研發(fā)開行時速200 km機輛模式旅客列車必要性分析

江 峰

（蘭州交通大學 交通運輸學院，碩士研究生，甘肅 蘭州 730070）

隨著“十一五”中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃的快速實施，在不久的將來，將組成由350 km/h高速鐵路為引領，以250 km/h客運專線為依托，結(jié)合大量既有線路的快速客運網(wǎng)絡。由于運輸需求的多樣性以及列車運行組織的復雜性，將不可避免地產(chǎn)生不同速度等級列車互相跨線運行的現(xiàn)象［1］。

既有機輛模式的普通旅客列車跨高速線路運行時，由于速度較低，與高速動車組運行速差較大，加之客運專線站間距較大，運行密度高，對于客運專線的通過能力有較大影響。特別按既有120 km/h速度運行的列車跨高速線運行，一方面會造成運行圖扣除系數(shù)的增加，給運營組織帶來了一定的困難，制約著客運專線通過能力的發(fā)揮。同時，也必然會使普速列車普遍出現(xiàn)較長時間的待避，影響旅行速度的提高。

在旅客列車與貨物列車混跑的既有線路上，伴隨著近年來為提高經(jīng)濟效益不斷關(guān)閉中小車站，部分線路平均站間距加大，對運輸組織造成了一定困難。目前我國主要干線技術(shù)標準普遍達到160～200 km/h，但機車車輛最高構(gòu)造速度仍徘徊在140～160 km/h。為此，研發(fā)開行200 km/h機車車輛模式旅客列車（以下簡稱200 km/h模式），對于提高客運專線通過能力、提高既有線通過能力、增加既有線客運能力、豐富運輸產(chǎn)品等具有積極意義?，F(xiàn)從開行200 km/h模式對客運專線、既有線能力的影響以及既有線客運的意義和有助于豐富運輸產(chǎn)品等4個方面，對研發(fā)開行200 km/h模式的必要性進行分析論證。

1 200 km/h模式對客專能力的影響

從鐵路網(wǎng)發(fā)展情況來看，未來高速鐵路網(wǎng)絡主要分為 350 km/h和 200～250 km/h 2 個速度級別［2］，其中350 km/h級別高速鐵路完全使用動車組運行，而部分200～250 km/h級別客運專線將會承載跨線機輛模式列車運行［3］。

1.1 扣除系數(shù)與速差對客專通過能力發(fā)揮的制約

鐵路通過能力一般按區(qū)段計算，是指該鐵路區(qū)段在一定的機車車輛和行車組織方法條件下，其固定設備在單位時間內(nèi)（通常指一晝夜）所能通過的列車對數(shù)或列車數(shù)［1］。影響區(qū)間通過能力的主要因素有區(qū)間正線數(shù)、區(qū)間長度、線路縱斷面、機車類型、信號、聯(lián)鎖、閉塞設備的種類等。

平行運行圖是理想狀態(tài)下，即最大通過能力狀態(tài)下所采用的運行圖［1］。此種狀態(tài)下列車均以相同速度運行，在閉塞設備的保證下可以達到最大的通過能力。但實際上，在存在不同速度等級列車運行的線路上幾乎不可能實現(xiàn)。

通常情況下，在有不同速度等級列車跨線運行的客運專線上，采用的是非平行運行圖，高速客運專線的通過能力計算與既有線原理相同，不同的是既有線以貨物列車作為計算標準，客運專線由于其自身運行組織的特性，相關(guān)扣除系數(shù)以高速列車為計算標準，經(jīng)過推導得出的客運專線通過能力（假定高速列車運行速度相同）為

式中：t無效為由于施工、天窗等造成的運行圖無效時間；

ε普為普速列車扣除系數(shù)；

n高為運行圖上鋪畫高速列車對數(shù)；

1.2“大區(qū)間”對客運專線通過能力的制約 所謂“大區(qū)間”，是指由于高速動車組與普速列車運行速度差而造成的區(qū)間運行時分差大于區(qū)間追蹤間隔時間，致使前行待避列車與后行越行列車必須保證有1個區(qū)間間隔，從而產(chǎn)生所謂“大區(qū)間”追蹤運行的情況。在這種情況下，為不影響后續(xù)高速列車的正常通行，前行列車不得不在站待避較長的時間。以膠濟客運專線（362 km）為例，濟南（含濟南東）至青島間運行動車組18對，平均用時為2 h 24 m in。普速列車（包含120 km/h和140 km/h 2種運行標尺）平均運行時間為4 h 51 m in。參照無待避狀態(tài)下以平均運行速度100 km/h計，純旅行時間為3 h 36 m in左右。可見待避造成的平均運行時間延長達1 h左右。

“大區(qū)間”的存在使得客運專線通過能力的發(fā)揮受到極大制約，對跨線運行的普速列車而言，由于待避時間長，將會造成區(qū)間運行時分的延長，在市場競爭中喪失速度優(yōu)勢。

1.3 200km/h模式對發(fā)揮客專通過能力的作用 由式（1）可見：針對具體線路，信號制式、線路允許速度、站間距確定的情況下，非平行運行圖的通過能力主要受ε普的限制，減少ε普的數(shù)值將有利于增加非平行圖通過能力。

樸素之美（吳語） .......................................................................................................................................... 5-48

而列車運行速差對ε普的數(shù)值有直接影響，計算表明，減少列車速差將會使列車扣除系數(shù)降低，開發(fā)運行200 km/h模式，有助于減少由于高速動車組和普速旅客列車速差過大，而產(chǎn)生的普通旅客列車扣除系數(shù)過高的問題，使得列車運行圖趨向平行排布，充分利用線路的設計通過能力。

在存在“大區(qū)間”運行的客專區(qū)段，提高普速列車的時速，達到與動車組同速或縮小速差，減小t差對追蹤運行的影響，可以使部分“大區(qū)間”滿足追蹤運行的需求，變?yōu)檎Ｗ粉檯^(qū)間。同時可以縮短普速旅客列車在站待避時間，提高旅行速度。

2 200km/h模式對既有線能力的影響

2.1 縮減區(qū)間運行時分 近年來，伴隨著既有線電氣化改造、提速改造，以及對運輸成本控制而關(guān)閉大量小站，使得既有線路平均站間距增長，長大區(qū)間使組織不同速度等級的列車越行呈現(xiàn)出新的特點：即可能產(chǎn)生旅客列車與貨物列車區(qū)間運行時分差（t差）大于區(qū)間追蹤間隔時間（t追），而使前行待避列車與后行越行列車必須保證1個區(qū)間間隔，從而產(chǎn)生“大區(qū)間”追蹤運行的情況。在貨物列車速度受到限制的情況下，前行列車的待避時間主要與后行列車在區(qū)間的運行時分有關(guān)，提高旅客列車的運行速度，縮短在相同區(qū)間內(nèi)的運行時分，有利于減少前行低速列車的在站待避時間，從而提高線路整體通過能力。

2.2 滿足長大坡道區(qū)段運輸需求 現(xiàn)有170 km/h級別直流客運電力機車（SS8，SS9，SS7D/E）等機車運用緊張，其在連續(xù)長大坡道路段的牽引性能較差，在部分新開通線路的長大坡道區(qū)段（如石太、宜萬），運用機車滿負荷運行仍無法滿足準高速運用需求，長期低于機車車輛和線路允許速度運行，降低了運用效率。組織開發(fā)200 km/h機車、車輛，對于縮短被越行列車在站待避時分，提高長大坡道區(qū)段旅行速度，提高既有線的通過能力等具有積極意義，是針對目前我國機車、車輛設備缺口的有力補充。

3 200 km/h模式對既有線客運的意義

組織時速200 km/h機車車輛開行提速列車，對既有線旅客運輸?shù)姆e極意義主要有3個方面。

3.1 發(fā)揮線路能力 開發(fā)時速200 km機輛模式，提高既有線旅客列車速度有利于運輸組織，能充分發(fā)揮線路允許速度優(yōu)勢，保證線路通過能力。

3.2 提高既有線運輸效率 通過六次大提速我國既有線的運輸能力已經(jīng)有了很大提高，但是這種提高有時是以犧牲既有線的運輸效率換來的，在未來的運輸組織中應更加注重效率的提高。客貨混跑區(qū)段，在運輸密度一定的情況下，提高旅客列車的速度就意味著縮短旅客列車機車、車底在途時分，加速機車、車輛的周轉(zhuǎn)。在列車運行圖合理排布的情況下，還可通過壓縮區(qū)間運行時分等，減少待避列車的在途待避時間。研發(fā)開行高速、準高速機車車輛對于提高既有線的運輸效率具有顯著的積極意義。

3.3 減少基礎投資 組織開行200 km/h模式，機務整備可以利用現(xiàn)有機務（折返）段，車輛整備可利用現(xiàn)有車輛段進行整備，無需新建與之配套的相關(guān)措施，通過對既有設施的有效利用，可以減少在基礎設施方面的投資。

4 200 km/h機輛有助于豐富運輸產(chǎn)品

4.1 連接高低速運輸市場 目前我國已經(jīng)形成高速（350 km/h及200～250 km/h）和普速鐵路（120～160 km/h）的綜合客運鐵路網(wǎng)絡，但大量普速列車運行速度仍然徘徊在120 km/h的較低水平，速度等級“高低分化”的現(xiàn)象十分明顯。其中160～200 km/h旅客運輸呈現(xiàn)出一種“斷層”狀態(tài)，考慮到動車組造價高昂、日常運用保養(yǎng)技術(shù)要求高，使得動車組的運用受到諸多限制因素的影響。而機輛模式在中長距離中低速路段運輸成本較低，組織理論完善，組織方案成熟，在中長途運輸?shù)膹碗s性、對設備穩(wěn)定性的高要求，以及運輸需求的波動性對于運輸能力的非定量需求的情況下，具有不可替代的優(yōu)勢。在短時期內(nèi)完全由動車組替代運輸功能顯然不現(xiàn)實且極不經(jīng)濟。基于現(xiàn)階段國情考慮，普速旅客列車仍有大量運輸需求，提高普速旅客列車的運行速度仍然具有實際意義。研發(fā)開行準高速200 km/h模式，可填補我國高速鐵路與既有普速鐵路間的運輸產(chǎn)品空白，有利于既有線列車跨客運專線運輸，提高既有線旅客列車的服務范圍，形成高速鐵路與既有線客運的聯(lián)系紐帶，豐富鐵路客運產(chǎn)品體系，增強市場競爭力。

4.2 發(fā)展快速貨運 隨著郵政及現(xiàn)代物流業(yè)的快速發(fā)展，對快速物流運輸?shù)男枨笕找嬖鲩L，過去高附加值的快運貨物主要通過航空運輸進行，雖然其通達速度很快，但是成本高昂，對所運輸貨物的性狀及尺寸等有較大的限制。鐵路作為快速郵政及物流的運輸載體，在準時性及速達性方面相比其他運輸方式具有明顯的優(yōu)勢。針對快速貨運市場，需要有與之迎合的快速貨運產(chǎn)品。

組織開發(fā)200 km/h速度級別的機車車輛，可以以其為平臺，為后續(xù)研發(fā)200 km/h快速貨運機車車輛提供技術(shù)支持。其相關(guān)技術(shù)可以拓展到快速行郵運輸，組織利用既有線和200～250 km/h客運專線發(fā)展快速行郵業(yè)務，開發(fā)高附加值的快速貨運市場，為鐵路運輸提供新的運輸產(chǎn)品。

5 結(jié)束語

隨著目前和諧型交流傳動貨運電力、內(nèi)燃機車的大量上線使用，我國貨運機車的現(xiàn)代化進程喜人。但隨著我國快速客運鐵路網(wǎng)進程的加快，急需高性能的客運機車、車輛以滿足運輸需要。針對目前部分200～250 km/h級別客運專線的跨線運營以及既有、新建干線的運輸需要，研發(fā)200 km/h級別機車以及相關(guān)配套車輛，具有顯著的必要性。其可以作為旅客運輸體系的一種補充與強化，同時可以充分發(fā)揮線路運輸能力，拓展鐵路運輸服務產(chǎn)品，是對目前我國鐵路運輸體系的一種補充強化。

［1］宋建業(yè)，謝金寶.《鐵路行車組織基礎》［M］，北京：中國鐵道出版社.2006.

［2］何華武.《中國鐵路既有線200km/h等級提速技術(shù)》［M］，北京：中國鐵道出版社.2007.

［2］鄧強.《高速鐵路跨線客流輸送方式的探討》［J］，鐵道運輸與經(jīng)濟，2007，（6）：30-32.