集装箱海铁联运港口作业模式比较研究

集装箱海铁联运港口作业模式比较研究

第1章绪论

1.1 研究背景及研究意义

1.1.1 研究背景

多式联运将两种以上的运输方式组合成复合型一体化运输方式，其特点是一次托运、一次合同、一次单证、一次结算费用、一票到底等。多式联运的优势在于减少中间环节，缩短货运时间，降低运输成本。多式联运是实现“门到门”运输的有效途径，能最大限度发挥各种运输方式的长处，合理利用现有运输资源，减少资源浪费。发达国家已蓬勃发展数十年的多式联运，在我国却处于较低水平，目前为止，中国多式联运的比例仍然低于2%。

在多式联运中铁路承担了主要角色。中国多式联运的问题主要是铁路，公路与水路存在的问题很小。2015年，我国铁路货运收入2312.1亿元，仅占社会运输总费用5.8万亿的5%；而我国目前正大力投资发展的高铁甚至还没有货运班列。

2016年7月20日，国家发改委向全国印发《中长期铁路网规划》。根据《规划》，到2020年，一批重大标志性项目建成投产，铁路网规模达到15万公里，其中高速铁路3万公里，覆盖80%以上的大城市。到2025年，铁路网规模达到17.5万公里左右，其中高速铁路3.8万公里左右，网络覆盖进一步扩大，路网结构更加优化，骨干作用更加显著。展望到2030年，基本实现内外互联互通、区际多路畅通、省会高铁连通、地市快速通达、县域基本覆盖。《规划》强调要做好与其他交通方式的优化衔接，构建现代综合交通运输体系，打造一体化综合交通枢纽，完善公共信息服务平台，实现客运换乘“零距离”、物流衔接“无缝化”、运输服务“一体化”，全面提升综合交通服务水平和运输效率。

“十三五”规划提出，要完善现代综合交通运输体系，坚持网络化布局、智能化管理、一体化服务、绿色化发展，建设国内国际通道联通、区域城乡覆盖广泛、枢纽节点功能完善、运输服务一体高效的综合交通运输体系。铁路是综合交通运输体系的重要组成部分，也是国民经济发展的大动脉，到目前我国铁路密度还低于发达国家，路网布局还不够完善，尤其是中西部铁路发展不足。

随着“一带一路”倡议的推进，全球多式联运重心正向我国转移。由于中西部地区的土地和劳动力资源比较廉价，中国政府对中西部开发力度的不断加大，吸引着大量的国际资本流向该地区，我国制造业重心也在西移，向中西部开发进程的不断加快催生了长距离货物运输的需求。但中西部地区距离沿海港口均较远，公路运输大大增加了货主的物流成本。相比之下，铁路运输具有运输能力大、单车装载量大、车速较高和受自然条件和气候的影响较小等优势，迎合了长距离运输货物的需求。此外，海洋运输适合于货物大批量、长距离运输，运费低廉，具有国际性。海洋运输与铁路运输的结合是应对全球多式联运重心转移的必然结果。海铁联运快捷便利、安全可靠、价格经济的巨大优势，能为货主节省大量运输时间和物流成本。随着海铁联运硬件和软件设施的不断完善，中西部地区出口企业对海铁联运的需求将越来越迫切。海铁联运是“一带一路”的必然产物，介于海运和空运之间的高附加值货物

非常适合海铁联运方式运输。海铁联运其运输费用约相当于空运的四分之一，运输时间比海运节省20天以上。

2015年全国港口完成集装箱吞吐量预计超过2亿TEU，连续12年位居世界第一，但海铁联运的总比例不超过2%，与国际大港30%至40%的比例相差甚远。就集装箱港口的集疏运系统结构而言，海铁联运集装箱吞吐量占港口总吞吐量不足2%，水水联运约占14%，而水公联运则承担了大部分的集装箱集疏运任务，大约占比84%。集装箱港口完全或过分依赖于某一种运输方式，易造成港区后方综合运输系统的稳定性减弱，导致道路拥挤和交通堵塞，甚至影响整个城市的交通运输系统1。

2016年8月，交通运输部印发的《关于推进供给侧结构性改革促进物流业“降本增效”的若干意见》提出，力争至2020年实现重点港口集装箱铁水联运比例年均增长10%。

由此可见，不论是国家政策的推进，还是社会经济、产业结构发展的需要，集装箱铁水联运都将迎来快速发展的阶段。所以各港口、航运、物流企业应积极开展集装箱铁水联运，满足长距离货运需求持续上涨的趋势，减少货物周转次数，降低物流成本，优化我国集装箱港口集疏运体系。

1.1.2 研究意义

集装箱多式联运过程中要经过承运、装船（车）、运输、卸船（车）、中转、装车（船）、运输、卸车（船）、交付等诸多环节。集装箱海铁联运港口是集装箱运输链上的重要－环，它承担了集装箱船和列车的集装箱装卸作业及集疏港作业2。集装箱港口装卸作业组织是集装箱海铁联运系统的重要组成部分，船舶和列车的换装作业过程是影响集装箱海铁联运效率的重要环节。

伴随着集装箱铁水联运的快速发展，提高集装箱码头装卸效率，优化集装箱铁水联运作业模式，已经成为亟待解决的问题。

补

1.2 国内外研究现状

1.2.1 集装箱海铁联运

在集装箱海铁联运系统方面，Fan L，Wilson WW等人3以线性规划理论为研究方法，以海铁联运总成本最小为目标函数，对美国进口集装箱海铁联运网络进行了优化；Zhang Q、Yang H等人4以基于DEA的改进的“雷立公式”为研究方法，对铁路物流中心的集装箱发展水平进行了评估及研究；Brown和Hatch5对美国铁路多式联运服务之于美国经济的价值进行了研究，他们主张，相对于依赖公路运输的运输系统而言，铁路多式联运是一种有效的可以缓解日益增长的运输需求的替代方案；吴铁锋、朱晓宁[1]对我国集装箱海铁联运发展的不足、海铁联运的三种作业模式及其利弊进行了论述，阐述其制约因素并给出解决方案；岳文婷6对国内外集装箱铁路运输做出综述，指出我国集装箱铁水联运发展滞后的原因，并给出解决方案；武慧荣、朱晓宁等人7分析了集装箱海铁联运系统的构成及其子系统之间的关系，以动力系统学为研究方法，对集装箱海铁联运与腹地经济、环境、其他集疏运方式等因素见的因

果反馈关系做出分析；杨岩8运用协同学及协同管理理论，对集装箱海铁联运系统协同的概念进行了归纳总结，并对实现集装箱海铁联运协同发展提出建议；张雯9采用理论与实际相结合、定性与定量相结合的研究方法对大连港集装箱海铁联运效率做出了系统全面的评价，并提出了相关建议；徐鹏10、王玮11分别以天津港和上海港为例，对其集装箱海铁联运发展状况进行分析，提出应加快海铁联运及港口集疏运的建设；陈永政12对基于“门到门”的集装箱海陆联运模式的低碳性和经济性进行讨论，对不同模式下集装箱海陆联运的碳排放量和运输成本进行测算，采用多目标最优决策的研究方法，对不同情况下的集装箱海陆联运的模式进行选择；陈经海13，黄霏茜14分别对青岛港和大连港的集装箱海铁联运运量进行预测，并从经济效益和环保效益两方面对青岛港和大连港的集装箱海铁联运系统进行研究。

1.2.2 集装箱港口装卸工艺

在集装箱海铁联运港口装卸工艺方面，Daganzo15对装卸桥的调度问题进行了研究，采用混合整数规划模型，求解得出分配给若干贝位的装卸桥数量；Peterkofsky16在Daganzo 研究的基础上，采用分支定界法，以船舶离港时间最小为目标函数，对模型进行求解；Kasilingam和Gobal17基于集装箱码头装卸设备的等待时间和AGV的空闲时间，建立AGV数量估算仿真模型，以满足装卸水平为求解目标，得出最小AGV数量；Gambardella18采用网络流的研究思想，将参与作业的吊桥和集装箱看作网络中的结点，运用混合整数规划模型对吊桥和集卡等装卸资源进行优化配置；姚瑶19在总结现有港口装卸系统的基础上，对铁水联运装卸系统的若干关键问题进行了深入分析，并且以最小作业成本最大程度完成装卸任务为目标，分别建立了基于“铁-水”车船支取模式和“铁-堆场-水”模式的设备配置模型；武慧荣20应用系统动力学方法，建立集装箱海铁联运港口的系统动力学模型，对集装箱海铁联运港口系统进行分析，此外，对“船舶-堆场-列车”的作业资源进行界定，建立考虑“船舶-堆场-列车”作业的混堆堆场空间资源配置两阶段优化模型，并对此种模式下的龙门吊和集卡做调度优化；张雯21运用PERT和CPM的研究方法，对集装箱海铁联运港口枢纽站的作业流程协调问题进行研究，给出整个作业流程协调的关键线路，此外，建立集装箱班列编组优化的集装箱运输组织多目标规划模型，使得集装箱在港停留时间最短；张坤22在原有集装箱装卸工艺系统的基础上，提出新型的集装箱装卸工艺系统，并应用物流仿真软件Flexsim 对集装箱港口各装卸工艺系统进行比较研究，最终优化得出合理的作业方案；张旻媛23对国内外自动化集装箱码头及其自动化集装箱码头装卸系统进行分析，并提出了一种新型装卸工艺，同时，对常用岸边集装箱起重机和新型岸边集装箱起重机进行计算分析；赵程鹏24对国内外集装箱装卸工艺系统及其常用装卸设备进行介绍，提出一种新的集装箱装卸工艺系统，即辊柱输送装卸工艺系统，对新型辊柱输送装卸工艺系统及其主要装备的构成进行了详细分析，将之与传统集装箱装卸工艺系统进行比较。

1.2.3 铁路轮渡

在铁路轮渡研究方面，文献25一文，将当时的火车轮渡划分为三种类型，分别是低干舷蒸汽轮船、高干舷蒸汽轮船和用拖轮拖带的驳船；文献262728中，欧美专家提出了将铁路轮渡