（交通运输规划与管理专业论文）铁路集装箱运输相关问题研究.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 捅斐 我国铁路集装箱运输具有许多优势，但是铁路集装箱运输也存在着许多不足，加 强这方面的研究，对解决当前集装箱运输中存在的问题，探索出一条适合我国铁路集 装箱发展的新路，具有很好的应用前景和现实意义。本文在了解我国铁路集装箱设备 及经营状况，分析国内外铁路集装箱运输现状的基础上，提出了我国铁路发展集装箱 运输的对策。主要研究内容如下： 1 在综述我国铁路集装箱设备及运输现状的基础上，分析我国铁路集装箱运输目 前存在的主要问题； 2 对于铁路集装箱空箱的合理调拨问题，根据空箱走行费用以及空箱未按要求到 达需求站而产生的额外管理费之和最小的原则，并考虑线路的通过能力，建立了铁路 空箱调整综合优化模型。 3 对于铁路集装箱办理站的优化问题，根据铁路集装箱办理站合理布局的原则， 考察了影响集装箱办理站合理布局的主要因素，然后确定了一种集装箱办理站集中化 的方法，并合理确定了该方法中的相关因素的权重。 4 根据铁路集装箱运价中存在的主要问题和铁路集装箱运输的特性，提出了针对 性的措施。 关键词铁路集装箱运输；运价；集装箱办理站集中化；空箱 西南交通大学硕士研究生学位论文第| i 页 a b s t a c t t h er a i l w a yc o n t a i n e rt r a n s p o r to fo u rc o u n t r yg a t h e r sm a n ya d v a n t a g e s ， b u ti ta l s oe x i s t s m a n ys h o r t a g e i fw ee n h a n c et h i sr e s e a r c h ， i tm u s th a v et h eg o o da p p l i e df o r e g r o u n da n d t h er e a l i s t i cm e a n i n gt os o l u t et h ep r o b l e me x i s t e di nt h er a i l w a yc o n t a i n e rt r a n s p o r ta n d i n v e s t i g a t i n gan e wr o a dt h a t i ss u i t a b l ef o rt h ed e v e l o p m e n to ft h er a i l w a yc o n t a i n e r t r a n s p o r t t h i st e x ti n v e s t i g a t e st h ee q u i p m e n t sa n dt h em a n a g e m e n tc o n d i t i o n s o ft h e r a i l w a yc o n t a i n e rt r a n s p o r ta n da n a l y z e st h ei n t e r n a t i o n a la n dd o m e s t i cp r e s e n tc o n d i t i o no f t h er a i l w a yc o n t a i n e rt r a n s p o r t ，a n dp u t sf o r w a r dt h ec o u n t e rp l a nt h a td e v e l o p m e n to ft h e r a i l w a yc o n t a i n e rt r a n s p o r t m a i nr e s e a r c hc o n t e n t si sa sf o l l o w s ： 1 t h et e x tn o t o n l yi n v e s t i g a t e st h er a i l w a yc o n t a i n e rt r a n s p o r t se q u i p m e n t s a n d m a n a g e m e n tc o n d i t i o n sw i t ht h ep r e s e n tc o n d i t i o no ft h er a i l w a yc o n t a i n e rt r a n s p o r t ， b u t a l s oa n a l y z e st h ea d v a n t a g ea n dt h ek e ys h o r t a g e 2 f o rw o r k i n go u tt h ep r o b l e mt h a ti sh o wt ot r a n s p o r tt h ee m p t yc o n t a i n e r r e a s o n a b l y ，t h et e x tf o r m sac o m p r e h e n s i v eo p t i m i z e dm o d e lf o rt h ee m p t yc o n t a i n e r a d ju s t m e n ta c c o r d i n gt ot h em i n i m a lc o s to ft h ee m p t yc o n t a i n e r r u n n i n g c o s ta n do ft h e e x t r am a n a g e m e n tc o s tf o rt h ee m p t yc o n t a i n e rr e a c ht h ed e m a n ds t a t i o n st o oe a r l ya n dt h e d e l a yc o s tf o rt h ee m p t yc o n t a i n e rr e a c h t h ed e m a n ds t a t i o n st o ol a t e i na d d i t i o n ，t h em o d e l c o n s i d e r st h el i n e s c a p a c i t y 3 f o rw o r k i n go u tt h ep r o b l e mt h a ti sh o wt ol a y o u tt h er a i l w a yc o n t a i n e rt e r m i n a l s r e a s o n a b l y ，a c c o r d i n gt ot h ep r i n c i p l eo ft h ed i s t r i b u t i o nt h et e x ti n v e s t i g a t e s t h em a i n f a c t o r st h a ti n f l u e n c et h ed i s t r i b u t i o na tf i r s t ，t h e nc a r r i e so u tt h ep r o j e c to fc o n c e n t r a t i o n t h er a i l w a yc o n t a i n e rt e r m i n a l s ，a n dd e t e r m i n a t et h ew e i g h tr e a s o n 4 a c c o r d i n gt ot h ep r o b l e mt h a ti se x i s t e di nt h er a i l w a yc o n t a i n e r st r a f f i cf e ea n dt h e p a r t i c u l a r i t yo ft h er a i l w a yc o n t a i n e rt r a n s p o r t ，t h i sp a p e rp u t sf o r w a r ds o m es u g g e s t i o n st o t h et r a f f i cf e e k e yw o r d s ：r a i l w a yc o n t a i n e rt r a n s p o r t ；t r a f f i cf e e ；c o n c e n t r a t i o n o ft h er a i l w a y c o n t a i n e rt e r m i n a l s ；t r a n s p o r t a t i o no ft h ee m p t yc o n t a i n e r 西南交通大学 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授 权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用 影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1 保密口，在年解密后适用本授权书； 2 不保密囹，使用本授权书。 ( 请在以上方框内打“g ”) 学位论文作者签名： 日期：， 勿2 口、1 指导老师签名： 2 钞衣 日期： 砂po， ， 西南交通大学硕士学位论文主要工作( 贡献) 声明 本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下： 1 对于铁路集装箱空箱的合理调拨问题，根据空箱走行费用以及空箱到达终到站 的时间不合理而产生的额外管理费和延误费之和最小的原则，并考虑线路的通过能力， 建立了铁路空箱调整综合优化模型。 2 对于铁路集装箱办理站的优化问题进行了深入研究，将层次分析法、模糊评价 法结合起来，并采用了变权向量，对集装箱办理站进行了综合评价。 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成 果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰 写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。 本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。 学位论文作者签名： 勘务 日期： 、 ， 沙i 口 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 1 1 选题背景 第1 章绪论 集装箱运输具有快速、安全、简便、节约和便于实现多式联运的特点，它是适应 国内外贸易发展需要而发展起来的一种先进的运输方式，是国际国内贸易运输实现合 理化、科学化的必然途径。 1 1 1 国内外铁路集装箱运输现状分析 1 1 1 1 国外集装箱运输现状 北美等国从2 0 世纪6 0 年代便开始发展集装箱运输，9 0 年代初，集装箱海、铁、 公的多式联运得到了较快发展，集装箱多式联运已经达到较高水平。美国、日本在8 0 年代初就取消了零担运输，适箱货源全部集装箱化，已没有拼装箱运输。1 9 8 4 年后， 世界主要港口集装箱运量已超过5 0 0 0 万t e u ，被认为集装箱运输进入成熟阶段h 1 。 在铁路方面，近几年西方发达国家的集装箱运量基本上都保持增长的势头。即使 在石油危机的年代，西方世界其它运输方式的运量普遍衰退，而集装箱运输以其低能 耗的特点，仍然保持着运量的稳定或增长。在集装箱结点站间开行整列集装箱直达列 车是发达国家集装箱运输组织的共同特点。各发达国家都非常重视集装箱中心站的建 设，不断扩大完善中心站规模。很多集装箱中心站与城市物流中心相结合，同时物流 产业的发展促进了集装箱班列的开行。 集装箱运输的优越性已得到全世界的公认。集装箱运输技术的先进性，为集装箱 运输的发展提供了广阔的前途，使货物运输产生了新的变革，带来了新的活力，形成 了运输业的一场革命。世界集装箱运输的蓬勃发展，促使人们进一步研究采用更先进 的集装箱运输技术，探寻更合理、高效和经济的组织方式，从而提高集装箱运输效率 和经济效益，为世界贸易发展与繁荣作出新贡献。世界各国集装箱运输发展的新成就 和新水平主要体现在下列几方面： ( 1 ) 采用的新技术：普遍采用电子计算机系统；发展集装箱专用车：集装箱船不断 更新换代；开发双层集装箱专用车；大批量制造拖车式集装箱。 ( 2 ) 采用先进的组织方式：发展国际集装箱多式联运；开办大陆桥运输；发展双层 集装箱直达列车；发展固定编组的集装箱直达列车；发展驮背运输。 世界集装箱运输的发展，虽然己经历了半个多世纪，但是真正得到全球范围的高 速发展，还是近年来发生的。世界集装箱运输在技术上和组织方式上的各项成就，为 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 我国集装箱运输的发展提供了可供借鉴的经验h 5 刚。 1 1 1 2 国内铁路集装箱运输现状 我国铁路从1 9 5 5 年开办了集装箱运输，1 9 8 0 年开始接运了2 0 英尺国际铁路联运 集装箱，到目前为止，铁路集装箱运输已经走过了5 0 多年的历程，我国集装箱运输量 目前约占世界集装箱总量的2 0 - 2 5 ，沿海外贸的高速增长，带动内陆支线集装箱运输 的快速发展口1 。但相对发达国家，我国铁路集装箱运输发展还有很大差距。据统计，发 达国家铁路承担港口集装箱吞吐量内陆集疏运的2 0 左右，而我国铁路的承运比例不到 3 ，明显低于国际平均水平。另外，我国铁路集装箱发送量占全国铁路货物发送量的 比重也相对较低。2 0 0 6 年，铁路发送集装箱3 1 6 万t e u ，6 4 4 6 万吨，仅占国家铁路货 物运输总量的2 6 ，而铁路运输中的适箱货物装箱率也仅为1 7 一1 9 呻3 。下面对我国 铁路集装箱运输的现状进行简要分析。 1 国内铁路集装箱运输的优势 目前铁路在国内箱运输中占据绝对的主导地位，市场份额约占8 3 口3 ，可见铁路运 输在内陆集装箱中长途运输中担当主要角色。具体分析，铁路集装箱运输对于发展铁 路货运物流的优势主要表现在以下几方面： ( 1 ) 强大的铁路运输网络。由于铁路运输能力强，运输成本低，非常适合开展区 域物流和国际物流，并具有极大的竞争优势，集装箱运量稳步增长，“十五期间， 我国铁路共完成集装箱发送箱1 4 0 6 万t e u ，发送吨2 6 6 5 9 2 万吨，比“九五期间 分别增长了6 0 1 和7 8 4 呻1 。 ( 2 ) 物流设备设施较齐全。大量的仓库和货场，以及其他比较齐全的物流设备、 设施。 ( 3 ) 较完备的信息系统。铁路系统已使用或正在开发完善的铁路通讯系统( t m i s ) 、 运输调度指挥系统( d m i s ) 、铁路集装箱追踪系统等信息系统，为铁路集装箱运输利用 电子商务( e c ) 开展现代物流提供了极佳的条件。 ( 4 ) 铁路各集装箱场站具有物流( 配送) 中心的位置优势。铁路集装箱场站大多分布 在大中城市郊区，这种地理优势在政府主管部门规划全国物流中心或区域物流中心时， 为其成为规划内的物流中心创造了有利条件。 2 国内铁路集装箱运输的不足 我国铁路集装箱运输虽起步较早，但远远不能适应国民经济发展和对外开放的需 要。铁路集装箱运输对于发展铁路货运物流的不足主要表现在以下几方面： ( 1 ) 集装箱办理站过多。大城市周边普遍分布较多的办理站，且规模较小，难以组 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 | 一一i i m i i i 一 i i i i i ；i；i=i；i 曼! 曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼! 曼! 曼曼曼曼! ! 曼曼 织直达运输，加大了集装箱周转时间，影响了运输效率。铁路运输送达时间长，无法 满足货主多元化的需要。 ( 2 ) 基础设施陈旧。主要表现在集装箱专用办理站不足，技术装备水平不高、集装 箱运输专用车辆较少和信息系统不完善、信息流通不畅等几个方面。 ( 3 ) 集装箱运价存在问题。整体运价偏低。目前我国现铁路货物运价仅相当于世 界平均水平的2 5 1 。铁路运费在通过铁路运输的商品的价格中所占的比重，世界各国 平均为6 ，我国为2 。铁路货物运价管理权限集中，不适应市场经济运行的要求。 铁路运输价格很难和铁路运输企业效益真正挂钩，铁路运输价格无法反应其价值规律， 无法适应运输市场的变化。运价确定方法不合理。采用不同的箱型运输同样的货物， 而运价却各不相同，这是相当不合理的。价格体系复杂，透明度低。 ( 4 ) 条块分割，尚未形成合力。从条来看，在铁路系统内部是按营业里程划定路局 管辖范围和清算里程数。始发站至终到站途经若干个编组站，每个编组站均隶属于一 个铁路局，列车到达后除直达列车外均按规定进行编解作业，运到期限往往在此延误。 内地铁路对空箱返回组织不力，运出的集装箱犹如断线风筝，因此在受理集装箱运输 的始发站无法有效承兑运输期限：从块来看，车站虽是营销的主体，但在运输过程中 仅仅是一个受理、装卸的作业点，在计划审批、运输经营等方面没有自主权。因此， 车站营销积极性很难在运输市场上发挥，多式联运更是难以开展。条块上的分割，使 铁路优势远未充分发挥。 ( 5 ) 适箱货物装箱率较低。目前我国国际集装箱铁路整箱运输的比例较低，绝大部 分适箱货物都是在港口地区拆装箱，以散货的形式在港口与内陆之间进行集疏运；国 内铁路集装箱运输，目前绝大部分适箱货物是采用铁路整车运输及零担运输完成。 ( 6 ) 缺乏对铁路物流的规划。现代物流的发展离不开有力的政策支持：铁路法 中没有提及现代物流的任何内容，在铁路技术管理规程、 铁路行车组织规则 等规章中，有关现代物流的运转组织尚是空白。有的铁路局将物资处变成为“物流”， 其依据是一些仓库、车队和局部的资源，相对现代物流中心，现有的铁路站点发挥的 只是运输、仓储、装卸搬运等较低级的功能，与物流中心要求的功能差距较大。物流 高级人才奇缺：物流专业人才是集电子商务、运输、国际贸易、仓储为一体的边缘学 科。在铁路系统，懂运输业的人比较多，而懂现代物流的人才却非常缺少。 ( 7 ) 地区集装箱运输发展不平衡。东部沿海地区，公路运输占明显优势；西北、西 南地区，铁路运输表现一定优势，中部地区，公路和铁路大体相同n 0 1 。 ( 8 ) 运输管理不善大量铁路箱在沿海地区的各个车站堆存，缺乏统一的管理和必 要的监督。汽车运输部门与车站的铁路箱交接手续不完善，没有形成规范的制度因而 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 造成了铁路箱流失、挪作他用的情况比比皆是n 1 j 。 1 1 2 我国铁路集装箱运输系统建设的主要任务 我国铁路集装箱运输系统要以改善货物运输质量、提高货物送达速度、积极开展 多式联运、实现门到门运输、提高经济效益及竞争力为目际，依托“八纵八横 铁路 主通道，加强集装箱场站建设，扩大集装箱保有量，发展集装箱专用车辆，研究建设 双层集装箱运输通道，为集装箱运输发展提供保证。其主要任务包括以下几个方面： ( 1 ) 调整铁路集装箱场站布局。铁路集装箱运量具有相对集中的特点。办理集装箱 业务作业较为分散，影响了集装箱运输的效率。因此，为提高铁路集装运输效率，扩 大综合运输能力，增强与其它运输方式的竞争能力，对全路集装箱办理站布局进行调 整，分层次进行建设是十分必要的。首先，强化1 8 个左右集装箱中心站，建成具有先 进水平的特大型集装箱办理站，使其具备相互间开行集装箱班列的能力，成为全国和 区域铁路集装箱运输中心。其次，建设4 0 左右靠近省会城市、大型港口和主要内陆口 岸的铁路集装箱专门办理站，配备仓储、装卸、搬运、检修、维护设备和手段，是区 域性或地区性铁路集装箱运输的中心。第三，合理布局2 0 0 个左右集装箱办理点，配 备必要的设施和手段。第四，其它集装箱办理站和非集装箱办理站停办集装箱运输业 务。最后，铁路集装箱办理站调整为2 5 0 个左右，平均站间距约5 0 0 公里。 ( 2 ) 扩大铁路集装箱保有量。目前铁路集装箱箱型主要为国内箱，国际标准箱起步 较晚，从各种箱型使用情况看，5 t 箱运输效率较低；1 t 箱适用于小批量货物，装载灵 活，可以使用棚车运输；l o t 箱能充分利用车辆载重量，经济效益较好；2 0 、4 0 t f 箱 装载及运输效率较高，便于与国际接轨。铁路集装箱发展的原则是：淘汰5 t 箱，维持 i t 、l o t ，2 0 、4 0 f t 国际标准箱，开发符合市场需要的专用箱。 ( 3 ) 继续改革铁路集装箱运输管理体制。继续深化铁路现行的集装箱运输管理体 制，培育符合市场经济要求的集装箱运输企业，是今后铁路集装箱运输发展的必然选 择。结合铁路运输管理体制改革，抓紧研究建立与之相适应的铁路集装箱运输笛理体 制，按照现代企业制度进行规范，按市场经济原则进行经营和运作，实现铁路集装箱 运输的快速发展。 ( 4 ) 多渠道筹集铁路集装箱运输系统建设资金。起步阶段，以铁道部注入资本金的 方式扶持铁路集装箱运输的发展。同时，本着“谁投资、谁收益”的原则，充分利用 资本市场。采取合资、贷款、股票上市等措施，引导和鼓励路内、外各界投资铁路集 装箱运输系统，多渠道筹集资金。 ( 5 ) 大力开行铁路集装箱运输班列。借鉴国外铁路集装箱运输的经验，改进铁路集 装箱运输组织模式，在中心站、专办站开行集装箱运输班列，对内调动积极性，对外 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 曼曼量曼曼m 。 一一 一 一一i i i i i i i i i 一一一一i i i 曼! 曼曼 进行竞争，提高铁路集装箱运输竞争能力。扩大市场份额，特别是在国际集装箱运输 市场中的份额。 ( 6 ) 完善铁路集装箱运价体系。要抓紧研究并尽快建立适应市场竞争、灵活多样、 合理的集装箱运价体系，允许铁路集装箱运输经营单位按市场浮动运价，使其能够自 主灵活地运用价格手段开展经营活动。 ( 7 ) 建设铁路双层集装箱运输通道。我国铁路集装箱运输发展，受线路运输能力制 约较大。一是受建筑限界的影响，目前我国铁路集装箱运输均为单层装载，存在载重 较轻、对铁路限界高度及机车能力利用不充分、运输成本较高等问题。二是我国铁路 集装箱运量主要集中在繁忙干线，快速增长的集装箱运输需求与繁忙干线运输能力的 紧张，形成十分尖锐的矛盾。三是我国铁路多年来客货列车混线运输，随着旅客运输 和集装箱运输的快速发展，集装箱班列与旅客列车在繁忙干线相互争夺运行线的问题 更加突出。为加快铁路集装箱运输发展，提高经济效益及竞争能力，借鉴国外经验， 我国铁路研究开行双层集装箱巩车是十分必要的，初步研究表明，我国东部铁路干线 隧道少，扩大限界改造工程小，干线开行双层集装箱列车是可行的。 1 2 研究内容 近几年，随着我国铁路集装箱运输的不断发展，和独立的集装箱运输系统的建设， 不但对铁路集装箱运输系统建设，而且对集装箱运输组织理论的研究也在逐渐的增多。 它们从系统建设n 3 1 1 4 】、空箱调整n 5 1 6 1 、班列开行计划n 7 18 1 、运价分析等几个不同的方 一面进行了一系列的研究。尽管有如此多的研究热点，但对于我国铁路集装箱运输组 织的研究仍然存在一些不足：对运输系统建设的研究相对较多，对运输组织理论的研究 略显不足，而且相关的理论研究并未形成一个完整的体系，对空箱调整、运价分析方 面研究的还不够深入、系统。关于针对铁路集装箱运输中存在的问题，结合我国的实 际情况主要通过调查研究，铁路行车组织理论知识、算法，以及运筹学、系统分析思 想，从理论上提出解决的办法。论文的研究内容为： ( 1 ) 铁路集装箱空箱的综合优化调整问题。在空箱的运输费用、空箱调整中需求 站产生的额外管理费损失费等这几个方面，以力求减少相关费用为出发点，较全面的 分析影响空箱调拨总费用的主要因素。建立了铁路空箱调整总费用最低的综合优化模 型。 ( 2 ) 铁路集装箱办理站的优化问题。在前人的研究基础上，总结、归纳了集装箱 办理站合理布局的原则，分析了影响集装箱办理站合理布局的主要因素，将层次分析 法、模糊评价法结合起来，并采用了变权向量，对集装箱办理站进行了综合评价。 ( 3 ) 铁路集装箱运输价格的合理制定问题。根据铁路集装箱运价中存在的主要问 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 题和铁路集装箱运输的特性，提出对不同附加值的货物采用不同的运输费率、实行折 扣、合理确定运行基价等措施，建立了铁路集装箱最优运价模型，并给出模型求解方 法。 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 曼皇曼曼曼m i i i 一_ _ 篡- - 曼曼! 蔓! 曼曼曼曼曼皇 第2 章铁路集装箱空箱调运问题及其优化方法 2 1 集装箱空箱产生的原因 据估计，当前全球空箱调配量占集装箱总量的2 0 ( 包括铁、公、水、航4 种运输 方式) ，调配费用已超过2 5 0 亿美元n 9 1 。我国由于资源分布和地区经济发展不平衡，集 装箱货源分布和流向存在很大差异，导致箱流在方向上的不平衡。而空箱调整的水平， 直接影响铁路集装箱的保有量以及运输成本。因此，合理调度空箱对提高运输质量，增 加铁路集装箱运输市场份额有着极其重要的意义瞳0 | 。 一方面，由于我国自然资源分布的不平衡，地区经济发展和城市布局等因素的影 响，全国集装箱货源分布及流向存在着很大差异，这就导致了箱流在方向上的不平衡； 另一方面，各种交通方式竞争十分激烈，货主对集装箱运输提出的要求越来越高。影 响着铁路集装箱输运市场一个很重要原因是空箱调整问题，一些车站因空箱不足而产 生等待装箱时间过长，而另一些车站则有空箱积压，大大影响了集装箱的运用效率。 低效的空箱调运管理不但浪费大量的空箱资源，同时也使得相关成本急剧上升，对集 装箱运输经济效益具有深远的影响。因此合理调度集装箱空箱对提高运输服务质量， 提高铁路集装箱运输市场份额有着极其重要的意义。集装箱空箱调运，其根本原因在 于货运需求与运力供给之间的不平衡。其中有些是客观原因造成，无法避免；有些则 是主观原因造成的，属于不合理调运。 主观原因造成的空箱调运是指人为因素形成货流不平衡状况引起箱子供需矛盾， 这种空箱调运的成因较为复杂，一般是由经营方针不妥或管理水平不高引起。这一点 我国和较发达国家相比尤为突出，其主要表现为：在车站，集装箱的作业流程除了 需要一定的装卸作业外，还需要一系列的检疫，卫生的手续和过程，由于集装箱管理 信息系统尚不完善，管理水平落后，致使集装箱单证流转不畅以及交接手续不全，集 装箱动态记录传送速度慢，严重影响箱子周转速度及调度，为应付急需不得不调运空 箱。由于点线能力不协调引起的专办站空箱调运。由于车站和相邻线路之间能力不 协调，造成集装箱周转时间长，车站压箱严重，不得不调运空箱。 2 2 集装箱空箱调运的特点 1 随机性 集装箱空箱调运系统的随机性主要表现在集装箱空箱的需求和供应产生的随机 性，需求和供应的数量与时间，系统内影响因素等均具有随机性。 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 曼曼曼。i ! 一_ 一i l l 一- - i 曼曼皇曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼! 曼曼曼皇曼皇苎曼曼曼苎皇曼! 曼皇曼! 曼曼蔓曼皇曼舅 2 动态性 由于需要在不同时间内对空箱调运进行决策( 包括数量和流向) ，而现实中的集装 箱发生量较多，空箱的需求地和供应地之间随时间变异。如某时间段某站对集装箱产 生需求，而下一个时间段或下几个时间段内，该地产生出空箱，形成空箱的供应。因 此，集装箱空箱调运是个动态的离散过程。 3 复杂性 铁路集装箱运输空箱调运，涉及到不同的站点和箱型较多，站点如港口站、铁路 枢纽、口岸站、内陆地区的货运站等；箱型如2 0 t f 、4 0 f t 普通箱、冷藏箱以及其他特 种箱等，所有这些都给空箱调运带来很大的复杂性。 4 运输需求和供应时间上的限制性 在实际调运过程中，为保证集装箱用户的运输需求的顺利实现，需求方对集装箱 空箱的供应要求在规定时间内完成，一旦超过规定时间或过早地完成空箱从需求地到 供应地的调运，就会导致不必要的集装箱堆存损失、违反合同损失、空箱需求不足损 失等。 2 3 集装箱空箱调运所要解决的核心问题 铁路集装箱运输管理机构不可能无限地购置集装箱，所以市场上流转的集装箱是 有限的，即该资源是稀缺的。另一方面，由于各用箱单位自身的贸易量，也就是装箱 货物的有限，形成了对集装箱需求的有限性。 有时在某个时期集装箱的供应量大于需求量，这样空箱调运的重点是如何调配、 调配多少、何时调配出集装箱以备需求地的需要或以备后期需要；有时该地对集装箱 的需求量大于集装箱的供应量，这时就应考虑如何从其他地方调配空箱以满足需要。 所以，空箱调运的问题就是如何解决集装箱的需求与供应的不平衡问题，是控制和决 策集装箱从供应地到需求地的流动，研究空箱调运的目的就是追求成本的最小化或利 润的最大化和尽量满足货主的需要。集装箱空箱调运，其核心在于解决以下三个问题： 何处调运空箱：何时调运空箱；调运多少空箱【2 】。 2 4 集装箱空箱与空车调运的联系与区别 1 集装箱空箱与空车调运的联系 空集装箱流的调整，原则上类似空车调整，在调整方面二者存在多处相似性。 产生的原因相同。都是由于货物运输需求和运输工具供给之间在时空上的不平 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 衡所引发的。 处理方式相同。都是通过运输系统自身，采用一定的组织优化方法来实观它们 的调配。 所需解决的核心问题相同，都是要解决流量0 d 和路网配流的问题。 追求的目标相同。都是为了减少空载运输工具在调整过程中产生的额外消耗。 配调的目的相同。都是为了解决由于货物运输需求和运输工具供给之间的矛盾 而引发的不平衡。 2 集装箱空箱与空车调运的区别 铁路空箱调运与铁路空车调配也有一定的区别。 调配等级不同。空箱的调运仍然需要提供一定数量的空车以供运送，是基于空 车调配前提下的空载工具的调配。 组织形式不同。铁路空车调配可以采用多种形式的不同等级的货物列车组织形 式进行输送；而空箱调配一般是采用班列( 包括空箱直达) 的形式来组织输送。 调配范围不同。一般来讲铁路空车的调配是一个多层次多范围的问题，包括全 路全局几个范围层次，还可以根据不同d o 点的性质分为技术站间，分界口间及所有货 运站点间的空车调整。因此，它是一个多范围多层次上的优化问题。而对于空箱调运， 限定了它的调配范围是对于整个路网的，o d 点的性质为集装箱专办站。与空车调整相 比，具有相对较少的d 0 点对。 调配作用不同。由于空车调配具有多范围多层次的性质。因此，它既有计划指 导的作用又有日常调整管理的作用。而空箱调整的单一性，使它只能作为对专办站作 业量和运输计划制定的依据，由于日常运输的随机波动性，而无法使其真正与专办站 间空箱调运的日常计划相符合。 2 5 集装箱空箱调运优化方法 2 5 1 建模相关问题说明 对铁路集装箱空箱的运输为非生产运输，不产生运输产品，因此，应尽量减少空 箱调拨产生的总费用。这是建立铁路空箱调整综合优化模型的基础。 以前在考虑空箱调整问题时，往往只以空箱在途运费作为空箱调拨产生的总费用， 忽略了空箱到达需求站的时间对总费用的影响。对空箱的需求站而言，若空箱过早到 达会使需求站产生更多的空箱管理费( 本文称为“额外管理费”) ：若空箱到达太晚会 西南交通大学硕士研究生学位论文第10 页 ii i i l i i 曼! 皇曼皇皇! 鼍曼鼍曼曼皇曼! 曼曼曼! ! 曼曼! 曼! ! 曼曼 推迟运输或流失货源，从而产生一些损失费。假设j 站( 空箱需求站) 满意的空箱到 达时间为：较早时间为p ，较晚时间为，那么，当空箱在p ，间到达时，j 站无额 外管理费或延误费；当空箱在p ，之前到达时，j 站产生额外管理费和损失费：当空箱在 ，之后到达时，j 站产生损失费乜引。很显然，为了降低空箱需求站的运输成本，建立铁 路空箱调整综合优化模型时，应尽量减少空箱调整中需求站的额外管理费和损失费。 另外，我国的铁路网线路繁多、线路纵横交错，因此，从a 站到b 站有多条径路 可以选择。将a 站的空箱调拨到b 站选择不同的径路，产生的平均每个空箱的运输费 用( 若空箱在该线路要进行中转时，含中转费用) 、运输时间( 若空箱在该线路要进行 中转时，含中转时间) 是不同的，因此，建立铁路空箱调整综合优化模型时，应尽量 选择使空箱的运输费用+ 额外管理费和延误费( 与运输时间相关) 最小的径路。这 也是以前在考虑空箱调整问题时忽略的问题。 当然，建立铁路空箱调整综合优化模型时，还要考虑到区间通过能力的需求。 2 5 2 空箱调拨优化模型 2 5 2 1 问题描述 在路网中，设有n 个车站急需集装箱空箱，有m 个车站有多余的空箱，并且各站 对集装箱的到发时间有一定的要求，探讨建立一个铁路空箱调拨综合优化模型，使得 空箱调拨总的运输成本最低。 2 5 2 2 变量定义 ( 1 ) 路网中有m 个车站有多余的空箱，数目为仍( i - - i ，2 ，3 ，m ) ； ( 2 ) 路网中有n 个车站需要空箱，数目为b ，( j - - i ，2 ，3 ，n ) ； ( 3 ) 从i 站走行第k 条径路运输到j 站的空箱数为x ：； ( 4 ) 空箱从i 站到j 站可走行的径路有k 条 k - - - i ，2 ，3 ，1 ) ； ( 5 ) 从i 站走行第k 条径路到j 站，平均每辆空箱的运输费用( 含中转费用) 为c 礤； ( 6 ) i 站空箱的出发时间为： ( 7 ) 走行第k 条径路从i 站到j 站空箱的运输时间( 含中转时间) 为碟； ( 8 ) j 站单位时间单位数量空箱的额外管理费、延误费分别为，、职； ( 9 ) i 站和j 站之间第k 条径路的通过能力限制为蟛； ( 1 0 ) 在j 站顾客所能承受的集装箱空箱最早到达时间为p ? 、最晚到达时间为 l j 喇 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 1 页 ( 1 1 ) 在j 站顾客满意的集装箱空箱最早到达时间为e ，、最晚到达时间为， 2 5 2 3 货主对服务时间满意度函数 在集装箱运输中，顾客满意与否是与空箱能否在规定时间内到达密切相关，以最小 的运输成本而获得货主最大的满意度，使顾客获得最大实惠，若( r + 哦) 落在le j ，z ，l 上， 完全满足货主的要求；若( 矿+ k ，佾伍l c n , a x ，巳) 或( ，严 上，比较满足货主的要求； 若( r + 咙) 落在 o ，尹) 或( 尸，佃) 上，货主不能接受。 因此，得到货主对服务时间满意度函数如下： 历( k ) = 一1 ( p ( ，+ 嘭) 1 ) 0 ( 尹( 矿+ 咙) 巳，或t 尹) ( 2 1 ) ( ( + 鹕) 尹) 2 5 2 4 优化模型 仅讨论当荟q2 荟屯的情况；当喜口f 喜q 时，可通过增设虚拟的供应站和需求站来 解决从以上分析可知，铁路空箱调整综合优化模型为【l ，2 1 ： 约束条件 约束条件中： 肘i， c 聪x ：+ 】，矽 一 i = ij = ik ；i i t ii n 么= i i， + cb i t ia x 已 f = l，= i 七；i n， 噶= q j = lk = l x 埘( t y k ) 1 工： ( 2 2 ) 】 j ， 菇= 乞( j = l ，2 ，3 ，n ) ； i = lk = l 苟s 蟛( i = 1 ，2 ，3 ，r r l ，j = 1 ，2 ，3 ，n ) 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 2 页 第一个式子表示：第i 个供应站发送的空箱数等于该站拥有的空箱总数； 第二个式子表示：第j 个需求站接收的空箱数等于该站需要的空箱总数； 第三个式子表示：要满足运输能力约束。 西南交通大学硕士研究生学位论文第13 页 第3 章铁路集装箱办理站集中化及其评价方法 鉴于目前全路集装箱办理站过多，集团内部竞争导致资源利用率较低的情况，因 此可适当减少办理站，这符合货运作业集中化的原则，也有利于铁路货运向第三方物 流的进一步迈进。因此，对路网上的集装箱办理站的布局进行调整，停办运量小的车 站的集装箱运输业务，把业务集中在大型集装箱网络结点站办理( 在此，称为集装箱 办理站的集中化) ，充分发挥铁路的中长途运输优势，提高运输效率，扩大运输能力， 加速货物送达，保证运输安全，增加经济效益。 3 1 集装箱办理站的性质、功能和作用 铁路集装箱办理站，是全国铁路集装箱运输布局调整的二期工程，是按照集装箱 运输发展趋势和现代物流发展要求建设的专业化的集装箱办理站。集装箱办理站是由 车场和货场组成，配备必要的仓储、装卸、搬运、检修、维护设备和手段，是专业办 理2 0 f f 、4 0 f t 集装箱为主体，近期兼容i t 、l o t 集装箱，部分也可办理其它特种集装 箱的承运、发送、装卸、中转、保管、到达、交付铁路货物运输作业的集装箱货运站， 是区域性铁路集装箱运输的中心，对周边地区具有较强的辐射作用。全国规划了4 0 个 部分中小省会城市，大型港口和主要口岸作为铁路集装箱办理站。 集装箱办理站的建设必须考虑： ( 1 ) 能为一关三检提供场所； ( 2 ) 提供海关监管区； ( 3 ) 足够的集装箱存放空间； ( 4 ) 特种箱存放区如冷藏箱、危险品箱； ( 5 ) 建立物流仓库； ( 6 ) 港口办理站，应把港口作为车站的一部分加以考虑，设立与航运中心联网的信 息中心，随时可发布至世界各地的航运信息和报价。 办理站应该具备以下的功能： ( 1 ) 具有接发成列集装箱的能力； ( 2 ) 具有专业化的集装箱装卸和搬运设备： ( 3 ) 具有现代化、开放式的管理信息系统： ( 4 ) 具有一定的集装箱储存和空箱调配功能； 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 4 页 曼曼! 舅曼曼曼曼曼! 曼! 曼! 曼曼! 曼曼曼曼皇! 一； i i = _：i ：i i i ( 5 ) 具有在周边地区发展现代物流的接口条件； ( 6 ) 部分具有办理国际集装箱运输的相关设施； ( 7 ) 部分具有办理国际、国内集装箱多式联运，“门到门”服务的相关设施。 办理站的主要作用： ( 1 ) 是面向客户，受理集装箱托运交付的重要窗口； ( 2 ) 担当集装箱班列接发功能，是集装箱运输相关信息发送、接受、交换处理地； ( 3 ) 集装箱装卸作业的指挥、实施场所； ( 4 ) 集装箱维修场所； ( 5 ) 集装箱统计数据的来源； ( 6 ) 为客户及路内其它环节提供集装箱信息。 3 2 铁路集装箱办理站集中化的原则 铁路集装箱办理站的集中化，停办什么样的集装箱办理站的集装箱业务是个关键 问题，这应根据车站所在线路的繁忙程度、区段的技术特征、运量大小等因素，并考 虑经济合理性和技术可行性综合评价。根据我国铁路目前情况宜考虑以下基本原则： ( 1 ) 运量小、货运设备简陋的集装箱办理站的集装箱业务应予以停办。应以小站作 为停办的主要目标，进行综合分析判断。需要特别指出，运量大小是停办集装箱办理 站的主要依据之一，但不是唯一判断标准。 ( 2 ) 集装箱办理站位于县级以下的行政区划所在地，应作为停办的主要依据之一。 乡镇所在地一般既不是近远期规划的经济发展中心，也不属工矿企业的集中地区，多 数以农副生产为主，集装箱办理站吸引范围内货源点少、货流分散，因此，应予以停 办。 ( 3 ) 集装箱网络结点站应选择位于大量集装箱的集散地或为近远期经济发展中心。 这些办理站吸引区域内。工农业生产发达，货流相对集中，交通便利。而且车站集装 箱运输设备比较齐全，运量增长时有扩建余地。 ( 4 ) 保留的集装箱站办理在区段内应尽量均匀分布。 3 3 影响我国集装箱办理站集中化的主要因素 铁路集装箱办理站的集中化，对我国目前来说，就是要停办一些集装箱办理站的 集装箱业务，将业务集中在较大的集装箱办理站办理，并将这些车站重点装备。目前， 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 5 页 哪些集装箱办理站应停办，哪些应进一步投资建设，这是我们必须重点考虑的问题。 要研究这些问题，首先必须研究与集装箱办理站集中化有关的主要因素，然后，对这 些影响因素进行综合评价，最后，根据评价结果确定铁路集装箱办理站集中化的实施 方案。 3 3 1 集装箱办理站作业量及作业品类 其与集装箱办理站集中化相关最密切，是直接影响因素之一。它主要包括以下因 素：考察年度发到作业量。发到作业量的大小，直接关系到集中化后的效益。规 划年度发到作业量。考虑集装箱办理站作业量不仅要考虑近期的运量，还应考虑当地 经济的发展是否会使办理站的远期运量产生突变。办理站专用线到发运量。有些办 理站虽然站内运量较小，但专用线的到发量较大，应考虑此因素。办理站季节性货 物比重。有的办理站虽运量不大，但因承运的是季节性货物，作业时间比较集中，对 此类办理站可考虑在一定季节内办理集装箱运输业务。 3 3 2 集装箱办理站设备条件 办理站自身条件是关系到集中化后的投资问题，也关系到集装箱、货车在办理站 的作业时间，行车的安全性，它还是保留或封闭的一个重要尺度，它主要包括以下因 素：办理站设备条件及作业能力。办理站设备条件好，有利于作业效率的提高，保 证作业质量。保留这样的办理站，可以充分利用办理站的设备能力，承担封闭站分流 过来的运量，否则会因设备的弃置不用，造成很大的浪费。作业能力余量。办理站 货运作业能力有富余，应该保留该类办理站通过接受转换过来的运量，提高效益和设 备利用率。改扩建可能性。设备能力尚能满足运量要求的办理站还需考虑未来运量 的增长，所以，办理站是否具备改扩建条件关系到该站的保留和投资问题。 3 3 3 集装箱办理站在区段内的设置地点 关系到集中化后办理站布局的合理性，它主要包括以下因素：相邻两集装箱办 理站间的平均距离。站间距越长，办理站被封闭后导致货主的公路运距及运费增加越 多。有无支线在本站与路网衔接。其与办理站的作业量以及办理站有无技术作业密 切相关，因而也关系到集中化后的效益。集装箱办理站是否靠近港口等集装箱集散 地。 3 3 4 集装箱办理站所在地的公路运输条件 这关系到集中化实施的可行性。公路运输条件好的地区，有能力承担因铁路集装 箱办理站集中化而产生的公路货运周转量的增加。它主要包括以下因素：路网密度、 西南交通大学硕士研究生学位论文第16 页 干线公路所占比重。这两项指标皆体现了当地公路的发展状况，在一定程度上可反映 当地对集装箱办理站集中化的承受力