基于旅客出行特征的城際鐵路列車開(kāi)行方案優(yōu)化研究

何紅 雷美鳳 劉瓔慧

摘要 列車開(kāi)行方案是連接客流分配與制定列車時(shí)刻表的橋梁，一般包括列車的運(yùn)行區(qū)段、開(kāi)行頻率、停站方案以及編組計(jì)劃等內(nèi)容。列車開(kāi)行方案的確定受到諸多因素的影響，其中，客流是確定旅客列車開(kāi)行區(qū)段和開(kāi)行對(duì)數(shù)的基本依據(jù)。為了更好地服務(wù)城際鐵路旅客的出行，提高城際鐵路在運(yùn)輸市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力，需要基于旅客的出行特征，不斷優(yōu)化列車開(kāi)行方案。文章從采用多種停站模式、大小編組列車、大小交路混跑三個(gè)方面提出了優(yōu)化城際鐵路列車開(kāi)放方案的建議。

關(guān)鍵詞 城際列車;旅客出行特征;列車開(kāi)行方案

中圖分類號(hào) U292 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2022）01-0035-03

0 引言

國(guó)家《中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃（2016—2025）》提出，要在優(yōu)先使用高速鐵路、普速鐵路運(yùn)營(yíng)城際列車滿足城際客流需求的同時(shí)，規(guī)劃建設(shè)服務(wù)通勤功能和帶動(dòng)新型城鎮(zhèn)化發(fā)展，有效連接各區(qū)域內(nèi)部城市的城際鐵路。近幾年，國(guó)家多部委相繼聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于促進(jìn)市域（郊）鐵路發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》等文件，明確提出要通過(guò)頂層設(shè)計(jì)有序推進(jìn)多制式軌道交通系統(tǒng)發(fā)展，進(jìn)一步打造軌道上的現(xiàn)代化都市圈，推動(dòng)干線鐵路、城際鐵路、市域（郊）鐵路、城市軌道交通“四網(wǎng)融合”。城際鐵路是專門服務(wù)于相鄰城市間或城市群的鐵路客運(yùn)專線。目前我國(guó)城際鐵路的“上座率”整體不高，特別是線路開(kāi)通初期客流低迷，致使大部分運(yùn)營(yíng)企業(yè)出現(xiàn)虧損。究其原因，一是由于大多數(shù)城際鐵路還處于客流培育期，且培育時(shí)間較長(zhǎng);二是由于城際鐵路現(xiàn)有運(yùn)營(yíng)模式與客流現(xiàn)狀不匹配，主要體現(xiàn)在列車開(kāi)行方案上。

1 城際鐵路列車開(kāi)行方案研究現(xiàn)狀

1.1 列車開(kāi)行方案研究現(xiàn)狀

根據(jù)城際鐵路的通勤特性，滿足短途客流并且實(shí)現(xiàn)公交化的運(yùn)營(yíng)，按需調(diào)配列車運(yùn)行圖，目前國(guó)內(nèi)城際鐵路列車運(yùn)行圖可細(xì)分為日常運(yùn)行圖、周末運(yùn)行圖以及節(jié)假日運(yùn)行圖，其中節(jié)假日運(yùn)行圖以及周末運(yùn)行圖通常為線路高峰時(shí)段運(yùn)行圖。

城際鐵路的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)一般以建立獨(dú)立的高速鐵路系統(tǒng)為主，線路上一般只運(yùn)行本線高速列車，但是存在部分城際鐵路與其他技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的客運(yùn)專線相銜接，出現(xiàn)跨線列車的運(yùn)行情況。在優(yōu)化停站方案方面，邵長(zhǎng)虹等通過(guò)采用先編制本線編制滿能力規(guī)格化列車運(yùn)行圖，后采用選線的方式編制跨線列車運(yùn)行線的創(chuàng)新模式，提出基于規(guī)格化運(yùn)行圖的高速鐵路列車停站方案設(shè)計(jì)方法。這種方法是一種滿足列車服務(wù)頻率、均衡性、可達(dá)性、最大化利用通過(guò)能力的實(shí)用高鐵停站方案設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)了京滬高速鐵路列車停站方案與列車運(yùn)行圖的協(xié)同優(yōu)化。但是，啟發(fā)式求解方法不能保證求解出的停站方案為最優(yōu)，還將進(jìn)一步研究數(shù)學(xué)模型的精確求解算法，完善基于規(guī)格化列車運(yùn)行圖的京滬高速鐵路列車停站方案設(shè)計(jì)方法，為高速鐵路列車停站方案設(shè)計(jì)提供研究依據(jù)[1-2]。

在優(yōu)化換乘接續(xù)方面，李天琦、聶磊等建立了基于換乘接續(xù)優(yōu)化的高鐵周期性列車運(yùn)行圖多目標(biāo)混合整數(shù)規(guī)劃模型，在CPF模型和研究成果的基礎(chǔ)上做出優(yōu)化改進(jìn)，從換乘頻率、動(dòng)態(tài)接續(xù)、換乘時(shí)間3個(gè)方面提高換乘服務(wù)質(zhì)量。模型引入客流OD換乘服務(wù)頻率約束和最小化換乘服務(wù)頻率欠缺值的優(yōu)化目標(biāo)，使模型不僅考慮了部分OD因無(wú)列車直達(dá)而產(chǎn)生的旅客換乘需求，同時(shí)兼顧為列車直達(dá)服務(wù)頻率不足的客流OD增加快速換乘服務(wù)。他還提出針對(duì)車站接續(xù)能力、列車合理接續(xù)數(shù)量以及接續(xù)魯棒性等換乘接續(xù)設(shè)計(jì)的精細(xì)化問(wèn)題有待進(jìn)一步研究[3]。

1.2 國(guó)內(nèi)城際列車開(kāi)行方案現(xiàn)狀

鐵路旅客列車開(kāi)行方案確定了旅客列車運(yùn)行區(qū)段、列車種類、徑路、開(kāi)行對(duì)數(shù)及車底擔(dān)當(dāng)局的計(jì)劃。城際鐵路是一種區(qū)域性的軌道交通系統(tǒng)，主要服務(wù)于城市經(jīng)濟(jì)圈內(nèi)中心城市、副中心城市、城市所轄城鎮(zhèn)之間客流[4]。列車開(kāi)行方案作為城際鐵路日常運(yùn)營(yíng)組織的基礎(chǔ)，確定了列車開(kāi)行對(duì)數(shù)、停站方案、編組類型等。通過(guò)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前國(guó)內(nèi)城際鐵路開(kāi)行方案主要存在以下特點(diǎn)：

（1）發(fā)車間隔較大。以廣清城際鐵路為例，發(fā)車間隔達(dá)到30 min，這致使旅客候車時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，未實(shí)現(xiàn)“公交化”，不利于在客流培育期吸引和穩(wěn)定客流。

（2）列車停站模式單一。目前城際鐵路多采用站站停的停站模式，單一的停站模式不能適應(yīng)現(xiàn)有客流時(shí)空分布，致使沿線車站服務(wù)頻率與需求不匹配，從而增加旅客換乘時(shí)間、在途旅行時(shí)間，且導(dǎo)致運(yùn)能浪費(fèi)、增加列車停站成本。

（3）列車編組模式單一。由于城際鐵路客流時(shí)空分布不均，單一編組模式下，列車運(yùn)力不能得到充分運(yùn)用，造成運(yùn)能浪費(fèi)、企業(yè)虧損。運(yùn)營(yíng)企業(yè)為了止損將會(huì)減少列車開(kāi)行對(duì)數(shù)或減少停站，致使列車發(fā)車間隔增大、部分車站服務(wù)頻率降低，形成惡性循環(huán)[5-8]。

目前大多數(shù)學(xué)者在對(duì)開(kāi)行方案優(yōu)化時(shí)采用雙層規(guī)劃模型，通過(guò)考慮列車總運(yùn)行成本、旅客總旅行時(shí)間、流失客流數(shù)量以及列車開(kāi)行數(shù)量等因素來(lái)對(duì)開(kāi)行方案進(jìn)行優(yōu)化[9-10]。通過(guò)對(duì)城際鐵路日客流調(diào)研得知，城際鐵路客流需求具有明顯的時(shí)變特性，同一OD對(duì)間的客流需求會(huì)隨著時(shí)間的變化而變化。因此，研究基于旅客出行特征的列車開(kāi)行方案的優(yōu)化以及提高城際鐵路的服務(wù)水平有利于城際鐵路的客流吸引力。

2 廣清城際和廣州東環(huán)城際鐵路旅客出行特征

2.1 乘客居住地離站點(diǎn)較遠(yuǎn)，出行頻率較低

通過(guò)對(duì)廣清城際和廣州東環(huán)城際客流OD進(jìn)行調(diào)研，發(fā)現(xiàn)目前大多數(shù)乘客的居住地都是距離廣清城際、廣州東環(huán)城線路較遠(yuǎn)的地方，乘客乘坐城際鐵路的頻率并不頻繁，大多數(shù)人尚未乘坐過(guò)廣清城際、廣州東環(huán)城際。選擇乘坐廣清城際和廣州東環(huán)城際的乘客大多是為了通勤或者通學(xué)的需要。同時(shí)，由于廣清城際、廣州東環(huán)城際線路開(kāi)通時(shí)間較短，相關(guān)站點(diǎn)的服務(wù)設(shè)備設(shè)施不夠完善，附近的配套服務(wù)和交通設(shè)施還不夠完善，導(dǎo)致乘客出行的不便;再者，存在可替代交通方案，乘客可選擇乘坐地鐵從白云機(jī)場(chǎng)北站到廣州北站，而高鐵與普速也有從廣州到清遠(yuǎn)的線路安排。給旅客的選擇較多，城際鐵路的吸引力不夠。具體的問(wèn)卷調(diào)查得出的乘客居住地至車站距離以及每周乘坐次數(shù)的數(shù)據(jù)分別如下表1、表2所示。

2.2 多為通勤客流，早晚高峰期間客流量顯著增加

通過(guò)對(duì)廣清城際和廣州東環(huán)城際的客流進(jìn)行調(diào)查分析，得知目前工作日客流量集中在早晚高峰時(shí)段，且滿載率仍處于較低水平;從客流周分布數(shù)據(jù)看出，周末客流量較工作日客流量顯著增加，究其原因主要是由于沿線的旅游資源對(duì)客流的吸引;從客流OD分布數(shù)據(jù)來(lái)看，始發(fā)終到乘客占絕大多數(shù)，中間站客流占極少數(shù)。因此，準(zhǔn)確把握城際旅客出行特征及需求，并以此為依據(jù)來(lái)調(diào)整列車開(kāi)行方案，最大限度地吸引客流是城際鐵路運(yùn)營(yíng)企業(yè)需要重點(diǎn)研究的問(wèn)題。

2.3 線路較為獨(dú)立，還未與其他線路形成良好接續(xù)

廣州東環(huán)城際鐵路由北段一期（花都站至白云機(jī)場(chǎng)北站）、北段二期（白云機(jī)場(chǎng)北站至竹料站）以及南段（竹料站至番禺站）組成，北段原屬穗深城際鐵路新白廣段，南段原屬?gòu)V佛環(huán)線城際鐵路。目前，只開(kāi)通了北段一期花都站至白云機(jī)場(chǎng)北站，廣州東環(huán)城際鐵路北段二期與南段仍在建設(shè)中，建成后將與廣佛南環(huán)城際鐵路實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。因此，目前還未與新白廣城際等其他城際鐵路線路相連貫通，路網(wǎng)結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，且處于開(kāi)通初期，客流吸引量十分有限。

2.4 沿線車站的土地開(kāi)發(fā)不夠，客流量增長(zhǎng)較為緩慢

城際軌道交通的定位為都市圈、經(jīng)濟(jì)區(qū)中各城市間，服務(wù)對(duì)象為中短途旅客，城際鐵路建成后，可以提高城市群、經(jīng)濟(jì)區(qū)等區(qū)域的綜合競(jìng)爭(zhēng)水平，發(fā)揮中心城市的輻射帶動(dòng)，功能及周邊城市間的互補(bǔ)協(xié)調(diào)功能，有利于經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的一體化實(shí)施，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的多元發(fā)展，進(jìn)一步規(guī)劃好各城市間的合理分工[11]。

廣清城際軌道交通是廣州至清遠(yuǎn)城際間的快速通道，主要承擔(dān)廣州市和清遠(yuǎn)市間及粵北地區(qū)與珠三角區(qū)域的客流與沿線城鎮(zhèn)間客流，能夠加強(qiáng)廣州作為國(guó)家中心城市和廣州至清遠(yuǎn)1小時(shí)城市圈的核心作用，是提高區(qū)域土地開(kāi)發(fā)、滿足沿線居民高質(zhì)量便捷出行的綠色交通方式，有效支持沿線城市和周邊村鎮(zhèn)的發(fā)展。但城際鐵路沿線站點(diǎn)土地的開(kāi)發(fā)也會(huì)直接影響到城際鐵路客流的吸引。截至目前，廣清城際開(kāi)通時(shí)間近1年，但由于沿線車站的土地開(kāi)發(fā)不夠，導(dǎo)致目前沿線的客流量仍處于較低水平。

3 廣清城際鐵路運(yùn)輸組織優(yōu)化建議

3.1 實(shí)施城際鐵路公交化運(yùn)營(yíng)模式

城際鐵路公交化運(yùn)營(yíng)模式相比傳統(tǒng)鐵路運(yùn)營(yíng)模式，需要在票務(wù)服務(wù)、車站服務(wù)、列車服務(wù)等方面進(jìn)行改進(jìn)，提高城際鐵路的服務(wù)水平，吸引更多的客流。

票務(wù)服務(wù)方面，倡導(dǎo)實(shí)行多元化票制并且提升購(gòu)票、退票的便捷性。同時(shí)，廣清城際與廣州東環(huán)城際作為國(guó)內(nèi)首創(chuàng)的由地鐵公司運(yùn)營(yíng)城際鐵路線路的代表，在票務(wù)服務(wù)方面應(yīng)當(dāng)適應(yīng)公交化運(yùn)營(yíng)的需求，努力實(shí)現(xiàn)與地鐵車票互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)“一票通”，減少旅客出行鏈障礙，提高旅客的出行效率。

車站服務(wù)方面，與地鐵、高鐵、普鐵實(shí)行安檢互認(rèn)，乘客候車模式也可參考城市軌道交通候車模式，乘客刷票進(jìn)站后可直接進(jìn)入站臺(tái)候車，無(wú)須在候車廳等待;同時(shí)，站臺(tái)上安裝站臺(tái)門，提高乘客候車的安全性和舒適性;車站進(jìn)出站口的設(shè)計(jì)要與城市發(fā)展相融合，方便旅客的出行。

列車服務(wù)方面，推行不限車次、不限座位、隨到隨走的運(yùn)輸組織模式，旅客可根據(jù)自身情況選擇無(wú)座位乘車或等候下一趟列車，提高乘客乘車的靈活性。

3.2 采用多種停站模式

固定停站模式的列車開(kāi)行方案難以適應(yīng)城際鐵路客流時(shí)空分布的不均衡性。探索基于旅客出行需求特征，采用多種停站模式的列車開(kāi)行方案，能夠較大程度地實(shí)現(xiàn)列車運(yùn)能與客流時(shí)空分布的匹配，滿足旅客出行的同時(shí)，降低企業(yè)運(yùn)營(yíng)成本。廣清城際和廣州東環(huán)城際鐵路沿線車站較少，且中間車站進(jìn)出站客流也較少，因此，綜合企業(yè)運(yùn)營(yíng)成本以及旅客出行需求，采用一站直達(dá)、站站停和大站停相結(jié)合的停站方案，高峰時(shí)期可多開(kāi)一站直達(dá)和大站停列車，平峰時(shí)期可采取一站直達(dá)與站站停相結(jié)合的停站方案。具體停站方案如圖1所示。

3.3 采用大小編組列車混跑和大小交路套跑模式

無(wú)論是在城市軌道交通還是城際鐵路中，相較于單一編組，大小編組能使運(yùn)能與客流的時(shí)空分布更加匹配，緩解運(yùn)能浪費(fèi)、部分車站服務(wù)頻次較低、旅客候車、換乘及在途旅行時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題，合理采用大小編組模式，將提高城際鐵路“上座率”，降低列車運(yùn)營(yíng)成本。

大小交路（套跑）運(yùn)營(yíng)模式在城市軌道交通中應(yīng)用廣泛，這種運(yùn)營(yíng)組織形式適用于區(qū)段客流密度差距較大的情況。因此，在城際鐵路運(yùn)營(yíng)中使用大小交路模式，一方面能適應(yīng)目前城際鐵路的客流時(shí)空分布特征，另一方面能減少上線列車數(shù)，在滿足旅客出行需求的同時(shí)，合理配置運(yùn)能，節(jié)約列車運(yùn)營(yíng)成本。

4 結(jié)語(yǔ)

廣清城際、廣州東環(huán)城際鐵路作為新開(kāi)通的城際鐵路線路，目前還未與新白廣城際等其他城際鐵路線路相連貫通，路網(wǎng)結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單;且處于開(kāi)通初期，客流量較少。因此，運(yùn)營(yíng)企業(yè)需要基于旅客出行特征優(yōu)化列車開(kāi)放方案，靈活運(yùn)用多種停站方案、大小編組列車混跑和大小交路套跑模式，并且在票務(wù)服務(wù)、車站服務(wù)、列車服務(wù)等方面提高城際鐵路的吸引力，吸引更多的客流。

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