铁路整车运输作业流程优化

胡贵彦，李明阳，苗佳禧

（北京物资学院，北京 101149）

0 引言

随着疫情的结束，我国经济正逐渐复苏，物流业成为我国恢复经济的重要支柱。近些年，我国铁路网络规模不断扩大、物流基础设施不断完善，货运量也不断提高。根据中国国家铁路集团有限公司数据显示，2022年，我国铁路货运总周转量为32 668.36亿t·km，相对于2021年增长9.1%。目前，我国将铁路货运分为三类，分别为“整车运输”“零担运输”与“集装箱运输”。其中零担运输与集装箱运输比例相对较小，整车运输所占比例最大，一直都是铁路货运的重点。在这种情况下，我国铁路整车运输作业流程仍采用《TB/T 2116.2-2005》标准，与2015 年建立的“95306网”衔接度弱，产生了作业流程复杂、办理手续复杂、作业效率低的问题，难以适应我国未来铁路整车运输需求。由此可知，铁路整车运输还有较大潜力尚未发掘出来。因此，如果能够从运输作业流程角度进行优化，可以达到提高作业效率、简化流程、提高市场竞争力的效果。

许多学者对铁路作业流程进行了研究。如马庆迎[1]根据铁路货运现有流程，基于货票电子化对发送端与接收端作业流程进行重构。于雪峤，等[2]结合高铁货运本身的特点，从客户端、营业部、集散中心与装卸站的角度构建高铁快运作业流程，通过建模仿真的方式找出问题，并设计出新的作业流程。周进，等[3]通过分析我国普速铁路作业流程，从作业效率与质量安全两个角度提出优化方案，使接发车作业适应现代化发展。马竞，等[4]通过鱼骨图分析我国中老铁路存在的问题，并根据国际联运业务流程提出了优化建议。赵强[5]对铁路整车运输混装货物进行研究，通过定性分析方法发现流程中的薄弱之处，从强化安检查危与完善信息系统两个角度对流程进行优化。在研究对象方面，学者们对于高铁快运、零担运输、集装箱运输、整车运输均有研究，但是更倾向于研究高铁运输。在研究方法上，大多学者采用建模仿真的方法进行研究，通过建模仿真，找出现有不足之处，使流程能够达到提高效率的目的，这为本文的研究提供了借鉴意义。

因此，本文根据铁路整车运输《TB/T 2116.2-2005》标准，从订单受理到订单签收的整体流程，从定性与定量两个角度进行分析。本文适用范围与《TB/T 2116.2-2005》标准相同，适用于铁路整车运输中一般货运作业，不适用于阔大（超限、超长、集重）、鲜活、危险货物、军运货物运输作业。通过对关联矩阵进行定性分析，找出结构方面存在的问题，即问题可能出现的位置；根据Petri网原理[6]，使用Petri网建模、Flexsim仿真进行定量分析，找出问题出现的具体位置与突出问题。最后对定性分析与定量分析出的问题进行优化，重新构建铁路整车运输发送端与接收端作业流程，并通过建模仿真检验优化效果。

1 铁路整车运输作业流程现状

1.1 发送端作业流程现状

目前，我国铁路整车运输作业流程仍采用《TB/T 2116.2-2005》标准。根据相关文献与行业标准，将铁路整车运输作业流程分为发送端与接收端两个部分。其中发送端作业流程分为四个部分，分别为“计划和受理“”发送货物保管“”装车作业”与“核收费用”。

（1）计划和受理。在申请阶段，既可以通过线上办理也可以通过线下办理业务。在客户完成货运申请后，网络终端将根据货物相关信息与列车情况等信息制定相应的作业安排。在按照相应规章制度检验客户申报的货物是否属实、符合规定后，安排货物进站。经过相关工作人员检验，如果符合相应的规章制度，且没有意外发生，则进行货物交接，并将信息传入系统。

（2）发送货物保管。在接收货物后，如果车辆尚未到达，则需要入库保管。货运站将对交班货物逐批点件，之后办理交接手续，按照相应要求对货物进行保存，等待集装。当收到出库指令后，按规定进行出库作业。

（3）装车作业。货物在装车前需要进行准备工作。货运站内工作人员提前准备好相应的装卸器材，根据货运清单检查货物情况。当确认无误后，将货物运输至指定位置。当列车到达后，根据方案进行装车。装车后检验车辆是否符合运输标准，并填写相应的运输单据和其他相关手续。如果符合发车标准，装车后按照相应计划发车；如果存在余货，则将余货运送至仓库内，并与客户取得联系。

（4）核收费用。如果客户未办理“门到门”服务，则需要客户到营业站，综合运费、装卸费、接取送达费、印花税与其他杂项费用进行计算。如果客户办理“门到门”服务，则根据“一口价”计费规则缴费。相关工作人员将根据实际情况开出票据。

铁路整车运输发送端作业流程如图1所示。

图1 铁路整车运输发送端作业流程

1.2 接收端作业流程现状

我国铁路整车运输接收端作业流程分为三个部分，分别为“卸车作业“”货物交付”与“到达货物保管”。

（1）卸车作业。根据列车运行情况，相关工作人员向货运站发出到达预报。货运站内工作人员接收信息后，将会审核相关信息，并通知装卸工作人员准备相关器材。在开始卸车作业之前，首先要检查相关票据是否正确、内容是否完整、列车停靠等情况。经过检查如果各项条件均符合标准，则根据制定的卸车方案开始卸车。当卸车作业完成后，需要进行相关检查，检查货物基本情况并编制相关记录与票据处理。

（2）货物交付。当卸车作业完成后，根据客户所申报的服务进行确认。无需进行配送服务的货物将联系客户，等待客户自提；需要进行配送服务的货物需要交付配送人员完成各项配送任务。如果客户完成货物签收，则配送人员返回站内进行信息录入；对于未成功配送的货物，则需要下发通知并等待下次配送。在此期间，如果有其他费用产生，则需要缴清各项费用才能进行货物交接。当客户收到货物时，确认货物是否有损坏，如果产生损坏，铁路相关部门需要进行协商赔偿处理。

（3）到达货物保管。与发送端“发送货物保管”要求相同，货运站将对交班货物逐批点件，之后办理交接手续，按照相应要求对货物进行保存。当收到出库指令后，按规定进行出库作业。

铁路整车运输接收端作业流程如图2所示。

图2 铁路整车运输接收端作业流程

2 铁路整车运输作业流程分析

2.1 发送端作业流程分析

为了明确流程中的问题，本文通过对作业流程关联矩阵进行定性分析，找出结构方面存在的问题与原因，即问题可能出现的位置；再通过建模仿真的方式进行定量分析，明确问题存在的具体位置与突出问题。

（1）发送端Petri 网建模。记Pn 为铁路整车运输发送端作业流程库所，主要包括客户、网络运营终端、货运站、营业大厅与物流公司；Tn为铁路整车运输发送端作业流程变迁，主要包括审核信息、检斤验查、货物装卸等环节。根据铁路整车运输发送端作业流程，建立发送端Petri网模型，如图3所示。

图3 发送端Petri网模型

在建立发送端Petri网模型后，需要对模型的合理性进行检验。

根据发送端Petri 网模型建立关联矩阵，由于T1到P2、T2到P4、T3到P4……T44到P36、T45到P37均有有向弧连接，所以a+12、a+24、a+34…a+4436、a+4537的值为1，其他均为0，得到矩阵A1+，见表1。

表1 矩阵A1+

由于P1 到T1 T4、P2 到T2 T3、P3 到T5…P35 到T44、P36 到T45 均有有向弧连接，所以a-11、a-14、a-22、a-23、a-35…a-3544、a-3645的值为1，其他均为0，得到矩阵A1-，见表2。

表2 矩阵A1-

关联矩阵的计算方式为变迁到库所的矩阵与库所到变迁的矩阵之差，即A1=A1+-A1-。

通过计算得到铁路整车运输作业流程发送端关联矩阵A1，见表3。

表3 矩阵A1

令ATX=0，若向量X均为非负整数，则模型合理。使用MATLAB 中的null 函数，求得向量X 的值，结果如下：

由于向量XT中的各项值均为非负整数，所以发送端Petri网模型合理，可进行下一步操作。

（2）发送端作业流程结构分析。在验证发送端Petri网模型合理性后，需要使用关联矩阵分析流程中的结构关系，找出结构中的问题，以此确定问题可能出现的位置。

关联矩阵中包含四种关系，分别为“选择”“冲突”“并发”和“同步”，但是能够产生较大影响的只有“冲突关系”与“同步关系”，而“选择关系”与“并发关系”不会造成较大影响。例如在“行”中出现多个“-1”为“冲突关系”，其含义为多个变迁触发需要同一库所资源，但库所只能接受一次变迁；“列”中出现多个“-1”为“同步关系”，其含义为变迁想要触发，同时需要多个库所资源。

通过对发送端关联矩阵进行分析，总结在流程结构中“冲突关系”与“同步关系”存在的问题如下：

结构问题1：人工电话审核（T2）与网络终端自动审核（T3）。在客户决定如何办理业务后，会根据自身需求，填写相关报表，再将报表向铁路货运单位提供所编写的订单。然而由于客户个人偏好、客观便利性、企业需求等原因，可能会产生岗位空闲，使运营成本增加。

结构问题2：审核货运业务未通过（T6）与审核通过（T9）。铁路货运单位收到订单后会对订单进行审核，一种是审核预约货运业务通过，另一种是审核预约订单未通过。由于在办理过程中，客户通常会选择设定好的业务，充分填写各项基本数据，因此通过审核的几率较大。当大量需要审核的订单同时发送至网络运行终端后，会出现审核人员不足、网络延迟等，导致审核文件需排队，从而增加了审核订单排队的时间。

结构问题3：预约上门取货（T10）与自行运输至货运站（T12）。客户办理“门到门服务”，物流公司将收到客户的上门取货申请。收到申请后，物流公司需要对订单进行合理安排，通过对货物的种类、数量、运输路线等作出一定的规划，同时在到达货物所在地后，相关人员还需要与客户单位人员进行对接、对货物进行初步检验等，之后才能进行装车作业。由于需要进行订单信息整理、货运路线规划、办理交接手续等操作，导致货运效率较慢，产生了大量货物囤积现象，增加了货运时间。

结构问题4：货物检斤验查不合格（T14）与货物检斤验查合格（T16）。当货物运送至货运站后，需要经过安检、扫描、称重等步骤，在这之后才能根据车次状况与订单信息制定装车计划与审核相关信息。在此期间待检验的货物将在货运站排队进行检验，由于空间有限，当大量货物运输至货运站时，会造成车辆拥堵，增加了管理、人工、运输等额外成本。货物在这种到达顺序下，容易延误货物到达时间，使列车延误出发时间，使整体作业流程时间延长。

结构问题5：客户决定自行装车（T18）与工作人员装车（T23）。货物检验合格后，将根据货物具体情况与列车情况决定装车方案。在装车步骤上，既可以由客户人员装车，也可以由货运站工作人员装车。由于货运站工作人员有限，因此本项选择将影响到后续装卸人员分配情况，容易出现人员变动，使人员流动混乱，浪费人力物力。

结构问题6：装载加固方案不合格（T20）与装载加固方案合格（T22）。如果客户选择自行装车，需要提交相应的装车方案，方案由相关部门的工作人员进行审批。由于货物的状态、列车的状态可能不完全一致，客户的货运要求与部门的装车要求不一致，因此可能会出现多次重复提交，延长货运时间。

结构问题7：货物入库保存（T24）与货物装车（T26）。经过多项审批，如果列车已在货物到达前进站，并做好相应装车准备，那么可以立即进行装车；如果列车尚未到达，则货物需要存储至货运站的仓库，进行入库保存，待列车到达后进行装车作业。如果有多项订单需要处理，可能出现单据混乱，造成出入库运输错误，形成冲突结构。

通过关联矩阵结构分析，找出了结构方面存在的问题，即问题可能出现的位置。在现实作业中，问题将体现在各操作节点，因此需要通过仿真找出问题存在的具体位置，明确突出问题。

（3）发送端作业流程仿真与分析。对铁路整车运输发送端作业流程进行仿真10 000min，结果如图4所示，根据仿真结果找出订单囤积位置，见表4。

表4 发送端仿真结果数据表

图4 优化前发送端仿真结果

由仿真结果可知，囤积的订单集中在预约订单通过（T9）、上门取货（T11）、货物检斤验查合格（T16）与工作人员组织装车（T35）4个环节。

仿真问题1：审核订单通过（T9）。该问题与结构分析中发现的“审核订单通过（T9）”问题相同。当大量需要审核的订单同时发送至网络运行终端后，会出现审核人员不足、网络延迟等情况，导致审核文件需排队等，从而增加了审核订单排队的时间。

仿真问题2：上门取货（T11）。该问题与结构分析中发现的“预约上门取货（T10）”问题相同。由于需要进行订单信息整理、货运路线规划、办理交接手续等操作，导致货运效率较慢，产生了大量货物囤积现象，增加了货运时间。

仿真问题3：货物检斤验查合格（T16）。该问题与结构分析中发现的“货物检斤验查合格（T16）”问题相同。当货物运送至货运站后，需要经过安检、扫描、称重等步骤，在这之后才能根据车次状况与订单信息制定装车计划与审核相关信息。在此期间待检验的货物将在货运站排队进行检验。货物在这种到达顺序下，容易延误到达时间，从而使列车延误出发时间，使整体作业流程时间延长。

仿真问题4：工作人员组织装车（T35）。当列车到达指定位置后，经过相关检查，货运站（P27）的工作人员进行装车作业。由于货物种类较多，因此装卸条件也不同。由于站台空间有限，当大量货物运至货位后，可能需要重新更换装卸设备，进行防火、防湿等加固方案，从而导致装车时间长，出现等待的现象。

2.2 接收端作业流程分析

（1）接收端Petri网模型。与发送端原理相同，根据铁路整车运输接收端作业流程建立Petri网模型并对其进行正确性分析，以保证模型的合理性。经过相关计算，接收端作业流程关联矩阵A2，见表5。

表5 矩阵A2

通过使用MATLAB中的null函数，求得向量X的值，结果如下：

由于向量XT中的各项值均为非负整数，所以该模型合理，可进行下一步操作。

（2）接收端作业流程结构分析。通过对接收端关联矩阵分析，总结在流程结构中“冲突关系”与“同步关系”存在的问题如下：

结构问题1：接车对货位（C2）与制定卸车计划（C4）。当列车到达货运站后，需要根据货物种类、数量等制定卸车计划。由于货物的保存条件、运输条件、装卸条件不同，需要根据货物的具体情况进行调整，因此制定卸车计划速度较慢。如果有多辆列车到达，会出现人员不足的情况，使作业速度再次降低，延长工作时间。进而导致了后续作业无法进行，延长了整体作业流程时间，形成冲突结构。

结构问题2：客户选择自行卸车（C8）与不自行卸车（C10）。在卸车前检查货物后，会根据客户的装卸选择进行卸车作业。在卸车方案中，既可以由客户的工作人员进行卸车作业，也可以由货运站工作人员卸车。由于货运站工作人员有限，且可能出现客户的装卸工作人员未准时到场的情况，因此容易出现人员变动，从而影响到后续装卸人员的分配，使管理混乱，形成冲突结构。

结构问题3：客户选择不立刻配送（C16）与选择立刻配送（C21）。在完成卸货并核对完相关信息后，根据客户选择决定是否进行配送作业。如果客户未办理“门到门”服务，那么货物将会暂时存入库中，等待客户自提；如果客户办理“门到门”服务，那么需要对货物进行配送作业，由于在交接过程中，需要对货物的种类、数量等信息作出审核，并进行装车，因此需要经过大量时间才能将货物送达。在此期间，客户也可能中途变更服务，形成冲突结构。

结构问题4：交接签证（C3）与制定卸车计划（C4）。如果想要进行卸车作业，那么需要对交接手续与卸车计划进行审核，交接手续与卸车计划均审核通过后才能准备卸车。在制定卸车计划时，受到货物种类、数量、形状等因素限制，需要用到的卸车工具可能不同，因此制定速度较慢，限制了整体作业速度，形成同步结构。

（3）接收端作业流程仿真与分析。与发送端原理相同，对铁路整车运输接收端作业流程进行仿真10 000min，结果如图5所示，根据仿真结果找出订单囤积位置，见表6。

表6 接收端仿真结果数据表

图5 优化前接收端仿真结果

由仿真结果可知，囤积的订单集中在列车到达预报（C1）、交接签证（C3）、制定卸车计划（C4）与货运站组织卸车（C11）4个环节。然而随着时间的推移，列车到达预报（C1）与交接签证（C3）囤积的订单逐渐消失，说明该作业产生影响较小，可忽略不计。

仿真问题1：制定卸车计划（C4）。该问题与结构分析中发现的“制定卸车计划（C4）”问题相同。在列车到达货运站后，列车中的工作人员会将车辆行驶至指定位置。同时，相关工作人员会根据列车中货物的相关信息制定卸车计划，因此，制定卸车计划速度较慢。如果有多辆列车到达，会出现人员不足的情况，使作业速度再次降低，延长工作时间。

仿真问题2：货运站组织卸车（C11）。工作人员卸车时，需要对货物进行登记、核对具体数量，并检查货物的状态；卸车完成后需要对货物进行抽检，以确定货物中是否存在问题；如果存在较为贵重的货物，还需要有专业人员进行指导作业，分散人力。因此，受站台场地、装卸设备数量、工作人员数量、货物特性等多种因素影响，导致作业效率低，使卸车时间增加。

3 铁路整车运输作业流程优化

3.1 发送端作业流程优化

根据发送端仿真结果，结合ECRSI原则，对流程以取消（Eliminate）、合并（Combine）、调整顺序（Rearrange）、简化（Simplify）与增加（Increase）的方式进行优化。优化方案如下：

方案1：结合“合并原则”，将“审核客户订单”作业分散到其他部门，即客户在提交完订单之后，分别按照各自的受理单位进行审核，无需全部上交到网络运营终端进行审核。

方案2：结合“调整顺序原则”，在订单审核通过后，同时进行三项作业，分别为货物运输作业、制定装车加固方案、制定相应的装车计划等工作。在货物运输作业当中，客户选择是否办理“门到门”服务。在制定装车加固方案当中，如果客户想要自行装车，则需要提交相应的加固方案；如果需要货运站人员装车，则为工作人员制定方案。同时，货运站将依次完成制定相应的装车计划、运力核算等工作。

方案3：结合“取消原则”与“合并原则”，将货物检斤验查拆分为“检斤操作”与“验查操作”，其中“验查操作”与后续操作“检查货物”部分重复，可以进行合并。

方案4：结合“调整顺序原则”与“合并原则”，将“工作人员装车”与“自行装车”等操作同时进行，同时“工作人员装车”与“货物检查”等操作进行合并。由于在装车的过程中工作人员会进行货物检验，因此可以进行合并。

方案5：结合“调整顺序原则”“列车等待发车”作业与“货物检查”作业同时进行，安排在“执行装车计划”之后，以减少等待时间。

经过整理，发送端优化方案与定性分析（2.1 节“发送端作业流程结构分析”）、定量分析（2.1节“发送端作业流程仿真与分析”）对应问题见表7。

表7 发送端优化方案与对应问题

经过优化后，得到优化后发送端作业流程图，如图6所示。对发送端作业流程仿真10 000min，效果如图7所示，具体数据见表8。

表8 优化后发送端仿真结果数据表

图6 优化后发送端作业流程图

图7 优化后发送端仿真结果

虽然还存在一定订单囤积现象，但是订单完成效率得以提升，达到了优化效果。运行10 000min，在优化前一共处理123件订单，而优化后一共处理158件订单，效率提高了28.46%；在优化前发送端完成一份订单需要570min，在优化后需要242.94min，效率提高了57.38%。发送端优化对比结果见表9。

表9 发送端优化对比表

3.2 接收端作业流程优化

根据接收端仿真结果，同样使用ECRSI原则对流程进行优化。优化方案如下：

方案1：结合“调整顺序原则”，在列车发出到达预报后，同时进行三项作业，分别为“制定卸车计划”“接车对货位”与“核对凭证”。列车即将到达时，相关工作人员根据列车到达的车次、时刻、长度等信息制定相应的卸车计划，以免多辆列车同时到达造成进站混乱、卸车工具调度混乱等问题；与此同时，撤出原有作业工作人员，列车按照要求进入相应的卸车货位，等待下一步指示；通过电子凭证，在列车到达前向货运站内工作人员提供凭证，以此减少审核时间。

方案2：结合“增加原则”，在“制定卸车计划”后向客户发送货物信息。如果客户未办理“门到门服务”或需要客户自行卸车，那么使客户提前到达货运站，卸车后增加“无需入库”流程。

方案3：结合“增加原则”，在“货物交接”后增加“客户评价”“。95306网”和“铁路95306”APP上增加评价栏，在客户接收完货物后，即可登录官网或APP进行评价。

经过整理，接收端优化方案与定性分析（2.2 节“接收端作业流程结构分析”）、定量分析（2.2节“接收端作业流程仿真与分析”）对应问题见表10。

表10 接收端优化方案与对应问题

经过优化后，得到优化后接收端作业流程图如图8所示。对接收端作业流程10 000min仿真，效果如图9所示，结果数据见表11。

表11 优化后接收端仿真结果数据表

图8 优化后接收端作业流程图

图9 优化后接收端仿真结果

虽然还存在一定的订单囤积现象，但是订单完成效率得以提升，达到了优化效果。运行10 000min，在优化前一共处理了99 件订单，而优化后一共处理了114 件订单，效率提升了15.15%；在优化前接收端完成一件订单平均需要337min，在优化后需要288min，效率提升了14.54%。接收端优化对比见表12。

表12 接收端优化对比表

4 结语

本文对铁路整车运输中一般货运作业进行优化。通过定性分析作业流程的关联矩阵，找出作业流程结构方面存在的问题与原因，明确问题可能出现的地方；再通过建模仿真的方式进行定量分析，找出问题出现的具体位置与突出问题。最后，根据定性分析与定量分析出的问题提出优化方案，达到了作业分工明确、流程衔接顺畅和提高作业效率的效果。