于周期性列車運行圖的加線技術研究

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，但國內外對"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上，研究非周期列車運行線的加線技術，這是"周期+非周期模式"列車運行圖編制的一個重要方面。是實現周期與非周期相結合的列車運行圖編制的關鍵技術之一。

關鍵詞：列車運行圖；非周期運行線；加線模型

“十一五”期間，高速鐵路的發展已經成為了舉國上下關注的焦點。按照新調整的中長期鐵路網規劃，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，聯結30多個大城市的高速鐵路網。高速鐵路的發展既面臨著難得的歷史機遇，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律大體上是早出晚歸，高速鐵路也符合這一規律。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律的要求。對于一條普通鐵路而言，由于旅客列車對數較少，高峰時段旅客列車密集到發的情況不十分明顯，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。由于高峰時段大量列車密集到發，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，高速鐵路應對其高峰時段的運輸能力（如到發線通過能力）、供電能力、動車組需要量進行檢算。

（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將有一定數量旅客列車跨線運行，即使在后期進入全高速階段，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重要，因為它直接關系著整個列車運行圖的布局、高速列車的設定順序等重要原則。

（3）列車運行圖上出現有效時間帶

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備的養護維修用，二來在高速鐵路未成網前，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整問題的區別與聯系

（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上進行抽線和加線調整而成，通常來說，周內工作日和周末或不同季節的運行圖都需要根據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。在能力緊張的區段添加運行線，加大了運行圖的調整難度。

（2）加線問題屬于全局優化問題，調整范圍大

添加運行線主要有：利用運行圖預留通過能力直接插空加線；對原運行線進行調整的方法。高速鐵路的能力利用率高，在周期圖中預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時間的約束，這使得添加的運行線在其始發時間范圍內難以組織追蹤運行，通常情況下需要改變列車的發車順序，加大了調整范圍。

（3）調整手段不同

既有線運行圖調整的問題中，只是影響晚點列車的后續列車，并且各列車的始發時間不能早于原圖的發車時間。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列車，前行列車也要加入到調整的隊列中，并且在調整中，列車發車時間不受必須晚于原圖時間約束。高速鐵路在進行加線時可以借鑒既有線運行圖調整的方法，同時也應該考慮高速鐵路運營的特點，設置合適的調整方法。

3加線過程中的調整方法

在加線過程中，列車運行調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的車計劃進行重新設定，廣度搜索是通過對每個車站k的站計劃重新設定。

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

（2）廣度搜索就是在各站對所有通過本站的列車的發車次序和到發時分進行重新設定。新增列車只影響本站及后續未設各站的列車，而這種影響可以通過區間調整的補償而降低。這種方法使得各站能根據當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車的最佳次序和到發時分，并且已設各站的調整不影響其他站的調整，從而可以較靈活地實現對運行計劃的實時調整。

從定量的角度對周期圖編制的密度和結構進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構破壞較大，周期圖的優勢無法體現出來，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留能力，使得“周期+非周期模式”列車運行圖的編制結果更加科學。非周期性運行線加線過程中的周期性調整問題，周期性調整是指，當插入的非周期運行線影響的周期數比較多，為了盡可能地保證運行圖的周期性，可以對每個周期都進行適當調整，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，這種調整更為復雜，是一個值得進一步研究的問題。高速鐵路大規模成網，高密度運行是我國高鐵發展的趨勢，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，如何在大規模成網的條件下完成就“周期+非周期模式”運行圖的編制，值得進一步的研究。

結束語

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，結合周期性列車運行圖的優勢，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和技術支持。

參考文獻：

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