向雙玲，王 英

(北京交通大學(xué)，北京 100044)

0 引 言

公鐵聯(lián)運(yùn)是一種將公路和鐵路有機(jī)結(jié)合，充分發(fā)揮各自優(yōu)勢的運(yùn)輸方式。它不僅對城市吸引力和服務(wù)的靈活性方面有著重大的影響，而且有利于減少運(yùn)輸?shù)奶甲阚E[1]。隨著全球能源緊張和城市交通擁擠等問題的加劇，公鐵聯(lián)運(yùn)受到了政府部門的高度重視和學(xué)者的廣泛關(guān)注[2]。

當(dāng)前已有不少文獻(xiàn)從多角度對國內(nèi)公鐵聯(lián)運(yùn)進(jìn)行了探索。例如，文獻(xiàn)[3-6]分別從運(yùn)輸方式、公鐵聯(lián)運(yùn)網(wǎng)絡(luò)、資源優(yōu)化方面來嘗試解決公鐵聯(lián)運(yùn)運(yùn)輸效率低下的問題；文獻(xiàn)[7-11]探索了公鐵聯(lián)運(yùn)的實(shí)施政策以及運(yùn)輸過程中的相關(guān)技術(shù)設(shè)備；文獻(xiàn)[12-13]探討了公鐵聯(lián)運(yùn)信息共享平臺(tái)的整體框架結(jié)構(gòu)。但是，公鐵聯(lián)運(yùn)信息交互過程涉及到多個(gè)參與方之間的業(yè)務(wù)活動(dòng)，信息繁多復(fù)雜，明確不同主體之間需要共享的主要信息流以及通過信息共享如何實(shí)現(xiàn)不同運(yùn)輸部門之間作業(yè)的高效協(xié)同等問題有待于進(jìn)一步研究。

該文將以零散白貨的公鐵聯(lián)運(yùn)過程為例，探討基于信息平臺(tái)的新信息交互流程。并基于分層著色Petri網(wǎng)可簡化模型結(jié)構(gòu)[14-16]的優(yōu)點(diǎn),從流程的角度對主要信息交互過程進(jìn)行建模仿真分析，探索新信息交互流程能否更好地適應(yīng)貨物的運(yùn)輸需求以及還存在哪些有待解決的問題。

1 分層著色Petri網(wǎng)的理論及應(yīng)用

著色Petri網(wǎng)是一種用于建模和模擬業(yè)務(wù)流程的成熟語言[17]，在其中加入層次化概念便形成了分層著色Petri網(wǎng)，可對大規(guī)模的復(fù)雜模型進(jìn)行模塊化建模。分層著色Petri網(wǎng)是一個(gè)4元組HCPN=(S,SM,PS,FS)[18]，其中：

(2)SM:Tsub→S是一個(gè)子模型函數(shù)，為每個(gè)代替變遷分配一個(gè)子模型。模型層要滿足惡循環(huán)的有向圖。

(4)FS?2P是一個(gè)非空融合集合，且C(p)=C(p'),I(p)〈〉=I(p')〈〉,p,p'∈fs∈FS。

目前，著色Petri網(wǎng)已經(jīng)應(yīng)用到多種研究領(lǐng)域。文獻(xiàn)[19-20]中分別利用CPN對復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行建模仿真，通過CPN Tools快速找出系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的不足之處。因此，該文借助CPN Tools工具從流程的角度對公鐵聯(lián)運(yùn)中的不同作業(yè)活動(dòng)進(jìn)行分層建模，將原本龐大復(fù)雜的模型層次化、簡單化。同時(shí)，能夠更清晰地顯示出不同作業(yè)階段中的信息交互過程。

2 公鐵聯(lián)運(yùn)中的主要信息交互過程

整個(gè)公鐵聯(lián)運(yùn)流程中的主要參與者包括生產(chǎn)廠家、客戶、貨運(yùn)代理、公路運(yùn)輸企業(yè)和鐵路局等。各參與方之間進(jìn)行信息交互流動(dòng)，構(gòu)成一個(gè)離散動(dòng)態(tài)的過程。在聯(lián)運(yùn)過程中，不同運(yùn)輸行業(yè)之間傳統(tǒng)的交互方式是通過微信、傳真、郵件等進(jìn)行有關(guān)計(jì)劃類信息和貨源信息的交互。但是，現(xiàn)有的信息交互是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，需要探索新的信息交互流程來支撐當(dāng)前聯(lián)運(yùn)的迅速發(fā)展。

目前各省市均有物流配貨平臺(tái)，物流平臺(tái)集中管理著各區(qū)域范圍內(nèi)的車輛，可隨時(shí)查看司機(jī)及車輛位置信息；可根據(jù)貨源信息對車輛進(jìn)行智能配貨，并實(shí)時(shí)追蹤貨物。

該文基于鐵路局主要與社會(huì)第三方物流企業(yè)合作的現(xiàn)狀，將通過打通物流平臺(tái)與相應(yīng)鐵路信息系統(tǒng)之間的接口來探索公路與鐵路行業(yè)之間所需要的更具經(jīng)濟(jì)效益的信息屬性，根據(jù)相關(guān)調(diào)研需要諸如貨物狀態(tài)，列車確報(bào)信息以及貨車信息等。將進(jìn)一步探索聯(lián)運(yùn)中需要在何時(shí)共享這些信息，并據(jù)此建立新的信息共享流程。

基于信息平臺(tái)的新公鐵聯(lián)運(yùn)信息共享流程有以下幾個(gè)階段：

(1)業(yè)務(wù)辦理階段：資源型企業(yè)向貨運(yùn)代理提出托運(yùn)申請；貨運(yùn)代理通過相關(guān)信息平臺(tái)分別同鐵路部門和公路部門商定貨物運(yùn)輸事宜，獲取運(yùn)力資源等信息并預(yù)先墊付運(yùn)費(fèi)。

(2)不同參與者之間信息共享階段：物流平臺(tái)根據(jù)貨運(yùn)信息以及鐵路計(jì)劃類信息查找距離貨源較近的可用車源，以此制定車輛調(diào)度計(jì)劃并聯(lián)系相關(guān)公路運(yùn)輸企業(yè)調(diào)配車輛。同時(shí)，平臺(tái)可根據(jù)車站作業(yè)信息及統(tǒng)計(jì)分析信息制定車輛出行時(shí)間計(jì)劃；其次，鐵路部門可獲知運(yùn)輸計(jì)劃內(nèi)貨物的位置狀態(tài)信息以及相關(guān)貨車及司機(jī)信息，可提前安排貨車卸貨位置并做好卸載前的準(zhǔn)備工作。鐵路相關(guān)人員整理貨物運(yùn)輸需求，將有“站到門”服務(wù)需求的貨物清單及相關(guān)的列車到達(dá)確報(bào)和位置信息通過鐵路信息平臺(tái)傳輸給物流平臺(tái)，便于公路部門工作人員及時(shí)獲取貨源相關(guān)信息，查看車站周邊的車輛情況，為相關(guān)貨源提前安排好裝載貨車。

(3)貨物追蹤階段：當(dāng)確認(rèn)運(yùn)費(fèi)到賬后，接受任務(wù)的貨車上門取貨，生成相關(guān)貨物的電子貨單，方便貨物位置追蹤信息的獲??；然后，貨車司機(jī)根據(jù)安排在指定時(shí)間內(nèi)將貨物送至車站。貨車進(jìn)場后在指定位置卸貨，鐵路工作人員通過掃描貨物二維碼可及時(shí)更新貨物狀態(tài)信息，并對貨物進(jìn)行分類整理；隨后按照鐵路列車調(diào)度計(jì)劃裝車編組進(jìn)行鐵路運(yùn)輸。當(dāng)貨物到達(dá)鐵路終點(diǎn)站后卸載到貨場等待配送。同時(shí)，由物流平臺(tái)指派接貨的車輛提前開往車站，到指定貨場排隊(duì)等待接貨。貨車接貨后進(jìn)行末端公路班線運(yùn)輸，平臺(tái)將取貨通知發(fā)送給收貨方；貨物簽收后，由貨車司機(jī)將簽收單收回，交至相關(guān)公路運(yùn)輸部門。在貨物全程運(yùn)輸過程中，貨運(yùn)代理可通過物流平臺(tái)和鐵路相關(guān)信息平臺(tái)獲知貨物運(yùn)輸狀態(tài)信息。

3 基于著色Petri網(wǎng)的公鐵聯(lián)運(yùn)信息共享模型

在大宗物資運(yùn)輸需求持續(xù)下滑，零散白貨運(yùn)輸需求迅速增長的趨勢下，探討更加靈活的公鐵聯(lián)運(yùn)信息交互流程將有助于提高鐵路零散貨物運(yùn)輸?shù)氖袌龈偁幜涂爝\(yùn)業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量。該文通過對國鐵集團(tuán)相關(guān)路局公鐵聯(lián)運(yùn)的實(shí)際調(diào)研，以正在運(yùn)營的遼寧開原站貨場為例，利用著色Petri網(wǎng)從流程的角度來描述不同主體間基于信息平臺(tái)的信息交互流程，探索該信息交互流程能否更好地支撐公鐵聯(lián)運(yùn)中的零散白貨的運(yùn)輸需求。該文主要研究公路與鐵路間的信息對接和貨物狀態(tài)追蹤這兩個(gè)階段。

3.1 頂層模型

頂層模型描述了運(yùn)輸部門與貨物之間的信息傳遞關(guān)系，如圖1所示。變遷transportation department(運(yùn)輸部門)和變遷freight tracking(貨物追蹤)之間通過庫所loading plan(編組裝載計(jì)劃)、e-document(配載單)、vehicles(貨車信息)、lot information(貨場信息)來進(jìn)行信息的傳遞交互。庫所loading plan、e-document和vehicles根據(jù)transportation department的指令改變貨物的運(yùn)輸狀態(tài)，而貨物的狀態(tài)隨著仿真時(shí)間的推移將會(huì)持續(xù)更新。

圖1 頂層模型

3.2 不同運(yùn)輸行業(yè)之間對接信息模型

該文在如圖2所示的transportation department子頁面上描述了公路與鐵路間進(jìn)行信息交互并進(jìn)行相應(yīng)計(jì)劃決策的過程。

圖2 不同運(yùn)輸行業(yè)之間對接信息模型

該模型中的流程主要分為三部分：公路與鐵路部門對接信息、鐵路部門制定貨物調(diào)度計(jì)劃和貨車配載計(jì)劃。物流平臺(tái)與鐵路相關(guān)信息系統(tǒng)對接鐵路計(jì)劃類信息、列車開行到達(dá)及貨物動(dòng)態(tài)信息及車站作業(yè)統(tǒng)計(jì)信息，平臺(tái)根據(jù)貨物發(fā)貨和收貨地址線上調(diào)度運(yùn)力資源,并生成配載單；隨后，根據(jù)車站作業(yè)計(jì)劃安排貨車出行。分別定義貨車運(yùn)力資源的屬性為vehicles,列車運(yùn)力資源的屬性為carcode,列車及貨物信息、裝車計(jì)劃、配載單和貨車信息的屬性為hvehices,貨物信息的屬性為Order,車站信息的屬性為Rinformation。

3.3 貨物追蹤模型

該文在tracking子頁面上建立貨物追蹤模型，如圖3所示。整個(gè)貨物追蹤模型中又包含三個(gè)主要階段：貨物“門到站”追蹤階段(tracking1)、貨物中轉(zhuǎn)及鐵路運(yùn)輸階段(tracking2)和貨車末端配送追蹤階段(tracking3)。貨物狀態(tài)隨著庫所(vehicles、edocument、lot information、loading plan)的信息流的變化不斷進(jìn)行更新。首先是貨車信息流流向變遷tracking1，觸發(fā)貨物開始運(yùn)輸?shù)借F路車站；然后代替變遷tracking2、tracking3由到站貨物(freight)信息流和運(yùn)輸工具(vehicles)信息流的變化做出相應(yīng)的更新；隨著貨物在不同階段的運(yùn)輸流動(dòng)，貨物狀態(tài)得到相應(yīng)的更新。

圖3 貨物追蹤模型

圖4 貨物中轉(zhuǎn)及鐵路運(yùn)輸追蹤模型

如圖4所示，貨物“門到站”追蹤模型描述了貨車司機(jī)上門取貨到進(jìn)入鐵路貨場信息流的變化過程。該文通過電子運(yùn)單(eorder)來追蹤貨物公路班線運(yùn)輸?shù)奈恢脿顟B(tài)信息。貨物到達(dá)貨場后，通過接口庫所freight(貨物)來儲(chǔ)存當(dāng)前信息流，并通過該接口輸出信息流。

為了提高零散貨物的中裝效率，該文探討了基于信息交互的貨物核對并裝載的作業(yè)流程，如圖5所示。

圖5 貨物清點(diǎn)整理模型

鐵路部門從物流平臺(tái)共享的貨車配載信息中獲取相應(yīng)貨車的貨物配載統(tǒng)計(jì)信息(FI)，在錄入貨物信息(freight information)的過程中逐一與貨物統(tǒng)計(jì)信息核對(check)。若發(fā)現(xiàn)貨物數(shù)量缺失，工作人員(worker4)需立即聯(lián)系相應(yīng)貨車司機(jī)查看是否漏卸。同時(shí)，在核對貨物的過程中根據(jù)貨物信息和裝車計(jì)劃(loading plan)將貨物(freight2)分類堆放(partition stacking)，該文根據(jù)貨物到站信息劃分為三個(gè)分區(qū)(partition1、2、3)；然后，根據(jù)列車開行計(jì)劃將貨物裝載到相應(yīng)列車(train)上。

4 基于實(shí)例的模型仿真分析

通過調(diào)研以正在運(yùn)營的遼寧開原站貨場為例來進(jìn)行零散白貨的運(yùn)輸作業(yè)。塘沽某家大型超市從開原的某兩家生產(chǎn)廠家分別訂購礦泉水、煙酒等商品；同時(shí)，該煙酒生產(chǎn)公司還向唐山某超市出售煙酒產(chǎn)品。蘆臺(tái)某公司從開原的某生產(chǎn)廠家訂購了一批機(jī)械零件。將上述訂單信息變?yōu)樾畔⒘鞔肷鲜龉F聯(lián)運(yùn)信息交互模型中進(jìn)行仿真，分析在不同的情況下所共享的信息流的經(jīng)濟(jì)效益。

該文將基于不同情況來討論新的公鐵聯(lián)運(yùn)作業(yè)流程中新信息流共享的經(jīng)濟(jì)效益的仿真結(jié)果。

(1)正常情況下的新公鐵聯(lián)運(yùn)信息交互流程仿真分析。

圖6 平臺(tái)線上調(diào)度仿真界面圖

從圖6所示的仿真結(jié)果可看出，貨車號(hào)為E1的貨車接取訂單號(hào)為1的貨物，而E2號(hào)貨車的配載貨物有2、3、4號(hào)貨物，E3號(hào)貨物配送5號(hào)貨物。貨車根據(jù)配載單送貨到貨場進(jìn)行貨物中轉(zhuǎn)。通過物流平臺(tái)調(diào)配車輛，可根據(jù)零散貨物的批量大小，靈活調(diào)車，更能充分合理調(diào)配運(yùn)力資源，做到隨時(shí)有貨裝貨，更能滿足運(yùn)輸客戶的個(gè)性化需求。同時(shí)，對于貨場已卸貨的貨車可根據(jù)貨源信息及時(shí)配載，在一定程度上提高貨車的裝載率。

而當(dāng)零散貨物卸載過程中出現(xiàn)漏卸情況時(shí)，通過將掃描錄入的貨物信息與提前獲得到貨車配載統(tǒng)計(jì)信息核對，可有效解決零散貨物易丟失的情況。如圖中右側(cè)的仿真結(jié)果所示，當(dāng)貨物訂單1由于批量大而發(fā)生漏卸時(shí)，工作人員通過核對信息，可馬上發(fā)現(xiàn)這批貨物的數(shù)量缺失情況，便可及時(shí)采取解決措施，找到丟失的貨物。同時(shí)，貨物信息核對無誤后，需對貨物進(jìn)行分類整理，便于后續(xù)的貨物裝車。如紫色框中的仿真結(jié)果所示，訂單2、5和3是分區(qū)(partition1)中的貨物，它們將被裝上同一趟列車K2288。將貨物進(jìn)行有序的分區(qū)堆放，便于工作人員管理貨物，可在一定程度上提高裝載效率，避免同一到局的貨物裝卸在多輛車上，增大卸車作業(yè)的難度。因此，在貨場卸貨/裝貨時(shí)共享貨車及貨物的相關(guān)信息能更好地應(yīng)對車站作業(yè)高峰期時(shí)段發(fā)生的各種突發(fā)情況，提高貨物運(yùn)輸?shù)陌踩浴Ｍㄟ^掃描儀掃描電子貨簽代替人工手錄信息，可有效提高貨物中轉(zhuǎn)效率，降低獲取的貨物信息的錯(cuò)誤率。

圖7 列車及貨物運(yùn)輸狀態(tài)信息對接

如圖7所示，當(dāng)貨物訂單3在列車K2288上運(yùn)輸時(shí)，其動(dòng)態(tài)信息將由庫所(train information)接口共享給物流平臺(tái)。然后，平臺(tái)根據(jù)列車到達(dá)確報(bào)信息線上調(diào)配運(yùn)力資源(Tr1)，其調(diào)配的貨車編號(hào)為T6?？煽闯龉蚕砹熊嚰柏浳镨F路運(yùn)輸?shù)膭?dòng)態(tài)信息的經(jīng)濟(jì)效益在于可協(xié)調(diào)鐵路和公路運(yùn)輸部門間的業(yè)務(wù)流程，改變原有的貨物到站后，鐵路工作人員才聯(lián)系相應(yīng)的公路部門安排貨車取貨導(dǎo)致貨物需在貨場長時(shí)間等待的情況，進(jìn)一步提高貨物中轉(zhuǎn)效率。

(2)車站作業(yè)高峰期情況下的公鐵聯(lián)運(yùn)流程分析。

該文選擇在變遷中加入時(shí)間參數(shù)的方式進(jìn)行仿真，由于不同貨物在同一階段的時(shí)間消耗具有一定的波動(dòng)，可設(shè)定同一階段的時(shí)間服從均勻分布。根據(jù)調(diào)研設(shè)定作業(yè)時(shí)間仿真參數(shù)如表1所示。

表1 貨物運(yùn)輸過程時(shí)間仿真參數(shù)

分析仿真結(jié)果，比較貨物運(yùn)輸?shù)牟煌A段的平均時(shí)間，如圖8所示。

圖8 不同情況下的貨物運(yùn)輸時(shí)間差異

根據(jù)對不同情況下的貨物運(yùn)輸時(shí)間進(jìn)行仿真分析，其對比結(jié)果如圖8所示?？芍粲鲎鳂I(yè)高峰期時(shí)，貨物在貨場的等待時(shí)間將大大延長，導(dǎo)致貨物將晚大約3小時(shí)才能到達(dá)客戶手中。同時(shí)，也會(huì)增大零散貨物清點(diǎn)整理分揀的難度，使得貨物清點(diǎn)整理時(shí)間進(jìn)一步增加。因此，為提高零散貨物公鐵聯(lián)運(yùn)的中轉(zhuǎn)效率，鐵路與公路運(yùn)輸部門需在貨物運(yùn)輸之前進(jìn)行貨場作業(yè)信息的共享，并通過對其信息的深入挖掘與分析，合理安排貨車出行計(jì)劃，緩解貨場因裝卸工具及工作人員有限而導(dǎo)致貨車嚴(yán)重堵塞的情況，使其與貨運(yùn)相關(guān)的資源在時(shí)間和空間上都能得到更好的利用。

5 結(jié)束語

為了明確不同運(yùn)輸主體之間信息共享的協(xié)作點(diǎn)以及如何實(shí)現(xiàn)更高效的共享，該文以零散白貨運(yùn)輸為例，利用著色Petri網(wǎng)探討公鐵聯(lián)運(yùn)過程中不同運(yùn)輸主體之間所需的新信息屬性。根據(jù)仿真結(jié)果可知，加入新信息屬性的聯(lián)運(yùn)信息交互流程能從一定程度上減少貨物漏裝漏卸的情況發(fā)生，增加貨物運(yùn)輸?shù)陌踩员Ｕ?；可在較短時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)貨場的所有貨物信息，為相關(guān)工作人員根據(jù)貨物信息數(shù)據(jù)做進(jìn)一步的貨運(yùn)預(yù)測、營銷、客戶分析提供了基礎(chǔ)。同時(shí)，各運(yùn)輸部門之間通過信息系統(tǒng)間資源共享，及時(shí)更新貨物運(yùn)輸狀態(tài)，可為客戶提供貨物運(yùn)輸?shù)膶?shí)時(shí)查詢服務(wù)。最后，基于列車及貨物動(dòng)態(tài)信息的共享，公路部門可提前安排貨車到貨場取貨并合理調(diào)配運(yùn)力資源，提高同一時(shí)間內(nèi)不同運(yùn)輸主體活動(dòng)的高效性和協(xié)同性。

今后可進(jìn)一步探討如何通過各部門、各環(huán)節(jié)之間的信息共享來有效緩解在車站作業(yè)高峰期時(shí)期，因人員、工具設(shè)備有限導(dǎo)致貨物流通不暢，嚴(yán)重堵塞的情況。同時(shí)，可進(jìn)一步探討如何根據(jù)業(yè)務(wù)共享需求，從時(shí)間、空間、安全、業(yè)務(wù)、技術(shù)等方面對數(shù)據(jù)進(jìn)行加工、處理，實(shí)現(xiàn)各環(huán)節(jié)之間更好的數(shù)據(jù)共享。