铁路集装箱场站综合作业能力计算方法研究

Calculation of Comprehensive Operation Capacity of Railway Container Yards

摘要

铁路集装箱场站是铁路主导型综合货运枢纽的重要组成部分，是铁路白货物流提质增效的重要抓手，其综合作业能力计算是设施布局、设备配置、组织优化的决策依据。目前研究的取送车能力、装卸车能力等单一环节的能力，因货运生产节拍性的特征，无法准确反映铁路集装箱场站的综合作业能力。为揭示各生产环节对铁路集装箱场站综合作业能力的影响机理，分析综合作业能力的影响因素，提出考虑运转、货运2大部分，包括取送车、到发场通过、调车场解编、车站咽喉通过、装卸线作业、堆场堆存及公路集疏运等环节的铁路集装箱场站综合作业能力计算方法，并以西安国际港站为案例，验证了计算方法的有效性。

Abstract

Railway container yards are an important component of the railway-led comprehensive freight hub and serve as an important lever for improving the quality and efficiency of railways' non-bulk goods logistics. The calculation of their comprehensive operation capacity is the decision-making basis for facility layout, equipment configuration, and organizational optimization. The current research on single link capabilities such as pick-up and delivery capacity and loading and unloading capacity fails to accurately reflect the comprehensive operation capacity of railway container yards due to the rhythmic characteristics of freight production. In order to reveal the impact of various production links on the comprehensive operation capacity of railway container yards, the influencing factors of comprehensive operation capacity were analyzed, and two major aspects of operation and freight transportation were considered. Specifically, a calculation method for the comprehensive operation capacity of railway container yards was proposed, covering pick-up and delivery, arrival and departure yard passage, shunting yard disassembly, station throat passage, loading and unloading line operation, yard storage, and highway collection and distribution. This paper took Xi'an International Port Station as a case study, and the effectiveness of the calculation method was verified.

关键词

铁路运输 / 综合货运枢纽 / 铁路货运 / 作业能力 / 装卸作业

Key words

Railway Transportation / Comprehensive Freight Hub / Railway Freight Transportation / Operation Capacity / Loading and Unloading Operations

0　引言

铁路集装箱场站是铁路货运向现代物流转型的重要抓手，提升铁路集装箱场站综合作业能力能够进一步提高铁路在白货市场的竞争力^[1]。目前，我国已建成100余座铁路物流基地，各铁路物流基地均以《铁路货运场站及货运设备设计规范(征求意见稿)》及《铁路物流中心设计规范》为规范，进行装卸线、仓库、堆场、集装箱门吊等设施设备的配置，但是在实际作业中，受多设施设备协同作业影响及其他环境限制，测算数据与实际作业能力不符，造成场站能力掌握不精确、设施设备能力不匹配，导致场站作业资源能力浪费或无法满足现场作业需求，且技术改造缺乏定量化支撑^[2-5]。

目前国内外均开展了铁路货场作业能力相关研究。理论计算方面，通过引入调车不均衡系数，计算货场改造前取送车作业能力和改造后取送车能力，分析货场损失的作业能力，并提出装卸机械能力补偿方案^[6-7]；也有通过仿真技术实现能力优化，如采用基于多智能体仿真技术，对门吊作业、门闸作业等环节进行仿真分析，并提出优化建议^[8-10]；或者采用优化建模方法，构建基于饱和装卸时段最优作业流程的正面吊配置数量线性规划模型，提出集装箱正面吊优化配置方案^[11-13]。

由此可以看出，目前对于铁路集装箱场站作业能力的研究主要聚焦在作业线、门吊等单个设施设备，未考虑到实际作业中各环节、各设备协同作业产生的货运生产节拍性的特征，导致无法有效全面地反映铁路集装箱场站的实际作业情况。为此，亟须从集装箱作业场站全环节作业出发，开展铁路集装箱场站设施设备作业能力测算研究，为铁路货运组织优化、设施设备布局升级提供决策依据。

1　概念界定

铁路集装箱场站进行集装箱货物列车的接发、货车车列的取送等运转作业，以及货物的装卸、搬运、仓储等货物作业。铁路集装箱场站的综合作业能力是衡量一个铁路货运站在一定时期内可以发送或到达多少货物列车、车辆或货物吨数的数量指标。铁路货运站从平面布置上看，可以分为运转作业设备(包括到达/出发车场、咽喉区等)和货运作业设备(集装箱装卸线、集装箱堆场、货场道路等)，因此集装箱场站的作业能力需要分别针对运转作业部分和货运作业部分计算。其中，运转作业部分需要计算的是车站的通过能力。货运站的通过能力指货运站在一定的行车组织方法下，一昼夜可以接、发的最大列车(对)对数。对于货运站而言，在计算其通过能力时并不关心非本站作业列车的数量(如通过不停站的旅客列车和货物列车)，而只关心在本站承担货物作业的货物列车数量^[14]。因此，在计算货运站通过能力时，为了和货运作业部分的能力相匹配，提出货物作业列车通过能力的概念，用来表述在本站具有货运作业的列车的通过能力。

货运作业部分需要计算的则是货运设备作业能力。货运设备的能力指某项设备在一定时期内可能办理的车数或吨数。除此之外，考虑到货运作业部分还存在一定数量的贮存设备，如货物的堆场、仓库等，这部分的设备具有货物的贮存功能，因此也需要计算货物存储设备的贮存能力，即在某一特定时刻，该项具有贮存功能的设备最大可以容纳的货物数量^[15]。

铁路集装箱场站的运转、货运作业在实际运输生产过程中会相互作用，共同影响铁路货运站的总能力。研究所述的铁路集装箱场站综合作业能力，指的是面向一定的货流结构、列车运行计划，在一定时期内可以办理的最大货物吨数。该数量可以根据一定的规则换算为标准集装箱数、铁路车辆数、铁路列车数等。

研究所述的与运转作业相关的能力，均以列/d衡量，而所述的与货运作业相关的能力，考虑到本研究对象为集装箱货场，均以TEU/d衡量。最终车站的作业能力，通过1标准列车所装载的集装箱数量的关系进行换算。

2　铁路集装箱场站作业能力影响因素分析

从不同作业环节来看，影响铁路集装箱场站综合作业能力的主要因素包括制约场站装车数的货运作业能力以及制约车场总体发车数的取送车运转能力2大部分，以及在实际生产作业过程中，因货运、运转2大环节生产节拍性不同步导致的能力浪费。

2.1　作业环节分析

（1）运转作业。车站运转作业主要包括如下4个部分：①到发作业。列车从区间接入车站、从车站进入区间的作业。其中，到发作业中，有部分是通过(不停站)的旅客列车，部分是通过(不停站)的货物列车，还有一部分是本站作业车。前两者直接从该货运站的正线通过，而后者需要首先从正线接入车站的到发线，然后再进行本站站内的调车、取送车和集装箱的装卸作业。②机务作业。本务机车出入段作业。如果本货运站是牵引机车运行交路的终点，且本货运站设有货运机务段或折返段，那么需要在本站进行本务机的出入段作业。③调车作业。利用牵出线将车列在到达场和调车场之间转场。部分不设牵出线的车站，需要利用正线进行车列牵出的作业，对车站的通过能力影响较大。④取送车作业。从调车场向集装箱装卸线送车，或从集装箱装卸线取车至调车场。

（2）货运作业。货运作业主要包括铁路装/卸车和公路侧集疏运2个部分：①铁路装/卸车。利用起重设备(如门吊、正面吊)将集装箱从货车卸至堆场，或从堆场起吊集装箱装至货车上。②汽车搬运。汽车经由货运站内部道路将集装箱运送至堆场的指定位置，由起重设备将集装箱吊起放至堆场指定位置，或汽车在堆场指定位置承接由起重设备吊起的集装箱，然后经由内部道路离开。

2.2　作业干扰分析

集装箱场站内的各项作业并非完全独立同步进行的，不同的作业之间可能存在一定的干扰，进而可能导致某些作业失去连贯性、节拍性而产生能力的浪费。具体而言，集装箱场站办理作业的干扰包括以下几类。

（1）列车接发车作业与调车作业、机车出入段作业等其他技术作业存在干扰。

（2）取送车作业与其他列车技术作业存在干扰。

（3）货场内部道路与铁路线路平交的，取送车作业与内部道路汽车走行存在干扰。

（4）场站内汽车之间存在干扰，由此可能产生汽车在场内外的等待时间，如在货场出入口处排队检斤、查验等。

（5）场站内汽车与装卸设备(特别是正面吊)之间存在干扰。

（6）装卸设备之间的干扰。不同的装卸设备作业范围可能存在重叠，装卸作业可能存在相互干扰，导致部分装卸设备产生空费。

以上的这些干扰可能导致部分作业不能同时进行，进而导致设备作业时间的空费，这也是铁路集装箱场站的作业能力难以精确测算的重要原因。要准确计算出铁路集装箱场站的作业能力，关键是准确地标定和测算上述几类干扰对设备作业时间的影响。

3　综合作业能力计算

3.1　运转部分—车站通过能力计算方法

3.1.1　取送车能力

理论上，车站的取送车能力取决于车站咽喉取送车进路的能力和用于提供取送车动力的调车机车的能力。取送车占用咽喉进路的时间相对其他作业很少，车站咽喉部位对取送车能力的制约可以忽略不计。因此，车站的取送车能力主要受制于调车机车的作业能力。实际中，取送车能力与列车的接发能力存在“此消彼长”的关系。取送车次数每增加1次，对应咽喉的接发车能力将会发生衰减，因此在计算车站的通过能力之前，应先根据车站的货运作业量先确定车站的取送车次数和每次取送车的间隔时间，并把这部分时间作为车站的固定作业时间来考虑。

（1）确定调机可用时间。如果货运站所配备的调机是本站的专用调机，那么调机可用时间可以采用以下公式计算。

T_{\mathrm{调机}}=\mathrm{1}\mathrm{440}-t_{\mathrm{整备}}-t_{\mathrm{司机}}⑴

式中：T_{\mathrm{调机}}为1台调机在车站的可用时间，h；t_{\mathrm{整备}}为调机每日进行整备作业的时间(如加油、保养、设备检修等作业)，h；t_{\mathrm{司机}}为每日司机交接班、吃饭等无法利用调车机车的时间，h。

如果若干个货运站共用1台调机，那么对于本站而言，T_{\mathrm{调机}}则为该调机在本站可以用于作业的时间，应通过历史数据写实获得每日调机在本站的有效作业时间，然后取平均值得到。

（2）确定取送车数量。根据历史数据，确定该车站一日需要进行取送车的平均车数Q_{\mathrm{取送}}。

（3）确定取送车次数。根据牵出线长度，确定取送车次数，并作为固定作业时间，计算公式如下。

n_{\mathrm{取送}}=\mathrm{m}\mathrm{i}\mathrm{n}\left(\frac{Q_{\mathrm{取送}}l}{L_{\mathrm{牵}}},\frac{T_{\mathrm{调机}}}{t_{\mathrm{取送}}}\right)⑵

式中；n_{\mathrm{取送}}为取送车次数，\mathrm{次；}{Q}_{\mathrm{取送}}为取送车辆数，辆；l为货车的平均车长，m；L_{\mathrm{牵}}为用于取送车调车的牵出线的有效长，m；t_{\mathrm{取送}}为每进行1次取送车作业的平均消耗时间，h。

如果车站调车场和货场呈纵列式，那么L_{\mathrm{牵}}取车站最长到发线的有效长。如果具备采用本务机整列取送条件，可以不考虑取送车次数的限制，即

n_{\mathrm{取送}}=\frac{T_{\mathrm{调机}}}{t_{\mathrm{取送}}}⑶

根据取送次数，可以计算得到取送车的时间为

T_{\mathrm{取送}}=n_{\mathrm{取送}}\times t_{\mathrm{取送}}⑷

式中：T_{\mathrm{取送}}为取送车作业所需要占用的总时间，h；n_{\mathrm{取送}}为取送车次数(注意这里取送车次数，取算1次，送算1次)，次；t_{\mathrm{取送}}为每进行1次取送车作业的平均消耗时间，h。

3.1.2　到发场通过能力

到发场通过能力主要取决于到发场的到发线数量、列车占用到发线的平均时间、到发线空费时间，其计算公式为

N_{\mathrm{到发}}=N_{\mathrm{到}}+N_{\mathrm{发}}⑸

N_{\mathrm{到}}=\frac{n_{\mathrm{到}}}{K}⑹

N_{\mathrm{发}}=\frac{n_{\mathrm{发}}}{K}⑺

K=\frac{T-\sum t_{\mathrm{固}}}{(\mathrm{1}-{\gamma }_{\mathrm{空}})(\mathrm{1}\mathrm{440}\times M_{\mathrm{到}}-\sum t_{\mathrm{固}})}⑻

\sum t_{\mathrm{固}}=t_{\mathrm{检修}}+t_{\mathrm{客}}+t_{\mathrm{取送}}⑼

式中：N_{\mathrm{到发}}为到发场的总通过能力(最大到发作业办理次数)，TEU/d；N_{\mathrm{到}}为到达作业能力，TEU/d；N_{\mathrm{发}}为出发作业能力，TEU/d；n_{\mathrm{到}}和n_{\mathrm{发}}分别为参数查定当日该站列车到达和出发的列数，列/d；K为到发线的利用率；T为一天内到发场各条到发线占用的总时间，h，可以通过写实方法查定，统计当日所有列车从进入到发线时起，到离开到发线时止的时间(可采用列车在TDCS系统中的实际报点数据来近似)，然后再求和；\sum t_{\mathrm{固}}为到发场内固定作业的总时间，h，固定作业包括到发线的检修、旅客列车占用到发线的时间、向车辆段、机务段及货物装卸地点定时取送车辆占用到发线的时间；{\gamma }_{\mathrm{空}}为到发场的空费系数，其值可根据经验取0.15~0.20，准确取值需要通过仿真方式确定；M_{\mathrm{到}}为可用的到发线数量；t_{\mathrm{检修}}为到发线的检修总时间，h，应根据不同到发线检修时间加总(例如，一共5条到发线，每条到发线每日均需要进行180 min检修，则t_{\mathrm{检修}}=\mathrm{5}\times \mathrm{180}=\mathrm{900})；t_{\mathrm{客}}为旅客列车占用到发线的总时间，h，可以从列车运行图中获得；t_{\mathrm{取送}}为向车辆段、机务段及货物装卸地点定时取送车辆占用到发线的时间，h，如果取送车作业不需要占用到发线，那么t_{\mathrm{取送}}=\mathrm{0}。

3.1.3　咽喉通过能力

取决于咽喉的布局形式、列车作业进路的数量和列车占用咽喉道岔组的时间、到发列车的均衡性情况、取送车次数、机车出入段次数。为了简化咽喉通过能力的计算，首先将车站到发场咽喉分为4个部位，分别称为上到、上发、下到、下发。计算咽喉通过能力需要遵循以下步骤。

步骤1：统计参数查定当日，通过各部位咽喉进行的作业次数及其占用咽喉的时间。

步骤2：计算各部位咽喉的利用率，计算公式为

K=\frac{T-\sum t_{\mathrm{固}}}{(\mathrm{1}-{\gamma }_{\mathrm{空}})(\mathrm{1}\mathrm{440}-\sum t_{\mathrm{固}})}⑽

式中：K为咽喉的利用率；T为咽喉的总占用时间，h；\sum t_{\mathrm{固}}为利用该咽喉的固定作业的时间，h；{\gamma }_{\mathrm{空}}为空费系数，可以根据经验取0.15~0.2。

步骤3：分别计算各方向的咽喉通过能力N_{(\mathrm{方向}，\mathrm{接}/\mathrm{发})}，计算公式为

N_{(\mathrm{方向}，\mathrm{接}/\mathrm{发})}=\frac{n_{(\mathrm{方向}，\mathrm{接}/\mathrm{发})}}{K_{（\mathrm{方向}，\mathrm{接}/\mathrm{发）}}}⑾

式中：n_{(\mathrm{方向}，\mathrm{接}/\mathrm{发})}为按道岔分组为上到、上发、下到、下发4个部位的作业次数，次；K_{（\mathrm{方向}，\mathrm{接}/\mathrm{发）}}为按道岔分组某一个部位道岔的能力利用率。

步骤4：接发列车总能力N计算为

N=\sum N_{(\mathrm{方向}，\mathrm{接}/\mathrm{发})}

注意，通过列车在这里算了2次，即接车、发车分别都计算了通过列车的数量。

步骤5：本站作业的列车的接发能力N_{\mathrm{本站}\mathrm{接发}}为

N_{\mathrm{本站}\mathrm{接发}}=｛〔N-\mathrm{2}\times （n_{\mathrm{客}}-n_{\mathrm{不停}\mathrm{站通}\mathrm{过货}\mathrm{物列}\mathrm{车}}）〕，N_{\mathrm{到发}}｝⑿

式中：n_{\mathrm{客}}为旅客列车的数量，列/d；n_{\mathrm{不停}\mathrm{站通}\mathrm{过货}\mathrm{物列}\mathrm{车}}为不在本站进行技术作业的直通货物列车数量，列/d。

3.2　货运部分—货运设备作业能力计算方法

3.2.1　货运作业基础参数的查定

以下参数应根据历史的作业数据进行查定，作为车站货运部分设备作业能力的计算依据。

（1）集装箱日装卸量(P_{\mathrm{装}}、P_{\mathrm{卸}})：根据某段时间的车站作业历史数据，统计得到场站的平均集装箱日装卸量。

（2）集装箱日装卸比例({\alpha }_{\mathrm{只装}\mathrm{不卸}}、{\alpha }_{\mathrm{只卸}\mathrm{不装}}、{\alpha }_{\mathrm{又装}\mathrm{又卸}})：根据某段时间的车站作业历史数据，计算出该场站集装箱装车和卸车的比例。

（3）堆存空箱比例({\alpha }_{\mathrm{空}})：指在集装箱堆场上堆存的集装箱占总箱位数的比例。如果该集装箱堆场有为空箱专门划定的堆场，那么该值为集装箱空箱位数占总箱位数的比例。

3.2.2　集装箱装卸线作业能力

集装箱装卸线作业能力是指某条货物线一昼夜最多可以完成的集装箱装卸量。取决于货物线长度、1次送—取/送—取作业间隔时间、二次作业比例、装/卸1列(所有货车)的时间。计算集装箱装卸线作业能力需要遵循以下步骤。

步骤1：计算装卸线作业能力。

N=\frac{cq}{t}⒀

式中：N为该条装卸线的作业能力， TEU/d；c为某条货物线的容车量，辆；q为平均每辆货车装载的标准集装箱数量，TEU。

步骤2：计算一个取送周期时间。

t为一次货车取送周期(从货车送入集装箱装卸线至货车整列取走)的平均时间，该值可以根据历史数据进行统计得到，如果不方便统计，可以通过取送车次数估算平均每列车的周转时间，即

t=\frac{\mathrm{1}}{n_{\mathrm{取送}}+\mathrm{1}}⒁

式中：n_{\mathrm{取送}}为该货物线每日安排的取送车次数，次/d。

步骤3：计算货物线容车量。

c=\frac{L_{\mathrm{线}}}{l_{\mathrm{货车}}}⒂

式中：c为某条货物线的容车量，辆；L_{\mathrm{线}}为该货物线有效长，m；l_{\mathrm{货车}}为货车的平均长度，m。

步骤4：分别计算装车、卸车能力。

N_{\mathrm{装}}=N\times \left({\alpha }_{\mathrm{只装}\mathrm{不卸}}+\mathrm{2}{\alpha }_{\mathrm{又装}\mathrm{又卸}}\right)⒃

N_{\mathrm{卸}}=N\times \left({\alpha }_{\mathrm{只卸}\mathrm{不装}}+\mathrm{2}{\alpha }_{\mathrm{又装}\mathrm{又卸}}\right)⒄

式中：N_{\mathrm{装}}为装车作业能力，TEU/d；N_{\mathrm{卸}}为卸车作业能力，TEU/d；{\alpha }_{\mathrm{只装}\mathrm{不卸}}，{\alpha }_{\mathrm{只卸}\mathrm{不装}}，{\alpha }_{\mathrm{又装}\mathrm{又卸}}分别为该货物线的集装箱装卸作业中，只装不卸、只卸不装、又装又卸的货车比例，三者之和为1。

步骤5：计算多条货物线(如有)能力。运用上述公式确定装卸线作业能力时，可以按不同场库逐条装卸线计算，然后分别按装、卸作业量加总。也可以按作业区(如重箱区、空箱区、辅助箱区)分别计算。其计算用的参数取值应根据被查定货场的各货区的实际情况予以确定。

N_{\mathrm{装}}^{\mathrm{总}}={\sum }_{\mathrm{装卸}\mathrm{线}}{N}_{\mathrm{装}}⒅

N_{\mathrm{卸}}^{\mathrm{总}}={\sum }_{\mathrm{装卸}\mathrm{线}}{N}_{\mathrm{卸}}⒆

Q_{\mathrm{货物}\mathrm{线}}^{\mathrm{总}}=\left(N_{\mathrm{装}}^{\mathrm{总}}+N_{\mathrm{卸}}^{\mathrm{总}}\right)\times q⒇

式中：N_{\mathrm{装}}^{\mathrm{总}}为多条货物线的总装车能力，TEU/d；N_{\mathrm{卸}}^{\mathrm{总}}为多条货物线的总卸车能力，TEU/d；Q_{\mathrm{货物}\mathrm{线}}^{\mathrm{总}}为该集装箱场站货物线的总装卸作业能力；q为平均每辆货车装载的标准集装箱数量，TEU。

3.2.3　装卸设备的生产能力

装卸设备的生产能力是指装卸机械在某种具体工作条件下，每小时所能完成的货物装卸量。

Q_{\mathrm{装卸}}=K_{\mathrm{1}}{K}_{\mathrm{2}}t{Q}_{\mathrm{技}}

式中：Q_{\mathrm{装卸}}为某台装卸设备一昼夜能够完成的装/卸作业量，即装卸设备的作业能力，TEU/d；K_{\mathrm{1}}为机械时间利用系数，表示一昼夜机械可用于实际工作的小时数与一昼夜全部时间之比，取决于固定作业时间，工人换班、吃饭时间，及装卸机械的加油、充电、维护时间等；K_{\mathrm{2}}为机械载荷利用系数，表示机械平均一个工作循环内所搬运的集装箱数量与额定集装箱数量之比，对于集装箱的装卸机械而言，K_{\mathrm{2}}的取值应在1.0~2.0之间。

\mathrm{不同}\mathrm{装卸}\mathrm{设备}\mathrm{平均}\mathrm{利用}\mathrm{率}如表1所示^[16]。

Q_{\mathrm{技}}=G\times \frac{\mathrm{3}\mathrm{600}}{T\times {\gamma }_{\mathrm{空}}}

T=t_{\mathrm{翻}}+t_{\mathrm{取}}+t_{\mathrm{升}}+\mathrm{2}{t}_{\mathrm{移}}+t_{\mathrm{降下}}

t_{\mathrm{移}}=\frac{l_{\mathrm{最远}\mathrm{距离}}}{\mathrm{2}v}

式中：Q_{\mathrm{技}}为一昼夜的技术生产能力，TEU/d；G为机械在一次工作循环所装的标准集装箱数量，TEU；T为一次工作循环的时间，h，取决于一次装卸作业周期平均时间，包括：走行+翻箱+起吊+落下、空费时间、装卸设备的数量、装卸设备的分布(按作业范围划分)；t_{\mathrm{翻}}为翻箱作业的时间，h，取决于平均翻箱次数、一次翻箱作业时间，通过统计确定；t_{\mathrm{移}}为吊起的集装箱移动的时间，h，取决于作业范围，通过统计平均值确定，如果没有相关的统计数据，可以按公式 确定；t_{\mathrm{降下}}为装卸设备将吊起的集装箱放下的时间，h；l_{\mathrm{最远}\mathrm{距离}}为装卸机械作业范围的最长距离，m；v为装卸机械的平均移动速度，m/s。

最终的装卸机械总能力Q_{\mathrm{装卸}}^{\mathrm{总}}为

Q_{\mathrm{装卸}}^{\mathrm{总}}={\sum }_{\mathrm{装卸}\mathrm{机械}}{Q}_{\mathrm{装卸}}

3.2.4　道路搬运能力

道路搬运能力取决于道路面积占货场总面积比例、道路与铁路线路交叉数量、汽车一次出入的平均走行距离、汽车平均场内等待时间、汽车平均走行速度，其计算公式为

R=\frac{F_{\mathrm{路}}}{F_{\mathrm{总}}}

式中：R为道路面积占货场总面积的比例，%；F_{\mathrm{路}}为货场内部道路的面积，m²；F_{\mathrm{总}}为货场的总面积，m²。

如果计算得到的R>\mathrm{20}\mathrm{\%}，则说明场站内部道路的面积足够，不会影响场站作业能力的评价，可以不做进一步的计算。如果计算得到的R\le \mathrm{20}\mathrm{\%}，那么则需要进一步采用以下公式，具体确定道路的搬运能力。

Q_{\mathrm{搬运}}=n_{\mathrm{汽}}\times \frac{T}{t_{\mathrm{装卸}}}\times p

式中：Q_{\mathrm{搬运}}为货场的搬运能力，TEU/d；n_{\mathrm{汽}}为作业区可以同时进行装卸作业的汽车数，辆；T为一昼夜货场可供汽车取送货物的时间，h；t_{\mathrm{装卸}}为每辆汽车平均装卸作业时间，即从汽车停靠装卸位置起至作业完毕离开装卸位置时止的时间，h；p为每辆汽车可以装载的标准集装箱数量，TEU。

3.3　铁路集装箱场站综合作业能力的计算

（1）布置图相关参数。①{\theta }_{\mathrm{1}}：到发场/调车场与货场横列取1，纵列取0.98，用于表示车站的平面布置图形对取送车端的咽喉通过能力折减。②{\theta }_{\mathrm{2}}：货物线为贯通式取1，尽端式取0.99，用于表示货物线的型式对货物线装卸能力的折减，及对道路能力折减。③{\theta }_{\mathrm{3}}：取送车作业不切割正线取1，切割正线取0.96，表示对取送车端咽喉通过能力折减。

（2）作业方式相关参数。①{\delta }_{\mathrm{1}}：不落地箱比例，表示如果集装箱不落地，直接在铁路货车和道路汽车之间进行装卸作业，不占用集装箱堆场。②{\delta }_{\mathrm{2}}：不进行调车/集结/编组(比例)作业时取0，否则取1，表示如果仅以班列的形式，可以不考虑调车线的运用，否则考虑调车等作业需要占用调车线的时间。

（3）综合能力计算。综合作业能力取决于各项设备构成的大系统的能力瓶颈。考虑到不同设备之间在作业协调过程中可能存在能力损失，在计算公式中加入了用于表征不同种类设备间由于作业的不协调性而产生的无效能力，其计算公式为

N_{\mathrm{装卸}}^{\mathrm{总}}=\mathrm{m}\mathrm{i}\mathrm{n}\left(q{c}_{\mathrm{编组}}{N}_{\mathrm{本站}\mathrm{接发}}{\theta }_{\mathrm{1}}{\theta }_{\mathrm{3}},\left(\mathrm{1}-{\delta }_{\mathrm{2}}\right)\times M+q{c}_{\mathrm{编组}}{N}_{\mathrm{编组}},{\theta }_{\mathrm{2}}{Q}_{\mathrm{货物}\mathrm{线}}^{\mathrm{总}},Q_{\mathrm{装卸}}^{\mathrm{总}},Q_{\mathrm{箱区}}^{\mathrm{总}}/(\mathrm{1}-{\delta }_{\mathrm{1}}),Q_{\mathrm{搬运}}\right)

式中：M为无穷大的常数；c_{\mathrm{编组}}为该集装箱场站的列车平均编成辆数，辆。

（4）集装箱箱流参数。如果需要考虑集装箱箱流、车流的波动性带来的货运站运输能力差异，那么需要首先查定公路集装箱箱流、铁路车流和集装箱箱流的到达规律，然后再计算波动系数(不均衡系数)，遇繁忙时段处理不过来的(超过小时处理能力)，可做削峰处理。

N_{\mathrm{装卸}}^{\mathrm{总}(\mathrm{波动})}=N_{\mathrm{装卸}}^{\mathrm{总}}/\alpha

式中：α为不均衡系数，对于不同箱流特征的车站可以通过仿真计算得出。

4　案例分析

西安国际港站车站货场位于陕西省西安市灞桥区境内，按技术作业性质为中间站，按业务性质为货运站，可以办理整车、集装箱货物的发到业务，2025年计划集装箱发送量达到249万TEU/a。以西安国际港站为例验证综合能力计算方法的有效性。

（1）货运站相关设施设备参数。主要包括平均每辆铁路货车装载标准集装箱数量、该车站的列车平均编成辆数、到发场/调车场布局、货物线布局、不落地箱比例、是否进行调车/集结/编组(比例)作业。铁路货运站能力参数设置如表2所示。

（2）咽喉通过参数。主要包括固定检修时间、空费系数、通过旅客列车对数、不停站通过货物列车对数。铁路咽喉通过参数如表3所示。

（3）集装箱装卸线作业参数。主要包括一辆货车的平均长度、平均每辆货车装载的标准集装箱数量、一次取送货车的平均长度、一次货车取送周期(从货车送入集装箱装卸线至货车整列取走)的平均时间、货物线每日安排的取送车次数、只装不卸比例、只卸不装比例、又装又卸比例、该货物线有效长。以装卸线1为例，集装箱装卸线作业参数如表4所示。

（4）装卸设备生产能力参数。主要包括装卸机械作业范围的最长距离、装卸机械的平均移动速度、平均翻箱次数乘以一次翻箱作业时间、门吊取箱时间、门吊升起时间、门吊降下时间、门吊落锁时间、调车场的空费系数、机械一次工作循环所装的标准集装箱数量，装卸设备生产能力参数如表5所示。

（5）道路搬运参数。主要包括作业区可以同时进行装卸作业的汽车数、每辆汽车平均装卸作业时间、每辆汽车可以装卸的标准集装箱数量、货场内部通道的面积、货场总面积、一昼夜货场可供汽车取送货物的时间，道路搬运参数如表6所示。

（6）计算结果。根据能力分项计算公式，考虑到西安国际陆港站的设施布局、组织水平等因素，计算求得其装卸能力为691 TEU/d，箱区能力为1 044 TEU/d，搬运能力为720 TEU/d，接发能力为2 450 TEU/d，编组能力为1 001 TEU/d，货物线能力为728 TEU/d，因此，其场站综合能力为691 TEU/d，目前日作业量为673 TEU/d，能力接近饱和，计算值与实际值相近，验证了算法的有效性。

5　结束语

研究铁路物流基地综合作业能力对于提升铁路货物运输组织效率、支撑铁路设施设备技改项目投资决策具有重要意义。通过将货运生产作业各环节离散的能力计算方法整合为考虑货运生产节拍性的综合作业能力计算方法，能够计算出更加符合集装箱货场实际的能力值。通过细分铁路货运场站能力的设施、设备、组织衔接、空费虚靡等影响因素，能够直观展示运转作业、货运作业2大环节的能力利用情况，为进一步制定能力提升策略提供决策依据。未来可提出基于仿真的铁路物流基地能力影响系数标定方法，进一步明确生产过程各衔接环节的空费虚靡，提升场站能力计算的准确性。

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基金资助

中国国家铁路集团有限公司科技研究开发计划课题(J2023X005)

中国铁道科学研究院集团有限公司科研项目(2023YJ092)