铁路物流智能物联网技术

2021-06-24

    随着我国铁路货运向现代物流转型的深化发展,对铁路物流的智能化和信息化水平提出了更高要求。物联网通过综合运用、融合和提升射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等多种技术,实现物与物、人与物之间的信息传递与控制,有助于对铁路物流各环节中货物、车辆、设备、人员等信息的全面掌握和管理,是促进铁路物流发展的重要手段。

01

铁路物流智能物联网总体框架

铁路物流智能物联网以铁路运输和信息通信技术为基础,主要由编码技术、编组技术、复用技术、冗余技术组成,可实现铁路物流全过程中编组站/货运中心站、配送中心、客户等节点信息及铁路车辆、货物、人员等信息的实时采集。

铁路物流智能物联网总体框架

02

编码技术

物流编码是系统自动生成的一组数字或数字、字母组合而成的代码,在物品流动过程中,通过编码对物品信息进行记录、查找、查询。编码可以携带大量信息,把物流生命周期各阶段发生的信息连接在一起,同时,利用铁路车号采集系统,融合物流信息和车辆调度信息,实现货物在物流全过程的追踪和在运输过程中的分拨,为铁路物流智能化奠定基础。

1)智能识别系统

在物流运输过程中采用与编码技术相匹配的智能识别系统,该系统布设在铁路车辆、物流配送中心、新能源汽车等处,由信号识别装置、传动链、计算机控制系统组成。

2)智能分拣系统

将编码技术与微控制器结合,控制物流智能分拣系统,实现分拣的自动化,降低人工需求和劳动强度,提高工作效率。

3)智能回收系统

基于编码技术实现包装、仓储箱、托盘、快递盒的回收,构建智能回收系统。通过在居民小区等地点设置回收点,由专业人员负责整理,通过拍照、扫描等操作完成设备回收。

4)智能信息平台

基于编码技术构建智能信息平台,利用智能手机、PAD等智能终端设备,实现人机交互,将人作为物联网的一部分。

03

编组技术

编组技术是实现铁路运输、分拨、配送、仓储一体化的核心。运用编组技术能够实现列车自动编组成列,实现货运的客运化、公交化、智能化,形成一体化运输模式。一体化运输模式列车集散过程见下图。

一体化运输模式列车集散过程

一体化运输模式依托智能化编组实现货物的高效运输组织,主要包括大列编组、环行班列编组、站台及传送带“编组”、收发点“编组”4部分。

1)大列编组

货物到达和发送过程中,从外阜货源地组织的装有集装箱的铁路货运列车或发往外阜的货运列车通过铁路干线运输网进行运输,列车在编组站或铁路货运中心站根据去向进行解体或编组作业,然后通过环行班列将集装箱运送到铁路物流配送中心。

2)环行班列编组

环行班列在编组站或货运中心站编组,类似客运列车具有固定时刻表,定时定点发车,无需按照站顺编组,直接将车辆进行连挂即可组成环行班列。环行班列运输模式是对传统摘挂钩模式的一次“革命”,在现代信息化技术的支撑下,列车不仅在编组时不需考虑站顺和成组等条件,还可在沿途站台实现集装箱“上下车”,节省了车站编组、装卸线取送车、摘挂钩等调车时间,同时通过本务机车完成对位等作业,大大提高了整个货运系统效率。

3)站台及传送带“编组”

站台及传送带“编组”即在站台采用传送带等设备实现的作业组织。采用具备移动接触网的站台,在站台运用自动化装卸设备和传送带,在仓库内运用自动化堆垛机和输送线,共同完成货物的装卸和出入库作业,可大大减少配送中心人员需求,提高作业效率。站台及传送带“编组”过程见下图。

站台及传送带“编组”过程

4)收发点“编组”

收发点“编组”即在收发点完成的作业组织。到达过程中,新能源汽车到达配送中心站台后,采用叉车或皮带传送机根据订单装入装有货物的托盘,并根据最优路径将货物送到对应的收发点。收发点根据客户订单进行末端配送,实现公铁多式联运,完成“最后一公里”运输。发送过程中,收发点揽入货物并生成编码,将货物码放于托盘,实现货物的托盘化,采用叉车将托盘装入新能源汽车,新能源汽车根据计划将沿途若干收发点的货物统一运到铁路物流配送中心。

04

复用技术

铁路物联网复用技术主要有空间复用、频次复用和时间复用,复用率越高,物流效率越高。为使整体复用率最高,需利用铁路物联网根据货物发送、接收信息和铁路运输信息,合理规划货物运输顺序、列车编组长度、列车发车间隔、列车运行速度,制定调度和列车开行方案,实现智能化运输组织

1)空间复用——确定列车编组长度

列车编组长度决定了列车占用线路空间的大小和一次性运输的货物量,列车编组越长,占用线路空间越大,一次性运输货物越多,空间复用率越高。同时,增加开行列车种类,大力开行集装箱班列、高铁快运班列及环行班列等多种货运列车,可提高空间复用率。

利用铁路智能物联网获取货物信息和铁路运输信息,并根据全路信息确定列车编组长度:同一去向车辆较多且路程较长时,尽可能开行长编组列车,增加空间复用率;同一去向车辆较少且路程较短时,采用灵活的短编组列车,节约装卸车时间,增加货运灵活度;还可根据货物和铁路运输情况,开行长短编组并存的列车。环行班列编组10辆以内(含10辆)为短编组列车,大于10辆为长编组列车。以北京铁路枢纽为例,环行班列长短编组示意见下图。

环行班列长短编组示意图

2)频次复用——确定列车发车间隔

列车发车间隔决定了发车频次和货物运转频率的高低。列车发车间隔越小,发车频率越高,线路空置率越低,频次复用率越高。将班列开行方案与物流作业相结合,在利用物流信息的基础上,获得列车编组长度、数量等需求,规划各站列车发车时间,力求最高频次运转货物,同时保证正线列车以安全间隔运行,实现列车到站最优化。

3)时间复用——确定列车运行速度

列车运行速度决定了列车运转占用线路的时间和货物运输的时间。列车速度越快,占用线路时间越短,货物运输时间越短,时间复用率越高。确定列车编组长度和发车间隔后,调度员利用铁路物联网计算系统确定列车在正线不同区段的运行速度,力求最短时间运输货物,同时保证列车安全有序运行。

4)智能化运输组织

根据各站接发列车的数量、去向等运输信息和货物品类、质量等货物信息,确定列车开行方案,运用遗传、蚁群等算法,智能化编制全路运行图,实现运输调度与物流调度相结合,最大限度利用列车和线路空间。智能化运输组织示意见下图。

智能化运输组织示意图

05

冗余技术

冗余技术是利用系统的并联模型提高系统可靠性的一种手段,能够保护复杂系统抵抗外界的冲击和影响。铁路货运物流系统采用冗余技术,使物流环节的线路、车辆、装卸设备等都具备一定的能力裕量。

1)在铁路运输组织的基础上,配送中心站台要具备超过最高峰业务需要的能力。

2)配送中心的铁路站场要具备多种货运列车临时存放的能力。

3)常备托盘要根据业务情况考虑循环使用需求并有充足备用数量。

4)集装箱要考虑短驳、高峰发送情况,预留一定数量来满足业务不均衡需要。

5)板架车、新能源汽车配备数量要在业务量的基础上考虑维修、停车场等因素,适当留有裕量,实现在城市配送中心的储备。

6)门吊、正面吊、叉车、输送线、堆垛机等装备的能力也要有一定裕量。

7)传送带也要有冗余,在货物密集到达时不至于引起堵塞,从而保证整个物流系统畅通运行。

8)收发点的快递盒需有一定冗余,从而满足季节、节假日业务不均衡的需要。

9)铁路线路要具备冗余能力,在制定环行班列运行线时,要充分考虑线路能力和可能存在的瓶颈,在主要径路出现拥堵、损坏等问题时,能够及时调整班列径路,采用备用线路,保证货物运输时效性。

10)铁路大列、环行班列要有冗余,满足货物由于季节、节假日等高峰期引起的不均衡需要。

06

结束语

通过构建完整的铁路物流智能物联网,可实现铁路网与互联网的“双网融合”,极大提高我国铁路货运物流的效率和效益,不仅发挥铁路绿色环保的优势,还可利用公路末端配送的优势共同完成货物配送,形成一体化运输模式,为构建生态物流系统、绿色综合交通运输体系奠定基础,为“交通强国,铁路先行”提供重要支撑。


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