武广铁路客运专线动车组运用效率与检修基地规模研究

2010-09-02傅八路周智勇黄小钢

铁道标准设计 2010年1期

关键词：武广新干线周转

傅八路,周智勇,黄小钢

(中铁第四勘察设计院集团有限公司,武汉 430063)

武广铁路客运专线动车组运用效率与检修基地规模研究

傅八路,周智勇,黄小钢

(中铁第四勘察设计院集团有限公司,武汉 430063)

以武广铁路客运专线为例,通过研究动车组周转,确定动车组运用效率与检修基地分布之间的关系,采用动车组周转结果合理确定武广铁路客运专线检修基地分布及规模。并以日本新干线实际运行图及模拟周转图作为辅助验证手段,验证本研究方法及结论的正确性。

武广铁路客运专线;动车组;运用效率;检修基地;规模

1 问题的提出

国外高速铁路经过多年实际运营,积累了丰富的实践经验,开行的动车组技术性能及运用、检修系统日趋成熟,其动车组的配置与检修基地配置及规模的关系十分密切,日本新干线为了提高动车组运用效率并减小检修基地规模,进行了大量研究和实践,收到较好的效果。

我国客运专线及高速铁路的建设,需配套建设动车组运用维修基地,其分布及规模的确定,直接影响到工程投资。检修基地的设置及规模与动车组的运用效率密切相关,因此,研究动车组的运用效率、合理确定动车组运用检修设施的分布及规模,以降低工程投资,是非常必要的。本课题以武广铁路客运专线为例进行动车组运用效率及检查基地分布、规模研究,结合日本新干线实际进行结果对比分析,并验证研究结果,以期研究方法及结论更切合实际,可供客运专线工程建设参考。

2 武广铁路客运专线列车开行方案

旅客列车开行方案的设计既要最大限度地满足旅客需要,创造良好的社会效益,又要实现铁路企业的自身效益。客运专线旅客列车开行方案,在参考既有铁路旅客列车开行方案适应市场需求经验的基础上,重点考虑旅客需求、运输市场竞争、对线路通过能力的影响、铁路固定设施和移动设备合理利用等因素。

根据前期研究成果,武广铁路客运专线客车开行方案按不同速度混运模式逐步过渡到全高速模式考虑,即近期有两种速度等级的列车开行,A类车 300 km/h及以上,B类车 200 km/h及以上;远期逐步过渡到全高速。列车开行方案的设计主要从客流需求出发,综合考虑本线、跨线列车开行原则,停站设置方案,列车载客人数及上座率,列车运营速度,车站设置方案等因素。根据国外高速铁路列车运营实践以及我国以往高速铁路客车开行方案研究成果,在遵循开行方案设计原则的基础上,结合武广铁路客运专线客流实际特点,各节点始发终到客车对数汇总见表1。

表1 武广铁路客运专线始发终到客车对数对

3 动车组运用及周转

3.1 动车组的运用维修特点

动车组整列运用,其运用交路范围与其承担的客车开行范围一致,武广铁路客运专线交路范围长达1 000 km,跨线高速车大多超过2 000 km,要保障如此长交路客车的运营安全,就要求动车组设备必须具备高可靠性。由此,必然对高速动车组的检修制度提出严格要求。高速列车实行状态修与计划修相结合,以状态修为主的检修制度。

动车组的整备、维修是保证动车组有效运用和运用质量的前提条件,而动车组的运用计划同时又是合理安排整备、维修工作的重要依据。高速铁路列车运行图中动车组运用交路的交排,即动车组周转图,必须按照动车组实际走行公里数和定检期限,及时安排相关的入段(所)检修作业,并符合整备、维修作业总时间标准的要求,以保证动车组在运用中的高质量和高可靠性。而动车组的整备与维修工作,又必须严格按照动车组周转图的要求来进行计划和安排,以保证动车组按图行车,有效利用。在列车调整时,更应注意其间的相互关系,这充分体现了动车组运用计划与维修计划的一体化。

由于动车组的运用和维修计划是统一编制、统筹安排的,这使运载设备的运用和管理从常规铁路的分散化走向集中化,使动车组摆脱常规铁路客车车底的固定运用方案模式,采用更为高效的运用方案。也就是说,可以根据运用期间的所有动车组的数量、设备状态、所在位置、累计运营公里和定检期限,安排滚动式的运用方案,在保证完成运输任务和按期进段检修的前提下,使动车组的利用率达到最高。

3.2 动车组运用形式

从国内客车运用及国外高速铁路运用经验看,动车组的运用方案可以按以下形式考虑。

固定运行区段的使用方案,这种方案与既有铁路客车车底的运用方案一致,动车组只在固定的区段内往返运行。该方案有利于动车组的管理,并可根据客流变化采用不同的车辆编组方案,动车组的运用组织比较简单。目前,我国广深准高速线采用的就是这种方式。广深线全线运营里程短,客车种类少,采用这种方式较为合理,但如果应用到武广铁路客运专线上,则存在某些弊端。一方面,武广铁路客运专线列车交路区段多,每个交路区段的动车组如固定使用,则在站段停留等待下一交路的时间必然加长,运用动车组相对增多;而且每个交路区段的动车组在检修期间需要有一定数量的备用车组来替代,如果备用车组由各区段分别配备,则全线总备用车组数量较大且利用率不高,综合配备又由于可能存在编组不同无法互为备用或不同交路区段来回调用备用车而占有线路通过能力。另一方面,由于动车组的维修技术复杂,设备昂贵,一般按集中配置,将所有动车组的维修作业集中进行考虑。所以,对与动车段不邻接的区段,需要检修的动车组必须专程送检,检修完毕又需专程回送。

对武广铁路客运专线动车组运用方案的研究表明,当动车组运用和整备维修计划统一编制时,按不同时期的需要能力确定高速列车的行车量,采用固定使用方案所需的动车组数量,比不固定使用方案多 20%以上,因此,固定运行区段的交路方案被舍弃。

不固定运行区段的使用方案,该方案以全线为系统,统筹动车组的使用与检修来安排动车组的运用。假定各动车组无差别,不固定各动车组的运行区段,根据需要和可能,可以在任何高速区段之间运行。与固定使用方案相比,在不固定使用方案下,动车组在使用过程中可以根据其运行状态,对必须进行维修作业的预先在适当时间安排一条通过动车段(所)的运行线,从而保证及时维修。因此,能比较灵活地解决运用与检修的配合问题。此外,由于动车组有多条运行线可供选择,就有可能提高动车组的使用效率,减少运用动车组的数量,因此,从提高动车组运用效率的角度出发,不固定使用是动车组比较合理的使用方案。但是,该方案由于动车组接续安排比较周密,出现较大的随机干扰时,所受的影响也大;当动车组型号无差别,动车组的编组也就不能根据不同区段的客流特点而加以改变,因而也可能造成输送能力的虚糜和浪费。

参照国外高速铁路,武广铁路客运专线动车组周转应采用不固定运行区段的方式。

3.3 武广铁路客运专线动车组周转图

编制动车组周转图,是客运专线研究中一项重要的工作。周转图的编制前提是列车运行图,武广铁路客运专线没有实际运营,则以前期研究的运行图作周转图研究依据。动车组检修计划以《铁路动车组运用维修规程》为准,研究对象为列车、动车组及动车段所。遍历运行图的全部数据,找出其中满足条件的全部接续关系,进行分析优化后把满足接续关系并且合理的运行线连起来,即构成了动车组周转图。研究流程图见图1。

武广铁路客运专线近远期动车组周转图见图2、图3。

根据上述周转图,可以得到各个车站应停放的运用动车组数量,结果见表2。

表2 车站动车组停留数量列

图1 动车组周转图程序框图

4 日本新干线动车组运行方案

武广铁路客运专线动车组周转图的编制原则及方法是理论研究结果,在武广铁路客运专线运营前无法通过实践验证。为比较验证,特按上述原则及方法,对日本新干线进行周转图编制,并将铺画结果与新干线现状进行对照分析,以求得对周转图编制方法的旁证。

以东海道山阳新干线作为研究对象。

4.1 新干线动车组运用特点

(1)新干线列车运用除考虑运输条件、车辆性能、车辆的检修、清扫、站内作业、人员配置及设备条件等,还要考虑各种车次编组不同,东海道山阳新干线上运营的车型有 700系、500系、300系、100系、0系等,编组方案有 11种。

(2)全列车都是优等车,折返时必须进行整备。(3)季节、周末及团体、团体包车等因素影响,列车波动较大,车辆运用复杂。

(4)定期检查、转向架检查在白天进行,日常检查必须在夜间进行。

(5)停站方案：希望号、光号在有选择的大站停车,希望号较光号停站更少些,回声号每站都停。

4.2 新干线动车组周转图编制原则

(1)尽可能以同一种类的列车往返运用。列车速度等级不同,同一速度等级中又有编组的不同,还有定期列车、一般季节列车,包乘团体列车、指定日运行列车等,进出库(列车计划)、站内作业、随着乘务人员运用作业很复杂。周转图编制按速度等级划分 3种,即希望号、光号、回声号。

图2 武广铁路客运专线动车组周转图(近期)

图3 武广铁路客运专线动车组周转图(远期)

(2)运行时间带。6时～24时。在此时间带内,只考虑列车下一次检修约束条件。

(3)车辆检查周期。定检分为日常检查、定期检查、转向架检查、全面检查。前三种在运用间隙时进行。日常检查在车辆基地停留时(夜间)进行,定检及转向架检查在白天分别进行;全面检查时车辆停运。

(4)车辆基地的折返条件。在车辆基地白天时间带的折返,只作车辆清扫,清扫作业包括调车作业为90min左右。

(5)其他。上水,卸污物,全部玻璃、机罩、侧门的清洗等 1 d 1次以上。

4.3 新干线动车组周转图

通过计算机模拟计算,得动车组周转图如图4～图6所示。

图4 希望号动车组周转图

图5 光号动车组周转图

根据周转图得到新干线各站的各种动车组停留数量,结果见表3。

4.4 新干线动车组周转图结果分析

新干线实际编制动车组周转图时,不仅考虑了运用动车组,还将检修、备用车也考虑在内,先由列车运行时间、在两端的折返时间以及编组辆数求得大致配属辆数,具体的车辆数最后编制运用图决定。周转图编制时,考虑的因素有列车运行图,站台到发线,车辆的检查、清扫、整备等各种因素,特别是与列车运行图之间有密切关系。

根据调查,东海道山阳新干线运用车为 166列,日车公里为1 038～2325 km,与表3的结果比较(163列,1202～2 472 km),模拟数据略高于实际值,这是由于新干线实际周转图是按不同编组(共有 11种编组)铺画,本模拟只按三类车粗略划分。从总趋势相同,两者数据较接近(运用车数误差在 2%以内),说明本研究对新干线运用动车组数的模拟分析结果可信高。将此方法运用到武广铁路客运专线研究中,有较高的参考价值。

4.5 新干线动车组设备分布模拟计算结果分析

东海道、山阳新干线动车组设备分布实际情况见表4。

表3 新干线车站动车组停留数量(计算值) 列

表4 东海道、山阳新干线动车组设备分布

比照表3、表4,模拟计算在西明石、姬路、福山、三原、小郡、新下关、小仓、静冈等站仅停留 1～4列动车组,考虑用站线存放,其余各站动车组设施的分布模拟计算结果与实际的设置情况均相吻合。

5 武广铁路客运专线动车组检修基地规模

5.1 动车组运用与检修基地

动车运用与检修基地规模含检修与运用两部分,其中检修规模含检修作业所需检修库、检修车间及相关辅助检修设施,运用规模含运用动车组的存放及整备检查作业所需的存车场、作业场。

动车基地检修部分设置地点宜靠近规模最大的运用部分,以减少动车组回送距离,提高动车组利用率;运用部分应设在始发终到客车较多的车站附近,以减少动车组走行距离,提高动车组利用率。

检修列位数根据动车组修程、检修作业时间、段(所)总运营里程确定。在线路配属的运用车数固定时,单车平均运用效率提高则总运营里程增大,会使检修列位数增大;但在客车开行方案确定、运行图已铺画完毕的情况下,全线各类运用车年总走行里程是一定的,则全线检修基地总规模也一定,动车组运用效率的变化体现在运用套数的变化上,对全线而言,对检修规模影响不大。

由于全线检修设施相对集中设置,检修规模的调整需全线综合考虑,对单一段(所)来说,调整裕量不大;运用规模含运用动车组的存放及整备检查作业所需的存车场、作业场,其中存车线数量与其运用效率密切相关,运用效率的变化对检修基地规模的影响直接反映在存车场的规模变化上,提高动车组运用效率(日走行公里),等于减少了配属车数,即减少了动车组存车线,缩小了基地规模,减少了投资,因此,动车组的运用效率是影响动车段(所)规模的最活跃因素。

动车组运用效率用动车组平均日走行公里(日车公里)来衡量。日车公里受旅行速度、所承担交路的客车始发终到时间、动车组在交路接续站的折返时间、动车组日检周期等因素制约。虽然提高动车组日车公里可以减少配属车数,但受客运需求(即列车运行图)的制约,日车公里的提高是有限度的,单纯追求动车组日车公里高指标,则会破坏合理的列车运行图。

5.2 武广铁路客运专线动车组运用检修基地分布及规模

检修基地的分布应根据客车开行方案,本着最大限度地提高动车组运用效率的原则来设置。武广铁路客运专线范围内运行的动车组平均日走行公里为近期2 386 km,远期2 543 km。根据周转图结果,动车组运用数量多的是武汉、长沙南、广州南站,这些地方应设动车组运用检查设施(动车段或运用所)。在岳阳东、衡阳东、郴州西、韶关等站,有一定数量动车组夜间停留,这几处应设动车组夜间存放设施(存车场或存放线)。可结合车站站线数量,近期在工程上不设单独的存车线,利用站线作为动车组夜间存放线之用;远期随着客运量的增长,动车组存放数量随之增加,应在工程上预留设置动车组存放线的条件。

根据路网规划、动车组检修基地分布,结合武广铁路客运专线周转图计算结果,武广铁路客运专线沿线设武汉动车段、广州动车段、长沙南动车运用所、衡阳东、岳阳东预留新建动车组存车场条件,其他各站均不设动车组设施。

(1)武汉动车段

存车规模：近期设 49条存车线,远期预留 15条存车线。检修规模为：一二级修 10线,三级修 4线预留1线,四、五级修 2线。

(2)长沙南动车运用所

结合武广铁路客运专线和杭长客运专线量综合考虑,近期规模为检查库线 2条,存车线 18条。远期检查库线 4条,存车线 31条。

(3)衡阳存车场

近期站线能力相对富余,不单设存车线,动车组夜间存放利用车站到发线,远期预留新建存车场条件。

(4)岳阳存车场

近期站线能力相对富余,不单设存车线,动车组夜间存放利用车站到发线,远期预留新建存车场条件。

(5)郴州西、韶关站

均利用车站到发线停放。

(6)广州动车段