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发表于 2005-1-16 10:04:38
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秦沈客运专线客车开行方案及相关问题的研究
韩冰
沈阳铁路分局营销分处
摘要：结合即将开通的秦沈客运专线实际情况，对新建秦沈客运专线和既有沈山线的技术条件进行了对比。通过对秦沈间客流结构和秦沈客运专线客车速度匹配问题的分析，对未来秦沈客运专线中有关旅客列车开行方案、高速动车组的运用及列车运行图的编制等问题进行了初步研究。
关键词：秦沈客运专线；提速；客运量；客车开行方案；动车组；运行图
秦沈客运专线作为连接关内外的第1条高等级的客运专线铁路，其设计标准、设计技术难度和施工工艺目前在国内都是最高的。研究秦沈客运专线客车开行方案，将为既有线提速和我国高速客运铁路的发展提供可借鉴的经验，进行必要的技术储备。
旅客列车开行方案的制定要以旅客运量为依据，在充分考虑主要干线运能条件的情况下，结合客流性质、特点以及旅客流动规律，合理地安排旅客列车开行数量、种类、等级、编组、始发站和终到站、经由站、停站方案、票额分配方案、高速动车组运用等，属于全路及区域客流的组织方案。影响客车开行方案的因素较为复杂，涉及面较广。
1 秦沈间铁路系统的基本情况
1.1 沈山线的基本情况
目前承担东北与关内各地区之间客货运输任务的沈山线铁路，西端与京山线、京秦线、大秦线等铁路相连，东端在沈阳铁路枢纽与哈大、沈丹、沈吉线铁路接轨，沿途连接沟海、锦承、魏塔、大郑、高新等支线铁路，在路网中的地位极其重要。随着东北三省地区经济的快速发展以及旅客列车提速的需要，自1997年全路第1次提速以来，沈山线旅客列车开行对数呈快速增加的趋势，同时货物列车开行数量不同程度地减少。表1为1997～2001年度沈山线通过能力利用情况的一组数据。
通过对沈山线通过能力利用情况的分析，结合日常运输生产的实际情况可以发现，近年来山海关口接排车数量呈下降趋势。究其原因，并不是进出关无货可运，而是受到沈山线旅客列车开行数量增加后，货物列车通过能力降低的制约。
表1 1997-2001 年沈山线通过能力
1.2 秦沈客运专线概况
秦沈客运专线西起河北省秦皇岛，沿辽西走廊至沈阳市的沈阳北站，全线为双线自动闭塞电气化客运专线，运营长度为404.64km（山海关—沈阳北之间的运营长度为387km），使用机车类型为国产SS9电力机车，牵引定数860t。
秦沈客运专线近期开放总计10个车站，分别为既有秦皇岛、山海关、皇姑屯、沈阳北站，新建绥中北、葫芦岛北、锦州南、盘锦北、台安、辽中站。新建车站到发线有效长为595m，均设有客运自动化系统。由于新建车站与所在城市中心距离较远，因此其客运市场培育需要一个较长时期。
秦沈客运专线全线电气化设备主要部分采用德国进口产品，全线采用超长无缝线路，新线区段信号设备采用UM2000数字化轨道电路，设计速度为200km/h，山海关—绥中北间高速段设计时速为300km/h。运营初期拟采用国产200km/h“先锋号”（四动两拖）动力分散型交流传动车组和国产新型270km/h“中华之星”（两动九拖）高速动力集中型电动车组。
1.3 秦沈客运专线与沈山线技术条件的对比
在全路从1997～2001年连续4次分步实施的各主要繁忙干线的提速改造工程中，沈山线的线路允许速度得到了较大的提高，目前该线最高线路允许速度为130km/h。但由于既有繁忙干线提速改造工程一般都要实施更换提速道岔，更换道床、钢轨和轨枕，小曲线半径改造，调整曲线超高，桥隧整治，平交道口改造，线路封闭，改造信号及供电电源等项工程，沈山线全线426km的范围内约有24%的线路允许速度还不能达到120km/h，还有11处区间的限速在100km/h及以下，继续提速投资较大、对日常运输干扰严重，潜力有限。表2为反映沈山线提速效果的一组最新数据。
表 2 沈山线客机类型、牵引定数、运行时间和技术速度汇总
可以看到，特快列车在山海关—沈阳间纯运行时间为225min，技术速度仅达到113.6km/h，增加施工慢行附加及停站时间等因素，其旅行速度应为103km/h。快速列车按4个停站计算，其旅行速度应为87km/h。
秦沈客运专线建成通车后，按照其200km/h的设计速度，开通初期高速动车组在山海关—沈阳（经专线）的运行时间可缩短到140min，技术速度达到165km/h。较既有线特快列车运行时间压缩了85min，技术速度提高了62km/h。同时京秦线提速后速度可达160km/h，北京—山海关列车经京秦、秦沈（部分）运行距离为309km，纯运行时间预计可压缩到2h30min。因此秦沈客运专线开通初期北京—沈阳间单程运行时间可缩短到4.9h，远期有望达到4.5h以下，这样极大地缩短了京沈间的运行时间，提高了铁路的竞争优势。
2 秦沈客运专线客车开行方案
2.1 秦皇岛—沈阳区段的客流特点及客流密度分析
通过对沈山线本线和跨线客流的结构分析计算，沈山线客流主要以关内外直通客流为主，直通客流约占85%以上，远远高于全路24%的比例。秦沈区段的客流密度预测值见表3。
从表3可看出，既有线承担的全部客运量，在秦沈客运专线建成通车后，应逐渐将大部分的客运量转移到客运专线上。如将通过客流视为可分流客流，地方客流作为沈山线既有线客流，则可以实现客货列车基本分线运行的格局，最大限度利用线路通过能力，可达到既有线以货运为主的目的。
2.2 客车开行方案的速度匹配性分析
对于客运专线来讲，其现代化水平和服务质量体现在两个方面。一是要尽可能缩短旅行时间，体现一个“快”字；二是要使其通过能力得到充分利用，机车运用科学，车辆移动迅速。速度等级过多会增加旅客列车的越行次数，导致空闲时间增加，扣除系数增大，不利于线路能力的发挥，且运输组织复杂，安全系数降低。因此，合理减少客运专线上列车的速度等级，从而使扣除系数最小，总的行车量最大。
从秦沈客运专线的车站规模分析，沿线5个中间站均设到发线2～4条，因此，不同时速列车的适当搭配对秦沈专线的通过能力影响是有限的。
我国现在生产的主型客车为25型，其构造速度为140～160km/h，构造速度120km/h的22型客车已经停产；“先锋号”等国产新型电动车组构造速度也能够满足200km/h及其以上；国产SS9电力机车已能够满足开行200km/h和160km/h列车的速度要求。
从运输组织角度讲，如果秦沈客运专线的列车运行速度过低，则不能满足北京—沈阳机车长交路的要求。与秦沈客运专线相关的路网干线（包括京秦、京沪、京广、哈大线）提速均达到140～160km/h，秦沈线与之衔接，可参照既有线快速旅客列车开行速度。
目前，全路构造速度120km/h的22型客车在数量上要多于构造速度140～160km/h的25型客车，但经过提速几年来的装备积累和技术积累，我国铁路已经具备了旅客列车运行速度跃上一个新台阶的能力。
秦沈线作为国内第1条客运专线，列车运行速度是其技术水平和实力的一个具体体现，合理的速度匹配更是其运输组织的关键。客运专线在运营初期，最高速度应为200km/h，同时结合秦沈线与相邻既有线的衔接，应考虑构造速度140～160km/h客车与之匹配。鉴于既有沈山线与秦沈线并行，构造速度120km/h的客车可在既有线运行。
2.3 旅客列车的停站方式
秦沈区段客流直通量大，在设计旅客列车的停站方案时，根据高速客流特点、分布规律及线路能力利用情况，速度200km/h的高速动车组应采用大、小编组相结合的运输方式和适当的停站方案。在客流大且集中的时段可安排开行大编组、定员多的动车组上线；在客流适中的时段，则应组织小编组动车组上线。高速动车组应控制1～2个停站，可采用交替停站的方式，重点安排停靠山海关、秦皇岛、锦州南等客流量大的车站。由于我国铁路客运最优运距为700～900km，北京—沈阳两大城市间运输距离恰好具备这种优势，大量的人员流动形成了既有的充足客流；这些条件也正是发挥铁路旅客运输中长距离优势的最佳组合。因此可在北京—沈阳间安排一定数量途中不停站的直达高速列车，以高速、省时、经济、方便等手段吸引客流。
秦沈客运专线上的跨线中速列车停站方案要方便与邻线之间客流的交换，在秦皇岛、山海关、沈阳北和沈阳客运站均应停靠，最大程度地满足跨线客流的需求。由于秦沈客运专线的列车运行速度将达到160～200km/h，并考虑新线运营初期客流吸引范围有限等因素，列车停站不宜过多，应把客运停站作业和行车待避有机地结合起来。
沈山线运行的旅客列车由于对数减少，经该线运行的旅客列车在各客流量大的主要客运站均应停靠，最大程度地满足客流的需求。
2.4 高速动车组运用方式
为了提高动车组的使用效率，科学合理制定高速动车组的运用交路，减少动车组的需求量，高速动车组不应局限在固定的乘务区段。配属各动车段的动车组在京秦、秦沈和京山线不固定区段使用，一组动车组可多线、多方向、多车次套用，原则上要大、小编组固定套用。动车组跨区段使用，在站最小折返时间应为15～20min。由于电动车组整备项目较少，在设备条件允许的情况下在站折返方式可以是返回，也可以是前行。
高速动车组根据检修规范规定的走行公里，可以不下线连续工作若干天、担当若干次往返乘务后，就近入段或回本段检修。北京—沈阳全程700km，在昼间组织开行一定数量高质量高速直达动车组，运行时间控制在4～4.5h。旅客会在多种运输方式的竞争中选择经济方便快速的旅行。
关于运行图的铺画
旅客列车的开行方案最终需要由运行图来实现。作为运输组织的核心，编制列车运行图时，既要考虑充分利用线路能力，满足旅客出行的需要，又要能降低机车车辆的投入，并且方便列车日常的运行调整。
秦沈客运线的两端均与既有线连接，设计双线追踪间隔时间为7min，通过能力大。但考虑相邻既有线能力（特别是沈阳枢纽）限制，按秦沈线的最大能力铺画满表运行图意义不大。
预计客运专线上列车速度等级有200km/h、140～160km/h两种，存在着速差，应采用集中与均衡相结合的方式设计运行图。可在运行图中安排一定数量的备用列车运行线，其运行线采用不同的颜色来区分。但备用线查定要结合所衔接客运站能力查定，做到点、线结合。
秦沈客运专线上运行的列车，除沈阳始发列车属本线列车外，绝大多铁路运输数为跨线列车。考虑到跨线列车上线时的接入晚点在所难免，因此，出现晚点后，需要通过运行调整在短时间内予以恢复或缩小影响。要做到这一点，对于运行准确性要求很高的专线系统而言，在运行图编制时就为列车运行调整创造便利条件是非常必要的。可以通过在运行图相邻运行线间考虑一定能力的预留，例如在运行线之间预留必要的缓冲时间。在列车标准运行时分之外再加上一个浮动时分，以便于列车在出现小范围运行波动时的运行调整。
我国电气化铁路的维修“天窗”时间一般在90min左右，采用大型养路机械区段维修天窗时间一般也不超过3h。从线路、供电系统等的维修标准来看，秦沈客运专线的维修养护标准高于既有铁路，日常维修所需要的时间也较长。因而维修“天窗”时间应高于既有铁路标准。
由于“天窗”时间较长，宜采用阶梯矩形综合维修“天窗”形式。矩形“天窗”的预留比V型“天窗”的预留更具灵活性。秦沈客运专线距离适中，列车种类单一，运输能力相对宽松，运行图铺画还不能达到饱和；运行图编制过程中可根据供电区段的设置，分区段、分时段采用矩形“天窗”的形式，呈阶梯型灵活安排。这种设置对能力的占用和运行秩序的干扰最小，对施工组织也极为有利。
3 结论
第一，秦沈客运专线作为连接关内外铁路通道中的新干线，投入运营后应当逐步承担起该通道绝大部分的旅客运量，分流一部分沈山线繁忙区段的运量。
第二，根据秦沈通道客流特点，对既有线现状运量和预测运量进行专线客流和既有线客流的分解。秦沈客运专线在全线通车后，应以最大限度分流秦沈区段的直通客流为原则，逐步实现客运专线段承担70%～90%客运量，既有线承担10%～30%，从而达到既有线以货运为主的目的。
第三，初期秦沈客运专线最高速度可为200km/h，并应考虑构造速度140～160km/h客车与之匹配。构造速度120km/h客车可在既有线运行。
第四，根据秦沈客运专线和沈山线的客流特点和需求，统筹兼顾，相同性质列车的停站方案采取多种方式。
第五，高速动车组应采用不固定乘务区段运行的运用交路，但原则上大小编组固定套用。
第六，秦沈客运专线应采取“集中与均衡相结合”运行图，可安排一定数量的备用线。编制运行图要便于日常调整，宜采用矩形综合维修“天窗
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