集装箱中心站和专办站班列开行方案研究

柴甜甜，王慈光，杜连涛

（西南交通大学 交通运输学院，四川 成都 610031）

全国集装箱办理点布局调整方案明确规定：全国将建设三级站点的集装箱运输网络，包括18个铁路集装箱中心站、33个二级专办站和100多个三级办理点[1]。集装箱运输网络建成后，将在中心站和专办站间大量开行集装箱班列，因此研究集装箱中心站和专办站间的运输组织有着重要意义。合理组织铁路集装箱中心站和专办站间的班列开行可以形成大量固定的集装箱快速通道，有助于满足运输需求；便于组织定期、定点、定线的集装箱班列，减少集装箱运输作业环节，提高铁路集装箱运输效率；有利于优化资源配置和科学组织管理，更好地与其他运输方式协作，实现运输过程各环节的有效衔接，真正实现货物的门到门运输。

1 集装箱中心站和专办站的分布及定位

1.1 集装箱中心站

集装箱中心站是全路的集装箱物流中心，主要功能有：编发、接卸成列集装箱班列，集装箱存储、检修、清洗，空箱调配，办理国际集装箱运输。国家已经规划审批18个集装箱中心站，分布在经济发达的中心城市和铁路网重要枢纽，计划于2010年前建设完成。中心站分两期建设：第一期11个，分别在上海、昆明、成都、重庆、武汉、西安、深圳、青岛、大连、哈尔滨及天津；第二期7个，分别在郑州、兰州、沈阳、广州、乌鲁木齐、北京及宁波。

1.2 集装箱专办站

集装箱专办站是区域物流中心，能够进行必要的仓储、装卸、搬运、检修、维护，部分能够办理国际集装箱运输[2]。集装箱专办站是全国铁路集装箱运输布局调整的二期工程，是区域集装箱运输中心。33个专办站分别在长春、石家庄、太原、呼和浩特、济南、福州、杭州、长沙、南京、合肥、南昌、贵阳、南宁、西宁、银川、拉萨、海口、绥芬河、大庆、二连浩特、包头、宝鸡、襄樊、防城、乐山、阿拉山口、满洲里、连云港、厦门、常州、湛江、义乌、柳州。

2 班列开行方案影响因素分析

随着全路18个集装箱中心站、33个专办站的集装箱运输系统建设完成，铁路将形成覆盖全国的运输网络，其运输组织将非常复杂。本文以北京—广州的集装箱运输为例，研究中心站及其径路上专办站间的运输组织。

2.1 集装箱运量分析

2015年京广线上中心站和专办站的集装箱预测运量见表1[3]。其中，北京、郑州、武汉、广州为集装箱中心站，石家庄、襄樊、长沙为专办站。

2.2 班列编成辆数

集装箱班列编成辆数主要取决于该运行区段规定的牵引定数及班列停靠站的到发线有效长度。

（1）由停靠车站到发线有效长所决定的集装箱班列的最大编成辆数ml：

式中：L有效为班列停靠站的到发线有效长，m；L机为牵引机车长度，m；L安为停车安全附加距离，m；L车为集装箱车辆的长度，m。

（2）由运行区段的牵引定数所决定的集装箱班列的最大编成辆数mq：

式中：Q为集装箱班列运行区段所规定的牵引定数标准，t；Q机为机车质量，t；Q自为集装箱车辆自重，t；Q载为平均装载重量，t。

取ml、mq中的较小值为集装箱班列编成辆数m，即：

2.3 集结时间

集装箱班列的集结过程即为发送箱流集结为车流的过程[3]。每次到达的发送集装箱数为m，班列的编成箱数为m0个，T表示从一次集装箱到达到下一次集装箱到达的间隔时间。

表1 2015年京广线径路上集装箱中心站和专办站交流量 TEU/日

集结某方向集装箱流每昼夜所消耗的时间：

在集装箱中心站和专办站尚未建成之时，集结过程中时间内平均每次到达的集装箱数为m难以确定。因此，集装箱班列集结参考铁路货车集结过程，用集结参数确定集结时间，集装箱中心站和专办站全天某方向集装箱班列的集结时间分别为：

式中：c中、c专表示中心站、专办站的箱流集结参数。

2.4 沿途站无改编节省时间

开行一站直达集装箱班列较非一站直达集装箱班列减少沿途装卸、甩挂等中转作业，则相对节省了沿途停站作业的时间。

（1）途中有集装箱装卸作业的集装箱班列，在中途停靠站的作业主要有：集装箱班列到发技术作业和集装箱装卸作业。因此，可以确定每箱节省时间为：

式中：t装为每箱的平均装车作业时间，h；t卸为每箱的平均卸车作业时间，h；t到达为每箱的平均到达技术作业时间，h；t出发为每箱的平均出发技术作业时间，h；t无为无中转作业停留时间，h。

（2）途中有车辆甩挂作业的集装箱班列，在中途停靠站的作业主要有：集装箱班列到发技术作业和车辆甩挂作业。因此，可以确定每箱节省时间为：

式中：t甩(挂）为甩下或者挂上一个车 (组) 所需的时间，h。

3 集装箱班列开行方案选优原理

3.1 集装箱班列的分类

根据中心站和专办站的功能定位应尽量组织开行集装箱班列。集装箱班列主要分为三类：一站直达集装箱班列、快速集装箱班列、普通集装箱班列。从集装箱班列的等级和运行速度来看，一站直达集装箱班列最具优势。集装箱中心站之间、中心站与运量大的专办站之间、大运量的专办站之间应尽可能开行一站直达集装箱班列。

3.2 各种班列的开行条件

3.2.1 开行一站直达集装箱班列的条件[4]

（1）必要条件。当某支或者合并箱流在沿途各站无中转，直达通过时所获得箱小时节省之和不小于该箱流在始发站的集结箱小时消耗，即满足条件：N直∑t节，i≥cm0或 ∑N直∑t节，i≥cm0，该箱流可以组织开行一站直达集装箱班列。式中，N直表示某去向的总箱流量，TEU；t节，i表示经过i 站无改编通过的节省时间，h；c表示箱流集结参数。

（2）绝对条件。若某支箱流在沿途各站不进行车辆甩挂或集装箱装卸作业，直达通过所获得的箱小时节省均不小于该箱流所在的始发站集结箱小时消耗，即满足条件：N直t节，i≥cm0，该箱流应组织开行一站直达集装箱班列。

（3）充分条件。单支或多支箱流合并开行一站直达集装箱班列，相对任意较短的一站直达集装箱班列来说，如果其在超行区段沿途站获得的箱小时节省不小于其在始发站的集结箱小时消耗，即满足条件：该箱流就应开行一站直达集装箱班列。式中，N远表示长程箱流总的箱流量，TEU；t超节表示长程箱流相对短程箱流分界站无改编通过的节省时间，h。

由集装箱中心站或专办站始发集结的箱流满足绝对条件则应组织开行一站直达集装箱班列；中心站集结的箱流满足必要条件时只是具备开行条件，但是否开行还需结合充分条件比较确定；专办站除本站产生的箱流及本吸引区内办理点汇集的箱流外，其他箱流到中心站集结，因此专办站集结的箱流满足必要条件就应组织开行集装箱一站直达集装箱班列。

3.2.2 开行快速集装箱班列的条件

针对由于箱流量较少而无法开行一站直达集装箱班列的集装箱中心站，可以考虑将径路上同方向中心站产生的箱流作为补充箱流，开行快速摘挂集装箱班列。通常情况下，快速集装箱班列要求在沿途径路上所补充的箱流强度大小要满足一定的条件，即在沿途经过的作业站上消失的箱流必须不大于在该站可以补充的同方向的箱流，用公式表示为：式中，Nikj摘表示箱流ij在径路上沿途作业站k站摘下的集装箱数，TEU；Nikj挂 表示箱流ij在径路上沿途作业站k站挂上的集装箱数，TEU。

3.2.3 开行普通集装箱班列的条件

针对由于箱流量较少而无法开行一站直达集装箱班列的集装箱中心站、专办站之间，可以考虑将径路上同方向的集装箱专办站产生的箱流作为补充箱流，开行普通装卸集装箱班列。通常情况下，也需满足条件：。式中，Nkij卸表示箱流ij在径路上沿途作业站k站卸下的集装箱数，TEU；Nkij装表示箱流ij在径路上沿途作业站 k 站所装的集装箱数，TEU。

3.3 算法步骤

集装箱中心站和专办站间的开行方案，涉及到中心站与中心站、中心站与专办站、专办站与专办站的班列开行方式，按照分部求解的方式进行计算。

（1）将中心站与专办站一起考虑，对流量特别大的专办站组织开行远程直达。根据一站直达集装箱班列的开行条件，专办站上满足必要条件的箱流可以组织开行一站直达集装箱班列，剔除这部分流量。

（2）剔除专办站的一站直达箱流后，余下的箱流组织跨中心站的远程集装箱直达班列。先根据必要条件进行筛选，排除不符合必要条件的到达站，然后结合充分条件确定出最终开行一站直达集装箱班列的箱流。

（3）将中心站和专办站余下的箱流一并考虑。根据快速集装箱班列和普通集装箱班列的判别条件，将沿途径路上同方向的中心站的箱流作为补充箱流，开行快速集装箱班列；将沿途径路上同方向专办站的箱流作为补充箱流，开行普通集装箱班列。

（4）对专办站剩余的箱流向邻近中心站汇集，组织开行短程列车。

4 算例分析

4.1 原始资料及参数标定

（1）班列编成辆数。按照铁路集装箱中心站和专办站设计功能，到发线有效长都将设计为850 m，以满足接发整列集装箱班列的要求，同时预留1条1 050 m到发线以备使用。假设集装箱班列采用SS4型电力机车牵引，采用集装箱专用车X6B运输，班列运行区段的机车牵引定数5 000 t。则由停靠车站到发线有效长所决定的集装箱班列的最大编成辆数ml为49辆；由运行区段牵引定数所决定的集装箱班列的最大编成辆数mq为59辆。因此，根据式⑶，集装箱班列最大编成辆数为49辆，假定每辆车装 2 个标准箱，则m0为98 TEU。

（2）集结时间。铁路集结参数的确定通常使用查定近似值的方法，一般应小于12。铁路集装箱中心站集结参数取8，专办站取10。则集装箱中心站每昼夜所消耗的箱小时T集,中为784箱小时；专办站每昼夜所消耗的箱小时T集,专为980箱小时。

（3）沿途站的节省时间。根据集装箱中心站的功能定位，参照集装箱班列在途中停靠站的技术作业时间标准，将2015年一站直达集装箱班列在沿途经过集装箱中心站无中转作业的节省时间设定为l h[5]；结合目前铁路集装箱办理站的作业水平，设定2015年集装箱专办站每箱装卸作业时间为 5 min，集装箱班列在沿途各集装箱专办站的装卸作业时间均控制在3 h 以内。因此，2015年一站直达集装箱班列在沿途经过集装箱专办站无中转作业的节省时间设定为 4 h。

4.2 计算结果

北京至广州间存在两种集装箱班列开行方案，其结果见表2和表3。

表2 北京至广州间集装箱班列开行方案1

表3 北京至广州间集装箱班列开行方案2

5 结束语

采用分部求解法应首先组织大流量专办站开行一站直达集装箱班列，再考虑余下箱流的开行方式。用分部求解法研究集装箱中心站和专办站间集装箱流的运输组织适用于单条径路上的集装箱班列开行方案研究。

[1]李爽，朱晓宁.三级铁路集装箱站点运输组织的研究[J]. 研究与讨论，2008(5)：23-25.

[2]闫伟. 铁路集装箱专办站运输组织研究[D]. 成都：西南交通大学，2005.

[3]闫海峰. 结点站间铁路集装箱运输组织的理论与方法研究[D]. 成都：西南交通大学，2004.

[4]杨浩. 铁路运输组织学[M]. 北京：中国铁道出版社，2006.

[5]燕娟. 铁路双层集装箱列车运输组织方案的研究[D]. 北京：北京交通大学，2006.