武廣客運專線列車運行圖編制方法探討

王 華

（廣州鐵路(集團)公司 運輸處，廣東 廣州 510088）

編制廣、列制車約運因行素圖多是、一技項術復難雜度的高系，統是工一程項，與其鐵涉路及技面術設備運用、生產力布局、工作量調整有關的復雜而細致的工作。客運專線與既有線在技術條件、設備類型、行車組織、輸送模式、運營管理等方面存在很大的差異，其列車運行圖的編制也具有很多特殊性。因此，研究武廣客運專線列車運行圖的編制方法，對科學合理地運用動車組，滿足旅客運輸需求，保證行車安全，提高運輸能力和運營效益具有重要意義。

1 武廣客運專線概況及客流特性

武廣客運專線全長1 068 km，橫跨鄂、湘、粵 3 省，與既有京廣線平行，途經武漢、長沙、廣州 3個省會城市，咸寧、岳陽、株洲、衡陽、郴州、韶關 6 個地級市。武廣客運專線全程設有18個車站，其中客運營業站 15個，會讓站 3 個；設武漢、廣州兩個動車基地，武漢、長沙南、廣州南 3 個動車運用所(動車所)；在武漢、株洲西、廣州北、衡陽東 (預留) 可實現跨線運輸。

武廣客運專線的客流吸引區人口達 2.2億人，結合既有線客流分析、吸引區客流調查、試運營客流情況等的綜合分析，其客流主要呈現以下特性。

（1）客流成分平時以商務、公務、旅游流為主，節假日以探親、務工、學生、旅游流為主。

（2）直通客流比例小(約占全線旅客輸送量的18%)，區段客流比例大。

（3）日高峰客流時段為 9:00—11:00、15:00—18:00，非高峰時段客流相對穩定。

（4）節假日客流大，特別是春運和黃金周高峰期的客流較大。

2 列車運行圖的主要技術標準

（1）武廣客運專線運營時間為 6:00—24:00，夜間0:00—6:00安排線路綜合維修、檢查作業，綜合維修天窗采用 240 min(0:00—4:00) 垂直矩形天窗。

（2）武廣客運專線為雙線自動閉塞，線路允許速度和動車組最高運行速度為350 km/h，列車追蹤運行間隔時間T追＝3 min。

（3）武廣客運專線采用兩種動車組類型：CRH2C (配屬武漢鐵路局) 和CRH3C (配屬廣州鐵路(集團)公司)。動車組每運行 4 000 km 或 48 h 須安排進行“1 級檢修作業”。初期在配屬單位的動車所或動車基地進行檢修，后期待人員、工裝設備配屬到位后可實現異地檢修。動車組終到后在站折返時間 t折≥20 min；入庫檢修作業時間 t檢≥360 min。

（4）動車組的交路設置采取單組往返交路和兩組或多組套跑交路 (每個交路擔當動車組列車對數按照動車組 1 級檢修作業技術要求和運行圖編制需要確定)。

（5）運行圖標尺及列車起停車附加時間標準按照牽引計算和運行試驗確定。武廣客運專線規定動車組全程 (上下行) 運行標尺 t標＝183 min；起停車附加時間：武漢和廣州南站起車附加 t起＝2 min，停車附加 t停＝3 min (其他中間站相同)。

（6）列車停站時間標準 t停站：岳陽東、長沙南、衡陽東站為 2 min，其他中間站均為 1 min。

3 列車開行方案設計

3.1 動車組列車的有效開行時段

由于武廣客運專線初期暫不考慮跨線運輸，因此該線路的列車運營環境是一個相對封閉的循環交路系統。按照有關規定，武漢—廣州南動車組列車的全程運行時間不超過 4 h。按照線路合理的始發終到時間范圍 6:00—24:00計算，動車組列車的有效開行時間段：武漢—廣州南為 6:00—20:00；長沙南—廣州南為 6:00—21:00。考慮到運營初期的客流適應性和交通配套實施等情況，動車組列車的有效開行時段為武漢—廣州南 7:00—20:00；長沙南—廣州南 7:00—21:00。

3.2 動車組列車開行方案設計

（1）根據動車組運用組數、交路設置、客流分布和檢修條件，確定動車組列車開行對數。為適應高峰期客流需求和保證運行圖的穩定性，在動車組運用數量確定的前提下，以正常客流為基數，向上波動30%～50%確定列車開行對數。在執行列車運行圖時，將滿足正常客流運輸需要定為基本運行圖列車對數，其他列車運行線作為備用線，分別按照周末、小長假、黃金周等安排為分號列車運行圖，由調度根據客流情況在日班計劃中選擇開行。

（2）根據客流密度、各站乘降旅客數量，確定動車組列車停站方案。停站方案既要適應客流需求，又要保證動車組列車的高速特性。每列動車組列車的停站次數要根據開行密度確定。為方便旅客出行，列車停站間隔時間如果按照省會城市所在站10～20 min、地級市所在站 50～60 min、縣級市所在站 70～90 min安排，則建議當列車日開行對數在35對以下時，每一動車組列車的途中停站次數不超過6次；在35～50對時，每一動車組列車的途中停站次數不超過5次；在50對以上時，每一動車組列車的途中停站次數不超過 4 次。

（3）列車開行間隔充分體現客流的日間波動特性。在6:00—8:00、12:00—14:00、18:00—21:00的平峰時段，列車間隔時間按照 20～30 min 控制；在8:00—12:00、14:00—18:00 的高峰和過度時段，列車間隔時間按照10～20 min 控制。在早上和傍晚增加城際間列車開行，減少直通列車開行；在客流高峰時段增加直通列車開行，減少城際間列車開行。

（4）鑒于武漢—廣州直通客流所占比例不大，建議少開行直達動車組列車。為適應直達客流運輸需要，可考慮開行僅在長沙南站停站的直達動車組列車。

3.3 確定列車開行對數

動車組的運用效率主要受運用方式和運行圖編制質量的影響。在規定的檢修和運用方式條件下，可以計算出給定動車組數量的列車最大開行對數。武廣客運專線上下行的各項技術標準時間相同，因此對于某一固定交路的動車組運用，其往返一次的運行時間 T 為：

在固定交路內，記第 i 動車組每日可以擔當開行列車的數量為Ni(i＝1，2，…，i為擔當運營的動車組序號)，其應等于動車組 i 每日上線時間Ti與平均往返時間比值的 2 倍：Ni＝2Ti/ T。

動車組 i 每日上線時間 Ti應該等于每日運營時間18 h與t間(動車組 i 擔當運營的每日首列列車的始發時刻與 6:00 的間隔) 之差：

一般 Ni取值應為整數，則有：

當 Ni為單數時，需使用兩組動車組套跑運用。在不能異地檢修條件下，套跑交路需考慮動車組運行 4 000 km 或 48 h 后安排入配屬所檢修。按照有關規定，入配屬所檢修時間從動車組到達配屬所所在車站時起至動車組從配屬所所在車站開車時止不少于 6 h。對Ni進行調整：

因此，有：

根據動車運用組數，通過上述計算可確定運行圖中可能開行的最大列車對數N：

4 列車運行圖編制方法

4.1 編制準備

（1）為提高動車組使用效率，充分利用設備能力，列車運行圖應采取統一方式進行編制。

（2）建立武廣客運專線的專用數據庫，完成計算機編制運行圖的基礎數據和相關數據準備。

（3）對運用動車組按照不同種類編號，如 CRH2C 動車組編為 D201、D202、D203…，CRH3C 動車組編為 D301、D302、D303…。

（4）列車車次編輯。為方便對開行方案的優化調整和對不同類型動車組擔當開行的列車車次、交路等的記憶，在按照鐵道部規定的車次范圍和順序編排車次的基礎上，在車次號后增加輔助記憶號碼，以明確交路順序。例如， D201 動車組擔當開行 G1001—G1030—G1011—G1044 次列車，在計算機內勾畫動車組交路時將其改變為：G10011—G10302—G10113—G10444次，但在運行圖文件中并不顯示輔助記憶號碼。

4.2 運行圖編制步驟

（1）根據確定的列車開行方案，按照動車組交路接續，依次順序鋪畫基本圖列車運行線和確認列車運行線；在目前沒有生產專用確認列車的條件下，確認列車使用運用動車組擔當，可與基本圖的動車組列車套跑。確認列車既可按照武漢—長沙南、長沙南—廣州南分區段鋪畫，也可按照武漢—廣州南全程鋪畫。

（2）鋪畫運行線完畢后，順序調整列車開行間隔和交路，優化開行方案，并預留備用線鋪畫位置。

（3）優化列車停站，保證停站相對均衡。

（4）按照客流規律，在客流高峰時段鋪畫備用線，并系統優化、調整動車組列車開行方案。

（5）鋪畫動車組進出段運行線。

（6）按照“五固定”原則安排各客運站到發線使用方案。

（7）利用計算機對運行圖進行全面技術檢查和校正，重點檢查延續進路條件下列車到發和發到間隔，以及大站接發車進路交叉影響情況。

（8）編輯并生成運行圖時刻表。

5 列車運行圖評價

對列車運行圖的質量或效果進行評價，可以采用多種評價方法，一般總體思路是遵循建立評價指標體系、對指標進行標定、對結果評判 3 個步驟進行。

5.1 評價指標體系的建立

列車運行圖的評價指標體系通常分為靜態指標和動態指標兩大部分。其中，靜態指標可以通過列車運行圖直接計算得到；動態指標是指描述列車延誤、晚點傳播、恢復正點等方面的指標[1]，一般通過模擬實驗獲取。武廣客運專線運營初期由于列車密度不大、線路條件好、運輸質量較高，列車運行圖的實施效果對動態指標的依賴性不大。因此，對列車運行圖的質量評價可以集中在靜態指標方面。運行圖的具體評價指標如下。

（1）動車組運用：CRH2C、CRH3C 型動車組日車公里 (O1)；全部動車組日車公里 (O2)；動車組運用數量 (O3)；動車組日均周轉次數 (O4)。

（2）列車速度：列車平均技術速度 (O5)；列車速度系數 (O6)。

（3）列車開行方案：列車日間分布均衡性(O7)；停站方案均衡性 (O8)；斷面客流適應性(O9)。

評價指標共有 9 項，其中指標 O1～O6可以從運行圖中計算得出；指標 O7～O9可以按以下方法計算：

5.2 評價方法及步驟

由專家對待評價的運行圖進行指標計算和打分，最終形成評價結果，具體評價方法及步驟如下[2]。

（1）確定評價運行圖集合p ={pi}和評價專家集E={Ej}。

（2）各專家分別對評價對象的各項指標進行評價，得到評價矩陣A={Ai}j×k。

（3）按滿意度公式進行無量綱化處理，得到矩陣B={Bi}j×k。

（4）確定諸專家的權威值H = (hi,…,hj)。

（5）對矩陣Bi進行加權合成，得到矩陣Ci=（c1,…,ck)(Ci=H × Bi)，以及C ={Ci}。

（6）確定各評價指標的權重系數向量W = (W1,…,Wk)。

（7）計算評價對象P的總評價值D = W × CT= (d1,…,di)。

（8）輸出評價結果D = (d1,…,di)。

如果只對一張列車運行圖進行，按照上述步驟最終輸出的評價結果為：D＝d1。對其的評價可以按照d1的取值及其落入評判區間的位置來確定，如圖1所示[1]。

當評價結果 d1≤Da時，決策者完全滿意 (滿意程度為 1)；當評價結果 d1≥Db時，決策者不滿意(滿意程度為 0)；當 Da＜d1＜Db時，決策者滿意程度在 (0,1) 之間。而 Da和 Db可以根據相關指標因素，由專家和決策者在分析以往列車運行圖的基礎上確定。依據評價結果 d1落入區間 (0，1) 的位置，給出該運行圖的最終評判結果 (滿意，較滿意，不滿意)。

6 實例分析

武廣客運專線二階段運行圖于2010年1月30日實施，在考慮現有技術設備和運輸資源的基礎上，編制了列車運行圖方案，如圖2 所示。在該運行圖中，圖定旅客列車 33 對，其中武漢—廣州南 29 對(22 對重聯，7 對單組)，長沙南—廣州南 4 對 (1對重聯，3 對單組)；共使用 CRH2-300 型動車組 23 組 (定員 610 人)，其中運用19 組、熱備1組、檢備 3 組，CRH3 型 27 組 (定員 556 人)，其中運用 22 組、熱備 2 組、檢備 3 組。

根據編制的運行圖及一段時間內的實際運營情況，可以統計出各站列車停站次數和日均發送、到達旅客人數(非春運高峰期)，如表1所示。在實際運營中，線路最大客流斷面為廣州南—廣州北，平均客座利用率約為75%，最大客座利用率在95%以上，最小客座利用率約為50%。利用以上統計數據，結合武廣客運專線日間實際客流波動情況，計算得到運行圖各評價指標的數值，如表2 所示。

表1 武廣客運專線3月份各站日均列車停站次數及到發旅客數量

表2 武廣客運專線二階段運行圖評價指標

運用上述評價方法，首先通過專家系統確定出評價滿意度的閾值：Da＝0.25，Db＝1。然后按照評價步驟對運行圖進行評價，最終得到d1＝(1－0.86)=0.14，即評價結果為完全滿意。

[1]彭其淵，閆海峰，石子明. 計算機編制列車運行圖的理論與方法[M]. 成都：西南交通大學出版社，2004.