集約化高鐵快運車站物流服務系統研究

文/王成林班曉榮史浩然劉蕊

隨著物流工程科學技術的不斷發展，自動化設備的運用極大地提升了物流的服務質量。本文通過分析相關高鐵快運車站目前面臨的現狀，結合目前物流技術與模式，以提升高鐵快運車站物流效率、提高貨運效益為目標，從設備選型、運作模式等方面提出整體設計方案，并運用Flexsim 軟件模擬運行，為我國高鐵快運車站物流體系構建提供參考。

一、引言

在網絡經濟快速發展的今天，電子商務已經成為人們生活中不可或缺的一環。2019年，高鐵快運網絡含有481個辦理站，覆蓋514個城市[1]。高鐵+電商的深度融合，使得消費服務與供給升級相輔相成、相互促進，速度已成為高鐵快運服務百姓、搶占市場的關鍵要素。高鐵的快速便捷屬性十分契合物流對高時效和低成本的要求，但高鐵快運車站作為高鐵快運不可或缺的一環，已成為制約高鐵快運高質量發展的障礙。

二、高鐵快運車站物流現狀分析

本文在研究國內主要高鐵快運車站運營現狀后，選擇北京西站、北京南站、邯鄲站、天津站進行調研并發現：北京西站發送和到達作業采用人工分揀和裝卸作業模式造成人工成本高，效率低；北京南站和邯鄲站在作業高峰期，貨物二次安檢進場出現排隊，有貨物無法及時上車的情況；天津站人員隨項目分配導致人員不集中，工作期間信息傳遞及物流資源共享不及時等問題。通過以上快運車站現狀可以看出目前我國高鐵快運車站仍然存在物流設備需更新、各個物流環節無法有效銜接、信息化程度低等問題，嚴重制約了高鐵快運的發展。

1.物流設備需更新

目前，高鐵快運車站物流環節中，機械化、自動化、信息化程度相對較低。當前高鐵快運車站的裝卸、分揀等物流環節主要以人工作業為主，機械化、自動化的設施設備應用范圍較小。

2.環節間銜接程度弱

高鐵快運模式包括載客動車組捎貨模式和載客動車組預留車廂兩種，由于載客動車組發車時間相對固定，因此在一定程度上限制了貨物上車時間，這就要求貨物從受理訂單到上車之間的環節要流暢緊湊，保證時效性。而目前貨物上車之路困難重重，需要經過多次掃碼、安檢，各環節之間銜接程度較弱。

3.信息化程度低

高鐵快運車站整體沒有形成完整的信息平臺，導致信息無法及時傳遞。信息化程度低不僅影響貨物處理的效率，同時客戶無法及時獲得物流信息，降低了客戶滿意度。

三、高鐵快運車站物流系統構建要素分析

傳統物流企業均結合自身業務需要，從平臺構建、系統研發、裝備選型等方面構建符合自身需求的系統，在優化物流服務、提升作業效率、增加經營效益等方面取得成效。高鐵快運車站，也應構建與自身業務需求相契合的物流服務系統。

1.系統構建原則分析

高鐵快運車站物流系統構建應以客戶的需求為前提，以時效性、安全性和資源優化三大原則為基礎，通過優化運轉模式、采用新型設備、運用信息化技術來實現高鐵快運物流高效率、高成效的目標。

（1）時效性原則

高鐵快運是鐵路貨運中高端的物流服務，故高鐵快運應全程發揮其快的特點。在高鐵快運車站的收發件及配送環節，也應保證時效性，各個環節相互協調，實現整體速度“快”。

（2）安全性原則

高鐵快運在保證貨物安全性的同時，還應保證旅客的出行安全[2]。在高鐵快運車站收發件及配送等物流環節，部分貨物有可能與旅客在同一列車中，為了避免貨物上車途中與工作員、旅客之間發生擠壓、碰撞，因此要基于安全性原則，做到客貨分流，建設專門的貨運通道、采用立體化作業等。

（3）資源優化原則

高鐵快運車站同樣面臨著物流資源有限的情況，資源條件的限制將對其效益造成一定影。因此合理配置資源，有助于增加效益、發揮資源最大效用，高鐵快運車站應充分利用現有資源，提高資源利用率。

2.系統構建要素分析

（1）建設信息化平臺

高鐵快運車站系統要構建符合自身業務需要的高質量、高效率信息化平臺。車站融合現有行包制票系統和高鐵E3系統的業務功能，創建一個為客戶提供最優運輸方案和報價的智能發運系統，同時增加平臺資源整合共享和大數據分析功能，實現發貨、分揀、裝運、配送等多環節設備和系統數據無縫對接，形成完整的高鐵快運資源信息數據庫。

（2）研發符合自身的物流作業模式

目前以北京南站、北京西站等為代表的高鐵快運車站都面臨著作業場地空間緊張、站內人貨混流等方面的問題。為了實現物流系統服務能力提升，應充分發掘設施空間的潛在價值，構建立體化的物流傳輸系統。結合目前物流技術發展情況，可以在做好單元化作業的基礎上，充分利用車站的空間，打造柔性化物流作業系統，實現分揀、裝卸、搬運的高效作業。

（3）運用高效協同的自動化設備

建設集約型高鐵貨運車站，車站內部署自動化設備，采用伸縮皮帶機裝卸系統提高裝卸車效率；構建空中物流傳送網絡，自動、高效、準確地進行物料配送，解決站內人貨混亂、占用車站空間等問題；以及運用手持終端、智能監控系統、電子面單、智能安檢系統等應用實現物流信息化從而提高物流流通效率。

四、現代高鐵快運車站物流系統構建

我國高鐵站物流信息化、系統化還比較滯后，因此，要以高鐵快運車站物流系統發展構建思路為導向，對現代高鐵快運車站物流系統展開信息化建設，構建包括物流信息化、新型物流運轉模式等的物流服務系統，打造智慧高效、安全便捷、經濟環保的高鐵快運車站[3]。

1.高鐵快運車站物流系統設計

高鐵快運車站物流系統主要由高鐵物流信息平臺、物流作業系統、智能物流設備體系與數據交互系統四大部分組成。高鐵物流信息平臺是整個高鐵快運車站物流系統的控制中樞，該平臺將匯聚高鐵站內外的物流信息，按照需求控制物流作業系統進行安全、高效、智能的物流作業。物流作業系統包括集裝箱轉運和立體物流作業，直接控制高鐵快運站內諸如裝卸搬運、暫存、承運受理等作業。智能物流設備體系主要包括自動化分揀設備、裝卸搬運設備等與物流作業密切相關的設備。數據交互系統主要進行信息雙向傳遞，在高鐵物流信息平臺與客戶企業信息系統之間搭建溝通的橋梁，使得客戶可以隨時隨地了解貨物信息。

2.高鐵快運車站作業模式設計

在當前高鐵快運車站背景下，新型物流作業模式從客貨分離和貨物集裝化兩個方向進行構建，最終形成立體物流作業模式和集裝化轉運模式。兩大作業模式流程如圖1所示。

圖1 智慧高鐵快運物流系統作業流程

（1）立體物流作業模式

立體物流作業模式需要建設集散中心，部署自動化設備，當多家合作商貨物到達之后進行安檢掃碼，進行分揀集包，集包之后入庫或直接發送到站臺。對于集散庫內的貨物，貨物分揀機器人從貨架中取出存放商品的料箱，放至傳送帶上，經過物流傳輸通道將包裹運送到站臺內，再使用自動化裝卸設備進行裝卸，集散庫內配備專業機器人，利用AI技術和高自動化的設計讓貨物流通轉運效率大大提升。集包分揀之后，包裹直接從倉儲區域由地下物流系統運用自動導向車和兩用卡車等承載工具，通過地下管道、隧道等運輸通路線將包裹運送到站臺內空中穿梭車揀選暫存點，再通過自動化裝卸設備裝車或者立體物流作業將包裹傳送到指定裝卸點，完成貨物的交接。

對于站臺上人流量巨大這一問題，將采用人貨分流規劃，針對站內貨物的快速轉運，應充分發掘設施空間的潛在價值，構建立體化的物流傳輸系統，即在車站內部建設以智能機械和物聯網為核心的空中物流傳送系統。該系統以模塊化、主從搭配的空中軌道、智能穿梭車為載體，通過物聯網把立體物流作業與車次信息、貨物信息、倉儲系統等相關聯，通過高效率智能調度算法將智能穿梭車與物料高效存取相結合，形成智能感知、靈活高效、集約可靠的智能物流模式。

利用立體物流作業，大部分貨物不再需要傳統的人工輸送，而是直接通過布局后的空中軌道，自動輸送到指定的裝卸位置，對于超重、超大等不能上空中物流傳送的貨物才由人工輸送到站內指定位置。利用立體物流作業，貨物不需要在站內地面穿梭，而是充分利用設施空間的價值，高效率完成裝卸，有效解決了貨物地表站內作業面積的占用問題。

（2）集裝化轉運模式

隨著高鐵快運的快速發展，可推行貨物集裝化，研發高鐵快運專用集裝箱。貨物進行分揀集裝化后，自動化搬運設備對其進行集裝箱整體安檢，然后由搬運車通過物流專用通道搬運到指定的裝卸位置。

集裝化轉運模式下貨物實行集裝化運輸，減少了中間環節，提高裝卸效率，加速貨物的運轉。隨著貨量的增加，相關合作企業可在其始發點對貨物進行集裝，發至高鐵快運車站后，由自動化設備直接掃碼、安檢和裝車發貨，提高整體流程的作業效率。

在收貨點可使用自動化裝卸設備，提升裝卸速度，也可直接對接自動一體化傳送系統，通過掃碼、配載車次信息經過智能搬運設備直接將集裝后的貨物輸送到車廂內，完成貨物上車。

3.規劃設計方案

考慮高鐵快運車站的需求量、建造成本、運營方式等多種因素，現對快運車站建造提出三種方案，分別為經濟型高鐵快運車站、集約型高鐵快運車站和高效型高鐵快運車站。

（1）經濟型高鐵快運車站

經濟型貨運場站主要考慮建設成本、設備成本等經濟因素，該快運車站將采用部分半自動設備，如收發到貨端裝卸環節采用助力機械配伸縮皮帶機裝卸系統，分揀端采用皮帶輸送機與人工相結合的模式來進行揀選作業，在發貨時，主要通過叉車、地牛、籠車等設備進行搬運裝卸作業。

（2）集約型高鐵快運車站

集約型高鐵快運車站在場地、人力資源等方面存在制約，因此要有效利用資源。針對地面作業面積短缺、貨物量大的難點，集約型高鐵快運車站可充分利用地下與空中的可作業面積，將分揀區設置在地下。在設備選擇方面，集約型高鐵快運車站配備緊湊型滑盤托盤分揀機，大多數貨物采用自動分揀機進行分揀。分揀后的貨物將由地下穿梭車通過地下物流通道運輸到相應的位置。空中建立立體物流作業，小型貨物將直接通過空中穿梭車運送至相應上車點。集裝化的貨物采用集裝化轉運模式，直接通過安檢后由智能搬運車直接到達指定地點。

統籌考慮集約型高鐵快運車站的運營方式、貨物種類等多方面的需求，可以將集散中心主要劃分為貨運停車場、快遞分揀區、貨物暫存區、綜合辦公區、輔助功能區、立體式運輸作業區等多個區域。主要功能區域布局圖如圖2所示。集約型高鐵快運車站的相關設備參數如表1所示。

表1 集約型高鐵快運車站設備參數

圖2 集約型高鐵快運車站布局圖

（3）高效型高鐵貨運車站

高效型高鐵貨運車站主要服務對象是貨運為主的高鐵站。預計該車站的貨流量將遠超于集約型集散中心和經濟型集散中心，高效型的高鐵貨運車站將采用空中、地上、地下三位一體化作業。空中將繼續采用立體物流作業，小型貨物將通過空中運至相應的上車點。地上設立分揀中心，主要進行分揀作業，將散貨進行分揀打包，運用智能搬運車對集裝化貨物進行搬運裝卸作業，通過專門的物流通道運輸到各需求點。地下設立停車場與存儲中心，存儲中心可對相關合作企業的貨物進行暫存，擬采用全自動化立體庫進行存儲作業，實現智能化、高效化作業。

4.仿真驗證

大多數高鐵站在建造之初，并未考慮大批量貨運作業，現階段高鐵站主要以客運為主。本文從實際出發，就集約型高鐵貨物集散中心這一方案，運用Flexsim軟件進行模擬仿真作業，通過該軟件驗證方案的可行性并進行效率評估。

首先，構建集裝化帶箱轉運模式的仿真模型。在該模式中，進入高鐵站進行運輸的貨物需要提前進入卸貨點進行暫存，卸貨車可以直接與傳送裝置連通，貨物通過安檢機進行一體化安檢作業，安檢通過后由傳送帶進入車站內的暫存區，再通過相應的智能搬運設備進行搬運裝車作業。搬運車按照指定的路線進行物流作業，仿真示意圖如下圖3所示。

圖3 集裝化帶箱模式仿真示意圖

其次，構建立體物流作業仿真模型。立體物流作業通過高空中架設的軌道進行物流作業，避免與旅客在地面上互相干擾，提高了物流作業的空間利用率。具體流程為：一是貨物通過地下物流傳送軌道從地下集散中心運到站內揀選區，運用地下穿梭車和升降機將貨物運送至站內暫存區；二是運用立體物流作業將站內暫存區處的貨物運輸至上車地點。

設計出仿真方案之后，以北京南站為例，將真實的物流運轉數據代入進行仿真實驗，依此測算該方案是否可行，效率是否有明顯提高。仿真系統中各個設備參數如上表1所示。

根據北京南站提供的數據，將列車的到達的時間間隔內所需貨物數量進行設定，第一次到貨400箱，60分（3600秒）后到貨200箱，90分（5400秒）后到貨300箱，150分（9000秒）后到貨150箱，180分（10800秒）后到貨400箱，如下圖4所示。

圖4 到貨情況設定表

使用原有場站模式裝載300箱貨物（約2000件）需要時間約為50分鐘，本文將測試集裝化帶箱轉運這一種模式的時效性。按到貨情況設定表進行模擬實驗，智能搬運車的運行測試結果如表2所示。

表2 智能搬運車效率表

通過表2可以看出，搬運車在3個小時內的空閑時間為48.5%，空載運行為15.7%，滿載運行為35.8%。根據模型運行結果可知，10800秒最后到達的300箱貨物，在12417秒裝車完成，總耗時1617秒，約27分鐘，比原有場站模式所用時間縮短近一半。

通過仿真實驗可以看出，集約型高鐵快運車站物流系統的集裝化帶箱轉運模式與原有場站模式所用時間相比有較大的縮減，更加高效便捷。該高鐵快運車站物流服務系統不僅在當下，乃至未來依舊可以滿足高鐵快運車站的需要。

四、結語

高鐵快運作為未來鐵路運輸的重要組成部分，對于推動鐵路貨運業務、延伸物流服務產業鏈等方面具有深遠影響。為滿足現代日新月異的物流需求，高鐵快運信息化勢在必行，信息技術將為高鐵快運高質量發展保駕護航。高鐵快運業務應與現代物流標準有效銜接，構建高鐵快運物流服務體系，根據自身需求設計自己的物流作業模式，立足現在著眼未來，根據高鐵站需求提出了三種不同方案設計。并通過仿真模擬驗證了集約型物流集散中心的物流服務能力，為打造信息化、高效化的高鐵快運車站，助力鐵路高質量發展提供了支撐。C

引用出處

[1]徐中堅.高鐵快運作業流程優化研究[D].北京交通大學,2020.

[2]張云逸,劉文歌.高鐵快運物流運輸組織優化研究[J].鐵道貨運,2020,38(04):1-5.

[3]唐浩.鐵路物流基地智能化運營管理體系設計[J].鐵道運輸與經濟,2021,43(03):25-30.