基于灰色关联法的甘泉线国铁货车 周转时间优化研究

张俊龙

(神华包神铁路集团有限责任公司 运输管理部，内蒙古 包头 014010)

甘泉(甘其毛都—河西)铁路是国家能源集团为贯彻我国能源发展“走出去”战略而修建的重要国际能源通道，是蒙古国TT煤田与OT铜金矿最近、最便捷的下海通道，与包神(万水泉南—神东)铁路、神朔(大柳塔—神池南)铁路、朔黄(神池南—黄骅港)铁路、黄骅港、天津港形成路港联运的矿产资源运输大通道。根据《铁路货物运价规则(铁运[2005] 46号)》及《关于进一步明确核收局管内合资铁路公司货车占用费的通知(呼铁货营电[2017] 271号)》要求[1-2]，合资铁路或地方铁路的国铁货车占用费核收标准调整为5.7元/车小时，甘泉线国铁货车占用费占铁路总运营成本比例由2016年的6.4%上升至2019的16.9%，同时2019年甘泉线国铁货车占用费支出费用约为2016年的4倍。根据国铁货车占用费核收办法，由于国铁货车周转时间与国铁货车占用费支出呈正相关关系，成为甘泉线国铁货车占用费较高的主因，亟需有效压缩国铁车货车周转时间，降低国铁货车占用费。

1 甘泉线国铁货车周转时间分析

1.1 国铁货车周转时间分析

货车周转时间是指货车自第一次装卸完成起至再一次装车完成止(即运用货车平均每周转1次)所消耗的时间[3]。国铁货车周转时间指国铁货车内周转时间，即自国铁货车到达甘泉线时起至国铁货车从甘泉线发出时止的全部时间(国铁货车实际占用时间与可以剔除时间之和)。甘泉线国铁货车周转时间可以划分为：①空车中转停留时间，包括空车技检作业时间和空车等挂时间；②空车区间运行时间；③货物作业停留时间，包括入线前停留时间、站线(专用线)作业停留时间和出线后停留时间；④重车区间运行时间；⑤重车中转停留时间，包括重车技检作业时间和重车等挂时间。货车周转时间分解图如图1所示。

图1 货车周转时间分解图Fig.1 Diagram of freight train turnaround decomposition

根据甘泉线2018年国铁货车中转停留时间、货物作业停留时间及区间运行时间数据分析，甘泉线国铁货车周转时间质量指标统计表如表1所示。

由表1可知，甘泉线国铁货车货物作业停留时间占国铁货车周转时间比重为42.6%。其中，站线(专用线)作业停留时间占货物作业停留时间比重为59.8%，入线前停留时间占货物作业停留时间比重为21.3%，出线后停留时间占货物作业停留时间比重为18.9%。国铁货车中转作业停留时间占国铁货车周转时间比重为40.3%，国铁货车区间运行时间占国铁货车周转时间比重为17.1%。由此可见，国铁货车货物作业停留时间以及中转作业停留时间指标较大是国铁货车周转时间质量指标较高的重要原因。

1.2 影响因素分析

针对甘泉线国铁车货车周转时间质量指标较高问题，甘泉线国铁货车周转时间质量指标的制约因素如图2所示。

由图2可知，造成货车周转时间高的主要原因：①运用机车台数不足；②列检人员不足、作业时间长；③上煤时间长；④运输信息不能实时共享；⑤车门加固时间长；⑥装卸作业组织模式滞后；⑦整装作业时间长；⑧货车挂运计划不合理；⑨会让站等待时间久；⑩区段通过能力有限。

2 甘泉线国铁货车周转时间影响因素关联度分析

灰色关联法是通过灰色关联度来分析和确定系统因素间的影响程度或因素对系统主行为的贡献测度的1种，根据序列曲线几何形状的相似程度来判断其联系是否紧密，即曲线越接近，相应序列之间的关联度就越大，反之就越小；灰色关联度越大，两者因素变化态势越一致[4-6]。

表1 甘泉线国铁货车周转时间质量指标统计表 hTab.1 Indicators of turnover time quality of freight trains on Ganquan Railway

采用灰色关联法分析货车周转时间与相关因素的关联程度时，首先，确定参考序列和比较序列。2018年甘泉线国铁货车周转时间相关指标值如表2所示，以国铁货车周转时间为参考序列，设为X0={x0(k) |k= 1，2，…，12}；以运用机车台数、列检作业时间、会让等待时间、区间列车开行对数、一批货物上站时间、运输信息沟通时间、货车等挂时间、车门加固时间、装卸车作业时间和整装作业时间为比较序列，设为Xi= {xi(k) |k= 1，2，…，12}，i= 1，2，…，10。

（1）初始序列数据均值化处理。对原始数据无量纲化处理，序列中所有数据均除以该序列的平均值。

图2 货车周转时间因果关联图Fig.2 Causal relation diagram of freight car turnover time

（2）计算关联系数。对在k时刻点的关联系数为

式中：yi(k)为比较数列xi的第k个元素与参考数列的x0第k个元素之间的关联系数；ρ为分辨系数，取值0.5；x0(k)为参考数列第个k元素对应值；xi(k)为第i个比较数列第k个元素对应值。

（3）计算关联度。通过计算国铁货车周转时间影响因素与周转时间的关联系数，国铁货车周转时间各影响因素关联系数基础数据如表3所示。

采用求平均值的方法，将关联系数中的信息集中起来便于比较，求出比较数列对参考数列的关联度，国铁货车周转时间各影响因素关联度及排序如表4所示。比较数列对参考数列的关联度Yi为

式中：Yi为比较数列xi对参考数列x0的关联度。

（4）计算结果。国铁货车周转时间相关影响因素的影响力大小顺序依次为装卸车作业时间、运用机车台数、运输信息沟通时间、区间列车开行对数、整装作业时间、一批货物上站时间、装载加固时间、列检作业时间、会让等待时间及货车等挂时间，主要影响因素是装卸车作业时间、运用机车台数、运输信息沟通时间和区间列车开行对数，四者的关联度均在0.75以上。

表2 2018年甘泉线国铁货车周转时间相关指标值Tab.2 Index values of turnover time of freight trains on Ganquan Railway in 2018

表3 国铁货车周转时间各影响因素关联系数基础数据Tab.3 The correlation coef ficient among the factors affecting the turnover time of freight trains

表4 国铁货车周转时间各影响因素关联度及排序 Tab.4 Correlation and ranking of the factors in fluencing the turnover time of freight trains

3 甘泉线国铁货车周转时间优化对策与 效果

3.1 优化对策

根据上述定性因果分析法及定量灰色关联法的分析结果，为压缩国铁货车周转时间，降低甘泉线国铁货车占用费，应重点关注装卸车作业时间、运用机车台数、运输信息沟通时间和区间列车开行对数等指标，从运输组织优化角度，甘泉线可以采取优化装卸作业模式、推动机车设备转型升级、完善信息系统建设及加强区段通过能力等措施[7-8]。

（1）优化装卸作业模式。当前，甘泉线口岸装车站以集装箱正面吊装车为主，敞车装载机装车为辅的作业模式，同时集装箱装卸场地未实现全部硬化，集装箱装卸效率有待提高。创新经营管理理念及模式，一方面吸引地方客户共同筹建口岸货场铁路保税库，不断完善集装箱视频监控及场地硬化，建设功能完备的计量安全检测系统以及货检高清视频监控系统，实现集装箱正面吊装车自动化和监控智能化；另一方面，推进周边海关监管区自动化筒仓建设项目，实现监管区煤炭皮带传送和筒仓装车，彻底淘汰敞车装载机滞后装卸作业模式，提高车站装卸作业组织效率，压缩货车站线货物作业停留时间，从而提高货车周转效率。

（2）推动机车转型升级。配置大功率内燃HXN3型机车，担当甘泉线货运列车牵引任务，逐步淘汰现有内燃DF4B机车，解决当前甘泉线因机车牵引力不足、机车工况不良导致的机力严重不足问题。随着今后中蒙跨国铁路的接轨，根据甘泉线运量增长情况适时推进电气化铁路建设，探索油电混合、电电混合动力机车在其他铁路的运用情况和管内运用的适应性，推动机车升级改造，提高列车在区间的旅行速度，大幅缩短列车区间旅行时间，从而压缩货车周转时间，提高货车周转效率。

（3）完善信息系统建设。加快推进“智慧包神”信息化建设步伐，利用物联网、大数据和人工智能等新兴技术，开发符合甘泉实际、功能强大的CTC、TIMS系统，以信息化和智能化促进甘泉线货运供给侧结构改革，打造智慧铁路生态圈，为车流、货流、计划流、信息流多流充分融汇提供信息支撑，方便路内外用户实现全面实时的数据共享，达到空重车流密切衔接，消除“煤等车”或“车等煤”现象，实现国铁货车快排、快装、快拉、快卸，压缩空重货车等挂非生产作业时间，提高货车周转效率。

（4）加强区段通过能力。金泉以北增开哈贝日格站、陶勒盖站耶仁高勒站，提高限制区段通过能力，理论上区段可以增加2对普通货物列车，在机力配置充足的前提下缩短货车等挂作业时间，提高货车周转效率。在推进牵引机车转型升级的基础上，在金泉至甘其毛都段开行国铁万吨列车，通过实施重载运输提高区段运输能力，降低吨公里燃油消耗量，解决因区段通过能力制约及机力不足导致的空重货车等挂时间过长的问题，从而进一步压缩国铁货车周转时间指标。

3.2 优化效果

（1）降低供应链物流运营综合成本。优化口岸站装卸作业组织模式，一是充分发挥集装箱货损小和便于多式联运的独特优势，减少散堆煤炭中转过程二次倒装环节，降低散堆煤炭在中转和仓储中的货损和装卸费用成本，以集装箱为载体，构建集装箱从入关、汽运、装卸、仓储和铁运的一体化物流服务体系，大力开展集装箱“物流总包”业务，以优质的服务吸引客户入线发运；二是协调口岸监管区加快自动装车系统的建设进程，加快淘汰作业效率低的装载机敞车装车模式，实现入关散煤封闭式传送高效装车，压缩口岸站装车作业时间，降低供应链总社会物流成本。

（2）提高货车周转效率及运输收入。通过购置大功率内燃机车，提高货物列车机车牵引动力，提高机车运用优良率，减少因机车工况不良的救援次数和非生产占用时间，实现甘泉机车按列车运行图正点行车。购置4台大功率机车折算综合投入成本为386万元/a，根据2019年国铁运量400万t、货车占用费支出费率约1元/t测算，可以降低的货车占用费400万元，产生的直接经济效益可以抵销购置机车支出成本。同时，不考虑人为现场作业以及不可抗力因素，通过购置大功率内燃机车实现满图运行，比投入前增加运营列车对数2对/d，全年可以增加运量306.6万t，相应每年增加运输收入11 736万元，产生的间接经济效益要远高于大功率机车设备投入成本。

（3）提高路内外信息化建设水平。充分利用物联网、云计算、大数据和5G通信等高尖端科技，借助打造“智慧包神”契机，全面实现甘泉线运输组织的信息化和智能化。甘泉线运输信息采集端应加强物联网技术的应用，例如建设货检高清智能检测系统、5T系统和5G视频监控等，实现全方位、全天候和实时智能感知；信息传输端加快带宽较大光纤的更替和应用，为铁路海量数据信息传输创建可靠支撑通道；信息处理端利用云计算和大数据等智能分析手段，集成现有调度集中系统(CTC)、运输管理信息系统(TIMS)等，提供精细化、可视化和准确全面的决策信息；信息服务端搭建服务于路内外客户的货运信息共享平台，优化运输组织作业流程，实现货物运输全流程的信息化、智能化和可视化，提高整个供应链的透明度，促进信息化与货运组织深度融合。

（4）解决运量与运能不匹配问题。2018年甘泉线金泉至甘其毛都段列车运行图对数为11对，图定货物运输能力为1 400万t，如增开哈贝日格、陶勒盖及耶仁高勒车站，列车运行图对数可以增至13对，图定货物运输能力为1 700万t。随着中蒙甘其毛都—噶顺苏海图间铁路修建工程重新正式启动(预计2021年开通)，预计届时经铁路运输蒙古煤炭将增至1 500万t (2021年预计进口蒙古煤炭为2 500万t，经铁路运输比例为60%)，及时根据蒙古货物进口量及铁路运力需求，适时增开金泉以北部分车站或组织开行万吨列车，可以最大限度满足货物列车运营组织需求，同时减少货物列车在站等挂作业时间。

（5）促进蒙西地区低碳经济发展。大力发展集装箱运输，扩大集装箱运输方式在甘泉线整体运输总量占比，充分发挥其绿色、环保和高效的运输优势，切实解决甘泉线散堆煤炭装载机装卸过程以及中转过程中对周边环境造成的煤尘污染问题，配合国家和地方政府打赢蓝天保卫战，促进蒙西地区煤炭运输低碳高效运用，从供给侧发力为下游客户提供品牌响、品质优的清洁物流产品。

4 结束语

甘泉线是蒙古国TT煤田、OT铜金矿最近、最便捷的出海路径，甘泉铁路公司应紧抓蒙煤进口量逐年攀升、国内主焦煤市场需求旺盛良机，重点组织扩大国铁货物发运量，多措并举，切实压缩国铁入线货车周转时间，提高国铁货车运用效率，有效降低国铁货车占用费。目前，甘泉线仍然留有双线及电气化改造预留空间，随着嘉友特默特铁路保税库、国能煤焦化驰恒监管区和哈业脑包专用线及中蒙跨国铁路修建项目的推行，甘泉铁路货物运输量势必将井喷式增长，在运输基础设施设备不断完备的条件下，应搭乘好国资委“双百改革”机遇快车，全面构建“智慧包神”智能体系，加快信息化、智能化与甘泉铁路运输的深度融合，进一步提高国铁货车周转效率，达到降本增效的运营目标。