(dòng)力平車位置、運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行方向、車輛狀態(tài)（設(shè)備監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)）等數(shù)據(jù)。

4.4 各堆場(chǎng)卸車作業(yè)

各堆場(chǎng)集裝箱裝卸機(jī)具（龍門(mén)吊）根據(jù)鐵路集裝箱貨場(chǎng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)指令，自動(dòng)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。

4.5 軌道動(dòng)力平車返回

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。

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(jì)算機(jī)運(yùn)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(yùn)、鐵公聯(lián)運(yùn)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(jì)劃

列車到達(dá)前，鐵路集裝箱貨場(chǎng)運(yùn)輸管理系統(tǒng)與鐵路貨運(yùn)安全監(jiān)控與管理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，接收列車到達(dá)時(shí)間、車次號(hào)、車號(hào)、集裝箱箱號(hào)、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(dá)列車車輛和集裝箱信息安排鐵水聯(lián)運(yùn)中轉(zhuǎn)接車作業(yè)計(jì)劃、龍門(mén)吊作業(yè)計(jì)劃、軌道動(dòng)力平車作業(yè)計(jì)劃、倒裝作業(yè)計(jì)劃、集裝箱堆場(chǎng)箱位計(jì)劃。并具備變更作業(yè)計(jì)劃的功能。

5.2 作業(yè)監(jiān)控

1）裝卸過(guò)程安全監(jiān)控

實(shí)現(xiàn)對(duì)裝卸過(guò)程的全程監(jiān)控，系統(tǒng)對(duì)龍門(mén)吊及軌道動(dòng)力平車作業(yè)進(jìn)行安全提示，每一個(gè)環(huán)節(jié)作業(yè)完畢后，龍門(mén)吊及軌道動(dòng)力平車需要向系統(tǒng)實(shí)時(shí)傳送作業(yè)安全確認(rèn)。

2）機(jī)檢信息監(jiān)控與預(yù)警

采集軌道動(dòng)力平車安全檢測(cè)信息，對(duì)軌道動(dòng)力平車裝載質(zhì)量進(jìn)行卡控和預(yù)警。

3）視頻監(jiān)控

通過(guò)視頻對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)、軌道動(dòng)力平車和貨車裝載狀態(tài)、龍門(mén)吊作業(yè)狀態(tài)進(jìn)行綜合監(jiān)控。

5.3 集裝箱及貨物交接

鐵路集裝箱貨場(chǎng)運(yùn)輸管理系統(tǒng)根據(jù)集裝箱貨場(chǎng)自動(dòng)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(hào)、貨物種類、貨物重量、所在堆場(chǎng)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(yùn)信息系統(tǒng)的作業(yè)進(jìn)程查詢功能。

6 小結(jié)

該系統(tǒng)涵蓋了車輛定位、車號(hào)（箱號(hào)）識(shí)別、視頻監(jiān)控、圖像識(shí)別、車輛自動(dòng)控制、道岔聯(lián)鎖系統(tǒng)等多項(xiàng)智能集控功能，并通過(guò)與鐵路貨運(yùn)管理系統(tǒng)、港區(qū)集裝箱管理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)了集裝箱的從到站、識(shí)別、裝卸、交付等過(guò)程的全自動(dòng)化管理，大大提高了生產(chǎn)效率。