城際客運(yùn)專線列車運(yùn)行調(diào)整策略研究

陳 東，吳柏青，李永輝

（1.西南交通大學(xué) 峨眉校區(qū)交通運(yùn)輸系，四川 峨眉 614202；2.西南交通大學(xué) 牽引動力國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610031；3.西南交通大學(xué) 峨眉校區(qū)計(jì)算機(jī)與通信工程系，四川 峨眉 614202）

城際市客帶運(yùn)規(guī)專劃線和主修要建是的指服在務(wù)人于口經(jīng)稠濟(jì)密區(qū)的或都城市市圈群或的城網(wǎng)絡(luò)化快速軌道交通系統(tǒng)，主要承擔(dān)沿線各城市和主要中心城鎮(zhèn)之間的客流，并兼顧城市組團(tuán)和次中心城鎮(zhèn)之間的客流，采取小編組、高密度、公交化運(yùn)行的行車組織方式[1]；城際客運(yùn)專線列車在運(yùn)行過程中由于受到不良天氣條件，如降雪、降雨、降霧、大風(fēng)及冬季低溫等的影響，可能造成動車組、CTC 設(shè)備、信號系統(tǒng)及地面設(shè)備的故障或帶來安全隱患，從而造成行車延誤[2]。已有研究大多偏重于既有線、新建中長途客運(yùn)專線或是城市軌道交通的列車運(yùn)行調(diào)整，較少涉及城際客運(yùn)專線的運(yùn)行調(diào)整。城際客運(yùn)專線在運(yùn)距、運(yùn)輸組織模式、開行方案等方面不同于既有線、中長途客運(yùn)專線，也有別于城市軌道交通。分析城際客運(yùn)專線的運(yùn)輸組織特點(diǎn)，制定適合的列車運(yùn)行調(diào)整目標(biāo)及策略，對于提高列車運(yùn)行調(diào)整的針對性、效率和運(yùn)輸組織水平具有積極意義。

1 城際客運(yùn)專線運(yùn)輸組織特點(diǎn)

1.1 列車種類

根據(jù)城際客運(yùn)專線所處的區(qū)域，列車種類可分為運(yùn)行本線列車及跨線列車 (假定存在) 和只運(yùn)行本線列車兩類。本線列車開行方案的制定，已有研究大多傾向于開行一站直達(dá)高速列車和站站停中速列車兩類。因此，可將城際客運(yùn)專線的列車種類分為直達(dá)高速列車、中速列車和跨線列車3類。

1.2 技術(shù)特征

城際客運(yùn)專線具有站距短、小編組、高密度等公交化列車運(yùn)行的特點(diǎn)，這是由客流成分和旅客平均運(yùn)距決定的。長短途客流對運(yùn)輸質(zhì)量的需求存在很大的差異，長途客流主要追求速度和舒適性，短途客流主要追求乘車的便捷、快速。城際客運(yùn)專線主要是商務(wù)、公務(wù)、上下班通勤、探親訪友、購物旅游等客流，平均運(yùn)距介于城市交通與中長途運(yùn)輸之間，旅客能承受的候車時間比較短，適宜開行小編組、高密度的公交化列車，并在高峰時段組織列車密集到發(fā)。

1.3 采用規(guī)格化運(yùn)行圖

所謂規(guī)格化，是指單元時間內(nèi)開行的列車種類、數(shù)量、停站地點(diǎn)等基本相同。規(guī)格化運(yùn)行圖(節(jié)拍式開行方案) 由于具有周期性重復(fù)的特點(diǎn)，規(guī)律性強(qiáng)，為旅客乘車提供了極大的便利，同時便于運(yùn)營管理，能較好地解決列車晚點(diǎn)的運(yùn)行調(diào)整問題。日本城際鐵路多年來一直采用規(guī)格化運(yùn)行圖安排列車運(yùn)行，運(yùn)營效果較為理想。

1.4 閉塞方式

城際客運(yùn)專線的閉塞方式采用移動閉塞(Moving Block)。移動閉塞技術(shù)通過車載設(shè)備和軌旁設(shè)備不間斷的雙向通信，控制中心可以根據(jù)列車實(shí)時速度和位置動態(tài)計(jì)算列車的最大制動距離。列車的長度加上這一最大制動距離并在列車后方加上一定的防護(hù)距離，便組成了一個與列車同步移動的虛擬分區(qū)[3]，如圖1所示 。由于保證了列車前后的安全距離，兩個相鄰的移動閉塞分區(qū)就能以很小的間隔同時移動，使列車能以較高的速度和較小的間隔運(yùn)行，從而提高運(yùn)營效率。采用移動閉塞技術(shù)能方便地調(diào)整前后列車的運(yùn)行速度，便于運(yùn)行調(diào)整措施的實(shí)現(xiàn)。

圖1 移動閉塞系統(tǒng)的安全行車間隔示意圖

從以上運(yùn)輸組織特點(diǎn)可知，城際客運(yùn)專線具有列車種類單一，運(yùn)行調(diào)整難度?。徽鹃g距離短、開行密度高、公交化特征明顯；采用規(guī)格化運(yùn)行圖、移動閉塞方式等特點(diǎn)，為列車的運(yùn)行調(diào)整提供了良好的條件。同時也決定了當(dāng)列車發(fā)生延誤時，本線客流容易流失，而當(dāng)站站停中速列車單純以“趕點(diǎn)”形式恢復(fù)運(yùn)行秩序時，可能造成緊跟前車進(jìn)站的后車座席大量虛靡。因此，合理的運(yùn)行調(diào)整目標(biāo)是解決此類問題的關(guān)鍵。

2 城際客運(yùn)專線列車運(yùn)行調(diào)整策略

2.1 列車運(yùn)行調(diào)整目標(biāo)

盡快恢復(fù)運(yùn)行秩序是各類列車運(yùn)行調(diào)整的總目標(biāo)，在這一總目標(biāo)下，具體目標(biāo)可表述為總晚點(diǎn)時間最短、總晚點(diǎn)列數(shù)最少等[4]?；诔请H客運(yùn)專線的運(yùn)輸組織和客流特點(diǎn)分析，將本線一站直達(dá)高速列車、跨線列車定義為一類列車，將站站停中速列車定義為二類列車，對這兩類列車分別采取不同的調(diào)整目標(biāo)。將一類列車的調(diào)整目標(biāo)簡化為總晚點(diǎn)時間及總晚點(diǎn)列數(shù)最少；二類列車的調(diào)整目標(biāo)簡化為盡快恢復(fù)合理到發(fā)間隔。

（1）加權(quán)總晚點(diǎn)時間最少。其計(jì)算公式為：

式中：tD為列車的總晚點(diǎn)時間；n為列車總數(shù) (站站停中速列車除外)；m 為列車停站總數(shù)；Tik和 Ti'k分別為列車 i 在 k 站的實(shí)際到達(dá)時間、計(jì)劃到達(dá)時間；wi為不同種類列車的權(quán)重。

公式的具體含義可表述為：列車的總晚點(diǎn)時間最少可以理解為加權(quán)晚點(diǎn)時間最少。在城際客運(yùn)專線中，將一站直達(dá)高速列車及跨線中長途客運(yùn)專線列車設(shè)為高等級列車，將跨線中速列車設(shè)為低等級列車，并賦予其不同的權(quán)重。站站停中速列車的晚點(diǎn)時間不予以考慮，并假定站站停中速列車不引起該類列車的連帶晚點(diǎn)。

（2）總晚點(diǎn)列車數(shù)最少。其計(jì)算公式為：

式中：ND為總晚點(diǎn)列車數(shù)量。

（3）列車到發(fā)最均衡。站站停中速列車為沿線城鎮(zhèn)客流服務(wù)，在功能上和城市軌道交通系統(tǒng)極為相近。當(dāng)城際客運(yùn)專線的站站停中速列車發(fā)生延誤時，單純以“趕點(diǎn)”的形式恢復(fù)時刻表的調(diào)整措施將可能導(dǎo)致前車剛走，后車緊隨而至，從而造成后車座席虛靡，對運(yùn)力是一種浪費(fèi)。在此種情況下，旅客服務(wù)并沒有明顯的改善。因此，對于站站停中速列車，應(yīng)以盡快恢復(fù)合理的到發(fā)間隔為主要的調(diào)整目標(biāo)。其計(jì)算公式為：

式中：l 為站站停中速列車總數(shù)；m 為列車停站總數(shù)；tp為 j 站經(jīng)停列車平均到達(dá)間隔時間；tv為 j 站第 k+1 列車和第 k 列車的到發(fā)間隔時間與該站 m列車的平均到發(fā)間隔時間的差值，T'jk為列車 k 在 j 站的實(shí)際到達(dá)時間。

2.2 運(yùn)行調(diào)整策略

運(yùn)行調(diào)整策略是指一定的運(yùn)行調(diào)整原則和措施。借鑒相關(guān)研究方法[5]，通過對城際客運(yùn)專線運(yùn)輸組織特點(diǎn)、客流特征和調(diào)整目標(biāo)的分析，提出以下調(diào)整原則和措施。

2.2.1 運(yùn)行調(diào)整原則

（1）區(qū)別對待站站停中速列車及其他種類列車，根據(jù)前述調(diào)整目標(biāo)，將站站停中速列車作為相對獨(dú)立的一類車進(jìn)行考慮。①其他種類列車是否越行站站停中速列車，根據(jù)列車相互之間的權(quán)重進(jìn)行判斷。如果其他種類列車權(quán)重高于中速列車，則越行；否則，不越行。②站站停中速列車不越行一站直達(dá)及跨線高速列車。③站站停中速列車是否越行跨線中速列車，視列車權(quán)重而定。

（2）明確跨線高速列車和本線一站直達(dá)高速列車的等級，根據(jù)列車等級選擇調(diào)整策略。根據(jù)列車等級的不同，可以有以下調(diào)整原則：①低等級列車不得引起高等級列車連帶晚點(diǎn)；②高等級列車在必要時可接受低等級列車一定時間的連帶晚點(diǎn)；③部分高等級列車可接受低等級列車一定時間的連帶晚點(diǎn)，其他列車絕對優(yōu)先。

（3）明確站站停中速列車和跨線中速列車的等級，根據(jù)列車等級選擇調(diào)整策略。其調(diào)整原則同上。

（4）站站停中速列車之間，盡快恢復(fù)合理的到發(fā)間隔。基于這一原則，站站停中速列車在發(fā)生晚點(diǎn)時，晚點(diǎn)列車采取“趕點(diǎn)”運(yùn)行的同時，后車可根據(jù)前后列車情況采取“趕—壓”結(jié)合方式，即前車趕點(diǎn)，后車延點(diǎn)，使這類列車在車站的到發(fā)時間分布相對均衡。城際客運(yùn)專線采用的移動閉塞技術(shù)，為這一調(diào)整措施的實(shí)施提供了技術(shù)保證。

2.2.2 運(yùn)行調(diào)整措施

基于上述調(diào)整原則，城際客運(yùn)專線中可能采取的調(diào)整措施主要包括：變更列車到發(fā)時刻；變更列車到發(fā)順序；改變列車車站行車方式；變更列車區(qū)間運(yùn)行時間；增開列車；取消列車 (謹(jǐn)慎使用)，建議僅限于站站停中速列車；中速列車下線運(yùn)行；變更列車運(yùn)行交路，組織列車在具備條件的中間站折返；變更動車組交路；啟用熱備車組；通過空車調(diào)撥運(yùn)用其他站空閑動車組；變更列車接續(xù)時間；變更?？空九_等。

在使用不同的調(diào)整措施時會有不同的難度和應(yīng)用效果，應(yīng)根據(jù)列車晚點(diǎn)對運(yùn)行秩序的影響程度判斷采用的具體措施或幾種措施的組合。同時，還應(yīng)參考已有城際客運(yùn)專線的實(shí)際運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)[6]，在調(diào)整時注意與客運(yùn)服務(wù)系統(tǒng)的信息溝通，將各種調(diào)整措施的負(fù)面影響減至最小，避免客運(yùn)組織失誤。

2.2.3 運(yùn)行調(diào)整措施評價(jià)及分析

基于上述調(diào)整原則所采取的各種措施，在實(shí)際應(yīng)用時，需要對其調(diào)整效果 (或是否可行) 進(jìn)行評價(jià)。基于上述調(diào)整目標(biāo)、原則和措施，建立了基于城際客運(yùn)專線運(yùn)行調(diào)整策略的運(yùn)行仿真平臺，該平臺的工作流程如下。

步驟 1：根據(jù)待調(diào)整列車集合，確定列車種類及調(diào)整目標(biāo)和調(diào)整原則。

步驟 2：從調(diào)整措施集合中選取適當(dāng)?shù)恼{(diào)整措施 (可人工干預(yù))。根據(jù)列車運(yùn)行約束條件，推演該調(diào)整措施的執(zhí)行效果，并判定沖突點(diǎn)。

步驟 3：運(yùn)用列車運(yùn)行狀態(tài)推導(dǎo)、運(yùn)行圖平移等方式，消除沖突點(diǎn)，如不能消解，轉(zhuǎn)步驟 2。

步驟 4：對運(yùn)行調(diào)整措施進(jìn)行指標(biāo)評價(jià)，如滿意，則得到應(yīng)用調(diào)整措施。否則，轉(zhuǎn)步驟 2。

在列車運(yùn)行調(diào)整措施的執(zhí)行中，沖突的消解一直是難點(diǎn)，仿真平臺采用平移運(yùn)行線的方法進(jìn)行沖突消解，當(dāng)無法消解時，重新選擇調(diào)整措施，直至得到可行調(diào)整措施為止。得到可行調(diào)整措施后，運(yùn)用調(diào)整指標(biāo)，對該措施進(jìn)行評價(jià)，如果滿意，即得到可執(zhí)行措施。

3 結(jié)束語

在分析城際客運(yùn)專線列車運(yùn)行組織特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)不同種類的列車指出其應(yīng)采用不同的調(diào)整目標(biāo)。通過闡述在調(diào)整目標(biāo)下的運(yùn)行調(diào)整原則，列舉了可能采取的運(yùn)行調(diào)整措施，并提出了運(yùn)行調(diào)整措施仿真平臺的構(gòu)建流程。但是，在研究中尚未深入分析運(yùn)行沖突消解的具體措施，同時運(yùn)行調(diào)整指標(biāo)也有待進(jìn)一步深入研究。

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