铁路集装箱客运化系统设计与实现

内容简介

本书阐述了铁路集装箱客运化系统的相关运输组织理论方法和技术全书共七章第一

、。:

章介绍了国内外铁路集装箱发展情况第二章提出铁路集装箱客运化系统并研究了系统的技

;

术可行性第三章对铁路集装箱客运化系统的运输组织进行总体设计第四章设计了系统的列

;;

车开行方案来解决集装箱列车如何开行的问题第五章设计了系统的站场布局并进行仿真第

;;

六章从可持续发展的角度出发对系统的实现路径进行了探讨第七章以中欧班列客运化运输

,;

组织创新作为应用示范证明了本书设计理论方法和技术的有效性

,、。

本书文字严谨论据充分通俗易懂集中体现了铁路集装箱运输发展趋势可供铁路运输管理

、、,,

人员技术人员作业人员参考也适用于铁路运输类专业师生和想要了解铁路集装箱运输领域的

、、,

读者

。

图书在版编目CIP数据

()

铁路集装箱客运化系统设计与实现魏玉光夏阳著北京

/,.—:

中国铁道出版社有限公司

,2022.8

国家重点研发计划项目资助出版

(2018YFB1201402)

ISBN978-7-113-29015-3

铁魏夏铁路运输集装箱运输

Ⅰ.①…Ⅱ.①…②…Ⅲ.①--

交通运输系统系统设计

-Ⅳ.①U294.3

中国版本图书馆数据核字第号

CIP(2022)052010

书名:铁路集装箱客运化系统设计与实现

作者:魏玉光夏阳

责任编辑:悦彩编辑部电话:电子邮箱:

(010)51873206sxyuecai@163.com

封面设计:刘莎

责任校对:安海燕

责任印制:高春晓

出版发行:中国铁道出版社有限公司北京市西城区右安门西街号

(100054,8)

网址:

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印刷:北京富资园科技发展有限公司

版次:年月第版年月第次印刷

202281202281

开本:印张:字数:千

787mm×1092mm1/1612.75294

书号:

ISBN978-7-113-29015-3

定价:元

62.00

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众所周知,集装箱是通用化、标准化、单元化的载运工具,具有方便装卸转

运、减少货差货损、节约运输成本、适合多式联运的特点。集装箱既是实现运

输过程的货物载体,又是统筹物流、外贸、运输、联检、通关、金融、保险等部门

共同协作的信息载体,因而集装箱运输成为符合经济社会绿色、低碳、集约、可

持续发展要求的高质量、高效率、高效益、低消耗、国际化的先进运输方式。

世界上众多国家都在积极推进适箱货物的铁路集装箱运输,在发展过程

中,因各国国情、路情的差异,形成了各具特色的铁路集装箱运输组织模式。

近年来,集装箱运输新设备新技术发展层出不穷,在标准化、通用化基础上,发

展了适应不同运输批量需求、便于套装和组合的大小箱型系列;研制了方便托

盘入箱、货物与承具一体化运输配送的宽体集装箱;推广了更加适应货物理化

性质的冷藏箱、罐式箱和其他特种用途箱;开展了效率更高的双层集装箱运

输。“中欧班列”国际铁路集装箱联运,产生了由第三方平台组织货源货流,使

用用户自备箱,并在箱体上安装了更为安全、先进的电子密码锁,配置了基于

卫星通信的无线遥控自动跟踪装置,是集装箱运输组织技术发展的新动向。

在经济全球化的潮流中,集装箱运输业正面临数字经济、工业互联网、智能运

输、低碳绿色、可持续发展等严峻考验,在吸取先进技术和现代管理理念中不

断创新发展,也对铁路企业传统的集装箱运输模式提出了新的挑战。

本书依托国家重点研发计划项目《高速铁路成网条件下铁路综合效能与

服务水平提升技术》课题“铁路客货运效益与服务水平提升技术”

()著就,在全面总结各国铁路集装箱运输组织模式,深入分析

2018YFB1201402

我国铁路集装箱运输存在问题的基础上,基于规划型的客运化组织思想,研究

提出:()根据路网属性、地理区位属性和经济属性,规划建设路网性、区域性

1

和地方性三级集装箱运输节点;()打造面向客户的运到期限差异化运输、资

2

源整合型的“门到门”运输以及远程跨国信息共享型的中欧班列运输三类创新

业态的服务产品;()集成集装箱列车客运化开行、网络化运输、专业化站场改

3

造和物流化设施设备配置四项关键技术,构建铁路集装箱客运化系统。该系

统是一种适应运输市场需求,对我国既有线铁路网集装箱运输专门化规划,精

细设计列车编组内容和箱位分配、精准组织箱流上线、途中快速对位装卸、保

证集装箱列车按时运行、准时到达的新型客运化运输组织方式;是进一步深化

铁路供给侧改革,充分发挥集装箱运输的规模效应和网络效应,提升铁路运输

核心竞争力的重大举措;是重塑多式联运系统,推动新时代我国铁路集装箱运

输高质量发展,实现运输生产方式向高效、绿色和低碳转型的发展要求,促进

Ⅰ

我国铁路向更高阶段的运输模式转变的重要战略步骤。

本书内容贯通和融汇铁路货运组织、行车组织和站场设计三大业务部门的相关专业技

术领域,运用理论思维、经验参照、数学建模和仿真实验相结合的方法,提出了适合中国国

情、路情,富有特色的铁路集装箱客运化运输组织理论和规划方法,创新了我国铁路货物运

输组织模式,丰富和发展了铁路运输组织理论和实务,并为从事该领域科学研究和实际工

作的有关人员提供了有充分科学依据和实用价值的理论与方法借鉴。希望作者与时俱进,

在现代交通运输理论建设和管理技术创新上继续努力,同时也期待更多的专家、学者和业

内同仁参与研究和实践,共同推进我国铁路和交通运输事业的高质量发展。

杨浩

年月日

2021121

Ⅱ

我国现行铁路货物运输系统沿袭苏联的“组织型”模式,运输生产以车流

为组织对象,以“充分利用铁路运输设备能力、提高移动设备运用效率”为目

标。这种模式运输能力大、成本低,适应流量稳定、去向集中的运输市场需要,

解决了我国能源、原材料等大宗货物以及少量高附加值货物的长距离运输问

题,使我国铁路运输规模、运输生产效率位居世界前列。

然而,这种组织模式难以适应运量分散、对时效性要求高的高附加值货物

运输需求,由于大量车流在运输过程中需经历多次技术站改编中转作业,而技

术站车流组织和调车工作随机性大,导致无法准确推定货物运输全过程消耗

时间,货主托运时无法具体掌握货物运到期限,运输企业也没有条件向货主承

诺货物运输准确的送达时间。运输时效性较差是影响和制约铁路集装箱运输

发展的重要原因。

随着我国市场经济的不断发展和经济结构的调整优化,我国货运需求结构

发生了较大变化,高附加值货物运输需求量快速增长。这类货物重量轻、体积

小、批数多,对运输安全性、快速性、准时性要求较高,是集装箱运输的主要货源。

国际经济一体化下的物流系统布局,在网络不断扩展的同时,也导致高附加值货

物的集装箱运输距离增大。在这一发展背景下,要求具备节能环保和中长距离

运输优势的铁路集装箱运输在我国陆路货物运输中扮演更加重要的角色。但

是,我国铁路集装箱运输的组织模式陈旧、市场竞争力较差,市场占有率远远低

于公路运输,同现实的发展要求反差较大。从运输市场整体份额看,年全国

2019

公路货运量为亿,在整个运输市场的占比为%,铁路运量占比仅为

416.06t74.32

%,铁路运输潜力有待进一步开发。构建国内和国际“双循环”,实现“碳达

9.50

峰和碳中和”的目标,将改善铁路集装箱运输组织,提高铁路集装箱运输竞争力,

深入研究并实施铁路集装箱运输组织改革提到日程上来。

美国经济学家马克·莱文森在《集装箱改变世界》中指出,集装箱自从

世纪年代登上历史舞台后,迅速实现了标准化,并以此为基础逐步实现

2060

了全球范围内的船舶、港口、航线、公路、中转站、桥梁、隧道、多式联运相配套

的物流系统,加速了经济全球化进程,改变了世界历史,堪称人类有史以来创

造的伟大奇迹之一。集装箱运输也因此发展成为全球规模的、高度自动化和

标准化的行业。从集装箱运输的发展历史可以看出,实现铁路集装箱运输组

织模式变革不能仅在单点突破,而应实现系统性创新,这个系统的每一个组成

部分,包括路网、场站、装卸机械、载运工具、箱型以及发货人自身的操作等,都

必须与之适应做出改变。这就是著作本书的目的和初衷:以系统化的思维实

现铁路集装箱运输组织模式的根本变化,推进现行铁路货物运输系统创新

升级。

Ⅰ

本书在介绍国内外铁路集装箱发展进程的基础上,总结了我国铁路集装箱运输组织模

式存在的问题,适应发展需要,用客运化思想对集装箱运输组织模式进行彻底变革,以不依

靠编组站完成铁路集装箱运输过程为目标,提出建设规划型的铁路集装箱客运化系统,以

提高我国铁路集装箱市场竞争力。该系统由路网分级节点网络、适应性改造后的集装箱场

站、配套的技术设备、全新的运输组织方式等动态要素所构成,具备类似旅客运输组织功

能。集装箱运输组织脱离编组站后,能够全面提高我国集装箱运输的送达速度和时效性。

本书第一章介绍了国内外铁路集装箱发展情况。第二章至第五章为铁路集装箱客运

化系统设计部分,围绕新型集装箱运输系统是什么、如何运营、列车开行以及站场布局四个

问题分别展开论述。第二章提出该系统并研究了系统的技术可行性,第三章对铁路集装箱

客运化系统的运输组织进行总体设计,第四章设计了系统的列车开行方案来解决集装箱列

车如何开行的问题,第五章设计了系统的站场布局并进行仿真。第六章从可持续发展的角

度出发,对系统的实现路径进行了探讨。第七章以中欧班列客运化运输组织创新作为应用

示范,证明了本书设计理论、方法和技术的有效性。

本书期望通过建立铁路集装箱客运化系统,改善和提高集装箱运输效能,推动铁路货

运转型,加速铁路深化改革。新型铁路集装箱客运化系统,以网络布局、箱流组织、产品开发、

站场改造的全面规划,以供需对接、箱车对应的方式规范列车编组结构,以车底固定、箱体换装

的作业流程改造,以铁路集装箱列车客运化开行,改变集装箱运输集结—中转的传统模式,有

效提高集装箱运输货物送达速度和时效性。新系统的运输组织工作以集装箱为基本单元,将

随机形成的箱流纳入组织化程度更高、送达时间更为可靠的客运列车组织和运送模式。行车

组织目标转变为“充分满足运输市场对运输服务质量要求、提高铁路运输产品竞争能力”,推

动我国铁路向规划型运输转变。在我国高速铁路优化路网运输结构后,重新整合既有铁路运

输资源,以新的货运生产力布局、服务产品设计及其市场化运作,焕发铁路货物运输的活力,提

升我国铁路运输核心竞争力,助力铁路供给侧改革。同时,也致力于创新我国铁路快捷货物运

输组织模式,构建新型的集装箱运输规划、设计和运营管理的理论体系,充实完善铁路运输组

织理论,丰富发展铁路运输资源配置和生产力布局理论,推进综合运输集约化和物流化发展理

论,努力为中国铁路的高质量、可持续发展提供理论支撑。

本书依托国家重点研发计划项目《高速铁路成网条件下铁路综合效能与服务水平提升

技术》课题“铁路客货运效益与服务水平提升技术”()著就。考虑到铁路

2018YFB1201402

集装箱客运化系统是一个全新而复杂的巨大系统,本书对其理论和技术的研究仍处于体系

搭建和理论框架形成阶段,在系统设计和实现中还存在许多更细致、更深入的工作,如考虑

可变列车编组和空箱调配的列车开行方案设计、列车运行图优化设计、运到期限差异化运

输产品设计等问题,以及由于铁路集装箱客运化系统而为集装箱运输产品带来的全新组

织、营销、销售模式,都需要更多的专家、学者与我们共同努力。

在资料收集、调研和写作过程中,得到了中国铁道科学研究院集团有限公司和中铁第

四勘察设计院集团有限公司有关领导和专家学者的大力支持和热忱帮助。北京交通大学

杨浩教授、国家铁路局市场监测评价中心崔艳萍研究员为本书的完成提供了许多宝贵建

议。在此,谨向他们表示诚挚的谢意。

作者

年月日

2021121

Ⅱ

第一章国内外铁路集装箱运输发展………

1

第一节我国铁路集装箱运输发展……………………

1

第二节国外铁路集装箱运输发展……………………

7

第二章铁路集装箱客运化系统分析………

20

第一节系统的提出……………………

20

第二节系统构成及理论框架…………

26

第三节系统技术可行性………………

28

第三章铁路集装箱客运化系统运输组织总体设计………

37

第一节集疏运模式……………………

37

第二节运输组织计划…………………

39

第三节车站工作组织…………………

49

第四节管理信息系统…………………

54

第四章铁路集装箱客运化系统列车开行方案设计………

56

第一节编制流程………………………

56

第二节运营前期场景下列车开行方案设计…………

58

第三节运营中后期场景下列车开行方案设计………

68

第四节方案评价………………………

76

第五节快速集装箱列车停站方案设计………………

78

第五章铁路集装箱客运化系统站场布局设计与仿真……

88

第一节站场布局………………………

88

第二节站型设计………………………

91

第三节站场布局仿真模型构建………

95

第四节站场布局仿真实验结果……………………

112

第六章铁路集装箱客运化系统实现……………………

140

第一节实施方案……………………

140

第二节发展策略……………………

142

Ⅰ

第七章应用示范———中欧班列客运化运输组织创新…………………

147

第一节中欧班列开行现状…………

147

第二节运输组织模式创新…………

150

第三节中欧班列节点分级…………

154

第四节中欧班列开行方案及集结中心位置设计…………………

161

第五节案例分析……………………

170

参考文献……………………

188

附录……………………

190

附录箱流数据一……………

AOD()190

附录箱流数据二……………

BOD()191

附录区段里程………………………

C193

Ⅱ

集装箱运输因其绿色低碳安全高效等特点在世界众多国家的铁路货运中均扮演了重

、、、,

要角色集装箱是多式联运的重要载运工具各国都把以集装箱作为载运工具的多式联运发

。,

展水平作为本国货物运输现代化进程的标志我国铁路集装箱在近年来取得了快速发展运

。,

量持续增长基础设备设施也逐渐改善同时随着我国经济发展进入新常态一带一路倡

,。,、“”

议的实施以及运输结构调整的不断推进我国铁路集装箱运输面临着前所未有的发展机遇

,。

虽然我国铁路集装箱取得了较快的发展但总体上仍落后于美国日本等国家本章将介绍国

,、。

内外铁路集装箱运输发展的情况以便为我国铁路集装箱的持续发展提供借鉴经验

,。

第一节我国铁路集装箱运输发展

一、发展现状

作为集装箱运输的一个分支铁路集装箱运输充分利用集装箱运输的优点同时又融

,,

合了铁路运输的技术和经济优势具有运输能力大速度快成本低适合长距离运输和环

,、、、

境友好等特点大力发展铁路集装箱运输是发展综合交通运输体系的重要支撑是促进

。,,

物流业降本增效的有效措施更是推动国际贸易便利化的基础工程

,。

我国铁路集装箱运输始于世纪年代中期经历了起步徘徊调整快速发展四个

2050,、、、

阶段年为起步阶段最先采用载重后增为的集装箱在沈阳天津

。1955—1958,2.5t(3t)、、

上海哈尔滨大连和济南站试办集装箱运输业务由于管理体制健全集装箱调度有专人

、、。,

负责空箱调度及时因此年是全路集装箱运输发展较快运用较好的时期集

,,,1955—1958、,

装箱运输的各项指标完成良好年为徘徊阶段单一的箱型与货物批量不相适

。1958—1976,

应集装箱场地建设和装卸机械装备没有跟上中国铁路集装箱运输基本上处于停滞状态

,,。

年为调整时期铁道部恢复了集装箱运输管理机构制定了铁路集装箱运输规

1977—1995,,《

则铁路集装箱运输管理规则铁路集装箱修理规则等规章制度并加大了集装箱的资

》《》《》,

金投入与管理力度有力促进了铁路集装箱运输的发展世纪年代我国铁路集装箱

,。2090

运输进入快速发展时期年铁道部正式成立了中铁集装箱运输中心各铁路局同

。1996,“”,

时成立了相应的机构中铁集装箱运输有限责任公司于年月成立发展中欧班列

,200311。

是近年来中国推进一带一路倡议的重大举措年颁布的中欧班列运输组织暂行办

“”,2014《

法将国际集装箱班列的工作组织规范化年月中国铁路总公司将小型集装箱

》。20163,1.5t

正式定为零散货物快运的集装化用具同年月开行了首列敞顶集装箱煤炭直达列

;5,35t

车体现了敞顶集装箱将作为承运重质货物主箱型的发展趋势第四阶段发展至

,35t。2020

1

年已经取得了显著的成绩

。

(一)发送量

年我国铁路集装箱发送量为万较年增加了万增幅达

202045693t,200638802t,

%如图所示具体来说年至年期间铁路集装箱发送量波动性较大

563,1-1。,20062010,,

年增长%达到万但随后又经历了下降再增长的过程在年达到最

200710.4,7608t,,2010

大发送量万至年期间铁路集装箱发送量保持稳定基本在万

8612t。20112015,,9300t

左右年铁路集装箱发送量快速增长五年同比增长率分别高达%

。2016—2020,,26.7、

%%%和%这与国家大力推动运输结构调整发展铁路物流以及

47.9、44.61、30.5836.43,、

铁路行业积极开拓高附加值货物运输市场密切相关

。

图年我国铁路集装箱发送量与增长率

1-12006—2020

(二)技术设备

集装箱运量在快速增长的同时集装箱技术装备水平也大大提高截至年底全

,。2021,

路共有铁路箱只具体见表此外我国铁路从世纪年代开始发展铁路

789803,1-1。,2080

集装箱专用车开发了多种集装箱专用车和箱平两用车全路共有万辆集装箱车辆

,10,10,

其中型专用车万辆型两用平车万辆随着路网规模的扩大和铁路集装箱

X4.2,NX5.8。

场站网络的完善集装箱运输车辆在长度上需要与箱型匹配在载重上需要与箱重匹配在

,,,

总重上需要与轴重匹配未来我国铁路集装箱运输车辆将得到快速发展将开发快速集装

。,

箱车关节式集装箱车双层集装箱车长大集装箱车公铁两用车等车型

、、、、。

表1-1铁路集装箱保有量

箱型保有量

通用箱

20ft280763

通用箱

40ft53279

通用箱

中铁集装箱运输有限责任公司45ft1000

敞顶箱

35t275486

通用箱

20ft35t90601

小计

701129

2

续上表

箱型保有量

冷藏箱

40ft500

中铁特货物流股份有限公司隔热箱

35t700

小计

1200

敞顶箱

35t37782

干散货箱

20ft22349

干散货箱

35t3252

框架罐箱

20ft15684

水泥罐箱

中铁铁龙集装箱物流20ft2885

沥青罐箱

股份有限公司20ft3751

弧形罐箱

20ft1219

冷藏箱

45ft289

冷藏箱

40ft203

折叠式台架箱

60

小计

87474

合计

789803

(三)运输网络

年国务院审议通过的中长期铁路网规划提出建设上海昆明哈尔滨广州

2004《》、、、、

兰州乌鲁木齐天津青岛北京沈阳成都重庆西安郑州武汉大连宁波深圳个

、、、、、、、、、、、、、18

集装箱中心站年铁路货运改革以来铁路企业把集装箱运输作为向现代物流转型

。2013,、

推进市场化改革的重要途径提出扩大集装箱办理站规模提升铁路集装箱业务办理范围

,,。

到年底个中心站已开通个集装箱一般办理站的布局调整工作也在逐步推进

2020,1813,,

年上半年新增集装箱办理站点个

2020301。

(四)运输产品

随着我国铁路集装箱运输能力的不断提高集装箱铁路办理站的优化布局以及集装箱

、

铁路运量的快速增长作为集装箱运输产品的集装箱班列的类型正不断丰富规模也不断

,,

扩大成功打造了铁水联运集装箱班列中欧班列双向对流集装箱班列液态奶集装箱班

,、、、

列快速集装箱班列等

、。

铁水联运集装箱班列从年推出二十多年里发展成为我国集装箱运输中的精品

1997,。

年国家发展与改革委员会发布西部陆海新通道总体规划后海铁联运班列数呈快速

2019《》,

增长趋势西部陆海新通道班列总开行列数由年的列增长到年的列

,201717820204607,

重庆四川云南和广西开行西部陆海新通道班列数居于前列

、、。

随着一带一路倡议的提出中欧班列取得了飞速的发展在辐射范围扩大的同时货

“”,,,

物品类也逐步拓展运输服务质量不断进步十三五期间中欧班列开行量呈现爆发式

,。“”,

增长年班列开行数量是年的倍班列运输货物货值是年的倍

,202020167.3,20166.3。

年中欧班列共开行万列同比增长%发运万同比增长%往

2020,1.24,50,113.5TEU,56,

返综合重箱率达到%通达欧洲个国家个城市年度开行数量首次突破万

98.3,2192。1

3

列单月开行均稳定在列以上

,1000。

二、存在问题

虽然我国铁路集装箱运输在近些年来取得了较为显著的发展但与其他运输方式及国

,

外铁路集装箱运输相比差距依然明显

,。

如图所示年期间我国铁路集装箱发送量占全国铁路总货运发送量的

1-2,2005—2015,

比例仍不足%年突破%达到%年有了较大增长三年占比依次

3;20163,3.6;2017—2019,

为%%和%年首次突破%达到%但发展程度仍远远低于

6.08、6.377.63;202010,12.76。

发达国家的水平美国集装箱运输占比超过%仅次于煤炭在欧洲多数发达国家

。30,;

如英国法国等中这一比例则分布在%%间日本铁路已实现了所有适箱货物的

(、),20~40;

集装箱运输发送量占铁路总货运发送量比例更是超过%运输收入占总货运收入%

,50,80

左右

。

图年我国铁路集装箱发送量占总货运量的比例

1-22005—2020

此外自世纪年代以来我国公路建设发展迅速至年底总里程已达到了

,2090,,2020

万由于公路运输网络的不断完善以及铁路集装箱运输全程费用较高导致公

519.81km。,

路集装箱运量高速增长对铁路集装箱运输造成了巨大的竞争压力进一步蚕食了铁路集

,,

装箱运输的市场份额当前铁路在集装箱运输市场中所占份额远远低于公路我国铁路

。,。

集装箱运输主要存在以下不足

:

(一)运输组织方式有待改进

我国铁路集装箱采用既有货运系统进行运输少量集装箱通过大节点间开行的集装箱

,

班列输送剩余集装箱则在技术站集结经过若干次改编中转作业输送到目的地前者运

,,。

输通达性差辐射范围小且由于货源量不够稳定集装箱在始发站集结时间较长列车开

,,,,

行频率低服务质量差后者因为中转次数多且中转时间长导致送达速度慢时效性差未

,;,、,

能发挥集装箱运输的优势这是造成我国铁路集装箱运输市场竞争力低下的根本原因

。。

(二)基础设施存在短板

以西部陆海新通道海铁联运为例东线从重庆经由渝怀铁路焦柳铁路湘桂铁路衡

,、、(

阳凭祥中线从重庆经由川黔铁路黔桂铁路湘桂铁路西线从成都经由成渝铁路成

—),、、,(

4

都重庆内六铁路南昆铁路到达北部湾港