客運專線動車組運用周轉計算方法研究

羅繼華,黃小鋼,楊 輝

(中鐵第四勘察設計院集團有限公司,武漢 430063)

1 概述

到2020年，全國將建成客運專線16 000 km，開行動車組約2 000列。合理確定動車組的配屬及動車段(所)規(guī)模，是客運專線建設的重點內容之一。由于動車組價格昂貴，因此如何合理配置并使用動車組，減少其數量，縮小動車段(所)規(guī)模，壓縮工程投資，提高動車組運用效率，是客運專線設計、建設的重要工作環(huán)節(jié)，做好這項工作對推進高速鐵路的可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。

本文采用Excel表格函數的方法，建立基于列車對數、周轉時間、日車公里、動車段(所)規(guī)模等參數的數學模型，可動態(tài)反映動車組周轉相關參數，并據此計算出客運專線或鐵路樞紐內動車組運用套數、動車段(所)規(guī)模，優(yōu)化動車組與段(所)的關系，從而減少動車組配屬數量、縮小動車段(所)規(guī)模、提高動車組運用效率[1-3]。

2 動車組周轉參數

2.1 動車組周轉接續(xù)

所謂動車組接續(xù)，即某一動車組按開行方案擔當交路，行至終點站或立即折返接續(xù)、或回段折返接續(xù)、或回段檢查作業(yè)后接續(xù)，回到始發(fā)站完成一次交路任務，當該動車組未超過規(guī)定的日檢里程和末班收車時間，可繼續(xù)擔當下一個交路任務[4-6]。

為計算方便，將上述三種接續(xù)簡化為一個折返時間參數參與建模。

2.2 動車組運營時間

按照國內目前動車組運營方式，動車組一般白天上線運營，晚上回動車段(所)檢修，因此設定動車組運營時間在6：00～24：00，具體到某一條客運專線，可根據實際情況實時調整[7]。

2.3 動車組日車公里

日車公里，是指動車組上線運營一天的全部里程之和。根據鐵道部的檢修規(guī)程，當動車組日車公里達到規(guī)定值時應進行技術檢查或檢修，因此在周轉數學模型中將日車公里指標，與動車組運營時間一并對動車組的運營許可形成雙重控制條件。對于長大交路而言，運營時間與日車公里作為超限警示，不作為控制性因素參與計算。

3 建立動車組周轉模型

基于Excel表格函數功能，開展動車組周轉計算方法研究，能夠很好地反映單交路或套跑交路中動車組運用駐勤、周轉接續(xù)、日車公里、運營時間等詳細參數；可準確統(tǒng)計動車組配屬、擔當交路、運營時間等參數；對于超限指標，具有警示功能。

對于每個交路，根據速度等級，將動車組分為A類車(時速300 km)、B類車(時速250 km及以下)，根據編組類型分為長編組、短編組，計算過程中按“A長”、“A短”、“B長”、“B短”4種車型分開計算。

3.1 流程(圖1)

3.2 約束條件

在動車組周轉模型中，對于每個交路，需輸入基本參數，包括交路序號、起終點站、列車對數(A、B類)、編組類型(長、短編組的百分比)、交路長度、運行速度、運營時間、折返時間。

3.3 動車組單交路周轉模型

動車組的單交路周轉前提條件是，必須滿足上一列動車組到達時間加折返時間，應早于下一列動車組的發(fā)車時間。根據列車對數、運營時間、折返時間、交路長度、運行速度等參數，動車組配屬套數計算

N=2a/T+tL/v+t取整，舍取整，入(1)

式中N——套數；

a——對數；

T——運營時間，h；

t——折返時間，h；

L——交路長度，km；

v——運行速度，km/h。

此算法從單交路動車組的運營能力出發(fā)，計算出此交路中所需的動車組套數。

3.4 動車組套跑交路周轉模型

為了減少動車組套數，考慮在列車對數較少的中、短程交路中，安排能力富余的動車組套跑相鄰的中、短程交路，盡量提高動車組運用效率。判斷某一動車組是否具有套跑能力，需根據日車公里、運營時間與相關標準進行對比分析。

日車公里=L×a×2N(2)

運營時間=2×a×(L/v+t)N-t(3)

以杭州樞紐為例，基于Excel表格函數的動車組周轉計算概況見表1。

由表1可知，對于A類車長編組，交路6與交路10、交路12與交路17具備套跑條件；對于A類車短編組，交路8與交路14具備套跑條件；對于B類車長編組，交路19與交路21具備套跑條件，在套跑計算過程中，系統(tǒng)將相關交路的動車套數進行合并核減，并以底色標出，見表2。

3.5 動車組統(tǒng)計模型

(1)單交路中動車組擔當的分配

在各交路中，當某一站作為起點站或終點站時，分別統(tǒng)計應承擔的套數，然后求和。

當車站對應著一個動車段(所)的時候，需計算存車線及檢查庫線數(折合成長編組)。

檢查庫線數=A長+A短/23+B長+B短/27(4)

存車線=A長+B長+A短+B短2×1.1-檢查庫線數(5)

(2)各交路綜合統(tǒng)計

如上所述，杭州樞紐各交路統(tǒng)計顯示，可任意查看各站點擔當的動車組套數，詳見表3。

表1 基于Excel表格函數周轉計算表概況

表2 經套跑優(yōu)化后的計算概況

表3 樞紐統(tǒng)計表概況

4 研究結論

(1)本文基于Excel表格函數和統(tǒng)計功能，提出動車組運用周轉計算方法，運用周轉計算表計算出單交路或套跑所需動車組套數及車站駐勤車數，突破了傳統(tǒng)簡單化、平均化計算方式的局限性，實現(xiàn)了交路接續(xù)、動車組套跑的邏輯判斷和計算以及動車組配屬統(tǒng)計。

(2)動態(tài)調整相關參數，優(yōu)化動車組運營參數，可減少動車組配屬，縮小動車段(所)規(guī)模，減少工程投資。

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