閩贛三大鐵路客運(yùn)樞紐協(xié)同優(yōu)化研究

孫臏 林維 陳明 吳冰

摘要：閩贛兩省在高速鐵路網(wǎng)“八縱八橫”規(guī)劃方案中占據(jù)重要地位，區(qū)內(nèi)有南昌、福州、廈門(mén)三大樞紐，合理調(diào)配該三大樞紐對(duì)閩贛兩省的旅客運(yùn)輸服務(wù)效率與效益具有重要意義。在此背景下，本文以相關(guān)鐵路客運(yùn)數(shù)據(jù)為依據(jù)，在深入分析三大樞紐客運(yùn)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，兼顧客運(yùn)可達(dá)性與設(shè)備檢修力與發(fā)展等為主要因素，通過(guò)三大樞紐協(xié)同分工優(yōu)化，提出三大樞紐客運(yùn)分工建議方案。

關(guān)鍵詞：鐵路客運(yùn)樞紐 協(xié)同分工 列車(chē)開(kāi)行 閩贛鐵路

1背景

根據(jù)國(guó)鐵集團(tuán)年會(huì)數(shù)據(jù)，到2021年末鐵路網(wǎng)規(guī)模突破15萬(wàn)km，其中高鐵4萬(wàn)km，覆蓋了80%以上的大城市。鐵路網(wǎng)絡(luò)覆蓋經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展進(jìn)一步擴(kuò)大，路網(wǎng)結(jié)構(gòu)更加優(yōu)化，充分發(fā)揮了鐵路對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的保障作用。在疫情前的2019年，國(guó)家鐵路旅客發(fā)送達(dá)到35.79億人;疫情期間，2020年鐵路旅客發(fā)送量完成22.03億人，2021年恢復(fù)性增長(zhǎng)，年客發(fā)達(dá)25.3億人。

中國(guó)鐵路南昌局集團(tuán)有限公司主要管理江西、福建兩省全部和湖南、湖北省境內(nèi)部分鐵路線路。截至2020年底，南昌局營(yíng)業(yè)里程8469.16km，其中時(shí)速200km及以上鐵路3794.86km，時(shí)速300km及以上的鐵路1463.45km。2018年南昌局全年發(fā)送旅客2.36億人，2019年客發(fā)2.45億人，2020年和2021年受疫情影響，分別發(fā)送旅客1.55億人和1.71億人。其管轄范圍東接“長(zhǎng)三角”地區(qū)、南連“珠三角”地區(qū)，在全國(guó)鐵路網(wǎng)中發(fā)揮承東啟西、溝通南北的作用，在高速鐵路網(wǎng)規(guī)劃方案“八縱八橫”鐵路高速主通道和鐵路連接線中，閩贛兩省占有重要的作用和地位。轄區(qū)內(nèi)最重要的有南昌、福州、廈門(mén)樞紐，進(jìn)一步合理調(diào)配三大樞紐對(duì)閩贛兩省的運(yùn)用能力，優(yōu)化列車(chē)開(kāi)行方案，對(duì)實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、提升旅客運(yùn)輸服務(wù)效率與效益具有重要意義。

2三大鐵路客運(yùn)現(xiàn)狀

2.1客運(yùn)列車(chē)通達(dá)狀況

2.1.1南昌樞紐

（1）南昌（西）站。

南昌（西）高鐵動(dòng)車(chē)可直達(dá)車(chē)站共計(jì)209個(gè)，其中：4h以內(nèi)的車(chē)站116個(gè)，占總計(jì)的55.5%;最遠(yuǎn)可達(dá)成都東，共2列車(chē);直達(dá)列車(chē)數(shù)大于等于10列的車(chē)站有51個(gè)，直達(dá)列車(chē)最多的為上饒63列車(chē);1h內(nèi)可達(dá)車(chē)站17個(gè)，2h內(nèi)可達(dá)車(chē)站39個(gè)。

（2）南昌站。

南昌站可直達(dá)車(chē)站共計(jì)431個(gè)，其中：最遠(yuǎn)可達(dá)烏魯木齊，只有1列車(chē);直達(dá)列車(chē)數(shù)大于等于10列的車(chē)站有29個(gè)，直達(dá)列車(chē)最多的為九江，為48列車(chē);3h內(nèi)可達(dá)車(chē)站41個(gè)，4h內(nèi)可達(dá)車(chē)站54個(gè)。

2.1.2福州樞紐

（1）福州（南）站。

福州站高鐵動(dòng)車(chē)可直達(dá)車(chē)站共計(jì)222個(gè)，其中：最遠(yuǎn)可達(dá)成都東，只有1列車(chē);直達(dá)列車(chē)數(shù)大于等于10列的車(chē)站有61個(gè)，直達(dá)列車(chē)最多的為廈門(mén)北，為80列車(chē);1h內(nèi)可達(dá)車(chē)站20個(gè)，2h內(nèi)可達(dá)車(chē)站39個(gè)。

（2）福州站。

福州站既有可直達(dá)車(chē)站共計(jì)185個(gè)，其中：最遠(yuǎn)可達(dá)佳木斯，只有1列車(chē);直達(dá)列車(chē)數(shù)大于等于2列的車(chē)站有52個(gè)，直達(dá)列車(chē)最多的為武夷山和鷹潭，分別為7列車(chē);3h內(nèi)可達(dá)車(chē)站4個(gè)，4h內(nèi)可達(dá)車(chē)站7個(gè)。

2.1.3廈門(mén)樞紐

廈門(mén)北高鐵站可直達(dá)車(chē)站共計(jì)192個(gè)，其中：直達(dá)時(shí)間在4h以內(nèi)的為74個(gè);最遠(yuǎn)可達(dá)重慶北，只有1列車(chē);直達(dá)列車(chē)數(shù)大于等于10列的車(chē)站有55個(gè)，直達(dá)列車(chē)最多的為泉州，為102列車(chē);1h內(nèi)可達(dá)車(chē)站17個(gè)，2h內(nèi)可達(dá)車(chē)站31個(gè)。廈門(mén)北高鐵出發(fā)的直達(dá)列車(chē)，絕大部分車(chē)站的通達(dá)時(shí)間在4h以內(nèi)，為高鐵的優(yōu)勢(shì)范圍。

2.2主要線路開(kāi)行狀況

由南昌局擔(dān)當(dāng)列車(chē)，其始發(fā)及途經(jīng)客運(yùn)三大樞紐，在各條線路的開(kāi)行狀況如表1所示。

2.3主要旅客流向流量

旅客發(fā)送量與列車(chē)開(kāi)行方案密切相關(guān)，南昌、福州以及廈門(mén)三大樞紐的日旅客發(fā)送量在疫情前分析如下。

（1）南昌樞紐。

南昌站旅客發(fā)送日均約8.9萬(wàn)，其中直通4.0萬(wàn)、管內(nèi)4.9萬(wàn)。直通主要流向北上廣深、杭州、長(zhǎng)沙、武漢，日均發(fā)送超過(guò)2000人，管內(nèi)則以撫州、贛州、萍鄉(xiāng)、上饒、九江周邊城市為主，日均發(fā)送超過(guò)6000人。動(dòng)車(chē)客流流向則主要集中在上海、杭州、廣州、長(zhǎng)沙、武漢，管內(nèi)的上饒、九江、萍鄉(xiāng)、撫州。

（2）福廈樞紐。

福建省旅客發(fā)送日均31萬(wàn)左右，發(fā)送客流以管內(nèi)為主，管內(nèi)23萬(wàn)，其中發(fā)送到杭深線上的客流日均16.6萬(wàn)，占管內(nèi)客流的72%。直通客流日均8萬(wàn)，其中深圳汕頭2.7萬(wàn)，滬杭溫寧方向2.7萬(wàn)，是直通客流兩個(gè)最主要的流動(dòng)方向。

3客運(yùn)三大樞紐列車(chē)開(kāi)行方案優(yōu)化

3.1樞紐列車(chē)檢修狀況

三大樞紐列車(chē)檢修能力及檢修剩余能力如表2、表3所示。

三大樞紐列車(chē)存放狀況分布是在局內(nèi)11個(gè)中間站存放動(dòng)車(chē)組47列，動(dòng)車(chē)組中間站存放如表4所示。

3.2三大樞紐分工優(yōu)化思路

3.2.1南昌樞紐

昌福線動(dòng)車(chē)以南昌樞紐檢修為主，逐步取消南昌檢修動(dòng)車(chē)套跑福建省始發(fā)動(dòng)車(chē)。

3.2.2福廈樞紐

（1）福建省內(nèi)，清晰分工福州樞紐與廈門(mén)樞紐的動(dòng)車(chē)組檢修與列車(chē)開(kāi)行。尤其是南三龍開(kāi)通后，以廈門(mén)動(dòng)車(chē)所檢修為主，龍巖、福州檢修為輔。

（2）福建省上行往北京、上海、南京等方向大部分放廈門(mén)北動(dòng)車(chē)所檢修，部分福州始發(fā)往北京、上海方向動(dòng)車(chē)改為廈門(mén)北始發(fā)。福建省下行往深圳方向動(dòng)車(chē)大部分福州所檢修，部分廈門(mén)始發(fā)往深圳方向動(dòng)車(chē)改為福州南始發(fā)，保留少量廈門(mén)至深圳北在廈門(mén)北所檢修。

（3）管內(nèi)福廈間動(dòng)車(chē)均衡在福州、廈門(mén)所檢修，根據(jù)客流情況選擇重聯(lián)運(yùn)行。停運(yùn)部分福廈間動(dòng)車(chē)，騰出部分能力開(kāi)行長(zhǎng)途列車(chē)，以長(zhǎng)途列車(chē)帶動(dòng)福廈間短途客流。

3.3優(yōu)化模型

南昌局客運(yùn)三大樞紐列車(chē)開(kāi)行方案模型選取較為成熟的優(yōu)化模型[1-2]，主要參數(shù)設(shè)定如下：

表示由樞紐i在線路n上增開(kāi)列車(chē)對(duì)數(shù);

表示由樞紐i在線路n上增開(kāi)一對(duì)列車(chē)可獲得的收益;

表示由樞紐i在線路n上增開(kāi)列車(chē)能力限制;

表示線路n的剩余能力（對(duì)）;

表示樞紐i的存車(chē)能力（對(duì)）;

表示樞紐i的檢修能力（對(duì)）;

表示增設(shè)列車(chē)總數(shù)（對(duì)）。

優(yōu)化目標(biāo)：使收益最大化的三大樞紐分工方案，為如下問(wèn)題的最優(yōu)解。

Max∑_n?∑_i?〖r_in X_in 〗

s.t.

（1）? x_in≤c_in ，? ? i=1，2，3; n=1，...，8;

（2）? ∑_n?x_in ≤C_n，? ? ? i=1，2，2; n=1，...，8;

（3）? ∑_i?X_in ≤min{I_i 〖，M〗_i }? i=1，2，3;

（4）? ∑_n?∑_i?x_in ≤N? ?;

（5）? ?x_11+x_12? ，≤c_11? ;

（6）? ?x_21+x_22? ，≤c_22? ;

（7）? ?x_13+x_14? ，≤c_13? ;

（8）? ?x_33+x_34? ，≤c_34? 。

其中（1）為樞紐i服務(wù)線路n的能力限制;（2）為線路n的剩余能力限制;（3）為樞紐的檢修和存放能力限制;（4）為列車(chē)數(shù)量限制;（5）至（8）是樞紐跨線路服務(wù)限制。以該模型為原型，可以加以多種約進(jìn)行模型轉(zhuǎn)換，隨后在多方案中進(jìn)一步演化目標(biāo)函數(shù)，從而根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行分析優(yōu)化選取[3-6]。

3.4優(yōu)化結(jié)果分析

求解該整數(shù)規(guī)劃問(wèn)題，再根據(jù)優(yōu)化模型分析，求解結(jié)果如表5所示。

根據(jù)表5的優(yōu)化結(jié)果可知，南昌局客運(yùn)三大樞紐可以新增始發(fā)車(chē)、新增檢修動(dòng)車(chē)組，共計(jì)28對(duì)。具體如下。

（1）自南昌樞紐始發(fā)，檢修由南昌樞紐承擔(dān)，經(jīng)由向莆線的開(kāi)行列車(chē)5對(duì)。

（2）自福州樞紐始發(fā)，檢修由福州樞紐承擔(dān)，經(jīng)由合福線的開(kāi)行列車(chē)1對(duì)。

（3）自廈門(mén)樞紐始發(fā)，檢修由廈門(mén)樞紐承擔(dān)，經(jīng)由龍漳/贛瑞龍線的開(kāi)行列車(chē)22對(duì)。

4客運(yùn)三大樞紐分工優(yōu)化建議方案

根據(jù)上述優(yōu)化結(jié)果可知，南昌局客運(yùn)三大樞紐可以新增開(kāi)行始發(fā)車(chē)28對(duì)。其中5對(duì)自南昌樞紐始發(fā)，主要經(jīng)由向莆線;1對(duì)自福州樞紐始發(fā)，主要經(jīng)由合福線;12對(duì)自廈門(mén)樞紐始發(fā)，主要經(jīng)由龍漳/贛瑞龍線。為此，客運(yùn)三大樞紐分工將發(fā)生相應(yīng)改變，具體建議如下。

客運(yùn)三大樞紐的協(xié)同分工建議，綜述如表6。

參考文獻(xiàn)

[1]可鈺，聶磊，袁午陽(yáng).基于空鐵聯(lián)運(yùn)OD可達(dá)性的高鐵時(shí)刻表優(yōu)化模型[J].交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程與信息，2021，21（1）：23-29.

[2]汪雯文，薛鋒.綜合客運(yùn)樞紐軌道交通系統(tǒng)運(yùn)能匹配度研究[J].交通運(yùn)輸工程與信息學(xué)報(bào)，2021，19（3）：111-122.

[3]王文憲，成利剛，陳韜，等.列車(chē)開(kāi)行方案與客流適應(yīng)性評(píng)價(jià)研究[J].鐵道運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì)，2019，41（7）：65-71.

[4]張強(qiáng)鋒，倪少權(quán)，陳東.鐵路快速客運(yùn)網(wǎng)絡(luò)客流輸送模式選擇條件分析[J].鐵道運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì)，2019，41（5）：29-34.

[5]劉恒宇，楊本繼.新冠肺炎疫情對(duì)全國(guó)省會(huì)城市客運(yùn)航空網(wǎng)絡(luò)的影響研究[J].北京郵電大學(xué)學(xué)報(bào)：社會(huì)科學(xué)版，2021，23（5）：69-81.

[6]揭暉.動(dòng)車(chē)組列車(chē)站內(nèi)解編、重聯(lián)運(yùn)行方案研究[J].中國(guó)鐵路，2021（10）：40-45.

作者簡(jiǎn)介：孫臏（1974—），男，博士，研究方向?yàn)殍F路運(yùn)輸和信息系統(tǒng)。