貨運場站車輛調(diào)度平臺研究

劉 婷，賈建林

(北京工業(yè)大學(xué)城市交通學(xué)院交通工程北京市重點實驗室，北京 100124)

管理及其他

貨運場站車輛調(diào)度平臺研究

劉 婷，賈建林

(北京工業(yè)大學(xué)城市交通學(xué)院交通工程北京市重點實驗室，北京 100124)

快速增長的城市貨運及綠色低碳發(fā)展對貨運場站提出了高要求。以生活型貨運場站為研究對象，建立基于地理圍欄系統(tǒng)的車輛調(diào)度系統(tǒng)，提高貨運場站運營效率，減少卸貨車輛排隊時間、降低污染物排放量。

貨運場站；調(diào)度平臺；地理圍欄系統(tǒng)；污染物排放量

1 貨運場站發(fā)展現(xiàn)狀及貨運服務(wù)特性分析

1.1 貨運場站基本理論

美國卡車協(xié)會對道路貨運場站的定義為：道路貨運場站是一個設(shè)在運輸起訖點之間用于中轉(zhuǎn)貨物的搬運裝卸、臨時存儲的典型建筑。《成都市道路貨運場(站)管理辦法》中對貨運場站的定義是：指依法設(shè)立并以場地設(shè)施為依托，具備倉儲、配載、裝卸、稱重、貨運車輛停放等功能，向社會提供有償服務(wù)的經(jīng)營場所。

目前被多數(shù)學(xué)者認可的公路貨運場站定義，是指以場地設(shè)施為依托，為道路貨物運輸經(jīng)營者、貨主等提供運輸服務(wù)的營業(yè)性場所，包括道路貨運場站、貨運較易場站及貨運代理、貨物托運等場所。參照貨物類型及物流園區(qū)的分類方法，將貨運場站分生活服務(wù)型、生產(chǎn)服務(wù)型、商貿(mào)服務(wù)型、綜合服務(wù)型。

1.2 貨運交通發(fā)展現(xiàn)狀

(1)貨運場站

北京貨運場站主要分布于豐臺、朝陽、大興、通州、平谷、房山等地區(qū)，2011-2015年北京市貨運場站數(shù)量如表 1所示，位于六環(huán)以內(nèi)的場站占總數(shù)的55.6%。近幾年貨運場站的建設(shè)取得了很大的成效，各種設(shè)施有較大改善，有力推動了公路貨運的發(fā)展。但是也存在一定的問題：

①貨運場站數(shù)量較少，規(guī)模大小不合理。

目前北京市正規(guī)貨運場站總量少，未經(jīng)道路運輸管理部門經(jīng)營許可但已從事經(jīng)營活動的貨運場站裝卸點達到上千個，集中分布在周邊高速公路和干道沿線，對道路交通秩序造成了一定的影響。此外，各場站相對獨立，沒有實現(xiàn)多式聯(lián)運等功能。較多貨運場站設(shè)施簡陋，場站建成使用時間較久，無法滿足現(xiàn)代運輸?shù)姆?wù)需求。

表1 2011-2015年北京市貨運場站數(shù)量變化

②貨運場站布局不合理

目前北京市的貨運場站主要分布在東南部地區(qū)，而西北部地區(qū)缺乏貨物運輸節(jié)點，難以滿足未來北京市區(qū)域物流發(fā)展的需求。

③貨運場站信息服務(wù)平臺建設(shè)不完善

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前大部分貨運場站只具備簡單的信息化系統(tǒng)，部分場站可對運送貨物進行GPS追蹤，但是缺乏整個貨運場站有效的信息共享平臺。通過調(diào)查，北京市目前的物流信息平臺大致可分為六種類型：公共物流信息交換平臺、配貨型物流信息平臺、資源型物流信息平臺、應(yīng)用服務(wù)型物流信息平臺、行業(yè)垂直門戶型物流平臺和其他型物流平臺。其中以配貨型物流信息平臺為主，即提供貨物資源與車輛資源信息，代表性的平臺有中京網(wǎng)、華人物流網(wǎng)等。

對于已建成的貨運場站而言，對其進行場站布局等方面的改造可能性較小，因此信息化建設(shè)是提高其運行效率的有效手段。

(2)載運工具及排放量

2015年北京市機動車保有量為561.9萬輛，其中貨運車輛30.6萬輛。2016年北京市分區(qū)域機動車輛車型構(gòu)成情況，根據(jù)比例可以看出，小貨車主要集中在近郊區(qū)，大中型貨車遠郊區(qū)。

2015年全國能源消耗總量為425 806.07萬噸標(biāo)準煤，其中交通運輸行業(yè)能源消耗量達到36 336.43萬噸標(biāo)準煤，道路貨運油耗占全國油品消費總量的比例超過15%。污染物的排放主要包括一氧化碳、碳氫化合物、氮氧化物和顆粒物。通過調(diào)查，污染物的排放量也在逐年增加，貨運車輛在機動車排放量中占了很大的比例。圖1所示為不同車型的貨運車輛污染物的排放量情況。根據(jù)圖 2可知重型載貨汽車的排放量是污染物排放量的主要貢獻者，因此降低重型載貨汽車污染物的排放量對于公路貨運行業(yè)的節(jié)能減排有重要意義。

1.3 生活型貨運場站及其服務(wù)特性

生活型貨運場站位于離市區(qū)較近的郊區(qū)，其主要服務(wù)對象是省際貨運車輛，與居民的日常生活息息相關(guān)。本文主要以生活型貨運場站為研究對象，與其對應(yīng)的是省際生活型貨運交通，省際生活型貨運交通指全國各地與市區(qū)之間的用于居民生活的農(nóng)產(chǎn)品、生活必須品運輸?shù)呢涍\交通。該類貨運交通使用的車輛一般以大型柴油掛車為主。

圖1 不同車型貨運車輛污染物排放量

據(jù)北京市市界收費站數(shù)據(jù)分析，2014年上半年北京市省際貨運交通量13.3萬輛/天，其中省際生活型貨車流量到達8.1萬輛/天，其余為生產(chǎn)型貨車流量達到5.2萬輛/天，2014年上半年月平均日交通量如圖2所示。

由于交通限行政策，貨運車輛在00∶00～06∶00時間段內(nèi)才可通行，導(dǎo)致貨運車輛來車較為集中，產(chǎn)生了排隊現(xiàn)象。以北京某貨運場站為例進行調(diào)查發(fā)現(xiàn)，受天氣、道路交通狀況、限行政策等因素的影響，到達貨運場站的車輛數(shù)隨時間波動較大。

圖2 北京市省際貨運交通月平均日交通量

2 綠色貨運場站車輛調(diào)度平臺設(shè)計

2.1 貨運場站車輛調(diào)度問題概述

社會產(chǎn)品的極大豐富，使得快速增長的城市貨運對貨運場站的運營效率提出了更高的要求。國內(nèi)外許多城市為解決城市交通擁堵問題，對貨運車輛進行了時間禁限。例如北京：有通行證的車輛在7∶00～9∶00時禁止通行，無通行證的車輛6∶00～23∶00禁止通行。這導(dǎo)致貨運高峰小時集中，造成車輛擁堵。此外，國內(nèi)貨運車輛在進廠環(huán)節(jié)缺少統(tǒng)一調(diào)度，也導(dǎo)致卸貨車輛擁堵道口，降低場站運營效率，增加污染物排放。

本文以城市貨運交通管理者的角度出發(fā)，對貨運車輛從外部進廠卸貨的過程進行研究(如圖3所示)，對進廠過程構(gòu)建基于地理圍欄系統(tǒng)的綠色貨運場站車輛調(diào)度系統(tǒng)。

圖3 貨運場站的運作流程

2.2 平臺開發(fā)意義

信息化水平是實現(xiàn)一體化運輸?shù)幕A(chǔ)和關(guān)鍵，目前國內(nèi)還沒有一個較完善的平臺通過整合相關(guān)實時信息對進場車輛進行統(tǒng)一調(diào)度，大部分具有信息系統(tǒng)的場站也只能對貨物進行內(nèi)部跟蹤，無法對貨物、車輛在途信息進行定位跟蹤。這導(dǎo)致卸貨車輛在場內(nèi)外擁堵、貨物周轉(zhuǎn)時間長、污染物排放量增加。

因此，隨著大數(shù)據(jù)應(yīng)用的逐漸深入，貨運場站的信息化建設(shè)對于綠色貨運場站的建立、減少污染物的排放有重要作用。車輛調(diào)度平臺的建立不僅避免了貨運車輛違規(guī)闖入禁行時間，提高效率，而且可以有效避免貨運車輛在場站內(nèi)外道路上的擁堵所造成的排放量增加。

2.3 平臺開發(fā)基礎(chǔ)

(1)地理圍欄系統(tǒng)

地理圍欄(Geo-fencing)是基于位置服務(wù)(LSB)的一種新應(yīng)用，它是用一個虛擬的柵欄圍出一個虛擬的地理邊界。當(dāng)手機進入或者退出某個特定區(qū)域時，手機可以自動接收消息。地理圍欄技術(shù)被應(yīng)用于很多生活場景中，有了地理圍欄技術(shù)，調(diào)度系統(tǒng)可以使車輛進入某一特定范圍內(nèi)后自動登記，從而幫助車輛調(diào)度系統(tǒng)進行車輛管理，減少貨運車輛在入口處的排隊時間。

(2)基于地理圍欄系統(tǒng)的排隊論

排隊論的基本組成部分即輸入過程、排隊規(guī)則和服務(wù)機構(gòu)。對于基于地理圍欄系統(tǒng)的排隊論來說，貨運車輛為顧客，貨運場站為服務(wù)主體，排隊規(guī)則即貨運車輛是否遵守時間窗、卸貨泊位是否空閑。

(3)停車泊位感應(yīng)器

貨運場站的每一個停車泊位安裝傳感器，當(dāng)卸貨泊位上有貨運車輛時，對應(yīng)的指示燈顯示燈亮，表示車位忙；當(dāng)車輛卸貨完成后，車輛開走感應(yīng)器感應(yīng)到無貨運車輛，對應(yīng)服務(wù)器更新數(shù)據(jù)。

2.4 平臺整體功能描述

車輛調(diào)度平臺的核心是構(gòu)建信息輔助平臺和車輛調(diào)度系統(tǒng)。以數(shù)據(jù)庫和模型庫為基礎(chǔ)支撐，通過控制程序建立運行環(huán)境，從而實現(xiàn)調(diào)度平臺的操作。信息輔助平臺是車輛調(diào)度系統(tǒng)的基礎(chǔ)，它提供了有關(guān)貨運場站、交通運行狀況等信息，通過模型在后臺計算后，預(yù)約平臺提供系統(tǒng)可預(yù)約時間段及預(yù)約時間點內(nèi)的預(yù)約額度，車輛調(diào)度系統(tǒng)可對貨運車輛進行實時調(diào)度。貨運車輛調(diào)度平臺核心如圖 4所示。

圖4 車輛調(diào)度平臺核心

2.5 系統(tǒng)框架

車輛調(diào)度系統(tǒng)包括主控系統(tǒng)和和服務(wù)端，其系統(tǒng)架構(gòu)如圖5所示。

圖5 車輛調(diào)度系統(tǒng)框架

(1)主控系統(tǒng)

主控系統(tǒng)包含5大子系統(tǒng)，分別為車輛定位子系統(tǒng)、門衛(wèi)進出場管理子系統(tǒng)、調(diào)度信息統(tǒng)計子系統(tǒng)、交通數(shù)據(jù)子系統(tǒng)、預(yù)測模型子系統(tǒng)。

其三，我喜以文會友，《雜文月刊》就給了我們這樣的平臺。原創(chuàng)版有“三人行”，文摘版有“茶客留言”，這兩個欄目都能使讀者、作者、編者互動，實現(xiàn)以文會友。一方面，讀者可從作者那里汲取知識營養(yǎng)，作者也可從讀者那里得到反饋信息，使作者發(fā)揚優(yōu)點、糾正缺點，且對讀者有敬畏感，使自己寫作更謹慎。另一方面，讀者和讀者，作者和作者也可互相交流。

(2)服務(wù)端

服務(wù)端包含兩大子模塊：客戶端和車輛進場信息發(fā)布系統(tǒng)?？蛻舳擞惺謾CAPP和PC服務(wù)端，司機可以通過客戶端進行登記，并申請進入場站時間。車輛進場信息發(fā)布系統(tǒng)包括裝卸口車輛呼叫系統(tǒng)和車輛進場信息發(fā)布系統(tǒng)(如LED顯示屏、液晶電視等)，泊位信息可以通過LED屏幕進行顯示。

2.6 平臺調(diào)度流程

貨運車輛從出發(fā)地到完成裝卸貨的過程，是通過信息交互實現(xiàn)的。司機發(fā)出申請后，調(diào)度系統(tǒng)通過手機APP向車輛提供實時泊位分配情況。

(1)泊位分配流程

在泊位分配過程中包括三種狀態(tài)：預(yù)分配、分配和確定分配。對于泊位分配，系統(tǒng)首先要根據(jù)模型計算車輛的預(yù)計到達時間(此刻時間+車輛預(yù)測行駛時間)，當(dāng)司機提出申請后，系統(tǒng)會通過手機APP給司機發(fā)送一個預(yù)分配的停車位，并且告知其預(yù)約時間。

預(yù)分配成功后，車輛出發(fā)駛向貨運場站，系統(tǒng)會根據(jù)車輛是否能按照預(yù)約時間窗到達和泊位使用情況，實時向司機發(fā)送信息。泊位分配流程如圖6所示。對于早到或晚到的車輛，在安排準時到達的車輛后，按照晚到、早到的順序?qū)ζ溥M行安排。

圖6 泊位分配流程圖

申請發(fā)出后，系統(tǒng)首先計算車輛預(yù)測到達時間，并據(jù)此對車輛進行泊位預(yù)分配。在運輸過程中，系統(tǒng)根據(jù)車輛GPS定位子系統(tǒng)和預(yù)測模型子系統(tǒng)可以實時監(jiān)控車輛到達場站所需的時間，當(dāng)預(yù)測車程為40 min時，系統(tǒng)會將泊位預(yù)分配模式轉(zhuǎn)變?yōu)榉峙淠Ｊ?，并將信息發(fā)送給司機；當(dāng)預(yù)測車程為10 min時，系統(tǒng)將再次發(fā)送分配信息給司機，若泊位空閑，則允許司機進入場站，若泊位沒有空閑，則司機在場站外某休息站等待。對于進入場站的車輛，到達指定裝卸位，將貨物卸下后完成任務(wù)，駛離泊位離開貨運場站。車輛調(diào)度系統(tǒng)整體流程如圖7所示。

2.7 車輛調(diào)度平臺實現(xiàn)

(1)數(shù)據(jù)庫設(shè)計

系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)庫包括靜態(tài)數(shù)據(jù)和動態(tài)數(shù)據(jù)，靜態(tài)數(shù)據(jù)也稱截面數(shù)據(jù)，它反映一定時間、地點等客觀條件下事物所處的狀態(tài)；動態(tài)數(shù)據(jù)也稱時間序列數(shù)據(jù)，是統(tǒng)計某一事物隨時間變化而產(chǎn)生的不同狀態(tài)。在車輛調(diào)度系統(tǒng)建立的過程中，利用特定數(shù)據(jù)處理工具將采集到的基本數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)所支持的數(shù)據(jù)模型。

圖7 車輛調(diào)度系統(tǒng)整體流程

在貨運場站的車輛調(diào)度系統(tǒng)中，所有數(shù)據(jù)均為動態(tài)數(shù)據(jù)。主要分為兩類：一類是通過調(diào)查所獲取的，包括貨運場站基本信息和用戶信息。另一類是直接利用當(dāng)?shù)亟煌ㄐ畔⒕W(wǎng)的實時交通數(shù)據(jù)。

①調(diào)查數(shù)據(jù)

場站信息為場站面積、吞吐量、停車位、裝卸位、裝卸設(shè)備、貨運車輛(本市和外埠)允許通行時間數(shù)據(jù)、貨運場站車輛出入管理信息以及停車位、裝卸位的動態(tài)使用情況等；用戶信息包括個人信息、貨運車輛類型和貨物類型等。以用戶信息為例建立數(shù)據(jù)表，如表2所示。

表2 用戶信息表

②交通信息網(wǎng)站

動態(tài)數(shù)據(jù)是模型庫運行的關(guān)鍵，包括交通實時數(shù)據(jù)。本文以北京市新發(fā)地漢龍貨運中心為例進行研究，就交通數(shù)據(jù)而言，平臺數(shù)據(jù)庫采用北京市交通委員會網(wǎng)站、百度以及圖吧等網(wǎng)站提供了動態(tài)路況信息，不僅可以得到實時交通指數(shù)、車輛平均運行速度，還可以直觀的看到區(qū)域擁堵狀況。如圖8所示。

(2)車輛調(diào)度平臺開發(fā)工具與技術(shù)在開發(fā)過程中，會涉及到前臺頁面和后臺數(shù)據(jù)庫兩個方面的程序開發(fā)。由于客戶端與服務(wù)器之間要進行實時交互，因此所設(shè)計的頁面是動態(tài)網(wǎng)頁，目前常用的有JSP、ASP和PHP等。本平臺使用JSP動態(tài)網(wǎng)頁技術(shù)編程實現(xiàn)。

圖8 北京市實時交通指數(shù)及平均運行速度

①JSP(Java Server Pages)

JSP是一種使軟件開發(fā)者可以相應(yīng)客戶端請求，而動態(tài)生成HTML、XML或其他格式文檔的Web網(wǎng)頁的技術(shù)標(biāo)準，可以用來創(chuàng)建動態(tài)交互式網(wǎng)頁并建立強大的Web應(yīng)用程序。

②SSH框架

SSH是Struts+Spring+Hibernate的一個集成框架，是Web應(yīng)用程序開源框架，職責(zé)上分為四層：表示層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)持久層和域模塊層。

③數(shù)據(jù)庫

數(shù)據(jù)庫有很多種，較為常用的有Access, SQL server(Structured Query Language, 結(jié)構(gòu)化查詢語言)和Oracle Sybase等，本平臺使用最簡單的Access作為后臺數(shù)據(jù)庫。

④手機APP

APP模塊運行于Android 4.0 以上版本的手機。

3 總 結(jié)

全球經(jīng)濟的持續(xù)增長，使得能源成為全世界共同關(guān)心的問題，尤其是發(fā)展中國家對于能源的需求尤為突出。貨運場站不僅占地面積大、功能結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其全壽命周期內(nèi)的能源消耗是公路貨運系統(tǒng)污染物排放量的重要貢獻者。

本文以貨運場站為研究對象，對其進行信息化建設(shè)，為綠色貨運場站的建設(shè)提供實際的示范項目和實驗平臺的支撐。建立帶時間窗的車輛調(diào)度系統(tǒng)，實現(xiàn)自動化的調(diào)度流程，解決人工調(diào)度的不足，為未來貨運場站實現(xiàn)智能化奠定基礎(chǔ)。

[1] 孟興凱,李潔,王金霞,曾誠. 國內(nèi)外公路運輸場站綠色低碳發(fā)展政策和技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀分析[J].交通節(jié)能與環(huán)保,2015,(2):68-72.

[2] 王孝坤,楊飛,楊東援. 面向社會效益的城市共同配送研究進展[J]. 物流技術(shù),2007,(3):1-4.

[3] 楊越. 北京市公路貨運場站問題分析與對策研究[J].中國市場, 2014，(40):38-39.

Adissertationonresearchoftruckdispatchingsystemoffreightterminal

LIU Ting，JIA Jian-lin

(Beijing University of Technology Beijing Collaborative Innovation Center for Metropolitan Transportation, Beijing 100124, China)

The rapid growth of urban freight and green low carbon development puts forward higher requirements to freight terminal. We analyze the current situation of freight terminal in Beijing and establish a truck dispatching system based on Geo-fencing system. This system provides a method to improve the operation efficiency, decrease queueing time and reduce emission pollutants.

freight terminal; dispatching system; Geo-fencing system; emission pollutants

2017-04-07

劉婷(1990-)，女，內(nèi)蒙古烏蘭察布市卓資人，碩士研究生，研究方向：交通運輸規(guī)劃與管理。

U492

A

1008-3383(2017)10-0152-04