武廣客運(yùn)專線列車運(yùn)行圖編制方法探討

王 華

（廣州鐵路(集團(tuán))公司 運(yùn)輸處，廣東 廣州 510088）

編制廣、列制車約運(yùn)因行素圖多是、一技項(xiàng)術(shù)復(fù)難雜度的高系，統(tǒng)是工一程項(xiàng)，與其鐵涉路及技面術(shù)設(shè)備運(yùn)用、生產(chǎn)力布局、工作量調(diào)整有關(guān)的復(fù)雜而細(xì)致的工作?？瓦\(yùn)專線與既有線在技術(shù)條件、設(shè)備類型、行車組織、輸送模式、運(yùn)營管理等方面存在很大的差異，其列車運(yùn)行圖的編制也具有很多特殊性。因此，研究武廣客運(yùn)專線列車運(yùn)行圖的編制方法，對科學(xué)合理地運(yùn)用動車組，滿足旅客運(yùn)輸需求，保證行車安全，提高運(yùn)輸能力和運(yùn)營效益具有重要意義。

1 武廣客運(yùn)專線概況及客流特性

武廣客運(yùn)專線全長1 068 km，橫跨鄂、湘、粵 3 省，與既有京廣線平行，途經(jīng)武漢、長沙、廣州 3個(gè)省會城市，咸寧、岳陽、株洲、衡陽、郴州、韶關(guān) 6 個(gè)地級市。武廣客運(yùn)專線全程設(shè)有18個(gè)車站，其中客運(yùn)營業(yè)站 15個(gè)，會讓站 3 個(gè)；設(shè)武漢、廣州兩個(gè)動車基地，武漢、長沙南、廣州南 3 個(gè)動車運(yùn)用所(動車所)；在武漢、株洲西、廣州北、衡陽東 (預(yù)留) 可實(shí)現(xiàn)跨線運(yùn)輸。

武廣客運(yùn)專線的客流吸引區(qū)人口達(dá) 2.2億人，結(jié)合既有線客流分析、吸引區(qū)客流調(diào)查、試運(yùn)營客流情況等的綜合分析，其客流主要呈現(xiàn)以下特性。

（1）客流成分平時(shí)以商務(wù)、公務(wù)、旅游流為主，節(jié)假日以探親、務(wù)工、學(xué)生、旅游流為主。

（2）直通客流比例小(約占全線旅客輸送量的18%)，區(qū)段客流比例大。

（3）日高峰客流時(shí)段為 9:00—11:00、15:00—18:00，非高峰時(shí)段客流相對穩(wěn)定。

（4）節(jié)假日客流大，特別是春運(yùn)和黃金周高峰期的客流較大。

2 列車運(yùn)行圖的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

（1）武廣客運(yùn)專線運(yùn)營時(shí)間為 6:00—24:00，夜間0:00—6:00安排線路綜合維修、檢查作業(yè)，綜合維修天窗采用 240 min(0:00—4:00) 垂直矩形天窗。

（2）武廣客運(yùn)專線為雙線自動閉塞，線路允許速度和動車組最高運(yùn)行速度為350 km/h，列車追蹤運(yùn)行間隔時(shí)間T追＝3 min。

（3）武廣客運(yùn)專線采用兩種動車組類型：CRH2C (配屬武漢鐵路局) 和CRH3C (配屬廣州鐵路(集團(tuán))公司)。動車組每運(yùn)行 4 000 km 或 48 h 須安排進(jìn)行“1 級檢修作業(yè)”。初期在配屬單位的動車所或動車基地進(jìn)行檢修，后期待人員、工裝設(shè)備配屬到位后可實(shí)現(xiàn)異地檢修。動車組終到后在站折返時(shí)間 t折≥20 min；入庫檢修作業(yè)時(shí)間 t檢≥360 min。

（4）動車組的交路設(shè)置采取單組往返交路和兩組或多組套跑交路 (每個(gè)交路擔(dān)當(dāng)動車組列車對數(shù)按照動車組 1 級檢修作業(yè)技術(shù)要求和運(yùn)行圖編制需要確定)。

（5）運(yùn)行圖標(biāo)尺及列車起停車附加時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)按照牽引計(jì)算和運(yùn)行試驗(yàn)確定。武廣客運(yùn)專線規(guī)定動車組全程 (上下行) 運(yùn)行標(biāo)尺 t標(biāo)＝183 min；起停車附加時(shí)間：武漢和廣州南站起車附加 t起＝2 min，停車附加 t停＝3 min (其他中間站相同)。

（6）列車停站時(shí)間標(biāo)準(zhǔn) t停站：岳陽東、長沙南、衡陽東站為 2 min，其他中間站均為 1 min。

3 列車開行方案設(shè)計(jì)

3.1 動車組列車的有效開行時(shí)段

由于武廣客運(yùn)專線初期暫不考慮跨線運(yùn)輸，因此該線路的列車運(yùn)營環(huán)境是一個(gè)相對封閉的循環(huán)交路系統(tǒng)。按照有關(guān)規(guī)定，武漢—廣州南動車組列車的全程運(yùn)行時(shí)間不超過 4 h。按照線路合理的始發(fā)終到時(shí)間范圍 6:00—24:00計(jì)算，動車組列車的有效開行時(shí)間段：武漢—廣州南為 6:00—20:00；長沙南—廣州南為 6:00—21:00?？紤]到運(yùn)營初期的客流適應(yīng)性和交通配套實(shí)施等情況，動車組列車的有效開行時(shí)段為武漢—廣州南 7:00—20:00；長沙南—廣州南 7:00—21:00。

3.2 動車組列車開行方案設(shè)計(jì)

（1）根據(jù)動車組運(yùn)用組數(shù)、交路設(shè)置、客流分布和檢修條件，確定動車組列車開行對數(shù)。為適應(yīng)高峰期客流需求和保證運(yùn)行圖的穩(wěn)定性，在動車組運(yùn)用數(shù)量確定的前提下，以正常客流為基數(shù)，向上波動30%～50%確定列車開行對數(shù)。在執(zhí)行列車運(yùn)行圖時(shí)，將滿足正?？土鬟\(yùn)輸需要定為基本運(yùn)行圖列車對數(shù)，其他列車運(yùn)行線作為備用線，分別按照周末、小長假、黃金周等安排為分號列車運(yùn)行圖，由調(diào)度根據(jù)客流情況在日班計(jì)劃中選擇開行。

（2）根據(jù)客流密度、各站乘降旅客數(shù)量，確定動車組列車停站方案。停站方案既要適應(yīng)客流需求，又要保證動車組列車的高速特性。每列動車組列車的停站次數(shù)要根據(jù)開行密度確定。為方便旅客出行，列車停站間隔時(shí)間如果按照省會城市所在站10～20 min、地級市所在站 50～60 min、縣級市所在站 70～90 min安排，則建議當(dāng)列車日開行對數(shù)在35對以下時(shí)，每一動車組列車的途中停站次數(shù)不超過6次；在35～50對時(shí)，每一動車組列車的途中停站次數(shù)不超過5次；在50對以上時(shí)，每一動車組列車的途中停站次數(shù)不超過 4 次。

（3）列車開行間隔充分體現(xiàn)客流的日間波動特性。在6:00—8:00、12:00—14:00、18:00—21:00的平峰時(shí)段，列車間隔時(shí)間按照 20～30 min 控制；在8:00—12:00、14:00—18:00 的高峰和過度時(shí)段，列車間隔時(shí)間按照10～20 min 控制。在早上和傍晚增加城際間列車開行，減少直通列車開行；在客流高峰時(shí)段增加直通列車開行，減少城際間列車開行。

（4）鑒于武漢—廣州直通客流所占比例不大，建議少開行直達(dá)動車組列車。為適應(yīng)直達(dá)客流運(yùn)輸需要，可考慮開行僅在長沙南站停站的直達(dá)動車組列車。

3.3 確定列車開行對數(shù)

動車組的運(yùn)用效率主要受運(yùn)用方式和運(yùn)行圖編制質(zhì)量的影響。在規(guī)定的檢修和運(yùn)用方式條件下，可以計(jì)算出給定動車組數(shù)量的列車最大開行對數(shù)。武廣客運(yùn)專線上下行的各項(xiàng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間相同，因此對于某一固定交路的動車組運(yùn)用，其往返一次的運(yùn)行時(shí)間 T 為：

在固定交路內(nèi)，記第 i 動車組每日可以擔(dān)當(dāng)開行列車的數(shù)量為Ni(i＝1，2，…，i為擔(dān)當(dāng)運(yùn)營的動車組序號)，其應(yīng)等于動車組 i 每日上線時(shí)間Ti與平均往返時(shí)間比值的 2 倍：Ni＝2Ti/ T。

動車組 i 每日上線時(shí)間 Ti應(yīng)該等于每日運(yùn)營時(shí)間18 h與t間(動車組 i 擔(dān)當(dāng)運(yùn)營的每日首列列車的始發(fā)時(shí)刻與 6:00 的間隔) 之差：

一般 Ni取值應(yīng)為整數(shù)，則有：

當(dāng) Ni為單數(shù)時(shí)，需使用兩組動車組套跑運(yùn)用。在不能異地檢修條件下，套跑交路需考慮動車組運(yùn)行 4 000 km 或 48 h 后安排入配屬所檢修。按照有關(guān)規(guī)定，入配屬所檢修時(shí)間從動車組到達(dá)配屬所所在車站時(shí)起至動車組從配屬所所在車站開車時(shí)止不少于 6 h。對Ni進(jìn)行調(diào)整：

因此，有：

根據(jù)動車運(yùn)用組數(shù)，通過上述計(jì)算可確定運(yùn)行圖中可能開行的最大列車對數(shù)N：

4 列車運(yùn)行圖編制方法

4.1 編制準(zhǔn)備

（1）為提高動車組使用效率，充分利用設(shè)備能力，列車運(yùn)行圖應(yīng)采取統(tǒng)一方式進(jìn)行編制。

（2）建立武廣客運(yùn)專線的專用數(shù)據(jù)庫，完成計(jì)算機(jī)編制運(yùn)行圖的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和相關(guān)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。

（3）對運(yùn)用動車組按照不同種類編號，如 CRH2C 動車組編為 D201、D202、D203…，CRH3C 動車組編為 D301、D302、D303…。

（4）列車車次編輯。為方便對開行方案的優(yōu)化調(diào)整和對不同類型動車組擔(dān)當(dāng)開行的列車車次、交路等的記憶，在按照鐵道部規(guī)定的車次范圍和順序編排車次的基礎(chǔ)上，在車次號后增加輔助記憶號碼，以明確交路順序。例如， D201 動車組擔(dān)當(dāng)開行 G1001—G1030—G1011—G1044 次列車，在計(jì)算機(jī)內(nèi)勾畫動車組交路時(shí)將其改變?yōu)椋篏10011—G10302—G10113—G10444次，但在運(yùn)行圖文件中并不顯示輔助記憶號碼。

4.2 運(yùn)行圖編制步驟

（1）根據(jù)確定的列車開行方案，按照動車組交路接續(xù)，依次順序鋪畫基本圖列車運(yùn)行線和確認(rèn)列車運(yùn)行線；在目前沒有生產(chǎn)專用確認(rèn)列車的條件下，確認(rèn)列車使用運(yùn)用動車組擔(dān)當(dāng)，可與基本圖的動車組列車套跑。確認(rèn)列車既可按照武漢—長沙南、長沙南—廣州南分區(qū)段鋪畫，也可按照武漢—廣州南全程鋪畫。

（2）鋪畫運(yùn)行線完畢后，順序調(diào)整列車開行間隔和交路，優(yōu)化開行方案，并預(yù)留備用線鋪畫位置。

（3）優(yōu)化列車停站，保證停站相對均衡。

（4）按照客流規(guī)律，在客流高峰時(shí)段鋪畫備用線，并系統(tǒng)優(yōu)化、調(diào)整動車組列車開行方案。

（5）鋪畫動車組進(jìn)出段運(yùn)行線。

（6）按照“五固定”原則安排各客運(yùn)站到發(fā)線使用方案。

（7）利用計(jì)算機(jī)對運(yùn)行圖進(jìn)行全面技術(shù)檢查和校正，重點(diǎn)檢查延續(xù)進(jìn)路條件下列車到發(fā)和發(fā)到間隔，以及大站接發(fā)車進(jìn)路交叉影響情況。

（8）編輯并生成運(yùn)行圖時(shí)刻表。

5 列車運(yùn)行圖評價(jià)

對列車運(yùn)行圖的質(zhì)量或效果進(jìn)行評價(jià)，可以采用多種評價(jià)方法，一般總體思路是遵循建立評價(jià)指標(biāo)體系、對指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)定、對結(jié)果評判 3 個(gè)步驟進(jìn)行。

5.1 評價(jià)指標(biāo)體系的建立

列車運(yùn)行圖的評價(jià)指標(biāo)體系通常分為靜態(tài)指標(biāo)和動態(tài)指標(biāo)兩大部分。其中，靜態(tài)指標(biāo)可以通過列車運(yùn)行圖直接計(jì)算得到；動態(tài)指標(biāo)是指描述列車延誤、晚點(diǎn)傳播、恢復(fù)正點(diǎn)等方面的指標(biāo)[1]，一般通過模擬實(shí)驗(yàn)獲取。武廣客運(yùn)專線運(yùn)營初期由于列車密度不大、線路條件好、運(yùn)輸質(zhì)量較高，列車運(yùn)行圖的實(shí)施效果對動態(tài)指標(biāo)的依賴性不大。因此，對列車運(yùn)行圖的質(zhì)量評價(jià)可以集中在靜態(tài)指標(biāo)方面。運(yùn)行圖的具體評價(jià)指標(biāo)如下。

（1）動車組運(yùn)用：CRH2C、CRH3C 型動車組日車公里 (O1)；全部動車組日車公里 (O2)；動車組運(yùn)用數(shù)量 (O3)；動車組日均周轉(zhuǎn)次數(shù) (O4)。

（2）列車速度：列車平均技術(shù)速度 (O5)；列車速度系數(shù) (O6)。

（3）列車開行方案：列車日間分布均衡性(O7)；停站方案均衡性 (O8)；斷面客流適應(yīng)性(O9)。

評價(jià)指標(biāo)共有 9 項(xiàng)，其中指標(biāo) O1～O6可以從運(yùn)行圖中計(jì)算得出；指標(biāo) O7～O9可以按以下方法計(jì)算：

5.2 評價(jià)方法及步驟

由專家對待評價(jià)的運(yùn)行圖進(jìn)行指標(biāo)計(jì)算和打分，最終形成評價(jià)結(jié)果，具體評價(jià)方法及步驟如下[2]。

（1）確定評價(jià)運(yùn)行圖集合p ={pi}和評價(jià)專家集E={Ej}。

（2）各專家分別對評價(jià)對象的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行評價(jià)，得到評價(jià)矩陣A={Ai}j×k。

（3）按滿意度公式進(jìn)行無量綱化處理，得到矩陣B={Bi}j×k。

（4）確定諸專家的權(quán)威值H = (hi,…,hj)。

（5）對矩陣Bi進(jìn)行加權(quán)合成，得到矩陣Ci=（c1,…,ck)(Ci=H × Bi)，以及C ={Ci}。

（6）確定各評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)向量W = (W1,…,Wk)。

（7）計(jì)算評價(jià)對象P的總評價(jià)值D = W × CT= (d1,…,di)。

（8）輸出評價(jià)結(jié)果D = (d1,…,di)。

如果只對一張列車運(yùn)行圖進(jìn)行，按照上述步驟最終輸出的評價(jià)結(jié)果為：D＝d1。對其的評價(jià)可以按照d1的取值及其落入評判區(qū)間的位置來確定，如圖1所示[1]。

當(dāng)評價(jià)結(jié)果 d1≤Da時(shí)，決策者完全滿意 (滿意程度為 1)；當(dāng)評價(jià)結(jié)果 d1≥Db時(shí)，決策者不滿意(滿意程度為 0)；當(dāng) Da＜d1＜Db時(shí)，決策者滿意程度在 (0,1) 之間。而 Da和 Db可以根據(jù)相關(guān)指標(biāo)因素，由專家和決策者在分析以往列車運(yùn)行圖的基礎(chǔ)上確定。依據(jù)評價(jià)結(jié)果 d1落入?yún)^(qū)間 (0，1) 的位置，給出該運(yùn)行圖的最終評判結(jié)果 (滿意，較滿意，不滿意)。

6 實(shí)例分析

武廣客運(yùn)專線二階段運(yùn)行圖于2010年1月30日實(shí)施，在考慮現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備和運(yùn)輸資源的基礎(chǔ)上，編制了列車運(yùn)行圖方案，如圖2 所示。在該運(yùn)行圖中，圖定旅客列車 33 對，其中武漢—廣州南 29 對(22 對重聯(lián)，7 對單組)，長沙南—廣州南 4 對 (1對重聯(lián)，3 對單組)；共使用 CRH2-300 型動車組 23 組 (定員 610 人)，其中運(yùn)用19 組、熱備1組、檢備 3 組，CRH3 型 27 組 (定員 556 人)，其中運(yùn)用 22 組、熱備 2 組、檢備 3 組。

根據(jù)編制的運(yùn)行圖及一段時(shí)間內(nèi)的實(shí)際運(yùn)營情況，可以統(tǒng)計(jì)出各站列車停站次數(shù)和日均發(fā)送、到達(dá)旅客人數(shù)(非春運(yùn)高峰期)，如表1所示。在實(shí)際運(yùn)營中，線路最大客流斷面為廣州南—廣州北，平均客座利用率約為75%，最大客座利用率在95%以上，最小客座利用率約為50%。利用以上統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，結(jié)合武廣客運(yùn)專線日間實(shí)際客流波動情況，計(jì)算得到運(yùn)行圖各評價(jià)指標(biāo)的數(shù)值，如表2 所示。

表1 武廣客運(yùn)專線3月份各站日均列車停站次數(shù)及到發(fā)旅客數(shù)量

表2 武廣客運(yùn)專線二階段運(yùn)行圖評價(jià)指標(biāo)

運(yùn)用上述評價(jià)方法，首先通過專家系統(tǒng)確定出評價(jià)滿意度的閾值：Da＝0.25，Db＝1。然后按照評價(jià)步驟對運(yùn)行圖進(jìn)行評價(jià)，最終得到d1＝(1－0.86)=0.14，即評價(jià)結(jié)果為完全滿意。

[1]彭其淵，閆海峰，石子明. 計(jì)算機(jī)編制列車運(yùn)行圖的理論與方法[M]. 成都：西南交通大學(xué)出版社，2004.