客運(yùn)專線動(dòng)車組運(yùn)用方式探討

于麗穎 邊廣偉 王相平

1 概述

隨著武廣客運(yùn)專線的投入運(yùn)營(yíng)，我國(guó)的客運(yùn)專線建設(shè)揭開了神秘的面紗，《中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》中明確了全國(guó)鐵路客運(yùn)專線網(wǎng)的宏偉藍(lán)圖，到2020年將建成1.2萬km的客運(yùn)專線，2 000 km的城際客運(yùn)線路，建成“四縱四橫”鐵路快速通道以及三個(gè)城際快速客運(yùn)系統(tǒng)。而動(dòng)車組將成為在客運(yùn)專線上運(yùn)行的唯一車型，動(dòng)車組的運(yùn)用計(jì)劃將會(huì)影響整個(gè)客運(yùn)專線運(yùn)營(yíng)效率和效益。通過合理安排動(dòng)車組的使用，縮短動(dòng)車組的非生產(chǎn)時(shí)間，來提高動(dòng)車組的利用率，進(jìn)而減少動(dòng)車組使用數(shù)量，將是節(jié)約資金、減少投資、提高效率的有效途徑[1]。

影響動(dòng)車組利用率的因素很多，其中最重要的就是動(dòng)車組運(yùn)用方式。而影響運(yùn)用方式的因素主要有動(dòng)車組整備、修程、維修基地分布，維修天窗的設(shè)置方式，動(dòng)車組運(yùn)用中周轉(zhuǎn)接續(xù)時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)和周轉(zhuǎn)接續(xù)安排計(jì)劃等等[2，3]。各國(guó)為提高動(dòng)車組利用率根據(jù)各自的實(shí)際情況采取了不同的方法，法國(guó)TGV根據(jù)高速鐵路以巴黎為中心的特點(diǎn)靈活的采用套跑方式最大限度的提高動(dòng)車組利用率，日本則采用調(diào)動(dòng)動(dòng)車組的方式來提高動(dòng)車組的利用率，使得東海道—山陽新干線動(dòng)車組的備用率為5.5%，東北—上野新干線動(dòng)車組的備用率僅為3.3%[4]。我國(guó)既有鐵路的客車車底使用方式是車底有固定的配屬，車底在配屬段和折返段之間運(yùn)行，車底運(yùn)行區(qū)段固定。因此，參照既有鐵路客車車底運(yùn)用方式，根據(jù)客運(yùn)專線動(dòng)車組可運(yùn)行的區(qū)段形式，將動(dòng)車組的使用劃分為固定運(yùn)行區(qū)段的運(yùn)用方式、不固定運(yùn)行區(qū)段的運(yùn)用方式、周期性運(yùn)用方式和放射式運(yùn)用方式四種運(yùn)用方式[5]。

2 常見的幾種運(yùn)用方式

2.1 固定運(yùn)行區(qū)段的運(yùn)用方式

與既有鐵路車底運(yùn)用方式一致，動(dòng)車組只在固定的區(qū)段內(nèi)往返運(yùn)行，我們把動(dòng)車組的這種使用方式稱為固定運(yùn)行區(qū)段的運(yùn)用方式，簡(jiǎn)稱固定方式。固定方式又分為站間固定方式和兩區(qū)段套跑方式。站間固定方式是指動(dòng)車組只在車站A、車站B之間接續(xù)周轉(zhuǎn)運(yùn)行(見圖1);套跑方式是指動(dòng)車組可以在AB及BC兩個(gè)區(qū)段運(yùn)行，根據(jù)運(yùn)行圖情況，動(dòng)車組終到B站之后，可以掛運(yùn)行線到達(dá)C站，也可以掛線返回A站，終到A站的動(dòng)車組只能掛線運(yùn)行到B站，終到C站的動(dòng)車組也只能掛線運(yùn)行到B站[6](見圖2)。

采用固定使用方式的優(yōu)點(diǎn)在于動(dòng)車組在固定的區(qū)段內(nèi)運(yùn)行有利于動(dòng)車組的管理，可以根據(jù)區(qū)段內(nèi)客流特點(diǎn)采用不同的編組方案，動(dòng)車組的運(yùn)用組織相對(duì)比較容易。

2.2 不固定運(yùn)行區(qū)段的運(yùn)用方式

這種方式以客運(yùn)專線全線為統(tǒng)一系統(tǒng)，充分考慮動(dòng)車組的維修問題和動(dòng)車組的使用效率問題，它的含義是，在假定各動(dòng)車組之間沒有差別的情況下，不固定各動(dòng)車組的運(yùn)行區(qū)段，根據(jù)需要可以在任何客運(yùn)區(qū)段之間運(yùn)行[7]，如圖3所示。

圖3中動(dòng)車組 1可以根據(jù)需要運(yùn)行 2，4，7，11，72五條運(yùn)行線，也可根據(jù)需要運(yùn)行2，6，9，22四條運(yùn)行線，還可根據(jù)需要運(yùn)行2，51，52，62等其他運(yùn)行線沒有限制。動(dòng)車組可以連續(xù)運(yùn)行不同運(yùn)行線的基本原則是滿足動(dòng)車組轉(zhuǎn)線、整備等接續(xù)時(shí)間要求。

與固定方式比較，在不固定方式下，動(dòng)車組可在任何區(qū)段間運(yùn)行，因此，在動(dòng)車組使用過程可以根據(jù)其運(yùn)行狀態(tài)對(duì)必須要在綜合維修中心進(jìn)行維修的動(dòng)車組預(yù)先安排其運(yùn)行交路，使其通過綜合維修中心所在地，從而得到及時(shí)維修，這樣就能比較靈活地解決運(yùn)行與維修的配合問題，實(shí)現(xiàn)運(yùn)用計(jì)劃和維修計(jì)劃一體化的思想。另外，只要滿足接續(xù)時(shí)間要求，動(dòng)車組就可運(yùn)行不同的運(yùn)行線，從而提高動(dòng)車組的使用效率，減少動(dòng)車組的使用數(shù)量。因此，在客運(yùn)專線和高速鐵路運(yùn)營(yíng)初期，動(dòng)車組數(shù)量相對(duì)不足的情況下，不固定方式可能是動(dòng)車組使用比較合理的方式。但是由于周轉(zhuǎn)接續(xù)安排比較緊密，當(dāng)出現(xiàn)一些大的隨機(jī)干擾時(shí)，運(yùn)用計(jì)劃的調(diào)整比固定方式更容易受到影響，恢復(fù)調(diào)整更加困難。

2.3 周期性運(yùn)用方式

周期性運(yùn)用方式是不固定運(yùn)行區(qū)段運(yùn)用方式的一種特殊情況，其具體含義是:假設(shè)各種不同型號(hào)的動(dòng)車組運(yùn)行區(qū)段不固定，即可以在任何客運(yùn)區(qū)段運(yùn)行，那么當(dāng)且僅當(dāng)動(dòng)車組回到其始發(fā)站，并且保證在此過程中至少有一次經(jīng)過具有一級(jí)或者二級(jí)維修條件的車站，且在車站停留時(shí)間不小于其相應(yīng)的作業(yè)時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，稱這一封閉循環(huán)的運(yùn)用過程為動(dòng)車組周期性運(yùn)用方式[2]。

但是，周期性運(yùn)用方式存在一些局限性:

1)在周期性運(yùn)用方式下，只要求經(jīng)過具有一級(jí)或者二級(jí)維修條件的車站，因此，動(dòng)車組的維修計(jì)劃也只能局限在一級(jí)或者二級(jí)維修上，所以對(duì)運(yùn)用計(jì)劃的編制周期較短;2)在周期性運(yùn)用方式下，要求至少有一次經(jīng)過具有一級(jí)或者二級(jí)維修條件的車站，因此，在建立交路的過程中，動(dòng)車組可能多次返回其始發(fā)站，這樣將會(huì)構(gòu)成不嚴(yán)格的TSP問題;3)在周期性運(yùn)用方式下，動(dòng)車組從始發(fā)站出發(fā)，經(jīng)過若干交路段后，又返回其始發(fā)站，因此，對(duì)每個(gè)始發(fā)站都要求有一定的存車能力和一定數(shù)量的動(dòng)車組。

2.4 放射式運(yùn)用方式

放射式運(yùn)用方式也是不固定運(yùn)行區(qū)段運(yùn)用方式的特殊情況，它是以一個(gè)動(dòng)車段或區(qū)域調(diào)度所為中心，發(fā)散式地運(yùn)用動(dòng)車組[8]。在這種運(yùn)用方式下，動(dòng)車組圍繞所隸屬的動(dòng)車段或調(diào)度所進(jìn)行不固定方式的運(yùn)用，因?yàn)閺膭?dòng)車組檢修場(chǎng)所的作業(yè)性質(zhì)看，動(dòng)車運(yùn)用所與動(dòng)車段的區(qū)別起于三級(jí)維修上，即動(dòng)車段主要承擔(dān)動(dòng)車組的三級(jí)、四級(jí)、五級(jí)修程作業(yè);動(dòng)車運(yùn)用所主要承擔(dān)動(dòng)車組的一級(jí)、二級(jí)修程作業(yè)，因此，每當(dāng)所配屬的動(dòng)車組進(jìn)行一次三級(jí)維修時(shí)，就相當(dāng)于本動(dòng)車組完成了一次運(yùn)用循環(huán)，從這個(gè)意義上講，可以將動(dòng)車組運(yùn)用問題在三級(jí)維修層面上轉(zhuǎn)換為TSP問題，循環(huán)周期變大。放射式運(yùn)用方式不僅具有不固定方式的優(yōu)點(diǎn)，而且還可依據(jù)本區(qū)域的地理、氣候等特點(diǎn)，配置不同種類的動(dòng)車組。

3 舉例

以京津城際客運(yùn)專線為例來探討各種運(yùn)用方式所適合的線路。2008年8月1日京津城際客運(yùn)專線正式通車運(yùn)營(yíng)，全長(zhǎng)117 km，上下行運(yùn)行時(shí)間約為29分30秒，列車速度為330 km/h，為更好地輸送京津城際之間的客流，計(jì)劃開行100對(duì)列車。其中北京設(shè)動(dòng)車段，京津城際客運(yùn)專線上運(yùn)行的列車需要到北京動(dòng)車段進(jìn)行檢修，采用固定運(yùn)行區(qū)段的使用方式，開設(shè)0:00～6:00的矩形天窗，進(jìn)行仿真模擬，仿真中采用9組動(dòng)車組鋪畫了101對(duì)列車運(yùn)行線，采取緊接續(xù)方式，即在滿足各種時(shí)間參數(shù)的情況下，列車按最小立折作業(yè)時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行折返，根據(jù)仿真模擬結(jié)果可以得出列車開行方案和具體指標(biāo)，如:動(dòng)車組利用率平均為89%，最高的利用率為94%，最低的為 86%，接續(xù)總時(shí)間平均為324 min。從結(jié)果可以看出，在城際客運(yùn)系統(tǒng)等距離較短的客運(yùn)專線采用固定運(yùn)行區(qū)段的使用方式可以減少動(dòng)車組的周轉(zhuǎn)時(shí)間，提高動(dòng)車組的運(yùn)用效率，增加列車開行對(duì)數(shù)，基本能達(dá)到“火車開行公交化”。但是對(duì)于武廣客運(yùn)專線、京滬高速鐵路這種長(zhǎng)大距離的客運(yùn)專線來說，若采用固定方式則會(huì)在動(dòng)車組的運(yùn)用上造成動(dòng)車組非生產(chǎn)時(shí)間長(zhǎng)、利用率低等問題，最終導(dǎo)致使用的動(dòng)車組數(shù)量會(huì)比較多。因此對(duì)于此種類型的客運(yùn)專線應(yīng)考慮采用非固定的運(yùn)用方式。

4 結(jié)語

動(dòng)車組的運(yùn)用方式問題是一個(gè)比較復(fù)雜的問題，可以通過一些數(shù)學(xué)模型來解決，但是在實(shí)際的運(yùn)用方式的確定上應(yīng)結(jié)合每條客運(yùn)專線的特點(diǎn)來決定采用何種方式。同時(shí)也應(yīng)考慮到客運(yùn)專線上列車種類及列車開行方式等因素，比如有些客專在運(yùn)營(yíng)初期采用的是高、中速列車混跑的形式，那么中速動(dòng)車組可以采用固定運(yùn)行區(qū)段的方式，而高速動(dòng)車組可以采用不固定的方式。

綜合考慮方方面面的因素來確定動(dòng)車組運(yùn)用方式，這也是今后繼續(xù)研究的方向。

[1] 彭其淵，魏德勇，閆海峰.客運(yùn)專線運(yùn)輸組織[M].北京:科學(xué)出版社，2006.

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[5] 趙 鵬，富井規(guī)雄.動(dòng)車組運(yùn)用計(jì)劃及其編制算法[J].鐵道學(xué)報(bào) ，2003 ，25(3):1-7.

[6] 陳廣秀，毛 旭，陳立君.動(dòng)車組編制計(jì)劃系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[J].鐵道運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì)，2007，29(1):76-78.

[7] 趙 鵬，楊 浩，胡安洲.高速鐵路動(dòng)車組不固定區(qū)段使用問題[J].鐵道學(xué)報(bào)，1997，19(2):15-20.

[8] 王相平.高速鐵路動(dòng)車組運(yùn)用計(jì)劃研究[D].蘭州:蘭州交通大學(xué)碩士學(xué)位論文，2008.