周期化列車開行模式下的備選起訖點(diǎn)確定方法研究

李一龍

摘要：周期列車開行模式在日本、歐洲等路網(wǎng)中廣為應(yīng)用，但規(guī)模大、客流結(jié)構(gòu)復(fù)雜的路網(wǎng)更適宜對(duì)部分列車采取周期模式。本文以中國(guó)高速鐵路網(wǎng)為背景，分析列車開行模式確定問(wèn)題中的基本要素之一

起訖點(diǎn)的確定問(wèn)題，確定周期與非周期列車起訖點(diǎn)的原則與方法。研究結(jié)果可為周期化列車開行方案的編制提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：高速鐵路；周期模式；備選起訖點(diǎn)

目前國(guó)內(nèi)外鐵路列車開行模式分為周期模式和非周期模式。周期模式即列車運(yùn)行線在各個(gè)周期以相同方式鋪畫的列車開行模式。它具有列車發(fā)車頻率高、時(shí)間間隔均勻等優(yōu)點(diǎn)，在日本、歐洲等規(guī)模較小且客流需求量大的路網(wǎng)廣為應(yīng)用。然而，中國(guó)高鐵路網(wǎng)規(guī)模大，客流結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此更適合采用周期與非周期結(jié)合的模式。

在周期化列車開行模式的實(shí)施過(guò)程中，備選列車起訖點(diǎn)的確定是重要環(huán)節(jié)。不少學(xué)者如Bussieek、Claessens、Scholl以及SchSbel等人提出不同的方法對(duì)各選列車方案線的生成進(jìn)行研究。其中，Bussieck提出了最短路算法，Scholl（2005）采用枚舉法，SchSbel（2006）提出圖論算法。在國(guó)內(nèi)研究方面，雖然我國(guó)高鐵大多采用非周期模式，但李金梅等人已對(duì)周期模式在京滬高鐵等線路的應(yīng)用展開研究。

本文基于現(xiàn)有方案和客流數(shù)據(jù)，分析確定周期及非周期起訖點(diǎn)的生成原則及方法，并提出調(diào)整部分列車既有的OD開行模式的方法。

一、起訖點(diǎn)確定流程

列車起訖點(diǎn)是列車開行方案中的一個(gè)重要要素。一般地，周期化列車開行方案的生成步驟如圖1所示。本文研究圖1中備選列車OD確定問(wèn)題，即針對(duì)路網(wǎng)中可作為起訖點(diǎn)的OD對(duì)，按照一系列原則判斷它們是否可作為周期或非周期列車起訖點(diǎn)。圖2展示了備選列車OD的確定流程。

由圖2所示，本文以現(xiàn)有方案作為基礎(chǔ)框架，分別針對(duì)圖中的“起訖點(diǎn)影響因素分析”，“周期列車OD確定方法”以及“列車OD的截?cái)嗪脱娱L(zhǎng)”三部分進(jìn)行闡述，將各選列車OD劃歸到周期方式、非周期方式、周期與非周期可選的三類集合中，為下一步制定列車開行方案提供依據(jù)。

二、備選列車起訖點(diǎn)的生成原則

（一）備選起訖點(diǎn)的確定條件

列車OD的確定需滿足“按流開車”的原則。一對(duì)列車OD的始發(fā)終到區(qū)段客流占該列車定員的比重，是影響列車OD是否應(yīng)當(dāng)保留的重要因素之一，該比值越大，則列車客座率越高，列車的總體效益越好。

列車OD始發(fā)終到區(qū)段客流比重α取決于該列車OD的始發(fā)終到區(qū)段客流量Q、開行頻率f以及列車定員M，其計(jì)算公式如下：

α=Q/（f×M）（1）

其中，列車OD始發(fā)終到區(qū)段客流Q為列車OD中始發(fā)和終到區(qū)段內(nèi)的所有OD客流之和。在列車單日開行頻率至少為1的條件下，可保留的列車始發(fā)終到客流區(qū)段的客流比重不得小于α0。因此，始發(fā)終到客流區(qū)段內(nèi)客流不低于Mα0的列車OD可保留，低于Mα0的列車OD需要通過(guò)截?cái)嗷蛘哐娱L(zhǎng)的方法進(jìn)行調(diào)整。

（二）周期與非周期列車的確定方法

周期與非周期列車起訖點(diǎn)的確定需考慮車站功能、列車開行距離及客流條件，原則上應(yīng)方便旅客的出行需求。在通過(guò)上述中的方法確定可保留的列車OD后，下頁(yè)圖3展示了基于以上三個(gè)要素的周期與非周期列車OD確定流程。

下文針對(duì)以上這三個(gè)要素分別設(shè)置具體的原則，判斷上述中可保留的列車OD按周期或非周期開行。

1.車站功能

一般而言，可作為起訖點(diǎn)的車站為規(guī)模大，到發(fā)線數(shù)量多的樞紐站，這些車站通常具備動(dòng)車組整備條件。因此，周期列車的始發(fā)站和終到站宜設(shè)為具備動(dòng)車組整備條件的樞紐站。

2.列車開行距離

為了保證周期列車具有較高的客座率，提高周期列車的開行效益，周期列車的運(yùn)行距離應(yīng)盡量保持在我國(guó)高鐵列車優(yōu)勢(shì)距離范圍內(nèi)，即1500km以內(nèi)。

3.客流條件

從客流條件考慮，提高始發(fā)終到區(qū)段客流所占比重，有利于提高周期列車的客座率。為擴(kuò)大周期列車的服務(wù)范圍，本方案采用以2h為周期，則每日周期數(shù)至少為5，周期列車OD始發(fā)終到區(qū)段客流比重一般不得低于α’，最低不低于α”，因此始發(fā)終到區(qū)段間客流不低于5Mα’的列車OD按周期開行，在5Mα”和5Mα’之間的列車OD按照周期或非周期開行，在Mα0和5Mα’之間’的列車OD只能按非周期開行。其中，α’和α”的取值均根據(jù)不同的列車OD運(yùn)距范圍設(shè)置不同的值。

（三）列車OD的調(diào)整策略

列車OD的調(diào)整策略主要包括列車OD的延長(zhǎng)和截?cái)唷２粷M足起訖點(diǎn)保留條件的短距離列車OD需要將始發(fā)站或者終到站進(jìn)行適當(dāng)延長(zhǎng)，并將該OD的客流歸并到延長(zhǎng)后的列車OD中，以達(dá)到周期或非周期列車開行條件；不滿足起訖點(diǎn)保留條件的長(zhǎng)距離列車OD應(yīng)截?cái)酁閮闪羞\(yùn)距均在周期列車運(yùn)距范圍內(nèi)的列車。在選擇截?cái)嘬囌緯r(shí)，應(yīng)盡量安排在樞紐站，并且盡可能利用周期列車進(jìn)行換乘，提高周期列車的輸送能力。

三、案例分析

（一）京滬路網(wǎng)的確定

本文選擇京滬高鐵及其關(guān)聯(lián)的部分線路作為案例，基于2016年11月的現(xiàn)有方案數(shù)據(jù)整理出該路網(wǎng)范圍內(nèi)所有的車站以及列車。圖4展示了選取的基礎(chǔ)路網(wǎng)。

該路網(wǎng)中北京、天津、濟(jì)南、青島、徐州、南京、上海、杭州、鄭州為樞紐站，可作為周期列車的起訖點(diǎn)車站。

（二）列車OD的確定

本文選取現(xiàn)有方案中起訖點(diǎn)在該路網(wǎng)范圍內(nèi)的列車OD共27對(duì)。根據(jù)國(guó)內(nèi)實(shí)際情況，設(shè)列車平均定員為1000人，表1展示了參數(shù)α、α’和α”的取值。

根據(jù)第三章中的原則，本文對(duì)現(xiàn)有列車OD進(jìn)行分析，并對(duì)部分不滿足上述中條件的列車OD進(jìn)行截?cái)嗷蜓娱L(zhǎng)，確定周期、非周期和周期與非周期可選的列車起訖點(diǎn)，如表2所示。

四、結(jié)論

本文針對(duì)周期與非周期相結(jié)合的列車開行模式，從車站功能、運(yùn)距及客流量三個(gè)要素考慮，提出了備選列車起訖點(diǎn)的生成原則，并結(jié)合中國(guó)京滬高鐵及其周邊路網(wǎng)，確定周期及非周期列車起訖點(diǎn)。該研究是周期化列車方案生成的第一步，確定服務(wù)頻率及停站約束是下一步研究?jī)?nèi)容。