铁路客运专线开行方案理论研究

毕思源 朱鹏 刘东 董涛

摘 要：随着人们对出行各方面因素要求的越来越高，人们出行不仅仅考虑价格的因素，越来越重视舒适度、旅行时间等因素。好的旅客列车开行方案能够提高铁路旅客运输的经营效果和效益，有效地利用铁路运输企业的运能，吸引更多的客流，而且能为旅客提供更加快捷、舒适、方便的乘车环境。因此，寻找和探索一个系统的有效的解决客运专线网络旅客列车开行方案优化设计与调整的研究思路和研究方法，对于我国客运专线网络的不断建设和完善、理论的不断发展、客运专线网络旅客运输组织的协调与优化等方面都具有十分重要的意义。

关键词：铁路；客运专线；高铁；开行方案

1 开行方案的定义及构成

列车开行方案是以客运量为基础，以客流性质、特点和规律为依据，科学合理地安排包括列车开行等级、种类、起讫点、数量、经由线路、编组内容、停站方案、客座能力利用率、车底运用等内容，体现从客流到列车流的组织方案。其中，开行方案由开行线路组成，又称为服务线路，而每条开行线路主要对应以下三种属性：

1.1 列车运行要素，包括旅客列车的始发、终到车站及经由的路线和停站。由于安全运行要求，高速列车办理始发终到车站一般都要求配备有相应的动车段（所）。而目前我国规划的高速铁路动车段（所）数量有限，列车的始发、终到车站相对较少，导致起讫点方案相对较少。列车开行经由的线路主要就是高速铁路线路。可见，高速铁路运行要素中，最为重要的是确定列车停站方案。

1.2 旅客列车种类要素，包括列车不同的等级或性质。目前，中国铁路总公司根据停站方案，将京沪高速铁路的列车区分为以下几类：一站直达高速列车、省城之间直达的高速列车和沿线车站交错停车的高速列车。

1.3 开行量要素，主要是确定列车在单位时间内开行对数，一般也称为列车开行频率。开行频率是列车开行方案确定的重要内容，是运力资源配置关键指标。

2 开行方案影响因素分析

列车开行方案的编制是个复杂的过程，要考虑到宏观经济因素对旅客出行的影响，主要体现在对旅客出行选择行为的影响，在高铁运营中更加需要考虑。

2.1 客流需求。客流需求约束是其最为基本的约束。当运能有限，客流需求非常大时，无法完全满足所设定的旅客需求，该约束往往被转化为列车开行方案的优化目标，相当于前文所提及的运输需求满足量最大化。

2.2 列车运输能力。也称为列车定员，其一般计算方法是通过该开行线路列车的编组数量乘以该车辆定员人数得到，该因素主要影响列车开行对数。

2.3 除以上因素外，开行方案的编制还应该考虑运力资源条件，具体包括如车站能力、区间通过能力、动车段（所）检修能力和存车数量等。

3 列车开行方案优化目标

确定完列车开行方案优化对象后，需要详细分析高速铁路开行方案制定的优化目标。通过总结国内外文献资料，发现列车开行方案的优化目标主要包括旅客服务效率最大化和运营成本的最小化两方面内容，具体内容为：

3.1 旅客服务效率最大化。①直达客流数量最大化。该目标主要是减少旅客换乘，提升旅客出行便捷度，该目标在既有线列车开行方案编制中使用较多。②运输需求满足量最大化。该目标一般对应运能较为紧张、无法完全满足旅客出行需求的情况。在节假日旅客出行量较大或者运输能力因为不可控原因较为紧张的情况下，该目标也常被使用。③旅客总出行费用最小化。该目标一般指的是旅客出行的车票费用等消耗的最小化，不同类型的旅客对其的敏感度不一样。④旅客总出行时间最小化。旅客位移中，追求最多的就是旅客总出行时间最小，因此，该目标是最常使用的。⑤旅客出行便捷度最大化。该目標与直达客流数量最大化可达到同样的结果，但是实现的角度不一样，该目标主要是尽量减少使旅客出行不方便的环节。⑥列车停站次数最少。该目标与旅客总出行时间是对应的，因为沿途停站的减少往往会带来旅客出行时间的减少。

3.2 运营成本最小化。①列车开行成本最小化。开行成本一般为列车开行的固定成本和可变成本，其中固定成本表示列车被使用后，需要付出的成本，而可变成本与列车被使用的里程数或者时间有关。②列车能力虚靡最小。该目标主要是保证运力资源利用率最大化，减少列车运输能力的浪费。③铁路运输能力的合理利用。该目标主要是强调合理利用铁路运能，避免出现有些区段或者车站运能利用率非常高，而另外一些车站或区段的利用率却相对较低。当然，还有的目标函数可以同时考虑旅客出行和运营成本，如铁路效益最大化，该目标与企业运营成本有着明显效益背反的关系，即虽然开行列车数量越多，成本越大，但是相对的收益也会越多，综合考虑两方面的因素。它也一般是旅客开行方案决策中的重要内容。

4 列车开行方案的编制和设计流程

制定列车开行方案是一个复杂庞大的过程，需要根据旅客的需求和出行规律，合理安排调度。对高速铁路而言，满足旅客的需求，根据旅客出行选择行为的影响因素合理安排方案更为重要，如何方便旅客、吸引更多客流，同时又能够节约不必要的成本是高速线运营需要考虑的重点。因此，本文认为高速铁路开行方案的制定的一般过程为研究特定消费群体的敏感因素（在可控范围内吸引更多客流）、对客流量进行预测（以免运能浪费造成不必要的成本提高或者运能不足造成的旅客满意度减低）、确定开行区间（符合技术装备条件和国家标准）、开行方案制定（包括停站、服务频次、列车种类等以满足客运需求、提高运营收益）、根据弹性需求进行调整、运营、信息反馈调整模型等步骤。

对高速铁路客运专线旅客列车开行方案的设计工作十分复杂，需要结合实际客运需求数据和路网实际情况，运用多种方案优化方法，最终设计出的列车开行方案。完善的列车开行方案对于提升旅客服务水平和列车运行效率、降低企业运营成本具有重要意义。

参考文献：

[1]聂磊.高速铁路列车开行方案的优化编制[D].北京交通大学，2011（7）.

[2]陶思宇.客运专线网络旅客列车开行方案优化设计与调整研究[D].西南交通大学2012（6）.

[3]陈路锋.高速铁路客流分配与列车开行方案评估一体化技术研究[D].北京：北京交通大学，2013.