集约化高铁快运车站物流服务系统研究

文/王成林班晓荣史浩然刘蕊

随着物流工程科学技术的不断发展，自动化设备的运用极大地提升了物流的服务质量。本文通过分析相关高铁快运车站目前面临的现状，结合目前物流技术与模式，以提升高铁快运车站物流效率、提高货运效益为目标，从设备选型、运作模式等方面提出整体设计方案，并运用Flexsim 软件模拟运行，为我国高铁快运车站物流体系构建提供参考。

一、引言

在网络经济快速发展的今天，电子商务已经成为人们生活中不可或缺的一环。2019年，高铁快运网络含有481个办理站，覆盖514个城市[1]。高铁+电商的深度融合，使得消费服务与供给升级相辅相成、相互促进，速度已成为高铁快运服务百姓、抢占市场的关键要素。高铁的快速便捷属性十分契合物流对高时效和低成本的要求，但高铁快运车站作为高铁快运不可或缺的一环，已成为制约高铁快运高质量发展的障碍。

二、高铁快运车站物流现状分析

本文在研究国内主要高铁快运车站运营现状后，选择北京西站、北京南站、邯郸站、天津站进行调研并发现：北京西站发送和到达作业采用人工分拣和装卸作业模式造成人工成本高，效率低；北京南站和邯郸站在作业高峰期，货物二次安检进场出现排队，有货物无法及时上车的情况；天津站人员随项目分配导致人员不集中，工作期间信息传递及物流资源共享不及时等问题。通过以上快运车站现状可以看出目前我国高铁快运车站仍然存在物流设备需更新、各个物流环节无法有效衔接、信息化程度低等问题，严重制约了高铁快运的发展。

1.物流设备需更新

目前，高铁快运车站物流环节中，机械化、自动化、信息化程度相对较低。当前高铁快运车站的装卸、分拣等物流环节主要以人工作业为主，机械化、自动化的设施设备应用范围较小。

2.环节间衔接程度弱

高铁快运模式包括载客动车组捎货模式和载客动车组预留车厢两种，由于载客动车组发车时间相对固定，因此在一定程度上限制了货物上车时间，这就要求货物从受理订单到上车之间的环节要流畅紧凑，保证时效性。而目前货物上车之路困难重重，需要经过多次扫码、安检，各环节之间衔接程度较弱。

3.信息化程度低

高铁快运车站整体没有形成完整的信息平台，导致信息无法及时传递。信息化程度低不仅影响货物处理的效率，同时客户无法及时获得物流信息，降低了客户满意度。

三、高铁快运车站物流系统构建要素分析

传统物流企业均结合自身业务需要，从平台构建、系统研发、装备选型等方面构建符合自身需求的系统，在优化物流服务、提升作业效率、增加经营效益等方面取得成效。高铁快运车站，也应构建与自身业务需求相契合的物流服务系统。

1.系统构建原则分析

高铁快运车站物流系统构建应以客户的需求为前提，以时效性、安全性和资源优化三大原则为基础，通过优化运转模式、采用新型设备、运用信息化技术来实现高铁快运物流高效率、高成效的目标。

（1）时效性原则

高铁快运是铁路货运中高端的物流服务，故高铁快运应全程发挥其快的特点。在高铁快运车站的收发件及配送环节，也应保证时效性，各个环节相互协调，实现整体速度“快”。

（2）安全性原则

高铁快运在保证货物安全性的同时，还应保证旅客的出行安全[2]。在高铁快运车站收发件及配送等物流环节，部分货物有可能与旅客在同一列车中，为了避免货物上车途中与工作员、旅客之间发生挤压、碰撞，因此要基于安全性原则，做到客货分流，建设专门的货运通道、采用立体化作业等。

（3）资源优化原则

高铁快运车站同样面临着物流资源有限的情况，资源条件的限制将对其效益造成一定影。因此合理配置资源，有助于增加效益、发挥资源最大效用，高铁快运车站应充分利用现有资源，提高资源利用率。

2.系统构建要素分析

（1）建设信息化平台

高铁快运车站系统要构建符合自身业务需要的高质量、高效率信息化平台。车站融合现有行包制票系统和高铁E3系统的业务功能，创建一个为客户提供最优运输方案和报价的智能发运系统，同时增加平台资源整合共享和大数据分析功能，实现发货、分拣、装运、配送等多环节设备和系统数据无缝对接，形成完整的高铁快运资源信息数据库。

（2）研发符合自身的物流作业模式

目前以北京南站、北京西站等为代表的高铁快运车站都面临着作业场地空间紧张、站内人货混流等方面的问题。为了实现物流系统服务能力提升，应充分发掘设施空间的潜在价值，构建立体化的物流传输系统。结合目前物流技术发展情况，可以在做好单元化作业的基础上，充分利用车站的空间，打造柔性化物流作业系统，实现分拣、装卸、搬运的高效作业。

（3）运用高效协同的自动化设备

建设集约型高铁货运车站，车站内部署自动化设备，采用伸缩皮带机装卸系统提高装卸车效率；构建空中物流传送网络，自动、高效、准确地进行物料配送，解决站内人货混乱、占用车站空间等问题；以及运用手持终端、智能监控系统、电子面单、智能安检系统等应用实现物流信息化从而提高物流流通效率。

四、现代高铁快运车站物流系统构建

我国高铁站物流信息化、系统化还比较滞后，因此，要以高铁快运车站物流系统发展构建思路为导向，对现代高铁快运车站物流系统展开信息化建设，构建包括物流信息化、新型物流运转模式等的物流服务系统，打造智慧高效、安全便捷、经济环保的高铁快运车站[3]。

1.高铁快运车站物流系统设计

高铁快运车站物流系统主要由高铁物流信息平台、物流作业系统、智能物流设备体系与数据交互系统四大部分组成。高铁物流信息平台是整个高铁快运车站物流系统的控制中枢，该平台将汇聚高铁站内外的物流信息，按照需求控制物流作业系统进行安全、高效、智能的物流作业。物流作业系统包括集装箱转运和立体物流作业，直接控制高铁快运站内诸如装卸搬运、暂存、承运受理等作业。智能物流设备体系主要包括自动化分拣设备、装卸搬运设备等与物流作业密切相关的设备。数据交互系统主要进行信息双向传递，在高铁物流信息平台与客户企业信息系统之间搭建沟通的桥梁，使得客户可以随时随地了解货物信息。

2.高铁快运车站作业模式设计

在当前高铁快运车站背景下，新型物流作业模式从客货分离和货物集装化两个方向进行构建，最终形成立体物流作业模式和集装化转运模式。两大作业模式流程如图1所示。

图1 智慧高铁快运物流系统作业流程

（1）立体物流作业模式

立体物流作业模式需要建设集散中心，部署自动化设备，当多家合作商货物到达之后进行安检扫码，进行分拣集包，集包之后入库或直接发送到站台。对于集散库内的货物，货物分拣机器人从货架中取出存放商品的料箱，放至传送带上，经过物流传输通道将包裹运送到站台内，再使用自动化装卸设备进行装卸，集散库内配备专业机器人，利用AI技术和高自动化的设计让货物流通转运效率大大提升。集包分拣之后，包裹直接从仓储区域由地下物流系统运用自动导向车和两用卡车等承载工具，通过地下管道、隧道等运输通路线将包裹运送到站台内空中穿梭车拣选暂存点，再通过自动化装卸设备装车或者立体物流作业将包裹传送到指定装卸点，完成货物的交接。

对于站台上人流量巨大这一问题，将采用人货分流规划，针对站内货物的快速转运，应充分发掘设施空间的潜在价值，构建立体化的物流传输系统，即在车站内部建设以智能机械和物联网为核心的空中物流传送系统。该系统以模块化、主从搭配的空中轨道、智能穿梭车为载体，通过物联网把立体物流作业与车次信息、货物信息、仓储系统等相关联，通过高效率智能调度算法将智能穿梭车与物料高效存取相结合，形成智能感知、灵活高效、集约可靠的智能物流模式。

利用立体物流作业，大部分货物不再需要传统的人工输送，而是直接通过布局后的空中轨道，自动输送到指定的装卸位置，对于超重、超大等不能上空中物流传送的货物才由人工输送到站内指定位置。利用立体物流作业，货物不需要在站内地面穿梭，而是充分利用设施空间的价值，高效率完成装卸，有效解决了货物地表站内作业面积的占用问题。

（2）集装化转运模式

随着高铁快运的快速发展，可推行货物集装化，研发高铁快运专用集装箱。货物进行分拣集装化后，自动化搬运设备对其进行集装箱整体安检，然后由搬运车通过物流专用通道搬运到指定的装卸位置。

集装化转运模式下货物实行集装化运输，减少了中间环节，提高装卸效率，加速货物的运转。随着货量的增加，相关合作企业可在其始发点对货物进行集装，发至高铁快运车站后，由自动化设备直接扫码、安检和装车发货，提高整体流程的作业效率。

在收货点可使用自动化装卸设备，提升装卸速度，也可直接对接自动一体化传送系统，通过扫码、配载车次信息经过智能搬运设备直接将集装后的货物输送到车厢内，完成货物上车。

3.规划设计方案

考虑高铁快运车站的需求量、建造成本、运营方式等多种因素，现对快运车站建造提出三种方案，分别为经济型高铁快运车站、集约型高铁快运车站和高效型高铁快运车站。

（1）经济型高铁快运车站

经济型货运场站主要考虑建设成本、设备成本等经济因素，该快运车站将采用部分半自动设备，如收发到货端装卸环节采用助力机械配伸缩皮带机装卸系统，分拣端采用皮带输送机与人工相结合的模式来进行拣选作业，在发货时，主要通过叉车、地牛、笼车等设备进行搬运装卸作业。

（2）集约型高铁快运车站

集约型高铁快运车站在场地、人力资源等方面存在制约，因此要有效利用资源。针对地面作业面积短缺、货物量大的难点，集约型高铁快运车站可充分利用地下与空中的可作业面积，将分拣区设置在地下。在设备选择方面，集约型高铁快运车站配备紧凑型滑盘托盘分拣机，大多数货物采用自动分拣机进行分拣。分拣后的货物将由地下穿梭车通过地下物流通道运输到相应的位置。空中建立立体物流作业，小型货物将直接通过空中穿梭车运送至相应上车点。集装化的货物采用集装化转运模式，直接通过安检后由智能搬运车直接到达指定地点。

统筹考虑集约型高铁快运车站的运营方式、货物种类等多方面的需求，可以将集散中心主要划分为货运停车场、快递分拣区、货物暂存区、综合办公区、辅助功能区、立体式运输作业区等多个区域。主要功能区域布局图如图2所示。集约型高铁快运车站的相关设备参数如表1所示。

表1 集约型高铁快运车站设备参数

图2 集约型高铁快运车站布局图

（3）高效型高铁货运车站

高效型高铁货运车站主要服务对象是货运为主的高铁站。预计该车站的货流量将远超于集约型集散中心和经济型集散中心，高效型的高铁货运车站将采用空中、地上、地下三位一体化作业。空中将继续采用立体物流作业，小型货物将通过空中运至相应的上车点。地上设立分拣中心，主要进行分拣作业，将散货进行分拣打包，运用智能搬运车对集装化货物进行搬运装卸作业，通过专门的物流通道运输到各需求点。地下设立停车场与存储中心，存储中心可对相关合作企业的货物进行暂存，拟采用全自动化立体库进行存储作业，实现智能化、高效化作业。

4.仿真验证

大多数高铁站在建造之初，并未考虑大批量货运作业，现阶段高铁站主要以客运为主。本文从实际出发，就集约型高铁货物集散中心这一方案，运用Flexsim软件进行模拟仿真作业，通过该软件验证方案的可行性并进行效率评估。

首先，构建集装化带箱转运模式的仿真模型。在该模式中，进入高铁站进行运输的货物需要提前进入卸货点进行暂存，卸货车可以直接与传送装置连通，货物通过安检机进行一体化安检作业，安检通过后由传送带进入车站内的暂存区，再通过相应的智能搬运设备进行搬运装车作业。搬运车按照指定的路线进行物流作业，仿真示意图如下图3所示。

图3 集装化带箱模式仿真示意图

其次，构建立体物流作业仿真模型。立体物流作业通过高空中架设的轨道进行物流作业，避免与旅客在地面上互相干扰，提高了物流作业的空间利用率。具体流程为：一是货物通过地下物流传送轨道从地下集散中心运到站内拣选区，运用地下穿梭车和升降机将货物运送至站内暂存区；二是运用立体物流作业将站内暂存区处的货物运输至上车地点。

设计出仿真方案之后，以北京南站为例，将真实的物流运转数据代入进行仿真实验，依此测算该方案是否可行，效率是否有明显提高。仿真系统中各个设备参数如上表1所示。

根据北京南站提供的数据，将列车的到达的时间间隔内所需货物数量进行设定，第一次到货400箱，60分（3600秒）后到货200箱，90分（5400秒）后到货300箱，150分（9000秒）后到货150箱，180分（10800秒）后到货400箱，如下图4所示。

图4 到货情况设定表

使用原有场站模式装载300箱货物（约2000件）需要时间约为50分钟，本文将测试集装化带箱转运这一种模式的时效性。按到货情况设定表进行模拟实验，智能搬运车的运行测试结果如表2所示。

表2 智能搬运车效率表

通过表2可以看出，搬运车在3个小时内的空闲时间为48.5%，空载运行为15.7%，满载运行为35.8%。根据模型运行结果可知，10800秒最后到达的300箱货物，在12417秒装车完成，总耗时1617秒，约27分钟，比原有场站模式所用时间缩短近一半。

通过仿真实验可以看出，集约型高铁快运车站物流系统的集装化带箱转运模式与原有场站模式所用时间相比有较大的缩减，更加高效便捷。该高铁快运车站物流服务系统不仅在当下，乃至未来依旧可以满足高铁快运车站的需要。

四、结语

高铁快运作为未来铁路运输的重要组成部分，对于推动铁路货运业务、延伸物流服务产业链等方面具有深远影响。为满足现代日新月异的物流需求，高铁快运信息化势在必行，信息技术将为高铁快运高质量发展保驾护航。高铁快运业务应与现代物流标准有效衔接，构建高铁快运物流服务体系，根据自身需求设计自己的物流作业模式，立足现在着眼未来，根据高铁站需求提出了三种不同方案设计。并通过仿真模拟验证了集约型物流集散中心的物流服务能力，为打造信息化、高效化的高铁快运车站，助力铁路高质量发展提供了支撑。C

引用出处

[1]徐中坚.高铁快运作业流程优化研究[D].北京交通大学,2020.

[2]张云逸,刘文歌.高铁快运物流运输组织优化研究[J].铁道货运,2020,38(04):1-5.

[3]唐浩.铁路物流基地智能化运营管理体系设计[J].铁道运输与经济,2021,43(03):25-30.