集裝箱多式聯(lián)運(yùn)換裝技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展分析*

張攀攀 蘇利杰 劉愛(ài)文 劉 偉

中車(chē)長(zhǎng)江車(chē)輛有限公司

1 引言

集裝箱多式聯(lián)運(yùn)是指以集裝箱為固定不變的運(yùn)載單元，相繼由2種及以上運(yùn)輸方式運(yùn)輸，并且在轉(zhuǎn)換運(yùn)輸方式的過(guò)程中不對(duì)集裝箱內(nèi)部進(jìn)行操作的運(yùn)輸形式[1]。集裝箱多式聯(lián)運(yùn)主要有公鐵聯(lián)運(yùn)、鐵水聯(lián)運(yùn)、公水聯(lián)運(yùn)、空陸聯(lián)運(yùn)4種形式。

在我國(guó)集裝箱公水聯(lián)運(yùn)占據(jù)約84%，集裝箱公鐵聯(lián)運(yùn)約14%，集裝箱鐵水聯(lián)運(yùn)占比約2%。大力發(fā)展集裝箱公鐵聯(lián)運(yùn)、鐵水聯(lián)運(yùn)是提高集裝箱多式聯(lián)運(yùn)比重的重要舉措。但由于我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)落后、配套設(shè)施不足、集疏運(yùn)體系不完善等原因，導(dǎo)致集裝箱換裝效率不高。集裝箱換裝作業(yè)是指將集裝箱從一種運(yùn)輸工具上卸下，轉(zhuǎn)裝到另一種運(yùn)輸工具上的作業(yè)。換裝作業(yè)有直接換裝和間接換裝兩種。直接換裝是將一種運(yùn)輸工具上裝運(yùn)的集裝箱，直接轉(zhuǎn)移到另一運(yùn)輸工具上。間接換裝是將集裝箱自某種運(yùn)輸工具上卸下后，放置在堆場(chǎng)上，然后再裝到另一運(yùn)輸工具上。發(fā)展集裝箱公鐵聯(lián)運(yùn)、鐵水聯(lián)運(yùn)的首要任務(wù)就是要解決好公鐵、鐵水之間的銜接問(wèn)題，即如何實(shí)現(xiàn)快速換裝作業(yè)。

2 多式聯(lián)運(yùn)換裝技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 公鐵聯(lián)運(yùn)換裝技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1.1 歐美國(guó)家公鐵聯(lián)運(yùn)換裝形式

在美國(guó)大型集裝箱場(chǎng)站，公鐵聯(lián)運(yùn)主要采用重載甩掛運(yùn)輸，半掛車(chē)與集裝箱一起吊裝到鐵路列車(chē)，集裝箱堆存模式采用單層輪式堆存，換裝設(shè)備主要采用輪胎門(mén)式起重機(jī)和正面吊，比如芝加哥WPS多式聯(lián)運(yùn)車(chē)站，其有5條裝卸線(xiàn)，每條裝卸線(xiàn)長(zhǎng)度1 524 m，采用輪胎吊進(jìn)行裝卸作業(yè)，裝卸效率為45箱/h。

在歐洲大型集裝箱場(chǎng)站，公鐵聯(lián)運(yùn)主要采用垂直式換裝作業(yè)，其換裝作業(yè)設(shè)備主要為集裝箱門(mén)式起重機(jī)。比如德國(guó)科隆艾菲爾門(mén)集裝箱換裝站，其共有鐵路作業(yè)線(xiàn)9條，有效作業(yè)長(zhǎng)度分別為700 m、800 m，與鐵路正線(xiàn)呈平行排列，站場(chǎng)為通過(guò)式，站內(nèi)作業(yè)區(qū)大體可劃分為3個(gè)，其中2個(gè)專(zhuān)用集裝箱門(mén)式起重機(jī)區(qū)域，1個(gè)集裝箱正面吊作業(yè)區(qū)(見(jiàn)圖1)[2]。

圖1 德國(guó)科隆-艾菲爾門(mén)集裝箱換裝站

2.1.2 我國(guó)公鐵聯(lián)運(yùn)換裝形式

我國(guó)公鐵聯(lián)運(yùn)主要采用垂直式換裝作業(yè)，主要為正面吊換裝工藝方案和門(mén)式起重機(jī)換裝工藝方案。

(1)正面吊換裝工藝方案。根據(jù)正面吊的作業(yè)特點(diǎn)，其平面布置可按作業(yè)通道、集卡車(chē)道、鐵路列車(chē)到發(fā)線(xiàn)和堆箱區(qū)分別進(jìn)行劃分。按照《鐵路物流中心設(shè)計(jì)規(guī)范》，正面吊的作業(yè)通道至少應(yīng)有15 m的寬度，集卡車(chē)道寬度一般設(shè)置為3.5～4 m，鐵路列車(chē)到發(fā)線(xiàn)寬度一般按5 m設(shè)置，堆箱區(qū)中的集裝箱間距不少于0.3 m。若集裝箱中心站按2條作業(yè)通道、2條集卡車(chē)道、2列火車(chē)到發(fā)線(xiàn)、4排箱位進(jìn)行布置，正面吊的作業(yè)覆蓋區(qū)約為58 m(見(jiàn)圖2)。正面吊換裝工藝方案作業(yè)較靈活，但由于維修成本高、堆存與裝卸效率比門(mén)式起重機(jī)低，其主要應(yīng)用在小的辦理站或代辦點(diǎn)，除了昆明集裝箱中心站，我國(guó)一級(jí)中心站和二級(jí)辦理站一般都把正面吊作為堆場(chǎng)輔助設(shè)備使用。

圖2 正面吊換裝工藝方案

(2)門(mén)式起重機(jī)換裝工藝方案。軌道式龍門(mén)起重機(jī)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)軌道吊)是集裝箱屮心站進(jìn)行裝卸、搬運(yùn)和堆碼作業(yè)的主型裝卸機(jī)械，在同樣場(chǎng)地下,其堆碼層數(shù)多、密度高，能充分利用場(chǎng)地面積(見(jiàn)圖3)，且定位能力較強(qiáng)，較易實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化裝卸,作業(yè)效率高、作業(yè)成本低、使用壽命長(zhǎng)。由于軌道吊換裝工藝方案優(yōu)勢(shì)明顯，效率更高，因此我國(guó)集裝箱站場(chǎng)基本上都采用該換裝工藝方案。

圖3 軌道門(mén)式起重機(jī)換裝工藝方案

2.2 鐵水聯(lián)運(yùn)換裝技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

2.2.1 鐵水聯(lián)運(yùn)發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)共規(guī)劃有18個(gè)鐵路集裝箱中心站，目前已建成11個(gè)中心站。集裝箱中心站是集裝箱鐵路集散地和班列到發(fā)地，具有整列編解、裝卸、物流配套服務(wù)、洗箱和修箱條件、進(jìn)出口報(bào)關(guān)和報(bào)檢等口岸綜合功能[3]。集裝箱中心站基本覆蓋了我國(guó)主要的集裝箱碼頭，是鐵水聯(lián)運(yùn)的主力軍。2018年我國(guó)沿海及內(nèi)河港口共開(kāi)行集裝箱班列線(xiàn)路達(dá)到322條，已經(jīng)基本形成沿海以大連港、營(yíng)口港、天津港、青島港、連云港、寧波舟山港、深圳港、北部灣港和內(nèi)河以武漢港、重慶港為樞紐的格局。根據(jù)交通運(yùn)輸部官網(wǎng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2018年我國(guó)集裝箱鐵水聯(lián)運(yùn)量達(dá)到了450萬(wàn)TEU(見(jiàn)圖4)，但鐵水聯(lián)運(yùn)占我國(guó)規(guī)模以上港口集裝箱運(yùn)輸總量的比例不足2%。

圖4 2011-2018年中國(guó)集裝箱鐵水聯(lián)運(yùn)量(數(shù)據(jù)來(lái)源于交通運(yùn)輸部官方公告)

2.2.2 鐵水聯(lián)運(yùn)換裝方案

集裝箱鐵水聯(lián)運(yùn)吊裝模式在我國(guó)應(yīng)用廣泛，依據(jù)國(guó)內(nèi)外大部分港口的集裝箱鐵水聯(lián)運(yùn)吊裝模式，將其分為以下三大類(lèi)。

(1)“鐵-水”間接換裝模式。在“鐵-水”間接換裝模式下，要求港區(qū)有直通碼頭堆場(chǎng)的鐵路線(xiàn)路。比如連云港，鐵路直接通往港區(qū)內(nèi)鐵路裝卸站，列車(chē)駛?cè)敫劭趦?nèi)鐵路裝卸站后，利用起吊設(shè)備卸下集裝箱并堆存至臨時(shí)堆場(chǎng)或直接由港內(nèi)機(jī)車(chē)將集裝箱堆存至碼頭后方堆場(chǎng)，在船到達(dá)后再吊裝上船(見(jiàn)圖5)。此模式中，堆場(chǎng)起著連接集裝箱班列與船舶的作用，無(wú)社會(huì)道路集卡的參與，只需配套內(nèi)部轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)輛，銜接性好。但缺點(diǎn)是鐵路運(yùn)輸組織難度大，鐵水集疏運(yùn)能力不強(qiáng)。

圖5 港口集裝箱碼頭“鐵-水”間接換裝工藝方案

(2)“鐵-公-水”換裝模式。在很多港口，由于初期建設(shè)時(shí)沒(méi)有考慮鐵水聯(lián)運(yùn)業(yè)務(wù)，并未鋪設(shè)直通港內(nèi)的鐵路線(xiàn)路，后期由于碼頭內(nèi)設(shè)施緊湊，無(wú)法加設(shè)鐵路線(xiàn)路進(jìn)港區(qū)，所以這些港口在開(kāi)發(fā)鐵水聯(lián)運(yùn)業(yè)務(wù)時(shí)將鐵路裝卸站安排在了距離碼頭前沿較遠(yuǎn)的區(qū)域，比如天津港、武漢陽(yáng)邏港。載有集裝箱的班列到達(dá)港區(qū)外鐵路裝卸站，卸箱后依靠集卡通過(guò)社會(huì)道路運(yùn)送至港區(qū)堆場(chǎng)或碼頭前沿進(jìn)行裝船(見(jiàn)圖6)。在該模式下，增加了公路短駁，集卡的參與導(dǎo)致成本增加、耗時(shí)長(zhǎng)、銜接復(fù)雜。

圖6 港口集裝箱碼頭“鐵-公-水”換裝工藝方案

(3)“鐵-水”直接換裝模式?！拌F-水”直接換裝模式是最完美的鐵水聯(lián)運(yùn)無(wú)縫銜接模式。該模式下，鐵路班列直接通過(guò)鋪設(shè)到碼頭前沿的鐵路線(xiàn)到達(dá)裝船區(qū)域，由岸邊集裝箱起重機(jī)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)岸橋)直接將列車(chē)上的集裝箱吊至集裝箱船舶，期間沒(méi)有經(jīng)過(guò)集裝箱的堆存、倒運(yùn)等過(guò)程。采用“鐵-水”直接換裝，需要建設(shè)海鐵集裝箱專(zhuān)用碼頭。由于該模式對(duì)港區(qū)流動(dòng)機(jī)械和運(yùn)輸機(jī)械行駛干擾影響大、組織難度高、缺少統(tǒng)一的鐵水聯(lián)運(yùn)市場(chǎng)主體，因此國(guó)內(nèi)實(shí)際應(yīng)用較少，目前只有宜昌白洋港鐵水聯(lián)運(yùn)項(xiàng)目采用了該方案。

2.2.3 自動(dòng)化碼頭、“無(wú)人站場(chǎng)”換裝方案

2018年《國(guó)家物流樞紐布局和建設(shè)規(guī)劃》提出，鼓勵(lì)有條件的國(guó)家物流樞紐建設(shè)全自動(dòng)化碼頭、“無(wú)人場(chǎng)站”。我國(guó)自動(dòng)化碼頭發(fā)展迅速，目前已建設(shè)有廈門(mén)港、青島、洋山港自動(dòng)化集裝箱碼頭，以洋山港四期自動(dòng)化碼頭為例，其堆場(chǎng)與岸橋采用垂直布局，水平運(yùn)輸設(shè)備采用集裝箱AGV，堆場(chǎng)采用自動(dòng)化軌道吊，在前沿堆場(chǎng)設(shè)置海側(cè)交換區(qū)，AGV伴侶作為中轉(zhuǎn)平臺(tái)，堆場(chǎng)后端設(shè)置陸側(cè)交換區(qū)，內(nèi)設(shè)大量集卡裝卸位，具體工藝布局見(jiàn)圖7。

圖7 洋山港集裝箱自動(dòng)化碼頭垂直布局裝卸工藝方案

自動(dòng)化碼頭由于具備較高的裝卸效率等優(yōu)勢(shì)，是未來(lái)發(fā)展方向，但如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化碼頭與鐵路“無(wú)人站場(chǎng)”無(wú)縫銜接，是一個(gè)重大研究課題。根據(jù)自動(dòng)化碼頭裝卸工藝方案，可以預(yù)測(cè)，未來(lái)智能化站場(chǎng)與自動(dòng)化碼頭銜接方式主要有以下幾種。

(1)自動(dòng)化軌道吊(鐵路裝卸站)+AGV+自動(dòng)化軌道吊(碼頭堆場(chǎng))。該方案未來(lái)需要鐵路線(xiàn)進(jìn)入港口內(nèi)部，鐵路裝卸場(chǎng)與碼頭之間水平運(yùn)輸可以采用集裝箱AGV小車(chē)進(jìn)行內(nèi)部轉(zhuǎn)場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)鐵路無(wú)縫銜接。

(2)自動(dòng)化軌道吊(鐵路裝卸站)+無(wú)人集卡+自動(dòng)化軌道吊(碼頭堆場(chǎng))。隨著無(wú)人駕駛技術(shù)在集卡車(chē)上的應(yīng)用試驗(yàn)，在特殊線(xiàn)路或特殊場(chǎng)景，采用無(wú)人集卡來(lái)完成港口碼頭與鐵路場(chǎng)站之間的短駁將成為一種新型運(yùn)輸方式。

(3)跨坐式或懸掛式單軌運(yùn)輸方式+自動(dòng)化軌道吊或岸橋?？缱絾诬壓蛻覓焓絾诬壸鳛樾滦瓦\(yùn)輸方式發(fā)展迅速，未來(lái)可作為港區(qū)集裝箱與外界互聯(lián)互通的一種新模式。這種模式可省去一些中間環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)鐵路、堆場(chǎng)、碼頭直接換裝。

3 集裝箱多式聯(lián)運(yùn)換裝技術(shù)應(yīng)用中存在的問(wèn)題

3.1 基礎(chǔ)設(shè)施薄弱

多式聯(lián)運(yùn)的基礎(chǔ)設(shè)施不足，鐵水、公鐵銜接不順暢。2018年我國(guó)沿海和內(nèi)河主要港口鐵路進(jìn)港率分別達(dá)到75%和54%，但只有大連港、營(yíng)口港、連云港、寧波港、重慶港等一些主要港口基本實(shí)現(xiàn)港鐵之間的無(wú)縫銜接。由于進(jìn)港鐵路線(xiàn)較少且密度低，鐵水聯(lián)運(yùn)比例較低。未鋪設(shè)疏港鐵路的碼頭鐵水換裝需要公路短駁進(jìn)行連接，增加了物流成本、降低了貨物運(yùn)輸效率。

3.2 技術(shù)裝備落后

鐵路集裝箱場(chǎng)站換裝作業(yè)環(huán)節(jié)多、設(shè)備自動(dòng)化程度低。集裝箱公鐵聯(lián)運(yùn)、鐵水聯(lián)運(yùn)主要在集裝箱中心站或辦理站完成，裝卸線(xiàn)通常不掛網(wǎng)，鐵路列車(chē)到達(dá)后需要調(diào)車(chē)作業(yè)，裝卸作業(yè)普遍采用人工操作的軌道吊，尚未能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化作業(yè)。且新技術(shù)應(yīng)用不足，缺少動(dòng)力。技術(shù)裝備的研發(fā)和應(yīng)用需要大量的企業(yè)和人才參與，由于中國(guó)制造業(yè)龍頭企業(yè)少，加上鐵水聯(lián)運(yùn)市場(chǎng)動(dòng)力不足等問(wèn)題的存在，導(dǎo)致制造業(yè)缺少發(fā)展動(dòng)力，新技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用不足。

3.3 缺少綜合信息服務(wù)平臺(tái)

缺乏統(tǒng)一的信息管理交互平臺(tái)。由于體制問(wèn)題，水運(yùn)與公路歸屬交通部管理，而鐵路自成體系。公、鐵、水多式聯(lián)運(yùn)缺乏統(tǒng)一有效的管理[4]。鐵路與港航企業(yè)與集裝箱碼頭在集裝箱作業(yè)信息交換方式上的不協(xié)調(diào)，嚴(yán)重阻礙集裝箱鐵水換裝實(shí)現(xiàn)一體化運(yùn)作，對(duì)國(guó)際集裝箱鐵水聯(lián)運(yùn)換裝效率造成很大影響。同時(shí)多式聯(lián)運(yùn)經(jīng)營(yíng)主體欠缺，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則不統(tǒng)一，集裝箱聯(lián)運(yùn)單證不統(tǒng)一。

4 多式聯(lián)運(yùn)換裝技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)與前景

4.1 發(fā)展趨勢(shì)

(1)基礎(chǔ)銜接配套趨于完善。隨著國(guó)家實(shí)施鐵路引入大型公路貨運(yùn)站、物流園區(qū)、產(chǎn)業(yè)園區(qū)工程，推進(jìn)鐵路專(zhuān)用線(xiàn)，內(nèi)陸城市和港口的集裝箱場(chǎng)站建設(shè)工程，多式聯(lián)運(yùn)設(shè)施設(shè)備銜接配套水平將會(huì)不斷完善，裝卸、轉(zhuǎn)運(yùn)、倒載次數(shù)會(huì)不斷減少，樞紐一體化水平將不斷提高。

(2)多式聯(lián)運(yùn)運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)向體系化、統(tǒng)一化、標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展。若要實(shí)現(xiàn)公、鐵、水等不同運(yùn)輸方式之間快速銜接，未來(lái)必然需要制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)，建立完整的多式聯(lián)運(yùn)運(yùn)輸網(wǎng)路體系，真正實(shí)現(xiàn)“一票制”。

(3)新技術(shù)、新裝備創(chuàng)新應(yīng)用不斷加強(qiáng)。全自動(dòng)化碼頭、“無(wú)人站場(chǎng)”是未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。電子化單證、自動(dòng)化控制等技術(shù)以及場(chǎng)內(nèi)無(wú)人駕駛智能卡車(chē)、自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)等自動(dòng)化設(shè)備將會(huì)廣泛得以應(yīng)用。發(fā)展智能化的多式聯(lián)運(yùn)場(chǎng)站、短駁及轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)施，必將進(jìn)一步提高鐵路與其它運(yùn)輸方式換裝效率。

(4)先進(jìn)的運(yùn)輸組織模式得以發(fā)展應(yīng)用。公鐵聯(lián)運(yùn)、鐵水聯(lián)運(yùn)集疏運(yùn)通道不斷得以完善，干支直達(dá)、江海直達(dá)等先進(jìn)的運(yùn)輸組織方式將得以廣泛應(yīng)用，各種運(yùn)輸方式銜接更加緊密，聯(lián)運(yùn)換裝轉(zhuǎn)運(yùn)效率顯著提高，集疏運(yùn)體系更加完善。

4.2 發(fā)展建議

(1)開(kāi)辟新的多式聯(lián)運(yùn)集疏運(yùn)通道。加強(qiáng)與港口銜接的鐵路集疏運(yùn)建設(shè)，針對(duì)無(wú)法修建鐵路專(zhuān)用線(xiàn)進(jìn)港港口，可研究開(kāi)辟空中多式聯(lián)運(yùn)通道。

(2)加快研發(fā)多式聯(lián)運(yùn)設(shè)施設(shè)備。開(kāi)展重大技術(shù)裝備關(guān)鍵技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)在集裝箱多式聯(lián)運(yùn)領(lǐng)域集成應(yīng)用，加快多式聯(lián)運(yùn)快速換裝轉(zhuǎn)運(yùn)專(zhuān)用設(shè)備的研發(fā)應(yīng)用，滿(mǎn)足鐵路集裝箱運(yùn)輸車(chē)輛，場(chǎng)站內(nèi)裝卸、轉(zhuǎn)運(yùn)、堆存設(shè)備的自動(dòng)化、“無(wú)人化”需要。

(3)大力推行鐵路集裝箱班列。貫徹落實(shí)“一帶一路”倡議，推進(jìn)我國(guó)與周邊國(guó)家鐵路互聯(lián)互通，強(qiáng)化邊境口岸設(shè)施設(shè)備銜接配套，構(gòu)建國(guó)際集裝箱多式聯(lián)運(yùn)系統(tǒng)。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著國(guó)家多式聯(lián)運(yùn)集疏運(yùn)通道建設(shè)和基礎(chǔ)設(shè)施的不斷完善，智能化的集裝箱站場(chǎng)和碼頭必然是未來(lái)發(fā)展方向，跨坐式單軌和懸掛式單軌作為新型運(yùn)輸方式，其立體交通運(yùn)輸模式、智能、綠色等特點(diǎn)符合未來(lái)港口發(fā)展方向，具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。