日本铁路运输组织现状及启示

林 宏，刘 俊，刘闻东，李文杰

（1.铁道部 运输局，北京 100844；2.武汉铁路局 运输处，湖北 武汉 430071；3.北京铁路局 调度所，北京 100860）

1 日本铁路概况

日本铁路包括新干线、既有线、地铁、有轨电车4种，由于其中地铁和有轨电车归地方政府运营管理，因而这里的“日本铁路”是指新干线和既有线。日本铁路新干线轨距采用 1 435 mm，既有线轨距采用1 067 mm。

1.1 日本铁路运营情况

日本铁路总长为 27 337 km，共有9 400多个车站，年客运量 229.22亿人，铁路货运营业里程为8737km，年货运量51104万t。2008年日本铁路收益 5 300 亿日元，纳税 2 300 亿日元。在日本铁路的营业收入中，主业和多经约各占 50%。东京 、名古屋 、大阪三大都市圈是铁路客运的重点地区，其铁路线路长度只有 4 813 km，占全日本铁路线路长度的 19%，年运量达202.36 亿人，占全日本客运量的 88%。

截至2011年3月，日本新干线总里程为2874.1 km，正在建设中的新干线有 552 km，计划建设的新干线有533 km，将在 2017年前全部完成，其运输组织具有高密度、输送量大、安全性能好的特点。根据2006年统计数据，新干线在 500～750 km 范围内在旅客输送方面占据绝对优势。

根据车型、速度和停站的不同，新干线分别开行希望号、光号、回声号、山彦号、那须野号、朱鹮号、谷川号、翼号等列车。2011年3月5日东北新干线“隼号”高速动车组(E5系) 正式投入东京—新青森运营，全程713.7km，运行时间 3 h 10 min，运营初期列车最高速度 300 km/h，计划2年后达到 320 km/h。

1.2 日本铁路构成情况

目前，日本铁路共有运输企业 205 家，其中日本国营铁路(简称 JR) 公司7家 (含1家货运公司)，民营铁路和公营铁路客运公司 187 家，货运铁路公司 11 家。日本国营铁路根据客流方向分为 JR 北海道、JR 四国、JR 九州、JR 东日本、JR西日本、JR东海6家客运公司和1家JR货运公司。日本JR公司区域划分如图1所示。

图1 日本JR 公司区域划分图

2 日本铁路运输组织

2.1 新干线的运输特点

（1）密度高。根据 2011年3月列车运行图，新干线行车密度最大的是JR东日本公司东京—大宫，每日通过列车221对(其中东北、山行、秋田方向113 对；上越、长野方向 108 对)，高峰小时达到 15列。东京站向东海道、山阳新干线方向每日发出列车 199 列，列车最小间隔仅为3min。无论是日均开行列车总数，还是列车间隔时间，新干线的列车开行密度均为世界高速铁路之最，2009年8月16日通过列车曾达到415对历史最高。

（2）速度快。为提高与高速公路和航空运输的竞争力，日本新干线高速列车不仅持续运行速度高，而且旅行速度也快。例如，东北新干线E5系高速列车在东京—新青森间运行距离 713.7 km，旅行时间仅为 3 h 10 min，旅行速度为 225.4 km/h；东海道、山阳新干线的N700系高速列车在东京—博多间运行距离1174.9km，旅行时间仅为4h55min，旅行速度240km/h。

（3）距离近。到目前为止，日本新干线最长距离的旅客列车为东京—博多。新干线基本上是以东京站为界，采用分段运输的组织方式，所有跨越东京站的旅客都要在东京站换乘，其主要原因是客流结构和旅客出行选择的结果。据调查，客流主要以三大都市圈之间的客流交换为主，在东北和东海道新干线间只有10%的旅客需要在东京站换乘；而且旅行距离超过1000km 的旅客一般更愿意选择飞机。另外，日本国营铁路改革后各公司管辖范围的划分，也决定了这种分段运输的组织方式。

（4）运量大。运量大体现在运送旅客数量和列车定员2个方面。2008年，新干线客运量达3.1亿人次，日均为85万人，而JR东日本公司日均客运量就高达26万人，高速列车(除山形、秋田等小型新干线) 定员均在 800 人以上。

（5）衔接紧、换乘好。各铁路公司在编制和修改运行图时，充分考虑旅客换乘接续的需要，在时刻表中详细注明新干线间及与既有线间列车的换乘时间、车站和站台。这种换乘运输方式是基于新干线高正点率和高密度的运输组织特点为前提的。

2.2 直通运输组织

直通运输包括跨公司新干线间、既有线与城市地铁间和新干线与既有线间3种类型。

（1）跨公司新干线间的直通运输。由于JR各公司接触网电压的频率不同(有50Hz、60Hz2种)，以及新干线客流结构特点，一般不组织直通运输，而主要采取换乘的方式。但为了方便旅客，并在充分考虑公司利益的情况下，JR各铁路公司根据客流情况也组织开行跨线直通列车，如跨JR东海和西日本公司的东京—博多高速列车。

（2）既有线与城市地铁间的直通运输。为了使旅客从城市各个地方快速到达远郊区，或者远郊区旅客能够直接到达城市各个角落，组织了东京地铁东西线、千代田线和既有线间的直通运输。

（3）新干线与既有线间的直通运输。为了使新干线高速列车能更多更好地服务周边城市，吸引更多的客流，也为了减少旅客换乘，日本JR通过开行组合列车的形式实现新干线与既有线之间的跨线直通运输。为实现直通运输，通过对既有线进行套轨(第三轨) 改造，以及采用统一的车辆标准和自动车钩，分别解决了新干线与既有线轨距不同和车辆连挂运行的技术问题。

东北、山形和秋田新干线在高峰时段开行的组合列车分别在盛冈、福岛站进行组合、分解作业。先行列车乘降完毕后，车长下车等待并指挥后续列车进行连挂，连挂完毕后，后续列车再进行旅客乘降作业，全过程用时 6 min，连挂过程仅需3min。若前行列车晚点、后续列车正点时，后续列车必须在站等待前行列车到达后按原顺序连挂；若后续列车晚点超过 15 min，则前行列车不再等待后续列车进行连挂作业，两列车单独开行。

2.3 车站作业组织

（1）车站基本不参与行车控制。东日本公司的新干线运输管理采用 COSMOS 系统，既有线主要采用 ATROS 系统，北海道公司采用 CTC 和 PRC 系统。COSMOS、ATROS 和 PRC 系统的车站进路和信号由计算机自动控制，CTC 系统的则由调度所人员集中控制。当 PRC 系统故障时，可改为 CTC 控制或站控模式。COSMOS 和 ATROS 系统的车站控制台平时无人值班，出现临时情况时，由车站站务人员根据列车运行情况对旅客进行广播，并负责监控控制台，一般不参与行车控制。

（2）车站作业人员少。JR 北海道公司共管辖465个车站，其中无人车站 350个。无人车站的乘降旅客人数较少，不设行车和客运服务人员，由相邻有人车站负责管理。例如，白石站为2台6线，日均发到旅客 12 000 人，员工 13 人 (1 名站长、2 名副站长) 主要处理旅客问询等情况，售票由自动售票机 (或 IC 卡)、检票由自动闸机完成，冬天扫雪等工作聘用路外人员完成。

（3）接发列车作业过程简单。一般情况下，由车长确认旅客乘降完毕后关闭车门，司机看到显示车门关闭的信号后，根据运行图时间和出站信号开车。但北海道公司的札幌站和函馆站例外，需由车站行车人员指示司机或车长开车。

（4）新干线与既有线换乘衔接方便。各铁路公司根据旅客在站内走行距离制定换乘时间标准，在编制运行图时按此标准铺画换乘列车的时刻，有效减少了旅客换乘和候车时间。例如，东京站新干线换乘山手线的时间标准为 10 min、换乘中央本线为15 min、换乘京叶线为 20 min。

（5）同台换乘衔接组织紧密。同台换乘是指到达列车和接续列车分别停靠于同一站台的两侧，列车车厢号及车门一一对应，接续车票上的车厢号与原列车相同，旅客以最短距离在同一站台实现换乘。运行图编制时充分考虑同台换乘的因素，到达同一站台的两接续列车大约间隔 3 min，使到达客流在站台上基本无交叉。

（6）压缩保洁等作业时间。东北、上越和长野新干线的动车组列车在东京站折返时间标准为 12 min，其中 2 min 旅客下车、7 min 保洁作业、3 min旅客上车。保洁公司对部分列车在大宫站和上野站进行外围清理，到东京站后只进行简单的保洁，大大压缩了动车组列车在东京站的停留时间。

2.4 施工组织

对于既有线施工，一般大中修提前1年、维修检修等提前3个月做好计划，由分公司组织提前3个月研究施工计划的内容 (包括具体措施)。

施工天窗时间固定安排在 0:00—6:00，除特殊情况，所有施工全部在天窗时间内进行。另外，定期开行电气、轨道综合检测车，以列车正常运行速度对轨道及弓网状态进行动态检查，为日常运营和维护提供依据。

施工部门必须在施工前先提报施工申请，在不干扰列车运行的情况下，行车调度员将同意该申请并向申请人转发带有施工许可号的回执，并且在施工开始前再次确认施工申请的具体事项。施工开始时，施工负责人和行车调度员共同确认施工许可号码后方可进行施工，结束后由施工负责人电话通知行车调度员。施工过程中的进路排列由 CTC 行车调度员完成。

在施工过程中，日本铁路使用日立公司开发的两个无线通讯系统，实现实时通知现场施工人员给点和列车运行情况，以及由司机排列进路的功能。

3 日本铁路运行图

日本铁路运行图主要是以满足旅客运输需求，以及铁路运输企业效益优先为原则进行编制的，旅客列车开行方案是在对客流规律进行详尽分析后，根据不同时期和时段的客流特点得到不同日期、不同时段的客流量，根据实际客流变化，开行不同编组、不同停站的旅客列车。

3.1 新干线运行图的基本内容

（1）新干线旅客列车的开行，主要以东京为支点，向其他城市辐射。例如，东京—博多、东京—新大阪、东京—广岛、东京—仙台、东京—新青森，以及其他城市间的短途区段列车等。

（2）新干线旅客列车原则上安排在 6:00—23:00 运行，其余则为夜间施工维修时间。

（3）新干线列车因各公司的车辆种类不同分为不同等级。例如，东海道公司有希望号 (大城市停车)、光号 (较大车站停车)、回声号 (各站停车) 3种；而东日本公司则有时速 300 km 的隼号、时速275 km的疾风、小町、浅间号，以及时速 240 km的山彦、朱鹮号。既有线快速及以下等级的列车普遍采用地铁通道式车辆。

（4）新干线高速列车以小编组为主，一般为6 辆、8 辆，同时考虑适应职工上、下班和学生上学、放学高峰期运输的需要，可重联为 12 辆、16辆编组。例如，JR 东日本公司在通勤高峰时间，组织 E4 型动车重联 16 辆编组开行，定员高达1 634席。

3.2 运行图的编制特点

以 JR 东日本公司为例，首都圈涵盖东京地区的中央线、山手线、总武线、东海道线、常磐线、东北线等既有线基本运行图，由 JR 东日本公司东京分公司的运输车辆部提前3个月统一进行编制，涉及其他分公司线路的，与有关分公司协商确定。每日实施的运行图由该部门计划组根据实际客流需求，提前3天确定运行线后交由调度所组织实施。

新干线列车运行图均由总公司进行编制，并根据市场变化和需要进行修订，每日交给调度执行；跨线列车运行线由两公司协商确定。新干线运行图及其编制具有以下特点。

（1）运行图中采用的列车运行标尺等级较少，且等级之间的速差较小。例如，在 JR 东日本公司的东北、秋田、上越和长野新干线上运行有6种车型、14种编组的列车，但是速度等级只有 240、260 和 275 km/h 共3种，列车之间的速差不大，标尺接近。列车运行线基本上是以“平行运行线”的方式铺画的。

（2）采用格式化小时制循环铺画方式编制基本运行图。以东海道新干线东京—新大阪为例，每小时铺画“希望号”4 列、“光号”2 列、“回声号”3 列，如此重复铺满全天即组成基本运行图。每日实施时，根据实际客流等各方面情况选定实际运行线，富余运行线作为备用，用于运行调整或节假日开行临时列车。这种铺画方式使沿线各站的列车时刻每小时基本相同，极大地方便了旅客乘车。

（3）设置较短的停站和在站折返时间。不同等级的列车停站时分取值相对单一，停站时间根据客流量设置为 1 min 或2 min。东日本公司新干线旅客列车在东京站折返时间标准为 12 min，其中 2 min旅客下车、7 min 保洁作业、3 min 旅客上车。

（4）充分发挥新干线的能力。东日本公司的东北新干线分别与秋田、山行等小型新干线间实行直通运输：秋田、山行新干线的动车组分别在盛冈、福岛站与东北新干线的动车组合并，然后开行到东京；返回时，分别在盛冈、福岛站分解，开往秋田、山形新干线。

（5）时刻表变化不大。日本全国旅客列车时刻表每个月发布一次，除了大范围调图外，一般并无太大的变化。时刻表中还专页按时间顺序公布新干线相互间、新干线与既有线间的换乘车站、时间和站台。

4 日本铁路调度指挥

日本铁路新干线与既有线的调度指挥体系是相互分离的。新干线的调度设置是以公司为单位，实行集中管理，一级指挥。JR 中的4家公司运营新干线，东日本公司新干线调度所设置在东京站5楼，西日本公司和东海公司共同设置在东京站6楼，九州公司设置在博多。既有线调度所设置按照就近的方式，一般设在分公司。

4.1 东日本公司新干线调度所

东日本公司共有 12个分公司和新干线运行本部，管辖线路 7 526.8 km，其中东北、上越、长野新干线 1 134.7 km，既有线改造的秋田和山形新干线 275.9 km；车站 1 705个；每天开行列车 12 761列，其中新干线开行 311 列；日均旅客周转量约12 690万人• km，其中东北新干线约 1 810万人• km。东北新干线高峰期列车密度达到 415列/d，东京—大宫间行车密度最大 15 列/h。

东北、上越、长野新干线由新干线本部调度所指挥，秋田和山形新干线分别由秋田和仙台分公司调度所指挥。东日本公司新干线调度所设东京、仙台、大宫、盛冈、上越、长野6个调度台，平均管辖里程 189 km。调度所设置旅客调度、运输调度、运用调度、设施调度、电力调度、信号通信系统调度6个调度工种。每工种设有指令长，调度所设总指令长，统一负责本班的协调指挥工作。

调度指挥采用 COSMOS 综合管理系统。它是随着新干线的发展，在 CTC 基础上不断扩充功能，于 1995年开始应用的新干线综合管理系统。该系统分为运输计划、行车管理、站场内作业管理、车辆管理、维护养路作业、集中信息监控、电力系统控制、设备管理8个子系统。该系统从运输计划安排到列车运行管理，从移动设备运用管理到固定设备集中监控，从运营到施工，从运用到检修，通过子系统使新干线的整个运输组织管理和调度指挥实现了高度自动化与集中管理，所有调度工种间，包括遥远的车站及各分支部门间，都可以做到信息共享。

东日本公司为了加强新干线本部调度室与列车之间的指令传达和信息交换，在新干线旁铺设了漏线同轴电缆的列车无线装置 Digital。该装置可以实现列车运行信息提供、车辆技术支援和新干线指令传达3个方面的功能。

4.2 北海道公司札幌调度所

北海道公司管辖线路约2500 km，为既有线公司，有车站 465个，日均开行列车 1 600 列，设札幌、旭川、钏路、函馆4个调度所。札幌调度所管辖线路里程最长(1 128.9 km) 并兼顾总体协调，其组织结构如图2所示。

图2 札幌调度所组织结构图

调度所设置行车调度台、客运调度台、运用调度台、设施调度台、通信调度台和电力调度台共6个工种调度台。其中行车调度台 13个、客运调度台2个、运用调度台1个、设施调度台1个、信号调度台1个、电力调度台2个。每个调度台最多管辖 11个车站，平均每个调度台管辖 89 km。调度所共有调度员 172 人，其中行车调度台 100 人，客运调度台 10 人，运用调度台 10 人，设施调度员 10人，信号调度台 11 人，电力调度员 15 人，其余 16人为日勤人员。

4.3 列车运行调整

（1）正常情况下不需要对列车运行进行调整，列车按计划运行，使用印线运行图。

（2）当某列车出现较少晚点时，最常用的调整措施是采用顺延晚点的方式，通过运行图中预留的缓冲时间恢复正常。如果采取越行的调整方式将会严重影响同台换乘的旅客，也将增加不必要的客运组织工作。

（3）当列车发生大面积晚点，或者因故障可能引起列车大面积晚点时，迅速成立 6～8 人的应急处理小组，组内分工负责各项调整工作，协同动作以最短的时间恢复运行秩序。一般采取停运或加开列车、变更到站或延长运行区段、变更车底使用方案、调整列车到达顺序、列车合并或分解运行等调整措施。

5 日本铁路的防灾系统

日本是个灾害频发的国家，自然环境条件非常不利，山体滑坡、雪崩、地震、台风、水灾等灾害对铁路运营构成很大威胁。因此，日本铁路构建了功能完善的综合防灾系统，对灾害进行实时监测，避免铁路运营事故的发生；并制定了灾害发生后应对的行车规则，尽量减少和避免灾害带来的影响。

5.1 综合防灾系统概况

综合防灾系统 (ARISS) 是指自然灾害报警系统和因特定需要而设置的安全报警系统。它包含地震、台风、雨量、落石、水位、积雪深度监测报警等防灾预警系统，还有针对海底隧道铁路的涌水、火灾报警系统。ARISS 与调度指挥中心的系统相连接，第一时间向调度反馈监测数据或报警信息，以便及时采取措施处置。

日本在铁路沿线设置自然灾害报警系统，并且当自然灾害袭来时通过切断新干线供电电源或经自动控制系统控制列车运行速度。其中最为完善或普遍的是新干线早期地震预警系统和台风预警系统，并且对降雪灾害也十分重视。

（1）地震仪的设置。日本铁路沿线有 1 000多处设置了地震仪，新干线大约每隔 20 km 设置一个地震仪，既有线大约相隔 50 km 设置一个地震仪，地震仪发出的速报为全社会信息共享。目前使用的是第四代地震预报系统。自 2006年起，日本国土交通省对日乘降1万人以上的车站进行抗震加固，这些车站在大灾时还将兼顾发挥野战医院和信息发布场所的作用。

（2）风速仪的设置。台风在日本比较频繁，因此在铁路线路易受风害的主要地段设置风速仪，监测沿线风速变化情况。日本铁路对大风的监测相当细致，甚至在同一调度区段内根据不同建筑结构及采取的防风措施分别设置不同的风速预警值。例如，JR北海道公司通常规定风速 ≥30 m/s 停运、风速≥25 m/s 降速，但对江别站规定风速 ≥25 m/s 停运、风速 ≥20 m/s 降速。

（3）积雪深度仪的设置。日本铁路沿线装设有积雪深度仪，通过超声波探测设置地点的积雪深度，其一般采用除雪洒水器和除雪车用于清除线路积雪。JR北海道公司在雪量预报为10cm时，安排除雪车出动扫雪。另外，还在列车头部装备铲雪器，在车门安置加热装置以防止车门积雪冻结，在车底部安置车罩结构防止车下机器设备积雪，在车底部涂有特殊涂料防止卷起的积雪附着，司机驾驶台挡风玻璃采用耐寒、防结霜材料，这些措施都有效降低了积雪对列车运营造成的影响。

以九州新干线为例，各种灾害监测设备、设置地点和监测报警值如表1和表2所示。

5.2 青函隧道防灾监测系统

连接北海道和本州岛的青函海底隧道，于 1964年开始施工建设，1988年开通运营，全长 53.85 km。隧道内采用第三轨套轨的方式实现既有线与新干线共用。函馆调度所负责青函隧道的行车调度指挥工作，综合防灾系统由设施调度负责，通过系统平台对各防灾子系统进行控制、指挥。

表1 九州新干线(博多—新八代)灾害监测设备设置方案

表2 九州新干线防灾运行限制值及采取的措施

（1）百分之一毫米的变形表示隧道变形已经达到使用极限。隧道变形监视报警装置对隧道变形以万分之一毫米为单位进行测量监测，但建成通车以来从未监测到任何变形。

（2）隧道共设置 27 处涌水监测点和3处大功率水泵，日常运用只投入水泵能力的 50%，另外 50%作为备用，当全部水泵都故障时，可将涌水引入修建隧道时的坑道内存储，其可容纳7天的正常涌水量。

（3）分布在隧道及海岸线的地震监测报警装置根据监测到的 P 波预测出震级，赶在 S 波到达前发出警报。若预测为4级以上的地震时，将立即控制接触网紧急断电迫使列车紧急停车。

（4）隧道火灾报警监控装置对火灾，以及车底、车体、车轴温度进行监测，同时配有视频监测系统对发生报警的位置进行确认和回放，准确确定火灾发生位置 (能准确到列车车厢和车轴)。另外，设有吉冈、飞龙、知内和津轻4个灭火点，每个灭火点共设有 24个喷淋头，可以 7 t/min 的流量持续喷淋 40 min。

（5）隧道防灾监视报警装置对各监测设备的工作状态进行监控，遇有不正常时，立即报警提示。

（6）当隧道发生灾害需要补充空气或抽吸烟雾时，调度中心可以遥控进行强制送风，也可以监控隧道内旅客逃生通道的情况，并可进行语音通话和引导。

6 有关启示

（1）日本铁路自动化程度高，人工干预少。正是由于日本铁路自动化程度高、设备质量稳定，车站才可以设置成无人车站，调度人员才能实现 24 小时的班制。

（2）日本铁路把正点和客服作为重点，旅客列车正点率高，行车、车辆与客服间的信息透明。2009年，日本铁路既有线平均列车晚点 1.1 min，新干线平均列车晚点 0.3 min。

（3）日本开行跨线直通列车和组合列车的模式值得借鉴。日本为使新干线能服务于更多的城市，采用多种直通列车的组织形式。我国高速铁路建设即将成网，跨线列车必然存在。组织跨线列车，特别是组织跨高速铁路和既有线的动车组列车，能够扩大高速铁路的覆盖范围，更好地满足社会需求。如果能采取分解、组合方式，也可有效缓解能力紧张区段的运营压力。

（4）及早编制运行图，用于指导设计和建设。日本新干线运行图一般在项目设计过程中就已经编制，为确定设备的技术参数 (包括动车组等移动设备) 提供依据是设计阶段编制运行图的主要任务。

（5）运输秩序混乱时运行图的调整以旅客为重。日本铁路列车运行调整的理念，是根据所影响线路沿途各站的旅客滞留情况，科学地计算出疏散旅客所需要的车辆、班次，采用改变旅客列车等级、停站，以及组织接续换乘等办法尽快输送旅客，而恢复行车秩序则在其次。当然这需要强大的客服系统作为支撑。

（6）日本是个多灾害的国家，在长期与灾害的斗争中，逐渐构建起完善的综合防灾体系和系统。在日本“3•11”大地震中，新干线列车在仙台站有一节脱轨、部分列车停运，既有线4列旅客列车被海啸卷走，但人员无一人伤亡，这主要是综合防灾系统发挥了作用。我国高速铁路在快速发展过程中，应进一步加强对安全突发事件的风险防范和应急管理，构建高速铁路营运安全风险防控体系。目前，我国高速铁路技术日趋成熟，并且有很多安全保障措施，但是地质灾害、极端恶劣天气的影响依然很大，亟需构建综合防灾系统。