研發(fā)開行時(shí)速200 km機(jī)輛模式旅客列車必要性分析

江 峰

（蘭州交通大學(xué) 交通運(yùn)輸學(xué)院，碩士研究生，甘肅 蘭州 730070）

隨著“十一五”中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃的快速實(shí)施，在不久的將來，將組成由350 km/h高速鐵路為引領(lǐng)，以250 km/h客運(yùn)專線為依托，結(jié)合大量既有線路的快速客運(yùn)網(wǎng)絡(luò)。由于運(yùn)輸需求的多樣性以及列車運(yùn)行組織的復(fù)雜性，將不可避免地產(chǎn)生不同速度等級(jí)列車互相跨線運(yùn)行的現(xiàn)象［1］。

既有機(jī)輛模式的普通旅客列車跨高速線路運(yùn)行時(shí)，由于速度較低，與高速動(dòng)車組運(yùn)行速差較大，加之客運(yùn)專線站間距較大，運(yùn)行密度高，對(duì)于客運(yùn)專線的通過能力有較大影響。特別按既有120 km/h速度運(yùn)行的列車跨高速線運(yùn)行，一方面會(huì)造成運(yùn)行圖扣除系數(shù)的增加，給運(yùn)營(yíng)組織帶來了一定的困難，制約著客運(yùn)專線通過能力的發(fā)揮。同時(shí)，也必然會(huì)使普速列車普遍出現(xiàn)較長(zhǎng)時(shí)間的待避，影響旅行速度的提高。

在旅客列車與貨物列車混跑的既有線路上，伴隨著近年來為提高經(jīng)濟(jì)效益不斷關(guān)閉中小車站，部分線路平均站間距加大，對(duì)運(yùn)輸組織造成了一定困難。目前我國(guó)主要干線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)普遍達(dá)到160～200 km/h，但機(jī)車車輛最高構(gòu)造速度仍徘徊在140～160 km/h。為此，研發(fā)開行200 km/h機(jī)車車輛模式旅客列車（以下簡(jiǎn)稱200 km/h模式），對(duì)于提高客運(yùn)專線通過能力、提高既有線通過能力、增加既有線客運(yùn)能力、豐富運(yùn)輸產(chǎn)品等具有積極意義。現(xiàn)從開行200 km/h模式對(duì)客運(yùn)專線、既有線能力的影響以及既有線客運(yùn)的意義和有助于豐富運(yùn)輸產(chǎn)品等4個(gè)方面，對(duì)研發(fā)開行200 km/h模式的必要性進(jìn)行分析論證。

1 200 km/h模式對(duì)客專能力的影響

從鐵路網(wǎng)發(fā)展情況來看，未來高速鐵路網(wǎng)絡(luò)主要分為 350 km/h和 200～250 km/h 2 個(gè)速度級(jí)別［2］，其中350 km/h級(jí)別高速鐵路完全使用動(dòng)車組運(yùn)行，而部分200～250 km/h級(jí)別客運(yùn)專線將會(huì)承載跨線機(jī)輛模式列車運(yùn)行［3］。

1.1 扣除系數(shù)與速差對(duì)客專通過能力發(fā)揮的制約

鐵路通過能力一般按區(qū)段計(jì)算，是指該鐵路區(qū)段在一定的機(jī)車車輛和行車組織方法條件下，其固定設(shè)備在單位時(shí)間內(nèi)（通常指一晝夜）所能通過的列車對(duì)數(shù)或列車數(shù)［1］。影響區(qū)間通過能力的主要因素有區(qū)間正線數(shù)、區(qū)間長(zhǎng)度、線路縱斷面、機(jī)車類型、信號(hào)、聯(lián)鎖、閉塞設(shè)備的種類等。

平行運(yùn)行圖是理想狀態(tài)下，即最大通過能力狀態(tài)下所采用的運(yùn)行圖［1］。此種狀態(tài)下列車均以相同速度運(yùn)行，在閉塞設(shè)備的保證下可以達(dá)到最大的通過能力。但實(shí)際上，在存在不同速度等級(jí)列車運(yùn)行的線路上幾乎不可能實(shí)現(xiàn)。

通常情況下，在有不同速度等級(jí)列車跨線運(yùn)行的客運(yùn)專線上，采用的是非平行運(yùn)行圖，高速客運(yùn)專線的通過能力計(jì)算與既有線原理相同，不同的是既有線以貨物列車作為計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，客運(yùn)專線由于其自身運(yùn)行組織的特性，相關(guān)扣除系數(shù)以高速列車為計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過推導(dǎo)得出的客運(yùn)專線通過能力（假定高速列車運(yùn)行速度相同）為

式中：t無效為由于施工、天窗等造成的運(yùn)行圖無效時(shí)間；

ε普為普速列車扣除系數(shù)；

n高為運(yùn)行圖上鋪畫高速列車對(duì)數(shù)；

1.2“大區(qū)間”對(duì)客運(yùn)專線通過能力的制約 所謂“大區(qū)間”，是指由于高速動(dòng)車組與普速列車運(yùn)行速度差而造成的區(qū)間運(yùn)行時(shí)分差大于區(qū)間追蹤間隔時(shí)間，致使前行待避列車與后行越行列車必須保證有1個(gè)區(qū)間間隔，從而產(chǎn)生所謂“大區(qū)間”追蹤運(yùn)行的情況。在這種情況下，為不影響后續(xù)高速列車的正常通行，前行列車不得不在站待避較長(zhǎng)的時(shí)間。以膠濟(jì)客運(yùn)專線（362 km）為例，濟(jì)南（含濟(jì)南東）至青島間運(yùn)行動(dòng)車組18對(duì)，平均用時(shí)為2 h 24 m in。普速列車（包含120 km/h和140 km/h 2種運(yùn)行標(biāo)尺）平均運(yùn)行時(shí)間為4 h 51 m in。參照無待避狀態(tài)下以平均運(yùn)行速度100 km/h計(jì)，純旅行時(shí)間為3 h 36 m in左右。可見待避造成的平均運(yùn)行時(shí)間延長(zhǎng)達(dá)1 h左右。

“大區(qū)間”的存在使得客運(yùn)專線通過能力的發(fā)揮受到極大制約，對(duì)跨線運(yùn)行的普速列車而言，由于待避時(shí)間長(zhǎng)，將會(huì)造成區(qū)間運(yùn)行時(shí)分的延長(zhǎng)，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中喪失速度優(yōu)勢(shì)。

1.3 200km/h模式對(duì)發(fā)揮客專通過能力的作用 由式（1）可見：針對(duì)具體線路，信號(hào)制式、線路允許速度、站間距確定的情況下，非平行運(yùn)行圖的通過能力主要受ε普的限制，減少ε普的數(shù)值將有利于增加非平行圖通過能力。

樸素之美（吳語） .......................................................................................................................................... 5-48

而列車運(yùn)行速差對(duì)ε普的數(shù)值有直接影響，計(jì)算表明，減少列車速差將會(huì)使列車扣除系數(shù)降低，開發(fā)運(yùn)行200 km/h模式，有助于減少由于高速動(dòng)車組和普速旅客列車速差過大，而產(chǎn)生的普通旅客列車扣除系數(shù)過高的問題，使得列車運(yùn)行圖趨向平行排布，充分利用線路的設(shè)計(jì)通過能力。

在存在“大區(qū)間”運(yùn)行的客專區(qū)段，提高普速列車的時(shí)速，達(dá)到與動(dòng)車組同速或縮小速差，減小t差對(duì)追蹤運(yùn)行的影響，可以使部分“大區(qū)間”滿足追蹤運(yùn)行的需求，變?yōu)檎Ｗ粉檯^(qū)間。同時(shí)可以縮短普速旅客列車在站待避時(shí)間，提高旅行速度。

2 200km/h模式對(duì)既有線能力的影響

2.1 縮減區(qū)間運(yùn)行時(shí)分 近年來，伴隨著既有線電氣化改造、提速改造，以及對(duì)運(yùn)輸成本控制而關(guān)閉大量小站，使得既有線路平均站間距增長(zhǎng)，長(zhǎng)大區(qū)間使組織不同速度等級(jí)的列車越行呈現(xiàn)出新的特點(diǎn)：即可能產(chǎn)生旅客列車與貨物列車區(qū)間運(yùn)行時(shí)分差（t差）大于區(qū)間追蹤間隔時(shí)間（t追），而使前行待避列車與后行越行列車必須保證1個(gè)區(qū)間間隔，從而產(chǎn)生“大區(qū)間”追蹤運(yùn)行的情況。在貨物列車速度受到限制的情況下，前行列車的待避時(shí)間主要與后行列車在區(qū)間的運(yùn)行時(shí)分有關(guān)，提高旅客列車的運(yùn)行速度，縮短在相同區(qū)間內(nèi)的運(yùn)行時(shí)分，有利于減少前行低速列車的在站待避時(shí)間，從而提高線路整體通過能力。

2.2 滿足長(zhǎng)大坡道區(qū)段運(yùn)輸需求 現(xiàn)有170 km/h級(jí)別直流客運(yùn)電力機(jī)車（SS8，SS9，SS7D/E）等機(jī)車運(yùn)用緊張，其在連續(xù)長(zhǎng)大坡道路段的牽引性能較差，在部分新開通線路的長(zhǎng)大坡道區(qū)段（如石太、宜萬），運(yùn)用機(jī)車滿負(fù)荷運(yùn)行仍無法滿足準(zhǔn)高速運(yùn)用需求，長(zhǎng)期低于機(jī)車車輛和線路允許速度運(yùn)行，降低了運(yùn)用效率。組織開發(fā)200 km/h機(jī)車、車輛，對(duì)于縮短被越行列車在站待避時(shí)分，提高長(zhǎng)大坡道區(qū)段旅行速度，提高既有線的通過能力等具有積極意義，是針對(duì)目前我國(guó)機(jī)車、車輛設(shè)備缺口的有力補(bǔ)充。

3 200 km/h模式對(duì)既有線客運(yùn)的意義

組織時(shí)速200 km/h機(jī)車車輛開行提速列車，對(duì)既有線旅客運(yùn)輸?shù)姆e極意義主要有3個(gè)方面。

3.1 發(fā)揮線路能力 開發(fā)時(shí)速200 km機(jī)輛模式，提高既有線旅客列車速度有利于運(yùn)輸組織，能充分發(fā)揮線路允許速度優(yōu)勢(shì)，保證線路通過能力。

3.2 提高既有線運(yùn)輸效率 通過六次大提速我國(guó)既有線的運(yùn)輸能力已經(jīng)有了很大提高，但是這種提高有時(shí)是以犧牲既有線的運(yùn)輸效率換來的，在未來的運(yùn)輸組織中應(yīng)更加注重效率的提高。客貨混跑區(qū)段，在運(yùn)輸密度一定的情況下，提高旅客列車的速度就意味著縮短旅客列車機(jī)車、車底在途時(shí)分，加速機(jī)車、車輛的周轉(zhuǎn)。在列車運(yùn)行圖合理排布的情況下，還可通過壓縮區(qū)間運(yùn)行時(shí)分等，減少待避列車的在途待避時(shí)間。研發(fā)開行高速、準(zhǔn)高速機(jī)車車輛對(duì)于提高既有線的運(yùn)輸效率具有顯著的積極意義。

3.3 減少基礎(chǔ)投資 組織開行200 km/h模式，機(jī)務(wù)整備可以利用現(xiàn)有機(jī)務(wù)（折返）段，車輛整備可利用現(xiàn)有車輛段進(jìn)行整備，無需新建與之配套的相關(guān)措施，通過對(duì)既有設(shè)施的有效利用，可以減少在基礎(chǔ)設(shè)施方面的投資。

4 200 km/h機(jī)輛有助于豐富運(yùn)輸產(chǎn)品

4.1 連接高低速運(yùn)輸市場(chǎng) 目前我國(guó)已經(jīng)形成高速（350 km/h及200～250 km/h）和普速鐵路（120～160 km/h）的綜合客運(yùn)鐵路網(wǎng)絡(luò)，但大量普速列車運(yùn)行速度仍然徘徊在120 km/h的較低水平，速度等級(jí)“高低分化”的現(xiàn)象十分明顯。其中160～200 km/h旅客運(yùn)輸呈現(xiàn)出一種“斷層”狀態(tài)，考慮到動(dòng)車組造價(jià)高昂、日常運(yùn)用保養(yǎng)技術(shù)要求高，使得動(dòng)車組的運(yùn)用受到諸多限制因素的影響。而機(jī)輛模式在中長(zhǎng)距離中低速路段運(yùn)輸成本較低，組織理論完善，組織方案成熟，在中長(zhǎng)途運(yùn)輸?shù)膹?fù)雜性、對(duì)設(shè)備穩(wěn)定性的高要求，以及運(yùn)輸需求的波動(dòng)性對(duì)于運(yùn)輸能力的非定量需求的情況下，具有不可替代的優(yōu)勢(shì)。在短時(shí)期內(nèi)完全由動(dòng)車組替代運(yùn)輸功能顯然不現(xiàn)實(shí)且極不經(jīng)濟(jì)。基于現(xiàn)階段國(guó)情考慮，普速旅客列車仍有大量運(yùn)輸需求，提高普速旅客列車的運(yùn)行速度仍然具有實(shí)際意義。研發(fā)開行準(zhǔn)高速200 km/h模式，可填補(bǔ)我國(guó)高速鐵路與既有普速鐵路間的運(yùn)輸產(chǎn)品空白，有利于既有線列車跨客運(yùn)專線運(yùn)輸，提高既有線旅客列車的服務(wù)范圍，形成高速鐵路與既有線客運(yùn)的聯(lián)系紐帶，豐富鐵路客運(yùn)產(chǎn)品體系，增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

4.2 發(fā)展快速貨運(yùn) 隨著郵政及現(xiàn)代物流業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)快速物流運(yùn)輸?shù)男枨笕找嬖鲩L(zhǎng)，過去高附加值的快運(yùn)貨物主要通過航空運(yùn)輸進(jìn)行，雖然其通達(dá)速度很快，但是成本高昂，對(duì)所運(yùn)輸貨物的性狀及尺寸等有較大的限制。鐵路作為快速郵政及物流的運(yùn)輸載體，在準(zhǔn)時(shí)性及速達(dá)性方面相比其他運(yùn)輸方式具有明顯的優(yōu)勢(shì)。針對(duì)快速貨運(yùn)市場(chǎng)，需要有與之迎合的快速貨運(yùn)產(chǎn)品。

組織開發(fā)200 km/h速度級(jí)別的機(jī)車車輛，可以以其為平臺(tái)，為后續(xù)研發(fā)200 km/h快速貨運(yùn)機(jī)車車輛提供技術(shù)支持。其相關(guān)技術(shù)可以拓展到快速行郵運(yùn)輸，組織利用既有線和200～250 km/h客運(yùn)專線發(fā)展快速行郵業(yè)務(wù)，開發(fā)高附加值的快速貨運(yùn)市場(chǎng)，為鐵路運(yùn)輸提供新的運(yùn)輸產(chǎn)品。

5 結(jié)束語

隨著目前和諧型交流傳動(dòng)貨運(yùn)電力、內(nèi)燃機(jī)車的大量上線使用，我國(guó)貨運(yùn)機(jī)車的現(xiàn)代化進(jìn)程喜人。但隨著我國(guó)快速客運(yùn)鐵路網(wǎng)進(jìn)程的加快，急需高性能的客運(yùn)機(jī)車、車輛以滿足運(yùn)輸需要。針對(duì)目前部分200～250 km/h級(jí)別客運(yùn)專線的跨線運(yùn)營(yíng)以及既有、新建干線的運(yùn)輸需要，研發(fā)200 km/h級(jí)別機(jī)車以及相關(guān)配套車輛，具有顯著的必要性。其可以作為旅客運(yùn)輸體系的一種補(bǔ)充與強(qiáng)化，同時(shí)可以充分發(fā)揮線路運(yùn)輸能力，拓展鐵路運(yùn)輸服務(wù)產(chǎn)品，是對(duì)目前我國(guó)鐵路運(yùn)輸體系的一種補(bǔ)充強(qiáng)化。

［1］宋建業(yè)，謝金寶.《鐵路行車組織基礎(chǔ)》［M］，北京：中國(guó)鐵道出版社.2006.

［2］何華武.《中國(guó)鐵路既有線200km/h等級(jí)提速技術(shù)》［M］，北京：中國(guó)鐵道出版社.2007.

［2］鄧強(qiáng).《高速鐵路跨線客流輸送方式的探討》［J］，鐵道運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì)，2007，（6）：30-32.