城际客运专线列车运行调整策略研究

2011-07-13吴柏青李永辉

铁道运输与经济 2011年8期

陈东，吴柏青，李永辉

（1.西南交通大学峨眉校区交通运输系，四川峨眉 614202；2.西南交通大学牵引动力国家重点实验室，四川成都 610031；3.西南交通大学峨眉校区计算机与通信工程系，四川峨眉 614202）

城际市客带运规专划线和主修要建是的指服在务人于口经稠济密区的或都城市市圈群或的城网络化快速轨道交通系统，主要承担沿线各城市和主要中心城镇之间的客流，并兼顾城市组团和次中心城镇之间的客流，采取小编组、高密度、公交化运行的行车组织方式[1]；城际客运专线列车在运行过程中由于受到不良天气条件，如降雪、降雨、降雾、大风及冬季低温等的影响，可能造成动车组、CTC 设备、信号系统及地面设备的故障或带来安全隐患，从而造成行车延误[2]。已有研究大多偏重于既有线、新建中长途客运专线或是城市轨道交通的列车运行调整，较少涉及城际客运专线的运行调整。城际客运专线在运距、运输组织模式、开行方案等方面不同于既有线、中长途客运专线，也有别于城市轨道交通。分析城际客运专线的运输组织特点，制定适合的列车运行调整目标及策略，对于提高列车运行调整的针对性、效率和运输组织水平具有积极意义。

1 城际客运专线运输组织特点

1.1 列车种类

根据城际客运专线所处的区域，列车种类可分为运行本线列车及跨线列车 (假定存在) 和只运行本线列车两类。本线列车开行方案的制定，已有研究大多倾向于开行一站直达高速列车和站站停中速列车两类。因此，可将城际客运专线的列车种类分为直达高速列车、中速列车和跨线列车3类。

1.2 技术特征

城际客运专线具有站距短、小编组、高密度等公交化列车运行的特点，这是由客流成分和旅客平均运距决定的。长短途客流对运输质量的需求存在很大的差异，长途客流主要追求速度和舒适性，短途客流主要追求乘车的便捷、快速。城际客运专线主要是商务、公务、上下班通勤、探亲访友、购物旅游等客流，平均运距介于城市交通与中长途运输之间，旅客能承受的候车时间比较短，适宜开行小编组、高密度的公交化列车，并在高峰时段组织列车密集到发。

1.3 采用规格化运行图

所谓规格化，是指单元时间内开行的列车种类、数量、停站地点等基本相同。规格化运行图(节拍式开行方案) 由于具有周期性重复的特点，规律性强，为旅客乘车提供了极大的便利，同时便于运营管理，能较好地解决列车晚点的运行调整问题。日本城际铁路多年来一直采用规格化运行图安排列车运行，运营效果较为理想。

1.4 闭塞方式

城际客运专线的闭塞方式采用移动闭塞(Moving Block)。移动闭塞技术通过车载设备和轨旁设备不间断的双向通信，控制中心可以根据列车实时速度和位置动态计算列车的最大制动距离。列车的长度加上这一最大制动距离并在列车后方加上一定的防护距离，便组成了一个与列车同步移动的虚拟分区[3]，如图1所示。由于保证了列车前后的安全距离，两个相邻的移动闭塞分区就能以很小的间隔同时移动，使列车能以较高的速度和较小的间隔运行，从而提高运营效率。采用移动闭塞技术能方便地调整前后列车的运行速度，便于运行调整措施的实现。

图1 移动闭塞系统的安全行车间隔示意图

从以上运输组织特点可知，城际客运专线具有列车种类单一，运行调整难度小；站间距离短、开行密度高、公交化特征明显；采用规格化运行图、移动闭塞方式等特点，为列车的运行调整提供了良好的条件。同时也决定了当列车发生延误时，本线客流容易流失，而当站站停中速列车单纯以“赶点”形式恢复运行秩序时，可能造成紧跟前车进站的后车座席大量虚靡。因此，合理的运行调整目标是解决此类问题的关键。

2 城际客运专线列车运行调整策略

2.1 列车运行调整目标

尽快恢复运行秩序是各类列车运行调整的总目标，在这一总目标下，具体目标可表述为总晚点时间最短、总晚点列数最少等[4]。基于城际客运专线的运输组织和客流特点分析，将本线一站直达高速列车、跨线列车定义为一类列车，将站站停中速列车定义为二类列车，对这两类列车分别采取不同的调整目标。将一类列车的调整目标简化为总晚点时间及总晚点列数最少；二类列车的调整目标简化为尽快恢复合理到发间隔。

（1）加权总晚点时间最少。其计算公式为：

式中：tD为列车的总晚点时间；n为列车总数 (站站停中速列车除外)；m 为列车停站总数；Tik和 Ti'k分别为列车 i 在 k 站的实际到达时间、计划到达时间；wi为不同种类列车的权重。

公式的具体含义可表述为：列车的总晚点时间最少可以理解为加权晚点时间最少。在城际客运专线中，将一站直达高速列车及跨线中长途客运专线列车设为高等级列车，将跨线中速列车设为低等级列车，并赋予其不同的权重。站站停中速列车的晚点时间不予以考虑，并假定站站停中速列车不引起该类列车的连带晚点。

（2）总晚点列车数最少。其计算公式为：

式中：ND为总晚点列车数量。

（3）列车到发最均衡。站站停中速列车为沿线城镇客流服务，在功能上和城市轨道交通系统极为相近。当城际客运专线的站站停中速列车发生延误时，单纯以“赶点”的形式恢复时刻表的调整措施将可能导致前车刚走，后车紧随而至，从而造成后车座席虚靡，对运力是一种浪费。在此种情况下，旅客服务并没有明显的改善。因此，对于站站停中速列车，应以尽快恢复合理的到发间隔为主要的调整目标。其计算公式为：

式中：l 为站站停中速列车总数；m 为列车停站总数；tp为 j 站经停列车平均到达间隔时间；tv为 j 站第 k+1 列车和第 k 列车的到发间隔时间与该站 m列车的平均到发间隔时间的差值，T'jk为列车 k 在 j 站的实际到达时间。

2.2 运行调整策略

运行调整策略是指一定的运行调整原则和措施。借鉴相关研究方法[5]，通过对城际客运专线运输组织特点、客流特征和调整目标的分析，提出以下调整原则和措施。

2.2.1 运行调整原则

（1）区别对待站站停中速列车及其他种类列车，根据前述调整目标，将站站停中速列车作为相对独立的一类车进行考虑。①其他种类列车是否越行站站停中速列车，根据列车相互之间的权重进行判断。如果其他种类列车权重高于中速列车，则越行；否则，不越行。②站站停中速列车不越行一站直达及跨线高速列车。③站站停中速列车是否越行跨线中速列车，视列车权重而定。

（2）明确跨线高速列车和本线一站直达高速列车的等级，根据列车等级选择调整策略。根据列车等级的不同，可以有以下调整原则：①低等级列车不得引起高等级列车连带晚点；②高等级列车在必要时可接受低等级列车一定时间的连带晚点；③部分高等级列车可接受低等级列车一定时间的连带晚点，其他列车绝对优先。

（3）明确站站停中速列车和跨线中速列车的等级，根据列车等级选择调整策略。其调整原则同上。

（4）站站停中速列车之间，尽快恢复合理的到发间隔。基于这一原则，站站停中速列车在发生晚点时，晚点列车采取“赶点”运行的同时，后车可根据前后列车情况采取“赶—压”结合方式，即前车赶点，后车延点，使这类列车在车站的到发时间分布相对均衡。城际客运专线采用的移动闭塞技术，为这一调整措施的实施提供了技术保证。

2.2.2 运行调整措施

基于上述调整原则，城际客运专线中可能采取的调整措施主要包括：变更列车到发时刻；变更列车到发顺序；改变列车车站行车方式；变更列车区间运行时间；增开列车；取消列车 (谨慎使用)，建议仅限于站站停中速列车；中速列车下线运行；变更列车运行交路，组织列车在具备条件的中间站折返；变更动车组交路；启用热备车组；通过空车调拨运用其他站空闲动车组；变更列车接续时间；变更停靠站台等。

在使用不同的调整措施时会有不同的难度和应用效果，应根据列车晚点对运行秩序的影响程度判断采用的具体措施或几种措施的组合。同时，还应参考已有城际客运专线的实际运营经验[6]，在调整时注意与客运服务系统的信息沟通，将各种调整措施的负面影响减至最小，避免客运组织失误。

2.2.3 运行调整措施评价及分析

基于上述调整原则所采取的各种措施，在实际应用时，需要对其调整效果 (或是否可行) 进行评价。基于上述调整目标、原则和措施，建立了基于城际客运专线运行调整策略的运行仿真平台，该平台的工作流程如下。

步骤 1：根据待调整列车集合，确定列车种类及调整目标和调整原则。

步骤 2：从调整措施集合中选取适当的调整措施 (可人工干预)。根据列车运行约束条件，推演该调整措施的执行效果，并判定冲突点。

步骤 3：运用列车运行状态推导、运行图平移等方式，消除冲突点，如不能消解，转步骤 2。

步骤 4：对运行调整措施进行指标评价，如满意，则得到应用调整措施。否则，转步骤 2。

在列车运行调整措施的执行中，冲突的消解一直是难点，仿真平台采用平移运行线的方法进行冲突消解，当无法消解时，重新选择调整措施，直至得到可行调整措施为止。得到可行调整措施后，运用调整指标，对该措施进行评价，如果满意，即得到可执行措施。