（机械工程专业论文）西安铁路物流中心集装箱装卸机械选型研究.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第l 页 摘要 为紧跟国外铁路集装箱办理站向大型化、专业化、现代化方向快速发展的 先进发展模式，进一步推动我国集装箱运输迅猛发展，国务院2 0 0 4 年制定并 启动了中长期铁路网规划，提出集中建设1 8 个铁路集装箱结点站，以优化 全路集装箱办理站布局，实现我国铁路集装箱运输跨越式发展。本文基于西安 铁路物流中心集装箱结点站建设，在分析铁路集装箱物流市场发展现状及前 景、铁路物流中心集装箱装卸机械选型的重大意义和研究现状的基础上，通过 对常用铁路集装箱装卸机械进行比较和对西安铁路物流中心发展状况进行全 面系统研究，基于层次分析理论建立了西安铁路物流中心集装箱装卸机械选型 的数学模型，通过测算，科学确定了西安铁路物流中心主要集装箱装卸机械设 备及其数量，为西安铁路物流中心提高运营效率和运输能力，建设成为满足现 代物流发展需要、具有先进水平的大型办理站提供了一定的理论依据。 ( 1 ) 从作业特点、技术性能、作业成本等多方面，对正面吊、轨道门式 起重机和轮胎式龙门吊等常见铁路集装箱装卸机械进行了全面系统的比较分 析，为西安铁路物流中心集装箱装卸机械选型提供了理论依据。 ( 2 ) 根据西安铁路物流中心的设计规划，调查研究了西安铁路物流中心 建设现状，分析了其在机械选型方面面临的主要问题，并通过统计和预测数据， 论证了机械选型对西安铁路物流中心建设的重大作用和意义。 ( 3 ) 根据铁路集装箱装卸机械选型原则，对比定性选择和定量选择两种 不同选型方法，根据模糊决策理论，采用层次分析法，建立了西安铁路物流中 心的装卸机械选型模型。 ( 4 ) 在科学确定技术评价体系的基础上，构建了装卸机械选型判断矩阵， 通过进行一致性检验和层次总排序，得出了西安铁路物流中心集装箱主箱场应 优先采用轨道龙门吊装卸工艺系统提高中心站运输能力的结论。 ( 5 ) 依据对西安铁路物流中心集装箱运量预测数据，提出了西安铁路物 流中心集装箱货场平面布置方案，计算了应配备的主要装卸设备的数量。 关键词：铁路；物流；集装箱；模糊决策；装卸机械 西南交通大学硕士研究生学位论文第1i 页 a b s t r a c t t ok e e p u p w i t h f o r e i g nr a i l w a y s t a t i o nf o rc o n t a i n e r st ot h e r a p i d d e v e l o p m e n to fa d v a n c e dm o d ei nl a r g e s c a l e ，s p e c i a l i z a t i o na n dm o d e r n i z a t i o n ， t h es t a t ed e p a r t m e n t ，f u r t h e rp r o m o t i n gt h er a p i dd e v e l o p m e n to f c h i n a sc o n t a i n e r t r a n s p o r t a t i o n ，e s t a b l i s h e da n dl a u n c h e da ”l o n g - t e r mr a i l w a yn e t w o r kp l a n n i n g ” i n2 0 0 4 ，w h i c hf o c u s e do nb u i l d i n g18r a i l w a yc o n t a i n e rn o d es t a t i o n si no r d e rt o o p t i m i z et h ew h o l el a y o u to ft h ec o n t a i n e rh a n d l i n gs t a t i o n sa n dt oa c h i e v et h e r e a l i z a t i o no fc h i n a sr a i l w a yc o n t a i n e rt r a n s p o r t a t i o nd e v e l o p m e n tb yl e a p sa n d b o u n d s b a s e do nt h ec o n s t r u c t i o no fx i a nr a i l w a yl o g i s t i c sc e n t e rc o n t a i n e rn o d e s t a t i o n ，m yp a p e rd o e ss o m er e s e a r c hi nt h ea n a l y s i so ft h em a r k e ts i t u a t i o na n d d e v e l o p m e n tp r o s p e c t so fr a i l w a yc o n t a i n e rl o g i s t i c sc e n t e r , a n a l y z i n gt h eg r e a t s i g n i f i c a n c eo fh a n d l i n ge q u i p m e n ts e l e c t i o ni nc u r r e n ts t u d i e s t h r o u g ht h e c o m p r e h e n s i v ea n ds y s t e m a t i cs t u d yo nt h ec o m p a r i s o no fc o m m o nr a i l w a y c o n t a i n e rh a n d l i n ge q u i p m e n ta n dt h ed e v e l o p m e n to fx i a nr a i l w a ya n dl o g i s t i c s c e n t e r , m yp a p e re s t a b l i s h e d am a t h e m a t i c a lm o d e l so fh a n d l i n g e q u i p m e n t s e l e c t i o nf o rx i a n r a i l w a yc o n t a i n e rl o g i s t i c sc e n t e r , w h i c h i sb a s e do nt h e t h e o r e t i c a la n a l y s i so ft h el e v e l i tc a ns c i e n t i f i c a l l yc a l c u l a t eo u tt h et y p e sa n dt h e a c c u r a t en u m b e r so fm a jo rl o a d i n ga n du n l o a d i n gc o n t a i n e re q u i p m e n ti nx i a n r a i l w a yl o g i s t i c sc e n t e r , w h i c hp r o v i d e s o m et h e o r e t i c a ls o u r c ef o rt h e i m p r o v e m e n to fo p e r a t i o n a le f f i c i e n c ya n dt r a n s p o r tc a p a c i t yi n x i a nr a i l w a y l o g i s t i c sc e n t e ra n da l s op r o v i d es o m et h e o r e t i c a lb a s i st op r o m o t et h ed e v e l o p m e n t o fm o d e r nl o g i s t i c sa n dt h ea d v a n c e dl e v e lf o rt h es t a t i o ni nl a r g e - s c a l e ( 1 ) f r o mt h e c h a r a c t e r i s t i c so ft h e o p e r a t i o n s ，t e c h n i c a lp e r f o r m a n c e ， o p e r a t i n gc o s t s ，e t c ，ih a v em a d eac o m p r e h e n s i v ea n ds y s t e m a t i cc o m p a r a t i v e a n a l y s i so nc o m m o n r a i lc o n t a i n e rh a n d l i n ge q u i p m e n t ，s u c ha sp o s i t i v es u s p e n d e d ， t h et r a c k - t y p et i r e sa n dg a n t r yc r a n e s ，i no r d e rt oc a r r yo u tat h e o r e t i c a lb a s i sf o r t h es e l e c t i o no fh a n d l i n gm a c h i n e r yi nx i a nr a i l w a yl o g i s t i c sc e n t e r ( 2 ) a c c o r d i n gt ot h ed e s i g na n dp l a n n i n gf r o mx i a nr a i l w a yl o g i s t i c sc e n t e r , i t d o e ss o m ei n v e s t i g a t i o n sa n ds t u d i e s o ft h e l o g i s t i c sc e n t e ri nx i a nr a i l w a y c o n s t r u c t i o n ，d e p e n d i n go nw h i c hi ta n a l y z e st h em a j o rp r o b l e m sf a c e di nt h e s e l e c t i o no fe q u i p m e n t t h r o u g hc o l l e c t e dd a t aa n df o r e c a s t s ，i td e m o n s t r a t e st h e e q u i p m e n ts e l e c t i o no fx i a nr a i l w a yl o g i s t i c sc e n t e r , am a j o rr o l e i nt h e c o n s t r u c t i o na n ds i g n i f i c a n c e ( 3 ) a c c o r d i n gt ot h e r u l e sf o rs e l e c t i o no fr a i l w a yc o n t a i n e r h a n d l i n g e q u i p m e n ta n d t h e c o m p a r i s o nb e t w e e nt w od i f f e r e n ts e l e c t i o n m e t h o d s c h o o s i n gq u a l i t a t i v e l ya n dq u a n t i t a t i v e l y , i tm a k e sa ne s t a b l i s h m e n to f al o g i s t i c s c e n t e ri nx i a nr a i l w a yl o a d i n ga n du n l o a d i n ge q u i p m e n ts e l e c t i o nm o d e l 。b a s e d o nt h ef u z z yd e c i s i o nt h e o r ya n dt h ea h p ( 4 ) o nt h eb a s i so fs c i e n t i f i ca n dt e c h n i c a le v a l u a t i o ns y s t e m ，i tc o n s t r u c t sa j u d g i n gs e l e c t i o nm a t r i xo ft h el o a d i n ga n du n l o a d i n ge q u i p m e n tt h r o u g hv e r t i c a l c o n s i s t e n c ya n dl e v e lo fv e r t i c a ls o r t i n gt e s t ，a n dd r a w sac o n c l u s i o nt h a tt h em a i n f i e l db o xs t a t i o ni nx i a nr a i l w a yc o n t a i n e rl o g i s t i c sc e n t e rs h o u l db et h em a i n p r i o r i t yt ot h eu s eo fc r a n e sl o a d i n ga n du n l o a d i n gt r a c kp r o c e s sc e n t r a ls t a t i o n t r a n s p o r t a t i o ns y s t e m st oe n h a n c et h ea b i l i t y ( 5 ) o nt h eb a s i so ft h ex i a n r a i l w a yc o n t a i n e rl o g i s t i c sc e n t e r 劬硒c p r o j e c t i o n s ，i tm a k e so u tal a y o u tp r o g r a mf o rx i a nr a i l w a yc o n t a i n e rl o g i s t i c s c e n t e r , w h i c hc a l lc a l c u l a t eo u tt h en u m b e ro f m a j o rh a n d l i n ge q u i p m e n t s k e yw ord s ：r a i l w a y ；l o g i s t i c s ；c o n t a i n e r ； u n l o a d i n ge q u i p m e n t f u z z yd e c i s i o n m a k i n g ；l o a d i n ga n d 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，在年解密后使用于授权书； 2 不保密彰使用于授权书。 ( 请在以上方框内打“寸) 学位论文作者签名：褫 日期：泖7 ，文 指导老师签名：缸乏哆 日期： 吩2 西南交通大学学位论文创新性声明 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 文中作了明确的说明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 本学位论文的主要创新点如下： 1 针对以往铁路集装箱装卸机械选型的不足，提出了根据模糊决策理论， 采取定性与定量相结合的方法进行科学选型决策的思路。 2 在对三种主要铁路集装箱装卸机械设备综合比较的基础上，采用模糊决 策理论的层次分析方法，建立了铁路集装箱装卸机械选型模型。 3 针对西安铁路物流中心集装箱机械选型实际，运用层次分析模型确定了 其应配备的主要集装箱装卸机械设备，并根据运量测算，计算出了配备数量。 寸乏露 加9 ， ， 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 1 1 研究背景 第1 章绪论 1 1 1 世界物流发展趋势 世界物流业的快速发展可以追溯到上个世纪末期，尤其是在上个世纪9 0 年代以后，世界物流业持续1 0 年保持了每年2 0 - - 3 0 的高速增长，从而一 举上升为与高科技、金融业并驾齐驱的三大朝阳产业之“，。2 0 世纪5 0 年代 以前，企业物流强调的是运输效率；5 0 年代，企业物流强调的是降低成本和 提供客户服务；6 0 年代，出现了综合外包的概念，企业寻求物流外包开始成 为一种趋势；7 0 年代，强调运作整合和质量；8 0 年代，强调对企业的财务表 现和运作优化的问题；到9 0 年代，则强调物流对客户关系的作用和跨企业的 延伸。 全球物流业的发展中以美国和日本物流业的发展尤为突出。美国物流产业 规模为9 0 0 0 亿美元，占美国国内生产总值的1 0 以上，并以年平均2 0 以上的 速度增长；日本政府也非常重视物流产业的发展，早在1 9 9 7 年4 月，日本就拟 定了综合物流施策大纲作为改革国家经济进程的重要一环，并提出了”综 合物流管理”这一观点，使日本物流业的现代化进程更进一步。 从世界范围来说，现代物流产业呈现全球化、供应链化、全方位化、需求 化、效益化、高附加值化和科技化的发展趋势。近年来美国总统轮船、联邦快 递、丹麦马士基、日本通运、佐川急便，德国西门子等跨国物流企业都在角逐 世界物流市场。现代物流也进一步向外围延伸，与通关、商检相连，与商流、 资金流、信息流捆绑在一起，把物流纳入到生产、流通与消费整个经济领域。 为了适应消费者的需要，物流企业也逐步增加冷藏运输车辆，大量增建冷冻仓 库，形成一条制冷链物流体制，牛奶、肉蛋、海产品、蔬菜、水果等一律冷藏、 冷冻化流通。环境污染、生态保护等问题也日渐得到重视【“。 物流的信息化步伐也在不断加大。各种信息平台、电子数据交换系统e d i 、 事务处理系统t p s 、管理信息系统m i s 、决策支持系统d s s 、销售时点信息系 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 统p o s 、地理信息系统g i s 、全球卫星定位系统g p s 、智能交通运输系统i t s 等 信息处理和条形码技术、射频标识技术在物流中广泛运用，将使信息实现共享， 信息传递更加方便、快捷、准确，大大增强了运输、保管、装卸、搬运、包装、 流通加工、配送等物流各环节的功能，使物流与商流、资金流、信息流融为一 体，提展。除此之外，物流新技术也将广泛应用，智能化交通运输、无人搬 运小车、机器人堆码、无人操作叉车、自动分类分拣系统、无纸化办公系统、 模块化技术、仿真技术等现代物流技术，都将进一步提高物流机械化、自动化 和智能化水平，提高供应链管理质量，使物流进入新的发展阶段“? 。 1 1 2 我国铁路集装箱物流发展现状及趋势 近年来，随着经济的发展，人民物质文化生活水平的不断提高，被喻为“2 0 世纪的运输革命”的集装箱运输因其安全性高、包装省、手续简单、效率高、 便于实现“门到f - j ”运输而得到快速的发展，我国铁路集装箱运输自2 0 0 0 年 后也获得了大幅度的发展。 铁路运输作为国计民生的重要组成部分，与公路运输、国际航空、航海运 输相比，受行业垄断、进驻壁垒高、运输成本低廉、运力相对不足等众多因素 的制约，铁路货运市场的竞争压力相对较小。我国铁路以占世界铁路6 的营 运里程，完成了世界铁路2 4 的运输量，铁路平均运输密度居世界第一；中 国铁路现有营业里程7 4 万公里，年发送旅客1 1 亿人次，发送货物2 5 亿吨， 旅客周转量和货物发送量两大指标均居世界第一* ，。铁路物流运输拥有政策、 市场、资源、产业等四个其它运输方式难以企及的优势。 第一是有政策优势。中央和地方政府高度重视现代物流业的发展，相继出 台了相关的物流发展政策。“十一五期间，我国铁路将重点推进客运专线的 投资建设，提高复线和电气化的比例，实现技术装备现代化的发展目标。2 0 0 4 年国家发改委等9 部委下发了关于促进我国现代物流业发展的意见，政策 的出台为我国现代物流业的发展奠定了良好的基础，国家鼓励已具备一定物流 服务业务专长、组织基础和管理水平的大型企业加速向物流领域转变，尽快形 成竞争优势，成为中国物流发展的领先者。 第二是有市场优势。长期以来，我国铁路系统吸引了国民经济几乎所有行 业中各个层次、不同类型的企业以及个人，并且与国内外数以万计的厂矿和用 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 户保持长期协作关系，具有最稳定、广泛的客户群和较高的品牌价值，为进一 步开展物资配送、流动；b n q - 等物流增值服务创造了良好的市场基础。 第三是资源优势。铁路拥有近7 万公里营业线路连接各主要水、陆口岸， 形成了点多、线长、面广、基本覆盖全国的铁路运输网络；铁路拥有大量的货 运站、货场及仓库，尤其是设置于港口和陆路口岸及大城市的货运枢纽站场， 已具备实现包装、仓储、装卸、中转、配卸等物流服务的基本能力，具有发展 成现代化物流中心和配送中心的有利条件。 第四是有产业优势。截至2 0 0 5 年底，全国铁路总营业里程达到7 5 万公里， 其中复线2 5 万公里，电气化线路2 万公里，已覆盖我国各省、自治区、直辖市。 根据中长期铁路网规划，蛰j 2 0 2 0 年，我国铁路营业里程将达n l o 万公里， 这标志着我国铁路网不仅规模有大的扩展，线路标准和水平有质的飞跃。遍及 全国发达的运输网络为铁路发展现代物流提供了坚实的保障。加之目前铁路系 统已形成了以光纤为载体、覆盖全路6 0 的有线传输网，覆盖1 4 个铁路局1 8 0 0 个站点的数据网，覆盖1 4 个铁路局及所属分局的卫星通讯网、电视电话会议网 和机关计算机局域网。铁路系统已投入使用或正在开发、完善的铁路通讯系统， 铁路运输管理信息系统t m i s 以及运输调度指挥管理系统d m i s 等信息系统，另 外，还拥有较完备的装卸、搬运和存储系统，为铁路从高端切入现代物流提供 了绝佳的条件跚。 此外，很少受天气因素的影响，比较安全，对于中、长距离的货运运费低 廉，单次运输批量大，运输速度较快，属于一种绿色节能的物流方式等有利条 件也是其他物流手段无法比及的优势。 随着经济全球化的快速发展，新能源、新技术的开发利用以及环保的要求， 对铁路运输市场构成了潜在的影响。多形式、多所有制的运输方式迅速发展， 公路、航空、水运、邮政快运以及第三方物流等的快速增长，以其灵活、方便、 “f - j n 门”的特性，对铁路运输市场形成了强烈的冲击，导致铁路货运市场严 重丢失盯，。而铁路集装箱运输自身也存在着制约铁路物流发展的弊病，亟需解 决。 首先是管理体制不畅，有待进一步完善。从企业内部来看，许多铁路物流 企业仍然沿用传统的职能部门组织结构，不利于协调各部门的物流管理工作， 严重制约着企业整体的统筹和规划。从企业间合作来看，缺乏一个集中调度机 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 构，造成既有资源得不到充分利用，规模效益不能体现。由于体制和观念的原 因，使现代物流的相关活动如运输、储存、保管、搬运、装卸、货物处置、捡 选、包装、流通加工、信息处理等被人为分割，缺乏全方位、全过程、一体化 供应链管理。 其次是技术装备水平不高，科技含量低。我国铁路集装箱箱型结构单一， 不能满足高质量、高附加值货物运输的需求，制约了我国铁路和其他运输方式 开展多式联运特别是国际多式联运。集装箱专用车底配备不足，许多货场的装 卸机械设备落后，装卸效率低下，不适应集装箱运输发展标准化、专业化的要 求。铁路t m i s 系统虽已初具规模，但没有形成网络体系，难以与企业外部的 市场信息即时沟通和共享【9 1 。 第三是服务质量落后，工作效率偏低。目前铁路物流企业的思维定势、思 想观念、管理方法还局限于以某一地区的资源和市场为轴心的封闭或半封闭的 小生产式管理模式，从而在运作过程中失去启动网络整体效能的功能，导致失 去网络经营的战略优势“。仓储管理观念保守，管理手段陈旧，绝大多数的仓 库数据处理仍停留于账、卡、物相符的手工操作水平上，使用先进的电子商务 系统为客户提供实时的信息追踪、查询和传输服务只是一种纸上规划。同时由 于管理体制及设备等原因，与其他运输方式的衔接还不够紧密，没有充分发挥 集装箱运输的特点，实现“门到门”运输的全程整体优化。 第四是资源配置不合理，缺乏统一科学规划。一方面缺少物流基地和配送 服务中心，另一方面物资储备管理机制落后。生产物资材料层层储存，分散储 备等的储备管理模式占用了大量的流动资金，物资管理成本高，与市场经济的 要求和供应链管理思想背道而驰，存在着明显弊端。 第五是管理人才缺乏，物流运作效率低下。铁路系统内物流职业培训以及 上岗资格培训较少，员工专业知识面有限，企业中层干部中具有大本以上学历 者寥寥无几，掌握供应链管理知识，有创新意识的企业管理人才相当缺乏，因 而使得企业物流管理水平不高，物流运作效率低下，。 虽然我国铁路物流业与国外同业相比有着很大差距，但物流业是一项充满 生机和有着无限发展前景的朝阳产业。随着经济体制改革的不断深化，铁路传 统体制和经营方式也在进行着深刻变革，我国铁路物流产业的发展必须要结合 行业现状，明确目标定位以及未来的发展方向，从而取得我国铁路物流的核心 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 竞争力。根据我国铁路发展的实际和国外发达国家的经验以及科学技术发展方 向，我国铁路物流大概有以下几个发展趋势： 一是实现全国铁路物流网络集团式运作。有效利用铁路资源，突出专业化 铁路运输优势，为客户提供中长距离、快捷、安全、低廉的运输服务是铁路干 线运输类企业的首要发展方向。 二是大力发展集装箱运输。加入w t o 后，内外贸易得到迅速增长，进出 口商品结构逐渐优化，进出口商品的集装箱化率不断提高，铁路未来国际集装 箱运输发展的潜力和空间巨大，铁路集装箱运输需求将有更大的发展前景。据 预测，2 0 1 0 年铁路适箱货物将达n 2 6 亿t ，2 0 1 5 年将达到3 1 亿t n ”。 三是进一步提高物流专业化水平。在现代物流条件下，铁路必须改变服务 理念，根据上、下游客户的需求，与基于其它运输方式的物流企业建立虚拟物 流联盟，优化配置资源，将铁路集装箱系统与其他运输方式的管理信息系统、 国际集装箱信息系统联网，便于实现集装箱国际多式联运，变单一的运输方式 为多种运输方式的最佳组合，整合物流信息网络和基础设施，构建一体化物流 平台，发展公铁多式联运、物流加工、集装箱和托盘配送业务，建立配送中心， 实现“门对门服务，成为全程物流服务的供应者，实现“双赢”或“多赢 。 四是发展可视化系统。随着铁路系统信息网络的不断完善、互联网信息共 享体系不断形成，铁路物流业务的可视化系统将得到广泛开发与应用，供应链 企业可以在供应链网络上实现对产品的实时跟踪。可视化技术的应用和系统开 发，将是铁路运输物流在未来市场竞争中取得优势的一个重要手段。 综上所述，随着中国物流产业的迅速发展，传统的铁路货运难以满足现代 化物流发展的需要，铁路系统企业必须加快向现代物流转化的步伐，通过资源 整合，逐步转变为以铁路运输为核心优势、规模经营、系统服务的现代化物流 企业，发展成为我国物流市场的中坚力量。 1 2 铁路物流中心集装箱装卸机械选型研究意义 1 2 1 我国铁路集装箱结点站建设现状 现代物流本身是一个包含整体观念的概念，以提供全程物流服务为特征。 因此其运作需要网络化的物流结点体系、比较完善的物流系统经营机制和管理 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 体制、以及具有现代物流理念和运营能力的经营人。对比集装箱多式联运与现 代物流的实现条件与特性，可以发现铁路集装箱结点站具备现代物流中心必须 的资质条件，具有向区域物流中心发展的独特优势。由于集装箱多式联运的经 营运作必须依靠网络化的集装箱货运站点、比较完善的多式联运规范制度以及 具备一定资质条件的多式联营经营人等条件，因而随着以集装箱多式联运和门 到门运输为核心载体的点到点的网络化综合物流运输体系的逐步发展和形成， 发展铁路集装箱结点站，向铁路集装箱物流中心化发展，已经成为提高铁路集 装箱运输市场竞争力的重要条件。 由于铁路集装箱结点站具备得天独厚的优势，铁道部提出了跨越式发展， 实现传统中国铁路向现代企业转型的口号。由于集装箱办理站已构成我国铁路 集装箱运输能力的瓶颈，2 0 0 3 年1 2 月铁道部成立了中铁集装箱、行邮、特货 三大专业运输公司，拉开了铁路货物运输改革的序幕。国家第十个“五年计划 制定了加快建设铁路集装箱物流中心，实现集中化、规模化、现代化发展的我 国铁路集装箱发展规划，以利于大幅度地提高我国铁路集装箱运输的能力。按 照总体规划，到2 0 1 0 年，全国将建成1 8 个围绕省会城市、大型港口和主要内 陆口岸的技术先进的集装箱结点站和4 0 个为区域经济服务的集装箱专办站以 及1 0 0 个代办站。规划的1 8 个铁路集装箱结点站实际上是公铁联运车站，它 们或者位于路网上重要的结点( 例如北京、沈阳、郑州等站) 、或者位于海港 城市( 例如上海、青岛、宁波、深圳等站) 。在此基础上国家计划通过新建、 改造现有集装箱办理站，形成点、线、网相互协调、技术设备先进、管理现代 化、功能完善、能力强大的集装箱运输网络h “。 1 2 2 铁路集装箱装卸机械选型的涵义 设备选型( p l a n tm o d e ls e l e c t i o n ) 主要是指根据工艺要求及市场供应情况， 按照技术上先进、经济上合理、生产上适用的原则，提出几种可供选择的方案， 择优选购所需设备的运作。也就是指在生产工艺流程确定以后，根据工厂生产 规模和工艺过程的要求，选择设备的型号和数量，。设备选型应符合技术工艺 要求。选择那些为采用特殊生产技术和达到特定生产能力所需要的、最优的高 效能设备和机械。设备选型具体考虑的内容有：设备生产效率，工艺质量保证 程度，可靠性，维修性，安全性，环保性，能源、材料消耗低，使用寿命长等 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 特征n s ，。 由于生产同种产品的设备有很多，设备的规格和型号不同，其加工工艺技 术也不相同。生产工艺决定了产品的生产周期、物料消耗、产品质量、产品的 外型尺寸以及工人的劳动强度等，因此在设备选型时要对其加工工艺、产品成 本、工人操作安全、设备投资等进行综合性能分析，确定最佳设备“。 对铁路集装箱物流中心而言，装卸机械选型主要是指依据铁路集装箱物流 中心的地理位置、自然条件，在对未来物流中心集装箱运量进行科学测算的基 础上，按照技术上先进、经济上合理、生产上适用的原则，择优选购配置集装 箱装卸所需的设备。 1 2 3 铁路集装箱装卸机械选型研究意义 对我国铁路集装箱结点站的建设而言，由于铁路集装箱运输需要3 项必不 可少的条件：即集装箱、专用平车和集装箱办理站。办理站的主要功能是把集 装箱在公铁车辆之间进行换装，那么装卸设备也就成了办理站的核心。选择了 什么样的装卸设备自然也就确定了办理站的模式，或者说确定了模式也就确定 了装卸设备。而装卸设备的选型科学与否，则直接影响了集装箱结点站的选址、 布局问题，进而会影响建设成本、长远发展等一系列问题。因此，研究集装箱 结点站装卸机械选型具有非常重要的现实意义。 集装箱结点站使用配置科学，利用高效的装卸设备可以使铁路物流企业在 装卸生产活动中达到以最少的人力、物资和资金，即活劳动和物化劳动消耗， 取得最大效益。进行集装箱装卸设备选型研究，对铁路物流企业来说具有现实 意义和深远的战略意义，主要体现在以下三个方面： 首先是有利于提高结点站建设成本管理效益。以集装箱装卸作业为主的集 装箱中心站，装卸成本占了主营业务成本的绝对比例，很明显，装卸成本的高 低直接影响着企业的利润水平，加强对集装箱装卸设备选型的研究，控制和降 低装卸设备成本是企业挖掘内部潜力，提高企业效益的重要源泉“”。 其次是有利于提高企业竞争能力。铁路物流产业要想在物流市场上持续占 有重要地位，就只能根据市场的定价来控制企业的建设成本和生产成本，使得 本企业的产品或服务在成本上具备市场准入的竞争能力。降低装卸成本，不但 能提高每装卸一吨货的盈利，关键是能提高市场竞争力，在承揽货源时掌握主 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 动权。 第三是有利于优化装卸工艺，便于成本预控。通过分析不同装卸设备投资 成本，科学选择装卸设备，有利于生产调度部门在未来装卸生产中合理安排昼 夜生产计划，选择运行成本最省的工艺流程进行装卸作业，为技术安全部门工 艺流程的设计和优化改造提供可靠数据，实现装卸成本预控。 1 3 铁路集装箱装卸机械选型研究现状 1 3 1国外研究现状 1 美国铁路多式联运车站装卸机械选型情况 美国的多式联运起始于2 0 世纪2 0 年代。直至1 9 5 6 年4 月2 6 日，美国i d e a x 号第一次装载了5 8 只集装箱从纽约( p o r tn e w a r k ) 运输至休斯顿时起，开辟 了集装箱运输的先河。2 0 世纪9 0 年代起，集装箱运量逐渐超过了挂车的运量。 ( 见图1 1 及表1 1 ) 。 表1 - 1 美国铁路多式联运运力统计( 1 9 9 9 2 0 0 3 年) 1 9 9 9 年2 0 0 0 钲2 0 0 1 年2 0 0 2 年2 0 0 3 年 国内标准集装箱箱 22 0 6 4 3 723 7 01 8 725 0 51 5 627 1 79 4 330 3 24 8 3 i s o 国际标准箱箱 47 7 45 6 253 2 64 8 254 1 60 5 758 7 08 7 964 7 00 8 0 集装箱总运量箱 69 8 09 9 976 9 66 6 978 5 18 2 885 8 88 2 295 0 25 6 3 挂车辆 28 6 01 1 326 4 24 3 724 1 39 3 323 4 55 0 82 4 0 05 5 8 铁路多式联运总运量箱 98 4 l1 1 21 03 3 91 0 61 03 3 51 4 61 09 3 43 3 0 1 19 0 31 2 1 2 0 世纪7 0 年代以后，随着集装箱运量的增长( i s o 箱及国内箱) ，尤其 是8 0 年代双层箱运输的急剧增长，多式联运发生了根本性的变革。这种变革 的标志之一是，关闭了中小运量的车站，把数千个多式联运站缩减为2 0 3 个大 型的多式联运站。另一个标志是，变“驼背运输站台式”装卸为机械化作业。车 站的卸车作业方式如图1 1 所示，装车与之相反。 半挂车卸到装卸线旁 - 轮胎吊或正面吊卸火车用拖车牵弓到储存区 叫集装箱卸到线旁的挂车 ：卜 i “一。”。一i 图1 一l 美国铁路多式联运车站卸车作业方式框图 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 美国的这种作业方式使车站呈现出以下特点。 一是装卸机械只起装卸作用，不覆盖储箱区，为此不需要大跨度起重机； 二是储箱区基本是半挂车和底盘车的车位：三是需要面积相当大：四是装卸时 与挂车配合效率很高，需要的装卸机械台数很少；五是与挂车和半挂车配合装 卸，可以最大限度地发挥装卸机械的效率：六是列车长度一般都很长。七是装 卸线不需转线可以兼作到发线。 鉴于以上诸多因素，美国车站选择了轮胎吊( o v e r h e a dc l a l l e ) 、正面吊或 叉式处理车( s i d e l o a d e r ，p o 却a c k e r ) 作为装卸机械。轮胎吊的优势在于可以 在装车前预先把待装挂车置于站台上。轮胎吊的好处是价格低、效率高、可配 置刚性防摇。 美国许多新建的大型多式联运车站都采用了轮胎吊，而且两条装卸线并列 布置，轮胎吊可以很方便地在两条装卸线之问转移( 见图1 - 2 、1 3 ) “”。 图i - 2 美国铁路多式联运车站常用机械左轮胎吊、中靠背吊、右正面吊 图1 - 3 美国铁路多式联运车站典型布局图 2 西欧铁路多式联运车站装卸机械选型情况 西欧铁路多式联运车站的基本作业方式为尽量箱不落地换装。在大中型办 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 0 页 理站采用大跨度门吊作为装卸机械。跨内装卸线为3 _ 4 条( 法国多为3 条，德 国等多为4 条) 。可以实现箱不落地直接进行公铁换装和铁铁换装，因此，所 需的储箱箱位数较少。 西欧铁路多式联运车站的基本特点如下： 一是欧洲车站面积不是很大。由于面积狭小，欧洲各国不能采用美、加的 作业方式，即大面积、长保管时间、远离式存储。欧洲采用了箱不落地直接换 装式；二是欧洲的列车长度较短，为采用走行速度较慢的门式起重机的布局提 供了条件；三是多数中小多式联运车站采用2 班制：四是装卸线长度较短；五 是在车站的设计中，门吊的作业效率取为2 4 箱他，正面吊的作业效率取为1 5 箱，i l ：六是中、高运量的车站一般采用轨行门式起重机、门吊与正面吊相结合 和门吊、正面吊与水平运输设各相结合等三种工作方式：七是典型的传统车站 是标准的尽头式车站并配置门式起重机的车站。( 见图i - 4 、i - 5 ) u “和图( i - 6 ) 。 图l _ 4 德国汉姆铁路多式联运站一2 线柬 幽i - 5 意大利维罗那铁路多式联运站一2 线柬 西南交通大学硕士研究生学位论文第11 页 圈1 6 西欧铁路多式联运车站一个装卸线束的布局图 13 2 国内研究现状 国内学者根据我国的实际情况，经过研究，认为决定装卸设备选型的主要 有土地价格、多式联运集装单元、作业存储模式、集装单元在站驻留时间、列 车长度、牵引动力、平均运距等7 个因素。 可以看出由于国情的原因，我们没有足够大的面积可资利用，自然条件是 无法学习的。当然最后仍然要归结到建设投资成本上。使用占地较小的机械将 成为集装箱未来中心站的必然选择，但是适当预留未来发展余地也是极其必要 的。 根据我国铁路集装箱运输作业方式和我国的国情，国内研究者认为我国未 来铁路集装箱大型办理站装卸设各选型应以门吊为主，跨下以2 条贯通式装卸 线为宜，对于中转量较大的车站也可以多设l 一2 条装卸线。如果装卸线不能 兼作到发线，则贯通式的意义不大，而且不利于汽车在站内的回转。大量的集 装箱需要落地( 当然应尽量采用不落地方式) ，为此装卸机械的数量要多于欧、 美等国同等运量( 集装单元) 的车站。 此外，装卸次数的增多，其作业成本亦应作为选择机型的考虑因素，内燃 机械比电动机械作业成本高。 西南交通大学硕士研究生学位论文第12 页 1 。4 主要研究内容和方法 1 4 1 研究内容 科学规划集装箱结点站箱场布局、合理配置集装箱装卸设备、优化比选集 装箱装卸工艺流程是提高结点站运输能力，充分发挥结点站运营效率的关键。 基于此，本文主要以西安铁路物流中心集装箱装卸机械选型为例，重点进行以 下几个方面的研究： l 、分析对比常见铁路集装箱装卸机械的主要技术参数和性能特点，根据 不同优化选择方法提出铁路物流中心集装箱装卸机械的选型方案。 2 、根据西安铁路物流中心的自然状况，调查研究西安枢纽集装箱运输现 状，分析西安铁路物流中心集装箱运输市场现状及前景，预测西安物流中心各 设计年度( 近期、远期、远景) 集装箱的运量，为确定物流中心建设规模打下 基础。 3 、根据铁路集装箱装卸机械作业的使用特点，从实用性、经济性、技术 性等多方面进行综合研究和比较，确定适合铁路集装箱结点站使用的主型装卸 机械型式。 1 4 2 研究方法 本文在查阅大量文献和实地调查的基础上，通过对比常用不同类型集装箱 装卸设备的技术指标和各种相关参数，借助模糊决策理论和层次分析法，建立 了铁路集装箱装卸机械选型的数学模型，以西安铁路物流中心集装箱装卸设备 的选型为例，从实用性、经济性、技术性等多方面进行的综合研究和比较，实 现了选型方案的优选问题。选型方案的科学优选是本文主要研究的问题。 1 5 本章小结 本章在研究国内外铁路物流发展现状和趋势的基础上，通过分析我国铁路 物流发展的现状、优势、存在问题和发展趋势，进一步剖析了我国加快建设铁 路集装箱物流中心的重要意义，从而为研究铁路集装箱物流中心装卸机械科学 选型问题提供了现实依据，并提出了主要研究问题和研究方法。 西南交通大学硕士研究生学位论文第13 页 第2 章常用集装箱装卸机械比较 国内外港口、铁路集装箱堆场普遍使用的装卸机械主要有正面吊运机简称 正面吊，图2 1 。轨道门式起重机简称轨道门吊，图2 2 。轮胎式门式起重机 简称轮胎门吊，图2 3 。叉式装卸车简称叉车，图2 4 。它们都是带动力式吊 具的集装箱专用装卸机械n ”。 2 1 集装箱正面吊运机 集装箱正面吊运机r e a c hs t a c k e r 也称直达式或前置式集装箱堆码机，自 问世后一度因使用范围不广而发展缓慢，但近年来随着集装箱的发展，正面吊 运机的使用日趋普遍。 集装箱正面吊运机装卸作业机动灵活、适应性好，并且可以一机多用，可 以越过1 到2 排集装箱吊起或放置重箱，堆垛最高可达5 层，可使堆场的单位 面积的集装箱储存能力和装卸效率提高，节省投资费用啪，；能够将吊杆放低到 向下倾斜的角度，从而能够装卸存放位置低于水平面的集装箱，由于正面吊运 机的构造特点，它可以处理整个集装箱站场地上面的集装箱起重吊装工作；从 河面上吊到码头上，堆垛，倒箱整理，装集卡或铁路车皮等等。此外，正面吊 运机还具备将集装箱运进仓库的能力。因此正面吊运机非常符合吞