武廣高速鐵路列車開行方案優(yōu)化研究

郭垂江，朱小山

（1.湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院 運輸管理系，湖南 株洲 412000；2.廣州鐵路(集團)公司 客運處，廣東 廣州 510088）

武廣高速鐵路列車開行方案優(yōu)化研究

郭垂江1，朱小山2

（1.湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院 運輸管理系，湖南 株洲 412000；2.廣州鐵路(集團)公司 客運處，廣東 廣州 510088）

根據(jù)列車開行方案的有關(guān)研究，提出編制武廣高速鐵路 2011年非節(jié)假日期間列車開行方案要在繼承傳統(tǒng)列車開行方案的基礎(chǔ)上，吸收節(jié)拍式列車開行方案、合并式列車開行方案、周期性運行圖列車開行方案的優(yōu)點。通過調(diào)查武廣高速鐵路沿線客流情況，預(yù)測 2011年非節(jié)假日期間上行各區(qū)段客流數(shù)據(jù)，提出武廣高速鐵路2011 年非節(jié)假日期間的列車開行建議方案。

鐵路；高速鐵路；列車開行方案

武廣高速鐵路位于湖北、湖南、廣東3省境內(nèi)，于2009 年 12 月 26 日開通運營，全線共設(shè) 18 個車站，其中武漢、長沙南、廣州南3個站為始發(fā)終到站，岳陽東、衡陽東、郴州西、韶關(guān)西 4個站為辦理部分始發(fā)終到旅客列車作業(yè)的中間站，咸寧北、赤壁北、汨羅東、株洲西、衡山西、耒陽西、清遠、廣州北8個站是辦理一般旅客乘降作業(yè)的中間站，烏龍泉東、樂昌東、英德西3個站是僅辦理列車越行等技術(shù)作業(yè)的中間站。為了提高鐵路客運服務(wù)水平，武廣高速鐵路列車開行方案在繼承傳統(tǒng)列車開行方案的同時，應(yīng)吸收節(jié)拍式列車開行方案、合并式列車開行方案、周期性運行圖列車開行方案的優(yōu)點，從而更好地為沿線客流提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)，并獲得預(yù)期的經(jīng)濟效益和社會效益。

1 有關(guān)列車開行方案的研究現(xiàn)狀

目前，在國外已經(jīng)實現(xiàn)了客流預(yù)測和旅客列車開行方案的有機結(jié)合，通過模型編制體現(xiàn)了客流預(yù)測與列車開行方案一體化的設(shè)計思想。我國確定旅客列車開行方案的傳統(tǒng)做法是根據(jù)客流計劃繪制區(qū)段客流密度圖，清楚、直觀地表示出各客流區(qū)段分方向別的旅客流量、流向，以及客流大量發(fā)生、消失和變化的地點，劃分各種旅客列車運行區(qū)段、確定列車種類、計算開行對數(shù)。但這完全是以完成的客運量為基礎(chǔ)，預(yù)測未來的客流量。用傳統(tǒng)方法確定武廣高速鐵路旅客列車開行方案，存在一定的局限性。因為已完成的運量資料反映的是社會經(jīng)濟系統(tǒng)在過去的路網(wǎng)、運輸技術(shù)和政策條件下的運輸量，以此為出發(fā)點預(yù)測未來的區(qū)段客流密度不能完全反映未來的運輸需求，特別是對中長期運量的預(yù)測。當然，這種方法作為短期預(yù)測具有一定的優(yōu)越性，其簡單且由于短期內(nèi)經(jīng)濟及運輸系統(tǒng)的“慣性”和“繼承性”，可以認為其在這個時期具有某種規(guī)律性。

有學(xué)者研究提出了合并式列車開行方案的設(shè)想，并分析了合并式列車開行方案的優(yōu)缺點，探討了合并式列車開行方案的設(shè)計原則與方法[1]。 還有學(xué)者對節(jié)拍式列車開行方式的優(yōu)勢進行了分析，其可實現(xiàn)車站服務(wù)頻率的穩(wěn)定化和列車運行時刻規(guī) 律化，旅客能較自由地安排行程，增加了出行的便捷性，同時優(yōu)化鐵路運輸組織，有利于客運營銷[2]。還有研究分析了周期性運行圖列車開行方案的特點，并對平均化停站方案進行了研究[3]。

2 武廣高速鐵路列車開行方案的優(yōu)化

武廣高速鐵路第一階段 (開通初期) 每日開行動車組列車 28 對，其中武漢—廣州北 20 對，武漢—長沙南2對，長沙南—廣州北5對，岳陽東—廣州北1對，共使用 CRH2-300 型動車組 20 組、CRH3 型動車組 20 組。第二階段 (2010年春運期間)每日開行動車組列車 37 對，其中武漢—廣州南28對，武漢—長沙南1對，長沙南—廣州南4對，岳陽東—廣州南1對，韶關(guān)—廣州南3對，共使用CRH2-300 型動車組 20 組、CRH3 型動車組 24 組。第三階段 (2010年春運后非節(jié)假日期間) 每日開行動車組 36 對，其中武漢—廣州南 32 對，長沙南—廣州南4對。共使用 CRH2-300 型動車組 20 組、CRH3 型動車組 25 組。分析這3個階段的列車開行方案，存在部分動車組在始發(fā)終到站停留時間過長、列車運行規(guī)律性不強和不能較好適應(yīng)客流規(guī)律等情況，需要不斷進行優(yōu)化。

2.1 列車開行方案的編制思路

武廣高速鐵路列車開行方案的編制思路是組織兩個列車運行區(qū)段，即武漢—廣州、長沙—廣州，盡可能開行武漢—廣州的動車組列車，適當開行長沙—廣州的動車組列車。根據(jù)前兩個階段的運營經(jīng)驗，7：30—9：30 和 18：00—20：00為旅客集中出行的時段，即黃金時間段。在黃金時段內(nèi)，應(yīng)組織列車密集到發(fā)，適當考慮列車晚點緩沖時間，列車間隔時間以 12 min 左右為宜。在其他運營時間段，客流量相對較少，列車間隔時間可以延長。同時，應(yīng)組織均勻化停站方案，每列動車組列車的平均停站次數(shù)為 5～6 次，組織少量武漢—廣州 (往返) 不停站的直達動車組列車，滿足高速鐵路直達客流的需要。

（1）確定武廣高速鐵路吸引范圍的所有OD。

2.2 列車開行方案的優(yōu)勢

（1）固定武廣高速鐵路沿線車站的服務(wù)頻率。每隔一段時間就有列車在站停車，可實現(xiàn)車站服務(wù)頻率的固定化，旅客不必查閱列車時刻表就可直接到車站乘車；旅客在到達車站后可隨時選擇合適的列車出發(fā)，不必提前到站候車，或者擔心晚到站漏乘和無法出行等情況，增加了旅客出行的便捷性，真正實現(xiàn)列車“高密度、小編組、公交化”開行。

（2）調(diào)查統(tǒng)計各 OD 歷年的社會客運總量 (包括既有鐵路、航空、公路運量)。

（3）進一步誘增武漢—長沙的客流量。分析武廣高速鐵路前兩階段的客流量統(tǒng)計數(shù)據(jù)，長沙—廣州的區(qū)段客流密度約為武漢—長沙區(qū)段的2倍。雖然列車在武漢—長沙的上座率相對較低，但組織開行較低上座率的動車組列車，可以誘增更多的高速鐵路客流。實際上，客流量的大小與列車開行對數(shù)是密切相關(guān)的。列車開行對數(shù)越多，旅客乘車就越方便，就越有可能吸引更多的客流；反之，客流就可能轉(zhuǎn)向其他運輸方式。武廣高速鐵路應(yīng)在“以流定線”的基礎(chǔ)上，盡可能多地引流上線，即在滿足基本預(yù)測客流的基礎(chǔ)上，優(yōu)化列車開行方案，提高旅客列車服務(wù)頻率及水平，以進一步誘增更多的潛在客流。武漢—長沙區(qū)段客流潛力大，沿線經(jīng)濟發(fā)展程度相對落后于長沙—廣州區(qū)段，目前高速鐵路運量占整個鐵路客運通道運量的比重只有 27%，隨著旅客消費能力的不斷提高，高速鐵路的客流分擔率還會逐漸增長。

采用ELISA法檢測小鼠血清中抗ds-DNA抗體、IgG、IgM、TNF-α、IL-6、IFN-γ水平，按照相應(yīng)試劑盒說明書進行操作。

3 武廣高速鐵路非節(jié)假日期間的列車開行方案

3.1 客流量預(yù)測

應(yīng)用比較成熟的四階段法的客流預(yù)測方法對武廣高速鐵路 2011 年非節(jié)假日期間吸引客流進行預(yù)測，其主要步驟如下。

（3）預(yù)測各 OD 未來年度的客流總量 (包括趨勢客流量和誘增客流量)。

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)是耕地保護和治理的基礎(chǔ)支撐。鹽堿地改良要綜合利用工程、化學(xué)、物理、生物等技術(shù)所形成的合力，根據(jù)不同地區(qū)的條件，采用定制化的技術(shù)方案。包括技術(shù)方面的創(chuàng)新及有效集成，特別是在技術(shù)的研發(fā)過程中要注重將技術(shù)的先進性與經(jīng)濟的可行性緊密結(jié)合，因地制宜。

（2）客流組織和行車組織相對簡單。車站列車到發(fā)的規(guī)律化、節(jié)奏化，可有效提高車站的作業(yè)組織效率，有利于實現(xiàn)車站作業(yè)自動化。車站服務(wù)頻率穩(wěn)定化，客流到發(fā)將呈現(xiàn)出一定的規(guī)律，從而可以有效組織旅客集散，減輕客流對車站服務(wù)設(shè)施的壓力。將列車運行區(qū)段由原來的5個合并為武漢—廣州、長沙—廣州2個，便于調(diào)度人員進行運輸組織和管理，每個時間段 T 即周期內(nèi)各種列車的開行數(shù)量、運行順序和速度近似，降低了運行線鋪畫和調(diào)整的難度。

（4）減少動車組列車在沿途各站越行的概率。根據(jù)有關(guān)研究，組織一次列車越行需扣除線路通過能力約 10 min，而且也增加調(diào)度員的運輸組織難度和行車安全隱患，因此同等級旅客列車越行是不合理的，應(yīng)盡量避免。在平均化停站方案中，組織列車在車站交錯停車，在旅客乘降量大的車站多安排停站次數(shù)，由于動車組列車的平均旅行速度基本相同，因此列車運行線接近于平行鋪畫，減少動車組列車在沿線各站越行的概率，可充分利用高速鐵路的通行能力。

很多看過嘉琪跳舞的人都稱她是“天才”，嘉琪卻直言：“我剛開始跳舞的時候，真的很笨。一個最簡單的舞蹈動作，老師一教，別的同學(xué)就會了，我卻手腳僵住，整個人愣在了那里，像一個木偶娃娃?！彼f上課時，最害怕聽到老師說給大家10分鐘的時間練習(xí)，一會一個一個到前面來跳?！耙粋€，一個，聽到這四個字，我慌的手心直出汗?！睘榱司毘黾∪獾恼饎痈?，才7歲的小女孩，卻跟著成年舞者一起做俯臥撐，甚至舉啞鈴練體能?！袄鄣娇炜蘖耍蠋熞缓懊?，就馬上爬起來，咬著牙接著練習(xí)。”

通過單擊主界面中的“添加學(xué)生信息”按鈕，進入圖2所示inputDialog界面。InputDialog界面類是在Qt Creator開發(fā)環(huán)境中界面文件下通過添加繼承于QDialog類自動生成。在Qt中為了能實現(xiàn)事件處理及界面跳轉(zhuǎn)可以通過對控件的信號函數(shù)添加槽函數(shù)，當單擊圖1的“添加學(xué)生信息”按鈕時，發(fā)出一個click信號，再在click信號函數(shù)上添加on_inputButton_clicked()槽函數(shù)來實現(xiàn)從主界面到添加學(xué)生信息界面的跳轉(zhuǎn)。

（4）預(yù)測未來年度武廣高速鐵路在其作用的各OD 間的分擔客流量。

其實要回答這個問題，更多的是法價值判斷的問題。按照傳統(tǒng)的合同法規(guī)定來判斷合同成立的時點，應(yīng)當是電商平臺在網(wǎng)站上展示商品為要約，消費者下單后為承諾，之后的交付貨款和發(fā)貨行為均是合同的履行。但電商合同中一般會通過格式條款將合同成立的時點設(shè)置為電商平臺發(fā)送訂單確認信息時，延后了合同成立生效的時點。

根據(jù)有關(guān)研究，趨勢客流量反映的是武廣高速鐵路客流吸引范圍地區(qū)由于社會人口的增加及經(jīng)濟總量的增長，產(chǎn)生的更大運輸需求而形成的客流。這部分客流呈現(xiàn)出連續(xù)漸進的增長態(tài)勢，其歷年的流量表現(xiàn)為一種有序有界的序列，可采用建立GM(1，1) 灰色模型對灰色系統(tǒng)進行預(yù)測。誘增客流量是指由于新建武廣高速鐵路，該運輸通道交通設(shè)施等硬件條件改變，使人們在心理上產(chǎn)生出行愿望，進而形成一種客流量。誘增客流量從無到有，經(jīng)歷逐步形成、快速增長、逐漸穩(wěn)定3個階段，可應(yīng)用重力模型進行分析。預(yù)測年度高速鐵路在其作用的各 OD 間的分擔客流量可采用 MNL (Multi-Nominal Logit) 模型進行估計。

考慮到鐵路運輸組織的特點，在非節(jié)假日期間，客流在1對 OD 間基本是平衡的，即旅客列車是成對開行的，因此可以僅對武廣高速鐵路的上行客流進行分析。通過對近5年武廣運輸通道既有交通運輸方式客流情況的調(diào)查和統(tǒng)計分析，按照四階段法預(yù)測武廣高速鐵路 2011 年非節(jié)假日期間的上行日均客流量，其結(jié)果如表1所示。

教師不動聲色，向?qū)W生布置任務(wù)：既然有的同學(xué)對這種方法不太認可，那么大家就想一想，不用這個公式，能不能得出k1與k2的關(guān)系？

表1 武廣高速鐵路2011年非節(jié)假日期間動車組列車數(shù)

3.2 列車開行區(qū)段及對數(shù)

武廣高速鐵路不同運行區(qū)段、不同運輸距離需要開行的動車組列車數(shù)量可按下式計算：

式中：ni為 i 區(qū)段應(yīng)開行的動車組列車數(shù)量；Ai為 i區(qū)段非節(jié)假日期間日均客流密度，人.km/km；K波為客流月度波動系數(shù)，K波＞1；m 為動車組的平均定員，席/組；φ 為列車的合理上座率，0＜φ＜1。

目前，武廣高速鐵路采用 CRH3、CRH2-300型動車組，平均定員按 600 人計算，客流波動系數(shù)取 1.4，武漢—長沙、長沙—廣州區(qū)段客流量差別較大，因此非節(jié)假日期間列車的合理上座率武漢—長沙取 0.7，長沙—廣州取 0.9。根據(jù)武廣高速鐵路2011 年非節(jié)假日期間客流預(yù)測數(shù)據(jù)，確定的動車組列車開行數(shù)量如表1所示。

2011 年廣州南站將全面竣工投產(chǎn)，武漢—廣州南的配套設(shè)施將全部就位，按照表1 的計算結(jié)果，建議武廣高速鐵路 2011 年非節(jié)假日期間開行動車組列車 38 對，其中武漢—廣州南 30 對 (重聯(lián) 28 對，單組2對)，長沙南—廣州南8對 (均重聯(lián))。鋪畫武廣高速鐵路 2011 年非節(jié)假日期間列車運行圖，共需要運用動車組 46 組。在運營時段、黃金時段、非黃金時段，武漢—長沙列車平均間隔時間約為 32 min、15 min、60 min，長沙—廣州分別約為 25 min、12 min、40 min，具有較高的列車服務(wù)頻率和服務(wù)水平。

3.3 停站方案設(shè)計

按照平均化停站方案的設(shè)計理念，考慮沿途各站乘降車人數(shù)，設(shè)計武廣高速鐵路 2011 年非節(jié)假日期間列車停站方案如表2所示。

表2 武廣高速鐵路2011年非節(jié)假日期間列車停站方案

[1] 韓延慧，聶 磊，劉 鋼. 高速鐵路合并式列車開行方案分析與設(shè)計[J]. 鐵道運輸與經(jīng)濟，2001，23(10)：30-33.

[2] 景曉志，韓寶明，張 琦. 客運專線節(jié)拍式列車開行方式的優(yōu)勢與適用條件[J]. 中國鐵路，2008(12)：36-39.

[3] 陳 慧，楊 浩. 客運專線周期運行圖列車開行方案的研究[J]. 鐵道運輸與經(jīng)濟，2006， 28(12)：80-83.

[4] 肖龍文，史 峰. 鐵路公交化旅客列車開行方案優(yōu)化[J]. 湖南大學(xué)學(xué)報，2009，36(1)：85-88.

1003-1421(2011)02-0013-04

U292.3+5；U292.7+3

B

2010-01-29

2010-04-13

責任編輯：林 欣