提高我國集裝箱公鐵聯運裝卸效率的探討

汪永元

（中鐵第四勘察設計院集團有限公司 設備設計研究處，湖北 武漢 430063）

提高我國集裝箱公鐵聯運裝卸效率的探討

汪永元

（中鐵第四勘察設計院集團有限公司 設備設計研究處，湖北 武漢 430063）

從裝卸流程、集裝箱箱區的配置、現有技術存在的問題3個方面，闡述我國集裝箱公鐵聯運裝卸概況。為提高集裝箱公鐵聯運裝卸效率，提出可旋轉式車廂裝卸技術和可平移式車廂裝卸技術，從裝卸流程、設施配置、裝卸效率及適用場合對可旋轉式車廂裝卸技術和可平移式車廂裝卸技術進行分析比較，為我國鐵路現代物流基地場站設計提供參考。

集裝箱；公鐵聯運；鐵路裝卸；效率；技術

集裝箱運輸具有高效益、高效率、高協作等特點，能夠消除運輸貨物的外形差異，實現“門到門”運輸。目前，我國鐵路集裝箱運量占全路貨物發送總量不足 3%，大量的適箱貨物仍然以鐵路整車的方式運輸，而發達國家鐵路集裝箱運量占鐵路總運量的比重大約為 20%～40%，如德國鐵路集裝箱運量達到鐵路總運量的 20%，英國達到 30%，法國達到40%[1]。公鐵聯運是我國鐵路集裝箱“門到門”運輸的重要組成部分，提高鐵路集裝箱運量對于加快我國鐵路向現代物流的轉型具有重要推進作用。但是，目前我國的集裝箱公鐵聯運仍然采用傳統的集裝箱專用門吊進行裝卸作業[2]，難以從實質上實現快速裝卸，不能滿足現代物流的需求。在“一帶一路”國家戰略構想實施的大環境下，提高集裝箱貨物公鐵聯運裝卸效率對于提高物流園區作業效率、提升鐵路物流市場競爭力具有現實意義。

1 我國集裝箱公鐵聯運裝卸概況

目前，國內絕大部分鐵路貨場及物流園區采用起重機械設備進行集裝箱的裝卸，起重機械設備包括門吊、正面吊、跨式起重機等。為此，針對目前應用最為廣泛的集裝箱公鐵聯運裝卸技術進行分析。

1.1 集裝箱公鐵聯運的裝卸流程

在集裝箱公鐵聯運中，會出現掏箱、理貨、裝箱、換裝等作業流程，隨著自動化技術與信息技術的發展，上述工藝技術得到一定的發展，而集裝箱裝卸仍然停留在利用集裝箱門吊或正面吊等起重機械設備進行作業。具體裝載流程為：汽車將集裝箱貨物運至貨場或物流園區→集裝箱被卸下并且運至指定區域→車列到位后，集裝專用門吊將集裝箱運至車列→車列駛離貨場，卸載流程則相反。

1.2 集裝箱箱區的配置

鐵路集裝箱貨場主要設備設施有裝卸線、集裝箱專用門吊走行線、“門到門”箱區、掏裝箱區、中轉箱區、備用箱區、空箱區、待修箱區、軌行式集裝箱專用門吊[3]、裝卸搬運輔助機械、維修組、汽車停車場、辦公房屋等。集裝箱區布置如圖 1 所示。

1.3 集裝箱公鐵聯運存在的問題

目前，集裝箱公鐵聯運效率較低，主要原因在于裝卸效率較低。近年來，雖然學者們致力于提高集裝箱裝卸機械效率的研究[4-6]，但仍然無法解決車輛長時間停留的狀況。從上述裝卸流程中可以看出，車列到位后，必須使用專用門吊花費較長時間進行集裝箱裝卸作業。一般而言，單鉤門吊使用無動力吊具吊裝集裝箱主要包括以下作業步驟：準備→起吊 (加鎖→掛鎖→繃繩→試吊→起吊)→吊運 (運移→到位)→落貨 (對位→堆垛→解鎖)→回程 (遞索)，整個作業循環耗時不到 2 min，即 30 箱次/h 左右[7]，再考慮門吊走行的時間，單臺門吊作業量為 25 箱次 /h。根據一次性裝卸量的不同，集裝箱專用門吊吊裝或卸載 1 列車集裝箱的時間約為 1.5～2.5 h，車輛停留時間長，影響集裝箱公鐵聯運效率。

現代物流以滿足客戶需求為目的，運用現代物流理論、信息技術及市場機制整合社會運輸、倉儲、裝卸、搬運、加工、信息等功能[8]。快速反應是開展現代物流的基礎，列車裝卸作業停留時間是反應快速化的重要指標，列車裝卸作業停留時間達到一定值時，不僅會產生列車等待時間，甚至會在裝卸作業現場產生混亂和阻塞現場，致使裝卸作業無法進行。

圖 1 集裝箱區布置圖

隨著集裝箱門吊技術的發展，集裝箱專用門吊的一個作業循環不到 2 min，如果配置多臺集裝箱門吊同時作業，集裝箱裝卸效率會得到較大提升，但增加投資成本。在實際情況中，1 臺門吊需要反復作業以吊運多個集裝箱，從而使列車等待時間較長。考慮設計一種裝卸系統，為每臺集裝箱單獨配置 1 套裝卸裝置，能夠使多臺集裝箱同時裝卸，從而提高裝卸效率、減少車輛停留時間。基于這一思路，研究可旋轉式車廂裝卸技術和可平移式車廂裝卸技術，以提高集裝箱的裝卸效率。

2 可旋轉式車廂裝卸技術

2.1 可旋轉式車廂裝卸流程

可旋轉式車廂裝載流程如圖 2 所示。具體裝載流程為：載有集裝箱 (車體式) 的半掛車到達指定地點(如圖 2a 所示)→車列到達貨場裝卸位置 (如圖 2b所示)→解除車輛鎖定機構→車廂旋轉至一定角度 (如圖 2c 所示)→半掛車司機將半掛車運至可旋轉式車廂內 (如圖 2d 所示)→貨物列車鎖定機構鎖緊→掛車司機將車頭駛離集裝箱 (如圖 2e 所示)→集裝箱列車復位 (如圖 2f 所示)→貨物列車駛離。卸載流程與裝載流程相反。

2.2 設施配置

該裝卸技術與采用集裝箱專用門吊裝卸技術相比，無需配置起重機械及相應的維修保養設備、房屋等。需要配置的主要設備設施包括：標準半掛車、裝卸線、車廂可旋轉式車輛、停車場等。實現該技術的前提是半掛車標準化、集裝箱標準化。

2.3 裝卸效率及適用場合分析

可旋轉式車廂裝卸技術無需起重設備進行集裝箱的提升、定位、下放等過程，只需用半掛車將集裝箱運到可旋轉式車廂內，裝卸效率主要與司機的操作水平有關。為了保證車輛結構設計的合理性，需要嚴格限制平板車廂尺寸，半掛車司機需要具備一定的技術水平。一般而言，從車列停車至集裝箱貨物到位后列車駛離，整個過程所需時間與傳統裝卸相比將有所減少，但半掛車在列車到達之前需要等待一定時間，在有一定貨流量的貨場內，需要設置較大面積的停車場。

圖 2 可旋轉式車廂裝載流程

在集裝箱作業站較多并且裝卸作業量中等的情況下，采用此種裝卸技術，能夠發揮出其效率和成本優勢，由于該技術對基礎設施的要求較低，投資成本較同等規模需設置的門吊低，同時裝卸作業效率較高，在中等貨場和物流園區內，該技術具有較大的可實施性。

3 可平移式車廂裝卸技術

可旋轉式車廂裝卸技術的裝卸效率在很大程度上取決于半掛車司機的操作水平，而且在司機作業過程中，車列一直處于等待狀態，如果采用機器自動化操作，則集裝箱的聯運裝卸效率會進一步提高，裝卸自動化可以通過可平移式車廂裝卸手段實現。

3.1 可平移式車廂裝卸流程

可平移式車廂裝載流程如圖 3 所示。該裝卸技術可以使集裝箱 (車體式) 無需重新裝卸，直接橫向移動到車列上，具體裝載流程如下：載有集裝箱的半掛車駛入鐵路貨場 (如圖 3a 所示)，將集裝箱停泊在可平移式車廂上 (如圖 3b 所示)→集裝箱通過加固裝置固定在可平移式車廂中，在車列還沒有到達之前，半掛車車頭可以駛離貨場 (如圖 3c 所示)→車列到達后 (如圖 3d 所示)，載有集裝箱的可平移式車廂在機械傳動系統的作用下移動至車列車架上并且鎖緊 (如圖 3e 所示)→貨物列車駛離貨場。卸載流程與裝載流程相反。

圖 3 可平移式車廂裝載流程

半掛車和列車不必相互等待，到達的列車可以同時進行裝載和卸車作業，減少拖車等待列車的時間，也減少列車等待拖車作業時間，列車停留時間相對較短。該技術還可以用于電氣化區段，而且所需裝卸面積遠小于傳統的貨場，可以減少一定的投資。

3.2 設施配置

與可旋轉式車廂裝卸技術類似，可平移式車廂裝卸技術無需配置起重機械及相應的維修保養設備、房屋等，減少設施的配置。需要配置的主要設備設施有：標準半掛車、裝卸線、車廂可平移式車輛、停車場等。與可旋轉式車廂裝卸技術類似，需要實現半掛車、集裝箱的標準化。

3.3 裝卸效率及適用場合分析

從圖 3 中可以看出，當移動式車廂到位后，半掛車在列車尚未到達之前就可以將貨物運輸到移動式車廂上并且固定，然后半掛車車頭駛離，半掛車和列車無需相互等待，待列車就位后，可平移式車廂在自動化傳動裝置的作用下移動至列車車體上并且鎖定，然后駛離貨場，整個過程所需時間與傳統裝卸技術和可旋轉式車廂裝卸技術相比均有減少。可平移式車廂裝卸技術同樣需要司機操作 (將集裝箱通過半掛車運輸到車廂內，并且駛離集裝箱)，但司機作業是發生在車列到達之前，集裝箱的裝車完全自動化，無需人工操作，與可旋轉式車廂裝卸技術相比，可平移式車廂裝卸技術效率更高。

此外，對該裝卸技術進行適當改進，還可以解決軌距不同的問題。有貨物貿易往來的國家在邊境站必須進行換裝作業，利用改進的可平移式車廂裝卸技術將有效縮短換裝時間，能夠克服公路運輸成本高的缺點，發揮鐵路遠距離運輸的優勢。該裝卸技術效率高，適用于貨運量較大的貨場。

比較傳統的集裝箱裝卸、可旋轉式車廂裝卸和可平移式車廂裝卸 3 種裝卸技術，各項指標如表 1所示。

表 1 各項指標一覽表

4 結束語

在目前鐵路大中型貨場中，應用傳統的門吊進行集裝箱裝卸較多，但存在列車等待時間較長等不足。為了提高集裝箱裝卸效率，提出 2 種能夠實現快速裝卸的技術，即可旋轉式車廂裝卸技術和可平移式車廂裝卸技術，前者的裝卸效率取決于半掛車司機的操作水平，后者取決于車廂移動系統的性能，列車等待時間與傳統裝卸技術相比將有效縮短，兩者均滿足現代物流反應快速化的要求。為了提高集裝箱公鐵聯運效率，在改進裝卸手段、提高裝卸效率的同時，還需要加強基礎設施建設，協調各方組織[9]，實現標準化建設等。

[1] 劉德銘. 淺談國內外鐵路集裝箱運輸業狀況[J]. 黑龍江對外經貿，2009(6)：60-62.

[2] 李繼春，趙潔婷，王 婧. 我國集裝箱多式聯運標準化存在的問題[J]. 交通標準化，2014，42(24)：107-110.

[3] 朱婷婷. 建立鐵路快速貨物公鐵聯運集疏運系統的思考[J]. 鐵道運營技術，2015，21(3)：59-61.

[4] 朱斌武，張兆民. 基于裝載效率的集裝箱碼頭堆存及配載策略[J]. 集裝箱化，2009，20(10)：25-28.

[5] 塔哈爾，哈立德·侯賽因. 塔哈巴生集裝箱碼頭作業的仿真與分析[J]. 物流信息管理，2000，13(1)：14-20.

[6] 李宗澤，程文明，吳 曉，等. 鐵路集裝箱中心站裝卸機械性能與布局研究[J]. 交通運輸工程與信息學報，2005，3(2)：101-105.

[7] 林錦堯. 基于虛擬現實的集裝箱裝卸仿真系統[D]. 大連：大連海事大學，2004.

[8] 徐 嵐. 集裝箱公鐵聯運設施設備配置協調研究[D].北京：北京交通大學，2010.

[9] 周建勤，米曉芳. 我國鐵路現代物流發展模式探究[J]. 鐵道運輸與經濟，2014，36(10)：16-20.

責任編輯：馮姍姍

1004-2024(2015)12-0045-05

：U294.26；F512.4

：A

10.16669/j.cnki.issn.1004-2024.2015.12.11

2015-11-05

中國第四勘察設計院集團有限公司科技研究開發計劃項目(2014K65)