于周期性列車運行圖的加線技術(shù)研究

高琪

摘 要：周期性列車運行圖是國外高速鐵路普遍采用的運行圖模式，但我國高速鐵路"點多、線長、面廣、跨線列車多"， 一些線路只能采用部分列車周期運行、部分列車非周期運行的模式，即周期與非周期相結(jié)合的模式。國外對純周期運行圖編制已有完善的編制理論和系統(tǒng)，但國內(nèi)外對"周期+非周期模式"運行圖編制理論的研究還不是很多。本論文是在周期列車運行圖的基礎(chǔ)上，研究非周期列車運行線的加線技術(shù)，這是"周期+非周期模式"列車運行圖編制的一個重要方面。是實現(xiàn)周期與非周期相結(jié)合的列車運行圖編制的關(guān)鍵技術(shù)之一。

關(guān)鍵詞：列車運行圖；非周期運行線；加線模型

“十一五”期間，高速鐵路的發(fā)展已經(jīng)成為了舉國上下關(guān)注的焦點。按照新調(diào)整的中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃，到2012年，中國將建成以北京為中心的8小時高速鐵路交通圈，到2020年我國將建成總長1.8萬公里，聯(lián)結(jié)30多個大城市的高速鐵路網(wǎng)。高速鐵路的發(fā)展既面臨著難得的歷史機(jī)遇，也面臨運輸需求迅速增長和運營組織要求不斷提高的嚴(yán)峻考驗。

1 我國高速鐵路列車運行圖的特點

（1）列車開行早晚高峰更加明顯

高速鐵路為旅客出行提供快捷、方便的旅行條件是其運輸組織工作的出發(fā)點，目前，我國鐵路客流平均行程為400公里，這說明大部分的客流出行規(guī)律大體上是早出晚歸，高速鐵路也符合這一規(guī)律。高速鐵路的列車運行圖其列車運行線的安排必須滿足旅客出行規(guī)律的要求。對于一條普通鐵路而言，由于旅客列車對數(shù)較少，高峰時段旅客列車密集到發(fā)的情況不十分明顯，而高速鐵路在高峰時段旅客列車，尤其是短途旅客列車幾乎是按最小列車追蹤間隔密集到發(fā)。由于高峰時段大量列車密集到發(fā)，造成運力資源利用極不均衡，高峰時段全部投入運用，非高峰時段大量閑置。因此，高速鐵路應(yīng)對其高峰時段的運輸能力（如到發(fā)線通過能力）、供電能力、動車組需要量進(jìn)行檢算。

（2）高速線與既有線的銜接緊密

高速鐵路在開通后的一段時間內(nèi)將有一定數(shù)量旅客列車跨線運行，即使在后期進(jìn)入全高速階段，高速列車也還可能下高速線或從既有線上高速鐵路運行。這就勢必存在高速線上的列車與全路直通客車方案的銜接問題。高速線與既有線列車運行線的銜接相當(dāng)重要，因為它直接關(guān)系著整個列車運行圖的布局、高速列車的設(shè)定順序等重要原則。

（3）列車運行圖上出現(xiàn)有效時間帶

高速鐵路一般以夜間某個時間段作為“天窗"時間（以0：00—6：00為例），一來供線路及牽引供電設(shè)備的養(yǎng)護(hù)維修用，二來在高速鐵路未成網(wǎng)前，客專上列車的運行時間都比較短，0：00—6：00無人乘車。由于“天窗"多采用矩形，列車在0：00.6：00點內(nèi)無法行車，形成一張非閉合的列車運行圖，因此，對不同運行距離和運行速度的列車就形成了不同的有效時間帶。

2 加線問題和列車運行圖調(diào)整問題的區(qū)別與聯(lián)系

（1）很多情況下，加線問題所添加的為高峰線，插入難度大

編制“周期+非周期模式"列車運行圖，需要在高峰周期圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行抽線和加線調(diào)整而成，通常來說，周內(nèi)工作日和周末或不同季節(jié)的運行圖都需要根據(jù)客流的波動在出行的高峰時間段插入新的運行線以滿足出行需求。在能力緊張的區(qū)段添加運行線，加大了運行圖的調(diào)整難度。

（2）加線問題屬于全局優(yōu)化問題，調(diào)整范圍大

添加運行線主要有：利用運行圖預(yù)留通過能力直接插空加線；對原運行線進(jìn)行調(diào)整的方法。高速鐵路的能力利用率高，在周期圖中預(yù)留的通過能力十分有限，因此，加線過程中主要是采用對原運行線調(diào)整的方法。在高速鐵路上，由于運行了不同速度等級的列車，并且添加的非周期運行線都有始發(fā)時間的約束，這使得添加的運行線在其始發(fā)時間范圍內(nèi)難以組織追蹤運行，通常情況下需要改變列車的發(fā)車順序，加大了調(diào)整范圍。

（3）調(diào)整手段不同

既有線運行圖調(diào)整的問題中，只是影響晚點列車的后續(xù)列車，并且各列車的始發(fā)時間不能早于原圖的發(fā)車時間。而加線過程是一個編制列車運行計劃圖的過程，加入一條運行線，不只是影響加入線的后續(xù)列車，前行列車也要加入到調(diào)整的隊列中，并且在調(diào)整中，列車發(fā)車時間不受必須晚于原圖時間約束。高速鐵路在進(jìn)行加線時可以借鑒既有線運行圖調(diào)整的方法，同時也應(yīng)該考慮高速鐵路運營的特點，設(shè)置合適的調(diào)整方法。

3加線過程中的調(diào)整方法

在加線過程中，列車運行調(diào)整手段主要采用以下兩種方式，深度搜索和廣度搜索。深度搜索是通過對每列車f的車計劃進(jìn)行重新設(shè)定，廣度搜索是通過對每個車站k的站計劃重新設(shè)定。

（1）深度搜索必須對每列車設(shè)定其在各站的到發(fā)時刻，在列車f沿全線各站設(shè)定完畢后，才開始對列車i+1進(jìn)行設(shè)定。這種方法在后續(xù)車計劃與前行車計劃發(fā)生沖突時，必然導(dǎo)致只能更改后車計劃。否則將導(dǎo)致設(shè)定過程的反復(fù)進(jìn)行。按車計劃進(jìn)行調(diào)整的弱點在于易導(dǎo)致運行計劃的大面積改變，而且后續(xù)列車的調(diào)整無法充分利用。

（2）廣度搜索就是在各站對所有通過本站的列車的發(fā)車次序和到發(fā)時分進(jìn)行重新設(shè)定。新增列車只影響本站及后續(xù)未設(shè)各站的列車，而這種影響可以通過區(qū)間調(diào)整的補償而降低。這種方法使得各站能根據(jù)當(dāng)時的具體情況充分利用行車裕度靈活地決定列車在本站發(fā)車的最佳次序和到發(fā)時分，并且已設(shè)各站的調(diào)整不影響其他站的調(diào)整，從而可以較靈活地實現(xiàn)對運行計劃的實時調(diào)整。

從定量的角度對周期圖編制的密度和結(jié)構(gòu)進(jìn)行反饋如果是在周期圖高密度，能力緊張的情況下，插入非周期運行線會使得周期結(jié)構(gòu)破壞較大，周期圖的優(yōu)勢無法體現(xiàn)出來，因此，有必要在周期圖編制前期，對運行圖的合理密度和冗余時間分布做一個定量分析，為非周期運行線的插入預(yù)留能力，使得“周期+非周期模式”列車運行圖的編制結(jié)果更加科學(xué)。非周期性運行線加線過程中的周期性調(diào)整問題，周期性調(diào)整是指，當(dāng)插入的非周期運行線影響的周期數(shù)比較多，為了盡可能地保證運行圖的周期性，可以對每個周期都進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，使得運行圖仍然保持周期性。本論文的加線模型還不能處理這種情形，這種調(diào)整更為復(fù)雜，是一個值得進(jìn)一步研究的問題。高速鐵路大規(guī)模成網(wǎng)，高密度運行是我國高鐵發(fā)展的趨勢，隨著高速鐵路之間、高速鐵路與既有線之問銜接點的增多，給加線帶來了更多銜接方案的約束，增加了加線的難度，如何在大規(guī)模成網(wǎng)的條件下完成就“周期+非周期模式”運行圖的編制，值得進(jìn)一步的研究。

結(jié)束語

列車運行圖的鋪畫是高速鐵路運輸組織工作的核心，我國高速鐵路“點多、線長、面廣、跨線列車多”，各條線里程、運營條件、客流條件差別較大，一些運營情況較簡單的線路國外的周期性列車運行圖的模式仍然適用，而對于情況復(fù)雜的線路完全照搬國外周期圖模式將有一定困難。是在此背景下，研究了周期性列車運行圖的拓展問題，結(jié)合周期性列車運行圖的優(yōu)勢，探索了適合于我國高速鐵路的列車運行圖模式，并為這種新模式列車運行圖的編制提供了理論依據(jù)和技術(shù)支持。

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