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发表于 2005-1-16 10:08:00
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高速客运专线列车运行组织相关问题的研究
徐行方 徐瑞华
同济大学沪西校区运输管理工程系
摘要：在一些经济活动频繁的区域，客流量增长迅猛，在这些被称之为“客运走廊”的地带，正在计划修建高速客运专线，新建线路可能是高速轮轨铁路，也可能是高速磁浮铁路。针对这样的客运专线，初步探讨了列车开行方案、运输能力、车底需要数等运输组织的相关问题。
关键词：高速铁路；客运专线；开行方案；运输能力；车底需要数
我国经济发达地区城市密集、人们活动频繁，在这些被称之为“客运走廊”的地区，具有客流基数大、增长快、流向集中等特点，旅客经济承受能力强，对旅行有“硬件好、服务优、时间短”的质量要求，这些地区正在计划修建高速客运专线，新建线路可能是高速轮轨铁路，也可能是高速磁浮铁路。而客运专线的列车开行方案、运输能力、车底需要数等运输组织相关问题，目前尚未形成完整的理论，作者将针对这些理论上值得探索的现实课题进行初步探讨。
1 列车开行方案
1.1 开行方案的含义
旅客列车开行方案是指旅客列车运行区段、列车种类、开行对数的计划 ，包括以下三方面的内容：
列车运行区段。列车运行区段包括始发站、终到站及经由线路3个要素，其中始发站是指列车由何处始发；终到站是指列车在何处终到；因高速客运专线尚未成网，故经由线路目前为唯一方案。
列车种类。从旅行速度上可分为直达列车、特快列车、快速列车、普通列车等，在确定列车开行方案阶段，可按列车沿途停站比例进行分类，参见表1。此外，从运行距离上可将其分为长途列车、中途列车、短途列车，根据列车跨越区段比例，以8个区段为例，其分类结果如表2 所示。 未来高速客运专线的管理模式将不同于现有体制，且随着客运公司改革的深化，直通列车和管内列车的概念将逐步被长途列车和短途列车所取代。因此，对于客运专线不宜按传统的“直通、管内”概念进行分类。
表1 高速列车按旅行速度的分类 表2 高速列车按运行距离的分类
列车对数。 列车对数是指方向上或区段内为满足运量需要而开行的旅客列车数量，当上下行成对时可用“对数”表示，上下行分别计算时则用“列数”表示。其算式为：
1.2 方案影响因素
客运密度：各区段客运密度大小是决定开行方案的客流基础，即所谓“按流开车”。直达流大则直达、特快类列车多；近距离客流大，则短途列车多。
车站能力：当车站能力不足时(包括到发能力、车底整备折返能力)，可延长或缩短列车运行区段，以避开车站能力的限制。此外，还应考虑车站在政治、经济、文化、地理位置等多方面的因素。有时因车站地位的不同，可超越客流需要而延长运行区段。
车底数量：为了合理使用车底设备，尽可能地减少车底数量，开行方案将因车底的合理套用而调整，如将不同区段的短途列车贯通运行，以减少车底需要数；当长途列车车底整备时间过长时，可考虑跑短途列车。
列车编组数量：列车编组辆数较小时，列车对数则相应增多。而编组数量与长短途列车的性质也有关。
1.3 列车对数的计算
针对不同区段、不同运距的列车，其相应的列车对数可表达为：
表3 各区段三类列车数量及合计值
1.4 方案确定原则
根据求得的各区段长、中、短列车数量，并按照以下列车开行方案的确定原则，可以较快地得到初始方案，并在此基础上结合不同列车间的比例关系，经调整后可求得较优方案。
(1) 最大吸引原则：将客流的端点作为列车的始发、终到站，可以最大限度地吸引直达客流。
(2) 客流落差原则：客流密度变化幅度较大区段，应有不同的列车方案。
(3) 能量适应原则：方向上开行方案提供的运能应与客运要求相适应。
(4) 提高旅速原则：为提高旅行速度，应适当减少沿途停站，控制普通列车的数量。
2 运输能力
运输能力包括通过能力和输送能力。 通过能力一般是指每昼夜通过的列对数，取决于固定设备的设置条件，计算单位为对·d - 1 ；输送能力通常是指每年输送的旅客人数，取决于活动设备的配置条件，计算单位为万人·a - 1 。
2.1 通过能力
平图能力的一般计算公式为：
因此可知，平图能力的大小与列车运行距离相关，运距长，则能力小(全程列车通过能力216对为最
小) ；运距短，则通过列车对数大。 对于各区段而言，由于区段长度L i 接近，因此各区段通过能力也大致相近。
2.2 非平图能力
由于列车在途停站次数、停站时间不等，在实际列车运行方案中，各种列车的旅行速度不等，造成列车在运行图中占用时间的差异，因而产生与全程直达列车这一标准列车的当量关系——扣除系数ε。
扣除系数的大小与列车沿途停站次数、停站时间及铺画方案等因素有关，其值可近似地表示为：
ε = 2γ站+ 1
式中：γ站为经某站的列车停站比，即途中站停站列数与经过总列数之比。
则非平图通过能力为：
n非= n使/ε均， n使= n平f 使
式中： n使为平行运行图的使用能力；ε均为高速线上各类列车的平均扣除系数；f 使为考虑运行调整、能力储备等因素的能力使用系数。
使用能力是在最大运输能力的基础上，考虑天气影响、设备故障、正常维修等因素后，可提供的并能实现的运输能力。故使用能力有时也称为可实现能力。此外，通过能力还有现有通过能力、需要通过能力、设计通过能力之分。因此，针对不同的环境、不同的条件，运输能力有不同的表达，包括概念与公式。
2.3 输送能力
输送能力的计算公式为：
A = 365 n使maφ/ 104 K波
式中符号同前。
影响输送能力的因素很多，主要参数除了有决定平图能力的列车追踪运行间隔时间、列车运行图有效利用时间外，还有影响非平图能力的列车扣除系数、通过能力使用系数，以及列车编成辆数、车辆定员数、合理上座率、运量波动系数等。
3 车底需要数
3.1 车底需要数的影响因素
与车底运用的作业时间标准及途中旅行时间有关。
与客流决定的行车量的大小成正比。
与列车铺画方案、运行线的位置有关，运行线的适当调整，将影响车底需要数。
与车底长、短途套用程度有关，当长、短途列车拉通运行时，可节省车底需要数。
3.2 车底需要数的计算
车底需要数n车底可以用图解法和分析计算法两种方法确定，在运行方案不详的情况下，可用分析计算法进行计算，其公式为：
n车底= θ车底nh ， θ车底= T基+ T折+ 2 T旅
式中：θ车底为车底周转时间， h ； nh 为每小时平均发出列车数； T基， T折分别指车底在基本段、折返段的作业时间标准， h ； T旅为列车途中单程旅行时间，h。
对于不同类型列车所需的车底数为：
n车底i = θ车底i.ni
式中：θ车底i为i 类车底周转时间，h ； ni 为单位时间内发出i 类列车数，列。
通过适当调整列车始发或终到时刻，压缩列车在基本段或折返段的停留时间，或者组织长、中、短列车间的套跑运行等，都将减少车底使用的需要数。
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