客運專線動車組運用方式探討

于麗穎 邊廣偉 王相平

1 概述

隨著武廣客運專線的投入運營，我國的客運專線建設揭開了神秘的面紗，《中長期鐵路網規劃》中明確了全國鐵路客運專線網的宏偉藍圖，到2020年將建成1.2萬km的客運專線，2 000 km的城際客運線路，建成“四縱四橫”鐵路快速通道以及三個城際快速客運系統。而動車組將成為在客運專線上運行的唯一車型，動車組的運用計劃將會影響整個客運專線運營效率和效益。通過合理安排動車組的使用，縮短動車組的非生產時間，來提高動車組的利用率，進而減少動車組使用數量，將是節約資金、減少投資、提高效率的有效途徑[1]。

影響動車組利用率的因素很多，其中最重要的就是動車組運用方式。而影響運用方式的因素主要有動車組整備、修程、維修基地分布，維修天窗的設置方式，動車組運用中周轉接續時間標準和周轉接續安排計劃等等[2，3]。各國為提高動車組利用率根據各自的實際情況采取了不同的方法，法國TGV根據高速鐵路以巴黎為中心的特點靈活的采用套跑方式最大限度的提高動車組利用率，日本則采用調動動車組的方式來提高動車組的利用率，使得東海道—山陽新干線動車組的備用率為5.5%，東北—上野新干線動車組的備用率僅為3.3%[4]。我國既有鐵路的客車車底使用方式是車底有固定的配屬，車底在配屬段和折返段之間運行，車底運行區段固定。因此，參照既有鐵路客車車底運用方式，根據客運專線動車組可運行的區段形式，將動車組的使用劃分為固定運行區段的運用方式、不固定運行區段的運用方式、周期性運用方式和放射式運用方式四種運用方式[5]。

2 常見的幾種運用方式

2.1 固定運行區段的運用方式

與既有鐵路車底運用方式一致，動車組只在固定的區段內往返運行，我們把動車組的這種使用方式稱為固定運行區段的運用方式，簡稱固定方式。固定方式又分為站間固定方式和兩區段套跑方式。站間固定方式是指動車組只在車站A、車站B之間接續周轉運行(見圖1);套跑方式是指動車組可以在AB及BC兩個區段運行，根據運行圖情況，動車組終到B站之后，可以掛運行線到達C站，也可以掛線返回A站，終到A站的動車組只能掛線運行到B站，終到C站的動車組也只能掛線運行到B站[6](見圖2)。

采用固定使用方式的優點在于動車組在固定的區段內運行有利于動車組的管理，可以根據區段內客流特點采用不同的編組方案，動車組的運用組織相對比較容易。

2.2 不固定運行區段的運用方式

這種方式以客運專線全線為統一系統，充分考慮動車組的維修問題和動車組的使用效率問題，它的含義是，在假定各動車組之間沒有差別的情況下，不固定各動車組的運行區段，根據需要可以在任何客運區段之間運行[7]，如圖3所示。

圖3中動車組 1可以根據需要運行 2，4，7，11，72五條運行線，也可根據需要運行2，6，9，22四條運行線，還可根據需要運行2，51，52，62等其他運行線沒有限制。動車組可以連續運行不同運行線的基本原則是滿足動車組轉線、整備等接續時間要求。

與固定方式比較，在不固定方式下，動車組可在任何區段間運行，因此，在動車組使用過程可以根據其運行狀態對必須要在綜合維修中心進行維修的動車組預先安排其運行交路，使其通過綜合維修中心所在地，從而得到及時維修，這樣就能比較靈活地解決運行與維修的配合問題，實現運用計劃和維修計劃一體化的思想。另外，只要滿足接續時間要求，動車組就可運行不同的運行線，從而提高動車組的使用效率，減少動車組的使用數量。因此，在客運專線和高速鐵路運營初期，動車組數量相對不足的情況下，不固定方式可能是動車組使用比較合理的方式。但是由于周轉接續安排比較緊密，當出現一些大的隨機干擾時，運用計劃的調整比固定方式更容易受到影響，恢復調整更加困難。

2.3 周期性運用方式

周期性運用方式是不固定運行區段運用方式的一種特殊情況，其具體含義是:假設各種不同型號的動車組運行區段不固定，即可以在任何客運區段運行，那么當且僅當動車組回到其始發站，并且保證在此過程中至少有一次經過具有一級或者二級維修條件的車站，且在車站停留時間不小于其相應的作業時間標準，稱這一封閉循環的運用過程為動車組周期性運用方式[2]。

但是，周期性運用方式存在一些局限性:

1)在周期性運用方式下，只要求經過具有一級或者二級維修條件的車站，因此，動車組的維修計劃也只能局限在一級或者二級維修上，所以對運用計劃的編制周期較短;2)在周期性運用方式下，要求至少有一次經過具有一級或者二級維修條件的車站，因此，在建立交路的過程中，動車組可能多次返回其始發站，這樣將會構成不嚴格的TSP問題;3)在周期性運用方式下，動車組從始發站出發，經過若干交路段后，又返回其始發站，因此，對每個始發站都要求有一定的存車能力和一定數量的動車組。

2.4 放射式運用方式

放射式運用方式也是不固定運行區段運用方式的特殊情況，它是以一個動車段或區域調度所為中心，發散式地運用動車組[8]。在這種運用方式下，動車組圍繞所隸屬的動車段或調度所進行不固定方式的運用，因為從動車組檢修場所的作業性質看，動車運用所與動車段的區別起于三級維修上，即動車段主要承擔動車組的三級、四級、五級修程作業;動車運用所主要承擔動車組的一級、二級修程作業，因此，每當所配屬的動車組進行一次三級維修時，就相當于本動車組完成了一次運用循環，從這個意義上講，可以將動車組運用問題在三級維修層面上轉換為TSP問題，循環周期變大。放射式運用方式不僅具有不固定方式的優點，而且還可依據本區域的地理、氣候等特點，配置不同種類的動車組。

3 舉例

以京津城際客運專線為例來探討各種運用方式所適合的線路。2008年8月1日京津城際客運專線正式通車運營，全長117 km，上下行運行時間約為29分30秒，列車速度為330 km/h，為更好地輸送京津城際之間的客流，計劃開行100對列車。其中北京設動車段，京津城際客運專線上運行的列車需要到北京動車段進行檢修，采用固定運行區段的使用方式，開設0:00～6:00的矩形天窗，進行仿真模擬，仿真中采用9組動車組鋪畫了101對列車運行線，采取緊接續方式，即在滿足各種時間參數的情況下，列車按最小立折作業時間標準進行折返，根據仿真模擬結果可以得出列車開行方案和具體指標，如:動車組利用率平均為89%，最高的利用率為94%，最低的為 86%，接續總時間平均為324 min。從結果可以看出，在城際客運系統等距離較短的客運專線采用固定運行區段的使用方式可以減少動車組的周轉時間，提高動車組的運用效率，增加列車開行對數，基本能達到“火車開行公交化”。但是對于武廣客運專線、京滬高速鐵路這種長大距離的客運專線來說，若采用固定方式則會在動車組的運用上造成動車組非生產時間長、利用率低等問題，最終導致使用的動車組數量會比較多。因此對于此種類型的客運專線應考慮采用非固定的運用方式。

4 結語

動車組的運用方式問題是一個比較復雜的問題，可以通過一些數學模型來解決，但是在實際的運用方式的確定上應結合每條客運專線的特點來決定采用何種方式。同時也應考慮到客運專線上列車種類及列車開行方式等因素，比如有些客專在運營初期采用的是高、中速列車混跑的形式，那么中速動車組可以采用固定運行區段的方式，而高速動車組可以采用不固定的方式。

綜合考慮方方面面的因素來確定動車組運用方式，這也是今后繼續研究的方向。

[1] 彭其淵，魏德勇，閆海峰.客運專線運輸組織[M].北京:科學出版社，2006.

[2] 趙 鵬.高速鐵路動車組和乘務員運用問題的研究[D].北京:北方交通大學博士學位論文，1998.

[3] 聶 磊，趙 鵬，楊 皓，等.高速鐵路動車組運用的研究[J].鐵道學 報 ，2001 ，23(3):1-7.

[4] 錢立新.世界高速鐵路技術[M].北京:中國鐵道出版社，2003.

[5] 趙 鵬，富井規雄.動車組運用計劃及其編制算法[J].鐵道學報 ，2003 ，25(3):1-7.

[6] 陳廣秀，毛 旭，陳立君.動車組編制計劃系統研究與設計[J].鐵道運輸與經濟，2007，29(1):76-78.

[7] 趙 鵬，楊 浩，胡安洲.高速鐵路動車組不固定區段使用問題[J].鐵道學報，1997，19(2):15-20.

[8] 王相平.高速鐵路動車組運用計劃研究[D].蘭州:蘭州交通大學碩士學位論文，2008.