铁路集装箱中心站布置图型研究
对我国铁路集装箱中心站建设的探讨
发展需 要具 有重 要 的战略 意义 ，也是 铁 路集 装箱 运输
跨越式 发展 迈 出的重 要一 步。 因此 ， 装箱 中心 站 的建 集 设规划 至 关重要 。
１ 我 国铁 路 集 装 箱 运 输现 状
１１我 国铁 路集 装箱 运量 情况 ．
１９ ９８
１９ ９９
２０ ００
２ ０ ０１
２ ０ ０２
２ ０ ０３
２０ ０４
昆 明等 ｌ ８个具 有 国 际 先进 技术 装 备 和 管理 水 平 的超
大型集 装箱 中心 站 ，这对 提高 我国 铁路 集装 箱运 输效 率 、促 进铁 路集 装箱 运输 适应 多式联 运和 现 代物 流 的
２ ０ ． 集 装 箱化 ０ ６７
２ ７
维普资讯
设 备 落 后 、 地 狭 小 、 力 不 配 套 、 区 分 布 的 不 均 场 能 地
和 分层 次优 化建 设。 其具体 内容是 ： 首 先要 加强 集装 箱 中心站 的 建设 ：铁 道部 规划 在 位 于 我 国直 辖 市 、主 要省 会 城 市及 港 口城市 的 １ ８个 点— — 上 海 、 京 、 州 、 津 、 都 、 明 、 庆 、 鲁 北 广 天 成 昆 重 乌
（ ） 强铁 路集 装箱 运输 市场 竞争 力 的要求 １增
建设铁 路 集装 箱 中心站 可 以大幅度 地 提高 我 国铁
市、 大型 港 口和主 要 内陆 口岸站 的 ４ ８个大 型集 装箱 专
办站 ： 为这 些专 办 站 配备 必 要 的仓 储 、 卸 、 装 搬运 等 设
路集 装 箱办理 站 的作 业 办理 能力 ，通 过基 础设 施 建设 提高 铁路 集装 箱运输 的技术 装备 水平 ，使 中心站 之 间
现代物流理念下的铁路集装箱中心站规划设计
② 集 装 箱堆 存 场 地 设 有 完 善 的 装 卸 设 备
具 备编发
，
、
装卸
、
铁 路 集 装 箱 中 心 站 的作 用
集 装 箱 运 输 的 突 出 特 点 和 优 势 就 是 有利 于 实 现 货 物 运
快速
安全
。
“
成 列 集 装箱 班 列 及 枢 纽 小 运 转列 车 的 能 力
具 有 对 集装 箱
，
铁 路 集 装 箱 中 心 站 的 建 设 是 实 现 铁 路 集 装箱 运 输 根 本
物流 服务
⑤ 具 备 中心 站 管理 信 息 系 统
，
加 强对 集装箱
、
转变 的重 要 开 端
运 输 向专业 化
、
，
有 利 于 实 现 多式 联 运
。
，
实现 铁 路 集装箱
车辆
、
货物等信 息 的 管理 与传 递
车 辆 机 械 的 技 术 检 测 与 维修 功 能
洗
、
，
以 及 集 装箱 及 车 辆 的 清
输的便捷
、
、
、
门到 门
，
”
等运 输功 能
，
最大限
保养和 停放 等配 套服 务功 能
、
。
⑧ 具 备 办理 国 内
、
国际
“
度地 满 足 货 主 的 需 要
运 的最 佳 方 式
，
同时
集 装 箱 运 输还 是 实 现 多 式 联
、
铁 路 集 装 箱 中心 站 选 址
集 装 箱 运 输 的 特 点 决 定 了 铁 路 集 装箱 中 心 站 在 选 址 和
方 面 必 须 立 足 于 集 装 箱 多式 联 运 系 统
铁路集装箱中心站堆场混堆优化模型
第一阶段 平衡 中心站 堆场各 箱 区进 口箱和 出 口箱 的箱 量 ， 第二 阶段 为分 配 到 箱 区的 集 装 箱指 派较优 箱位 ， 使 堆存 所产 生的 压 箱数 最 小， 并 设计 了启 发 式 算 法对 模 型进 行 求 解． 最后 利 用某集装 箱 中心 站 的 实际数 据对 模 型和 算 法进 行 了验 证 ， 验 证 结果 表 明 ， 该 优 化模 型 比 中心站现 有 的堆存 策略有 较 大改进． 关键 词 ： 铁路 运输 ； 混堆 优化 ； 启发 式算 法 ； 集装 箱 中心站 ； 堆 场
ｉ ｎ ｃ ｏ ｎ ｔ ａ ｉ ｎｅ ｒ ｙ ａ ｒ ｄ． Ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｉｒ ｆ ｓ ｔ ｓ ｔ ａ ｇ ｅ，ｏ ｕ ｔ ｐ ｕ ｔ ａ ｎｄ ｉ ｎｐ ｕ ｔ ｃ ｏ ｎｔ ａ ｉ ｎｅ ｒ ｖ ｏ ｌ ｕｍｅ ｓ ａ ｒ ｅ ｂ ｌａ ａ ｎｃ ｅ ｄ ａ ｍｏ ｎｇ ｖ ａ ｉｏ ｒ ｕｓ ｂ ｌ ｏ ｃ ｋｓ ．
ａ ｌ ｇ ｏ ｒ ｉ ｔ ｈｍ ｔ ｏ ｓ ｏ ｌ ｖ ｅ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍ ｉ ｓ ｐ ｒ ｅ ｓ ｅｎ ｔ ｅ ｄ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｈ ｅ ｕ ｉｓ ｒ ｔ ｉ ｃ ｌｇ ａ ｏ ｉｔ ｒ ｈ ｍ ． Ｔｈ ｅ ｉｅ ｆ ｌ ｄ ｄａ ｔ ａ ｆ ｒ ｏ ｍ ｃ ｅ ｒ ｔ ａ ｉ ｎ ｒ ａ ｉ ｌ ｗａ ｙ
中图分 类号 ： Ｕ ２ ９ ４ ． ３ 文 献标识码 ： Ａ
Ｏｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｏ ｆ Ｍｉ ｘ ｅ ｄ Ｓ ｔ ｏ ｒ ａ ｇ ｅ ｉ ｎ
Ｒａ ｉ ｌ ｗａ ｙ Ｃｏ ｎ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｒ Ｔｅ ｒ ｍｉ ｎ ａ ｌ Ｙａ ｒ ｄ
Ｖｏ １ ． １ ３ Ｎｏ ． ２
第5章 铁路运输货场与货运站
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滑坡仓式高站台破面示意图
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❖ 三、仓库
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❖ 1.仓库的作用
❖ 贮放怕湿、怕晒及危险和贵重物品的场所。
❖ 2.仓库的形式
❖ 单、双、多层仓库，跨线和不跨线仓库。
❖ 3.仓库的设置位置及设计要求
❖ 仓库设在站台上，两边应设计雨棚，雨棚宽与站 台对齐，多雨地铁路侧伸出2.05m，场地一面伸出
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第二节 铁路货运业务集中化及枢纽内货运站
的合理布局与分工
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❖ 一、铁路货运业务集中化
❖ 1.铁路货运业务集中化的定义
❖ 对路网上货运营业站和部分线路调整，停办运量 小的站、专用线或线路货运业务，把货运业务集
中在较大货运营业站，加大货运营业站间距离，
❖ 2.纵列式货运站 ❖ (1)尽头式货场的纵列式货运站
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适用于大城市的综合性货运站
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❖ (2)有通过式货场的纵列式货运站
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适用于办理大宗货物的专业性货运站
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❖ 3.货场与车场分离布置 ❖ （1）地形限制 ❖ （2）方便短途搬运 ❖ （3）货物性质特殊
❖ （2）长度
❖ L仓 = F仓 / B仓（取14的倍数，140～210m）
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❖ 四、雨棚 ❖ 设在仓库间，存放怕湿、怕晒，不贵重物品，广
泛用于零担的中转作业。 ❖ 有跨线和不跨线两种。 ❖ 雨棚长、宽确定和设计要求与仓库相同
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《铁路站场》PPT课件
尽端式客运站布置图
• 优点： • 车站容易深入市区中心，旅客出行乘车方便，可缩
短出行时间； • 与城市道路交叉干扰较少； • 站坪较短，占地少； • 旅客出入站可不必跨越线路。
尽端式客运站布置图
• 缺点： • 车站作业集中在一端咽喉区进行，进路交叉干扰大，车
站通过能力小； • 对通过列车的换挂机车和变更运行方向等作业均不便； • 列车进站速度低，占用咽喉时间长； • 旅客进、出站和行包搬运到经过靠近站房一端的分配站
一、客运站的作业
1、客运服务作业
旅客上下车、候车、问询、寄存及文化、饮食、住 宿、购物和卫生方面的服务
2、客运业务
客票发售、行包承运、装卸、保管和交付，邮件装
卸和搬运 3、技术作业
车底就是我们俗称的铁路车厢。 在铁路上，车底由车辆编成的列车，是指列车运行周期中，所需要的车列数。比 如说，一趟到广州的列车来回需要运行4天，则需要有4个车底来依次发车。因为 每天都有一列同样车次的列车发出，到第5天的时候第1天发出的列车就已经回库， 所以就需要4个车底。
四、工业站
• 工业站是设在工业企业专用铁道的接轨点或枢纽内的工 业区附近，主要为工业企业外部运输服务的车站，其产 权属铁路。
• 按服务对象可分为:
• 为采掘工业服务的工业站。 • 为加工工业服务的工业站。 • 多企业共用的工业站。车流零散、货物品类多、到发方向多、车站取送调车工作量较大。
工业站布置图
台，人流与行包流互相交叉； • 旅客进、出站走行距离长。
混合式客运站布置图
混合式客运站布置图
• 优点：当车站衔接的某一方向市郊列车较多时， 设置部分有效长较短的尽头式线路，可节省投资 和用地；
• 市郊旅客与长途旅客进、出站流线互不干扰。 • 缺点：到发线互换性差，使用不灵活； • 在市郊旅客列车进、出站咽喉区时，市郊与长途
铁路货物运输组织货场与货运站
零星车流取送方便；便于
货场扩建。
所有车辆的取送车作业均
缺 在货场一端进行。该端咽
点 喉负担较重，取送车与装
卸作业有一定的干扰。
占地大、铺设线路长，施工投 资大；取送作业与货场搬运作 业互相干扰；扩建和改建比较 困难。
占地面积大，工程费用 高；两端咽喉负担不够 均衡；并具有尽头式和 通过式货场的缺点。
❖ 三、货场主要设备 ❖ 配线：装卸线、存车线、牵出线、轨道衡线等 ❖ 场库设备：堆货场、货物站台、仓库、货棚等 ❖ 装卸机械及检修设备 ❖ 道路、排水设备 ❖ 检斤设备 ❖ 货场用具及房舍等 ❖ 加冰所 ❖ 牲畜的装卸和饮水设备 ❖ 洗刷除污所 ❖ 其它：跳板、篷布等
❖ 四、货场配置图 ❖ 1.尽头式
适合大城市的通过式综合性货运站
❖ （2）有通过式货场的横列式货运站
适用于货物品类单一的大宗货物的通过式专业性货运站
❖ 2.纵列式货运站 ❖ (1)尽头式货场的纵列式货运站
适用于大城市的综合性货运站
❖ (2)有通过式货场的纵列式货运站
适用于办理大宗货物的专业性货运站
❖ 3.货场与车场分离布置 ❖ （1）地形限制 ❖ （2）方便短途搬运 ❖ （3）货物性质特殊
业的重点为卸货和出货组织； ❖ （2）在装大于卸的车站，应加强货源组织和进货、
装车工作； ❖ （3）在港口站和不同轨距的联轨站，应注意货流
和车（船）流的衔接与配合。
❖ 二、货运站的分类 ❖ 1.货物种类： ❖ 综合性货运站：办理多种货物运输种类或多种品
类货物的货运营业和专用线作业的车站 ❖ 专业性货运站：专业性货运站即只办理单一运输
扩大运输能力，运输安全，技术提高、投资少、 设备集中（装卸）、运费低、减员经济效益、机 车车辆减少。
王家营西集装箱中心站发展的思考
当前 王 家营 西 集 装 箱 中心 站 面 临 着难 得 的发 展 机 化 ” ，为 王 家营 西集 装 箱 中心 站 发 展 奠定 基 础 。 遇 。一 是 按 照 云 南省 铁 路 网络 规 划 ，铁 路 建 设将 加 快 ３ ２ ２ 吸 引大 宗货 源 ．． 运 输 能 力 的释 放 ，为铁 路 集 装箱 运 输 发 展创 造 了 良好 利用 王家 营西 集 装 箱 中心 站 ２ ． ｍ 场地 和 １ ９５万 ． ７ 的 内 部环 境 ；二 是 云南 省 经 济继 续 快 速 发展 的 势 头 为 万 ｍ 库 等 设 施 设 备 优 势 吸 引 大 宗 货 源 ，通 过 不 断 仓 王 家 营 西 集 装 箱 中 心 站 的 发 展 创 造 了 良好 的 外 部 环 完 善 的服 务 功 能 ， 向货 主 提 供 公 平 、 公 正 、公 开 的
充分 利 用 王 家营 西 集 装箱 中心站 的特殊 设 施 设备 产 、流 向 和运 输需 求 情 况 ，发 展好 现 有 货源 ，吸 引潜 发 展 特 种箱 运 输 。云南 省是 瓜 果 蔬 菜生 产 大省 ，通过 在和 新 增 货源 ，以为 企 业提 供 更优 质 的服 务 为理 念 ，
发 展 的 需 要 。 因 此 ， 只 有 加 快 发 展 铁 路 集 装 箱 运 滇 、 黔 、桂 三 省 的 货 运 站 场 ，是 连 接 内 地 和 西 南 地
输 ，改 善 和 提 升 服 务 质 量 ，才 能 使 集 装 箱运 输 在 运 区 、乃至 东 南 亚和 南亚 的 国际物 流 基地 。因此 ，王家 输 市场 中 发 挥 应 有 的 作 用 。 营 西 集装 箱 中 心站 有 条件 依托 公 铁 交通 枢纽 的优 势 ， 以 公 铁联 运 为 基础 ，建 成 以服 务 呈 贡新 城物 流 园区为 导 向的大 型 货场 。 ２ ２ 铁 路 运输 能 力优势 ． 王 家 营 西 铁 路 集 装 箱 中 心 站 位 于 既 有 王 家 营 西
铁路集装箱中心站堆场混堆优化模型
铁路集装箱中心站堆场混堆优化模型王力;朱晓宁;闫伟;谢征宇;李秋波【摘要】Railway container yard is a buffer area of loading and unloading freights between train and truck. The storage efficiency thus significantly impacts the performance ability and productivity of railway container terminal. This paper examines the optimization problem of mixed storage in railway container terminal and proposes a two-stage optimization model considering the description of mixed storage operation in container yard. In the first stage, output and input container volumes are balanced among various blocks. To reduce the container overlapping amounts, the relative optimal slots are allocated in the second stage. The algorithm to solve the problem is presented based on heuristic algorithm. The field data from certain railway container terminal is used to test the proposed method and the result shows its effectiveness and efficiencies.%铁路集装箱中心站堆场作为集装箱列车装卸作业与集卡提交箱作业的缓冲区,堆存策略直接影响整个中心站的作业能力和效率,本文对铁路集装箱中心站堆场混堆优化问题进行了研究.根据中心站堆场混堆作业问题的描述,建立了两阶段优化模型,第一阶段平衡中心站堆场各箱区进口箱和出口箱的箱量,第二阶段为分配到箱区的集装箱指派较优箱位,使堆存所产生的压箱数最小,并设计了启发式算法对模型进行求解.最后利用某集装箱中心站的实际数据对模型和算法进行了验证,验证结果表明,该优化模型比中心站现有的堆存策略有较大改进.【期刊名称】《交通运输系统工程与信息》【年(卷),期】2013(013)002【总页数】7页(P172-178)【关键词】铁路运输;混堆优化;启发式算法;集装箱中心站;堆场【作者】王力;朱晓宁;闫伟;谢征宇;李秋波【作者单位】北京交通大学交通运输学院,北京100044【正文语种】中文【中图分类】U294.3铁路集装箱中心站堆场是集装箱列车装卸作业与集卡提交箱作业间的缓冲区,是进出口集装箱临时存储的空间,是中心站的作业能力和效率的瓶颈.堆存效率直接影响整个中心站的运营状态,高效的堆存策略是中心站集装箱快速周转、铁路集装箱运输服务质量的重要保证.铁路集装箱中心站堆场堆存方法优化是铁路集装箱运输组织研究的重要方向.中心站集装箱的堆存方式主要有两种:一种是进出口箱分别堆存方式,另一种是进出口箱混合堆存方式.目前,大部分铁路集装箱中心站采用的是进口箱和出口箱分开堆放,该方式作业复杂程度低,有利于减少不同作业间的相互干扰.但是随着中心站集装箱作业量的增大,加之集装箱堆场面积有限,为了提高堆场作业效率、节省空间资源只能使用高效的堆存方式,混合堆存方式将是今后中心站集装箱堆存的必然趋势. 铁路集装箱中心站堆场混合堆存过程包括选择堆场内箱区和选择箱区内箱位两步骤,中心站混堆优化问题属于堆场空间资源配置问题.堆场空间资源配置问题(Storage Space Allocation Problem, SSAP)主要是指根据堆场分类标准和堆放规则合理确定进出口集装箱的箱区堆存数量并指派箱位,平衡各箱区的作业量,最小化计划周期内的倒箱和翻箱次数[1].ZHANG等[2]针对港口集装箱堆场空间配置问题提出一种混堆策略,采用整数规划的方法把对每一艘船要装卸的集装箱分配到各箱区,大大减少了船舶的滞港时间;Kim等[3]应用动态规划和层次规划方法对出口集装箱的堆场分配问题进行了研究,目的是使堆场的总操作量最少;Safaei等[1]针对进口箱的箱位分配问题,以各箱区间的作业量不平衡最小化为目标,建立了整数规划模型,并采用遗传算法进行了求解;王斌[4]在文献[2]的基础上,在平衡各箱区工作量阶段引入机会约束,建立了一个实际有效的混堆模型;李建忠[5]等从平衡箱区贝位箱量和最小化集卡行驶距离入手,在滚动计划的基础上,建立了集装箱堆场空间资源动态配置模型.郑红星等[6]依据堆场混堆的作业规则定义了作业箱优先等级,以新增集装箱压箱数最小为目标对此问题构建了箱位指派优化模型;靳志宏等[7]基于集装箱装船过程中堆场翻箱作业的多阶段性特征,将翻箱作业调度优化问题归结为一个动态最短路径问题,据此构建了优化模型.上述堆场空间资源配置问题的研究都是以港口集装箱码头为研究对象的,针对铁路集装箱堆场的研究尚不多见.江南等[8]针对铁路堆场集装箱码垛合理性及作业计划的优化进行了研究,建立了循环箱码垛模型,设计了循环箱单箱码箱取箱算法;段刚等[9]针对铁路集装箱堆场混堆区中的零散箱箱位分配问题,在集装箱到达时间和离开时间已知的条件下,建立一个计划期内以倒箱次数最少为目标的多时段动态集装箱堆场箱位分配模型.综上所述,目前堆场空间资源配置问题的研究主要集中在港口集装箱码头,由于集装箱码头和铁路集装箱中心站在堆场布局、作业设备、堆存流程等方面都存在很大的差异,研究成果很难直接应用于中心站的堆存作业.本文以铁路集装箱中心站为研究对象,在混堆模式下建立中心站堆存优化模型,平衡各箱区的作业量,减少计划周期内堆场产生的压箱数.铁路集装箱中心站堆场由主堆场和辅助堆场组成,主堆场负责进出口重箱的堆存,辅助堆场负责空箱、专用箱、冷藏箱、维修箱、清洗箱的堆存.由于中心站集装箱堆存作业主要集中在主堆场,所以本文的堆存优化范围限定在中心站主堆场(以下简称为堆场).中心站主堆场设施设备的布局如图1所示.铁路集装箱中心站堆场中的集装箱按照不同的状态可以分为4种类型.四类箱型的堆存作业如图2所示.(1)IPCW型,尚在列车上的进口箱,等待卸车,堆存到堆场.此类型集装箱又可分为两类: IPCW1是由专列送至中心站的IPCW型箱,IPCW2是由小运转列车送来的零散的IPCW型箱.(2)IPCP型,已经在堆场等待提走的进口箱.(3)OPCW型,尚未分配到堆场的出口箱,等待被运进堆场堆存.(4)OPCP型,已经在堆场等待装上列车的出口箱.根据堆场空间资源配置问题的优化目标,本文采用两阶段优化法,把铁路集装箱中心站堆场混堆优化问题分为2个阶段.第1阶段平衡各箱区的箱量,将IPCW2型、OPCW型集装箱分配到各个箱区(由于IPCW1型箱的作业特点,必然是平均分配到各箱区,所以此处只考虑IPCW2型箱),使各箱区箱量达到均衡,保证各箱区轨道门吊和箱位的均衡使用及列车、集卡迅速的装卸离站.第2阶段为第1阶段分配到各箱区的IPCW2型、OPCW型箱和同时期到达的IPCW1型箱指派箱位,最小化计划周期内IPCW型、OPCW型集装箱堆存产生的压箱数,从而减少提箱和装车作业时的倒箱次数,提高堆场装卸作业效率.铁路集装箱中心站一年365天连续不断运作,因此,需要选择一个固定的计划周期,采用滚动计划的方法来解决问题.根据铁路集装箱中心站堆场混堆优化问题的2个阶段,分别建立堆场箱量均衡模型M1和箱位指派模型M2.模型的建立遵照以下假设: (1)模型中所涉及的集装箱为同尺寸集装箱; (2)堆存作业时,所有箱都落在箱区,不存在直装,直卸的情况;(3)同期到达的集装箱装卸顺序已知; (4)集装箱到达时间和离开时间已知; (5)集卡的送箱与取箱时间在计划期内不存在延误.3.1 堆场箱量均衡模型M1(1)符号与变量说明.B为堆场内的箱区个数;T为一个计划周期内所拥有的计划阶段数;Ci为箱区i的堆存能力(容量)(1≤i≤B);Vi0为计划期开始时箱区i中的箱量(1≤i≤B);Vit为t时期开始时箱区i中的总箱量(1≤i≤B,1≤t≤T);VItP CW1为t时期到达的IPCW1型箱的总箱量;IP0it为t计划期开始时已分配在箱区i中,在t时期被提走的IPCP型箱的箱量(1≤i≤B,1≤t≤T);OP0it为t计划期开始时已分配在箱区i中,在t时期被装上列车的OPCP型箱的箱量(1≤i≤B,1≤t≤T);OWtk为t时期运至中心站堆场,在t+k时期装上列车的OPCW型箱的箱量(1≤t≤T,0≤k≤T-t);IWtk为t时期从列车上卸下,在t+k时期被提走的IPCW2型箱的箱量(1≤t≤T,0≤k≤T-t);OWit为t时期运至中心站分配到箱区 i中的 OPCW 型箱的箱量(1≤i≤B,1≤t≤T);OWitk为t时期运至中心站分配到箱区i中,在t+k时期装上列车的OPCW型箱的箱量(1≤i≤B,1≤t≤T,0≤k≤T-t); IWit为t时期从列车上卸至箱区i中的IPCW2型箱的箱量(1≤i≤B,1≤t≤T);IWitk为t时期从列车上卸至箱区i中,在t+k时期被提走的IPCW2型箱的箱量(1≤i≤B,1≤t≤T,0≤k≤T-t); OPit为堆存在箱区 i中在 t时期被装上列车的OPCP型箱的箱量(1≤i≤B,1≤t≤T);IPit为堆存在箱区i中在t时期被提走的IPCP型箱的箱量(1≤i≤B,1≤t≤T).(2)目标函数.M1模型的目标函数为目标函数M1要把IPCW2、OPCW型箱分配到堆场各箱区,使各箱区箱量达到均衡,wi为权重系数,权重系数需根据堆场进出口箱的比重、列车装卸线和集卡作业通道的使用率、堆场箱区内空间资源的利用率等实际情况来确定.(3)约束条件.式(2)～式(5)为OPCW型和IPCW2型箱的箱流约束,式(6)和式(7)为OPCP型和IPCP型箱的箱流约束,式(8)和式(9)为堆场各箱区的堆存容量约束,式(10)为t时期运至中心站堆场,在t+k时期装上列车的OPCW型箱在各箱区的分配约束,式(11)保证模型中的所有变量均为整数.3.2 箱位指派模型M2(1)符号与变量说明.D同一时段分配到堆场的集装箱个数;N为箱区内的贝位个数;b为箱位的贝位编号(1≤b≤N);L为箱区内的排数;j为箱位的排数编号(1≤j≤L);F为该箱区的最大堆垛层数;f为箱位的层数编号(1≤f≤F,由下至上依次增大);M为一个无穷小的数;根据模型需要,按照排贝层的顺序描述箱位,s(j,b,f)为箱区内j排b贝位的第f层的箱位; opjbf为箱区内j排b贝位的第f层集装箱离开箱区时间(提箱或装车的时间);Sjbf 为箱位s(j,b,f)处是否有集装箱,即Svjbf为第v个堆存箱是否指派到 s(j,b,f),即KOjbPf,CjbW(f-e) 为OPCW型集装箱堆存在箱位s(j,b,f)对下层箱位s(j,b,f-e)的集装箱是否产生压箱,即KOjbPf,CjbW(f-e)= KIjbPfC,Wjb(f-e)为IPCW 型集装箱堆存在箱位s(j,b,f)对下层箱位s(j,b,f-e)的集装箱是否产生压箱,即KIvW为第 v 个堆存箱为 IPCW 型箱时堆存产生的最小压箱数;KOv W为第v个堆存箱为OPCW 型箱时堆存产生的最小压箱数;(2)目标函数.M2模型的目标函数为目标函数M2要为分配到箱区的IPCW型、OPCW型集装箱指派箱位,使堆存所产生的压箱数最小.(3)约束条件.式(13)为第v个堆存箱为IPCW型箱时堆存产生的最小压箱数约束;式(14)为第v 个堆存箱为OPCW型箱时堆存产生的最小压箱数约束;式(15)为第二层以上的OPCW型和IPCW型箱下方堆放集装箱,不允许悬空放置;式(16)为OPCW型集装箱的堆存偏好,尽量靠近列车装卸线,以减少装车时间;式(17)为IPCW型集装箱的堆存偏好,尽量靠近集卡作业线,以减少集卡等待时间.模型 M1的目标函数是使中心站堆场的IPCW2、OPCW型箱在各箱区的分配量和箱区总箱量达到均衡.在 M1的目标函数中,令U1=1m≤ia≤xB(OWit+IPit),U2=1m≤ii≤nB(OWit+IPit),X1=1m≤ia≤xB(IWit+OPit),X2=1m≤ii≤nB(IWit+OPit),Y1=1m≤ia≤xB(IWit+OPit+OWit+IPit),Y2=1m≤ii≤nB(IWit+OPit+OWit+IPit).将模型M1转化为式(2)～式(11)外,增加以下约束条件转化后的模型为整数线性规划问题,运用Lingo软件对模型M1进行求解.根据模型M1分配到各箱区的IPCW2、OPCW型箱箱量和同时期到达的IPCW1型箱箱量,模型M2为计划周期内不同时段分配到箱区的IPCW型、OPCW型集装箱指派箱位,使堆存所产生的压箱数最小.采用启发式算法求解,其中,v为集装箱编号;n为可行解编号;K为压箱数集合;S为箱位指派集合;Svjbf为第v个集装箱指派的箱位;KInW为IPCW型箱第n个可行解增加的压箱数;KOnW为OPCW型箱第n个可行解增加的压箱数.算法步骤如下.Step 1 根据同时段需要堆存集装箱的计划离场时间,将各集装箱按照离场时间从晚到早进行排序,先为离场时间晚的集装箱指派箱位,保证这个时段堆存的集装箱之间不构成压箱.参数初始化,令v=1,K={Ø},S={Ø},j=1,b=1.转入Step 2.Step 2 判断第v个箱的箱型,如果为OPCW型箱转入Step 3,否则转入Step 6.Step 3 判断箱区1至m(m=L/2-1)排内是否有空贝位,有空箱位则令S=S∪ {Svjbf}、v=v+1,如果v≤ D,转入 Step 2,否则转入Step 9;如没空箱位,转入Step 4. Step 4 将该箱指派到j排b贝位的第f层,判断是否为可行解,如为不可行解,转入Step 5;如为可行解,则将该可行解KOn W与KOn-W1进行比较.如果KOnW≥KOn-W1,令KOn W=KOn-W1,转入Step 5;如果KOn W＜KOn-W1,令KOv W=KOn W,转入Step 5.Step 5 令b=b+1,如果b≤N,转入Step 4继续计算;否则令j=j+1,如果j≤L,转入Step 4继续计算;如果j＞L,令K=K∪{KIvW}、S=S∪{Svjbf},第v个箱指派完毕.令j=1,b=1,v=v+1,如果v≤D,转入Step 2;否则转入Step 9.Step 6 判断箱区L至L-(m-1)(m=L/2-1)排内是否有空贝位,有空箱位则令S=S∪{Svjbf}、v=v+1,如果v≤D,转入Step 2,否则转入Step 9;如没空箱位,转入Step 7.Step 7 令j=L,将该箱指派到j排b贝位的第f层,判断是否为可行解,如为不可行解,转入Step 8;如为可行解,则将该可行解KInW与KInW-1进行比较.如果KInW≥KInW-1,令KInW=KInW-1,转入Step 8;如果KInW ＜KInW-1,令KIvW=KInW直接转入Step 8.Step 8 令b=b+1,如果b≤N,转入Step 7继续计算.否则令j=j-1,如果j≥1,转入Step 6继续计算;如果j＜1,令K=K∪{KOvW}、S=S∪{Svjbf},第v个箱指派完毕.令j=1,b=1,v=v+1,如果v≤D,转入Step 2;否则转入Step 9.Step 9 根据压箱数集合K,计算最小压箱数,并输出S,算法结束.本文以某铁路集装箱中心站为例,该中心站主箱区共分为4个箱区,每个箱区共30贝位,每个贝位为6排,最大堆垛层数为2层,每个箱区共360个箱位;选择1 d作为一个计划周期,6 h一个时段,每天分为4个计划阶段;计划期内OPCW,IPCW1、IPCW2、IPCP、OPCP型箱的箱量如表1所示,IPCP、OPCP型箱的装车和提箱计划如表2所示.根据两阶段优化模型M1和M2,分别运用Lingo和Matlab求解上述算例,得到OPCW,IPCW1、IPCW2型箱在各箱区的分配结果如表3所示,计划期内堆场各箱区产生的压箱数如表4所示.模型M1的目标函数为5TEU,根据经验,箱区间箱量的最大量和最小量的差都在10以上,模型M1有效地平衡了各箱区的箱量.模型M2的目标函数为15个,与中心站目前使用的随机分配方法所产生的压箱数28个相比,模型M2有效地减少了箱位指派时产生的压箱数.因此,采用本文提出的两阶段优化模型,可以有效地均衡中心站堆场各箱区的箱量,减少箱位指派时产生的压箱数,提高中心站堆场的堆存效率.本文针对铁路集装箱中心站主箱区集装箱混合堆存作业问题,建立了两阶段优化模型,第一阶段平衡堆场各箱区进口箱和出口箱的箱量,第二阶段以堆存所产生的压箱数最小为目标为分配到箱区的集装箱指派较优箱位,并设计了启发式算法对模型进行求解,最后利用算例对模型与算法进行了验证.算例结果表明,模型与算法能够均衡堆场各箱区箱量并有效减少堆存所产生的压箱数.针对计划期内集卡取箱和送箱时间的不确定性改进模型是下一步的研究方向.【相关文献】[1]Bazzazi K,Safaei N,Javadian N.A genetic algorithm to solve the storage space allocation problem in a container terminal[J].Computers& Industrial Engineering, 2009,56(1):44-52.[2]Zhang C Q,Liu J Y,Wan Y W.Storage space allocation in containerterminals[J].Transportation Research Part B,2003,37(10):883-903.[3]Kim K H,Park Y M,Ryu K R.Deriving decision rules to locate export containers in container yards[J]. 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