高速铁路运输组织方案及实施办法研究

第一篇 高速铁路运输组织相关理论研究1.高速铁路客流分析及运量预测方法研究1.1我国高速铁路客运需求分析（一）需求总量分析随着国民经济的持续快速发展和人民生活水平的日益提高，客运需求将呈现持续上升的趋势。带来客运需求总量增长的原因有以下几个方面：一，经济发展。经济的快速发展必将带来人员流动性加大，产业活动增多，客运需求多样化，客观上反映人们出行的需求日益增长，客运市场逐渐扩大，从经济发展速度和全社会客运量增长速度来比较，客运量的增长速度与国民经济的增长速度基本同步。二，消费水平的变化。随着人们物质文化生活水平的提高，消费观念出现新的变化，用于交通的消费呈现快速增长的趋势。三，交通运输也的快速发展。与过去相比，目前交通运输无论在数量上还是质量上都有了明显提高，各种运输方式运输能力不断扩大，设备条件大为改善，运送速度越来越快，服务质量显著提高，为人们出行带来了方便。随着交通运输业的进一步发展，将吸引更多的潜在客运需求，带来总量的增长。（二）运输需求结构分析（1）运输需求空间分布的不均衡性图1-1-1 东中西部地区客运需求影响因素比较分析图旅客运输需求主要决定于人口、经济、政治、文化以及交通运输环境等因素。图1-1-1显示了我国东中西部各地区人口总数、国内生产总值、铁路里程、公路里程占全国总量的对比情况，不难发现仅占全国总人口的26.77%的东部地区其国内生产总值却占了全国的近55%，而占全国总人口的27.2%的西部地区其国内生产总值仅占了全国的18.74%，并且东部地区的客运量比人口最多的中部地区的客运量还要大。也证实了经济发展水平是影响客运需求总量的主要因素。图1-1-1中还显示东部地区的交通运输线路里程最短。因此东部的客运需求与客运能力必然构成一对强烈的供需矛盾。综上可见，由于我国地区间经济发展不平衡造成了客运需求总量在地理空间上分布的不均衡，并且供需比差距很大。人口分布和工业布局集中于东部沿海的必然结果导致我国客流主要集中在京沪、京广、京哈、陇海、浙赣等主要干线上。由于我国的城市群也主要分布在这些铁路干线沿线, 客流集中的趋势还将加剧。（2）运输需求时间分布的不均衡性旅游客流、民工流和学生流是我国最主要的波动性客流成分，其客流高峰时段主要集中于五一、十一、春运、暑运以及发达地区的双休日期间。一、旅游交通需求是客运需求随时段波动的主要原因旅游交通是旅游的必要组成部分，因此旅游交通需求成为当前和未来客运交通需求分析的重点。我国旅游交通需求总的表现为以下特点：旅游交通需求季度间波动明显通常二季度全国各地温度、气候普遍适于旅游出行，因此旅游出行人次最高。四季度则由于是完成本年度生产计划的关键阶段另外我国大部分地区在四季度温度普遍较低，通常居民旅游出行明显减少。一般第三季度的旅游消费最高，主要是由于夏季在饮食和住宿方面的消费比较高，另外暑期长距离出行旅游的人次增多，交通费用支出大。旅游出行范围随时段变化表现规律特征研究各地的居民旅游出行范围，不难发现具备以下几个相同特征：l 假期长短限定了旅游出行距离春节、暑期这两个较长时段出行旅游距离以中长途居多。而十一的7天休息日则客观上限定了出行距离一般以中短途和近郊旅游为主。当然随着旅客列车等交通工具旅行速度的提高，人们的出行半径正逐渐增加。由于旅游出行时间的长短限制了出行半径，而一定范围内的旅游胜地、著名景区数量相对有限，各地自然会产生适于不同时段的比较稳定的热门出行旅游点。如广州市所做的春节旅游市场调查表明，省外游北京是多数广州人春节出游的首选目的地。而南京市所做的五一旅游市场调查表明，主要旅游热点集中在苏南、上海、浙江和皖南等相对中短途范围内。l 旅游受特殊时段影响明显由于许多地方的风景特色常受到季节的影响，因此这些旅游地接待的旅游客流高峰期分布比较稳定。如哈尔滨的旅游旺季在冬季的12月份和1月份，主要是各地前来看冰雪节的游客，洛阳的牡丹花会一般在春季四月份、青岛的国际啤酒节一般在8月下旬举行持续到9月上旬结束。这些时段的旅游客流量必然呈现高峰状态。二、经济发达地区出现“周末工作日”客流波动随着我国经济的快速发展，经济发达地区的人口越来越多，大城市和特大城市的城区不断向四周扩张，出现很多卫星城市，甚至与临近城市组成都市圈。工作日期间（周一至周五），都市圈内部城市之间以及距离相近的城市之间存在着高密度的城际短程客流，譬如京津都市圈、长江三角洲经济带、珠江三角洲经济带的特大城市与区内其它城市之间存在着大量的公务、商务客流。这些客流成分在周末休息日期间大大减弱，但同时在周末会规律性的出现大量的集中返程客流。另一方面，由于都市居民消费水平普遍高，居民的旅游、娱乐休闲消费所占总消费的比重较大，周末旅游客流大增。由于以上两方面原因，某些地区之间的客流呈现出周末工作日周期波动的规律。图1-1-2、图1-1-3显示了京津线、深圳站根据抽样统计数据一周内的客流变化情况，可以看出周五周日客流明显高于周一周四客流。应当强调的是这种客运市场特征基本上出现于经济发达程度高的东部大城市和特大城市构成的都市圈内，而在其它地区未形成规模。图1-1-2 京津间周内各日客运量比例图1-1-3 深圳站周内各日客流量（人）三、短途城际运输日内客流波动不仅一周内客流可能发生变化，一些短途城际运输一日内客流波动也非常明显。图1-1-4、图1-1-5显示了京津线和广深线一日客流变化的抽样调查结果。图1-1-4 广深城际列车客运量日内分析（人）图1-1-5京津间城际列车日内各时段客运量与日均客运量的比值1.2客流分类随着经济发展，铁路市场客运量增大。旅客客流的分类越来越细，按照不同的特征还可以将客流分为以下类别。1. 按照旅客出行目的，客运专线客流可以分为公务出行客流和私务出行客流前者又可以分为公商务流、会议培训流；后者又可以分为通勤流、旅游探亲流、务工流、其他流。随着国民经济的进步，公商务流经过逐渐培育已初具规模，发展较为稳定，其职业身份较高，属于公费出行中时间价值高的出行者，一般选择速度快、舒适性高的客运产品。会议培训流出行对利益主体的影响相对公商务流小，对于价格的敏感度较之公商务流高，在费用允许范围内选择速度快、舒适性高的客运产品。通勤流注重速度和时间，根据自身承受能力对舒适度进行考虑和选择。此类客流以短途为主，流量大而密集，出行时段固定、高峰明显，客流流向规律性强。旅游探亲流随着旅游资源的开发和旅游业的发展，国内外游客将与日俱增，旅游流已成为客流结构中一大增长亮点。此类客流会结合自身时间价值，以物有所值的原则选择旅行方式。务工流属于广大因私出行的自费流，仍然占据客流结构的主体位置。此类客流的季节波动性大、流向明显，具有较强规律性。其他流因各种展示会、物资交流会、体育比赛、文化活动等产生交通出行的群体。此类客流的随机性较强、波动性较大、不易掌握规律性。2按照旅行时间和距离，可将客运专线客流划分为长途客流、中途客流、短途客流。长途客流：旅行时间大于6小时，旅行距离超过1500km的出行群体。此类客流多发生在人口密集、经济发达的都市圈或城市带间，贯穿主要大、中城市，处于运输主要通道上（如京沪、京广、京哈、陇海、浙赣等线路），客流量大且集中，节假日波动也较大。中途客流：旅行时间在26小时之间，旅行距离在5001500km之间的出行群体。此类客流多流动在某个区域经济带范围内联系各城市间，分布范围广泛且分散。其主体主要由相关城市的居民构成，因此出行特征具有地域性差别，客流规模也与区域城市带人口和经济一体化程度关系密切。出行目的主要以出差、会议、商务、通勤等生产性出行为主，旅游、探亲等非生产性出行为辅。短途客流：旅行时间在0.52小时之间，旅行距离在500km以下的出行群体。尤其是在都市圈和人口密集地区，流动于人员交流频繁且距离较近的城市之间，绝大部分是乘降时间集中，滞留时间短，携带物品少，行动便捷。3由于客运专线的修建，根据运行径路情况，可将客流划分为本线客流和跨线客流。本线客流：起点和终点均在该线上的客流，又可细分为大站间到发的专线客流和沿线小站间到发的沿线客流。本线客流涉及线路情况较为单一，专线客流多为中途直通客流，沿线客流多为短途客流，具有客流量大、组织简单等特点。跨线客流：经过该线，但起点、终点或起终点不在该线上的客流，即过程涉及多条运输通道，主要为长途客流，具有客流方向分散、组织难度大等特点。由于我国幅员辽阔、人口众多、资源分布不均，中长途客流将是客运专线客流结构中的重要组成，跨线客流仍然占较大的路网需求比例。1.3客流预测方法传统客运方式的客流预测方法，大都基于运输现状，结合国民生产总值、经济发展速度、人口数量增长等对客流影响较大的变量，通过时间序列法、回归分析法、弹性系数法、产销平衡法、乘车系数法、类比生成法等，建立相关模型来预测未来年度的客流量。而(城际）客运专线作为一种新生事物，它本身并不存在历史运量及运输现状，所以不属于传统运量预测方法适用的对象。事实上由于客运专线的出现，目前以铁路、公路、民航三种交通方式为主的稳定的客运市场格局将被重新分割，四种运输方式将凭借自身的技术及服务特性展开竞争，竞争的结果以其各自的分担客流量来表征。显然，要确定最终的分担客流量，预测客运专线客流，采用传统预测方法是很难实现的。国外高速铁路发展较早，目前已经形成许多较为成熟的运量预测方法及预测模型，对这些方法及模型的研究可以加速我国高速铁路预测的发展。下面主要介绍使用较多的以logit模型为中心的运量预测方法和发展最为成熟与广泛运用于轨道交通的四阶段法。1.3.1以logit模型为中心的运量预测方法1预测过程及主要步骤l)以通道现有的主要运输方式目前的系统特征为基础，估计各运输方式的“效用函数”；2)建立通道旅客直接需求模型；3)利用直接需求模型预测未来年度在没有客运专线条件下的客流量；4)建立“诱发运量模型”，计算当服务质量较高的客运专线投入运营后，将产生的诱增型运量;5)建立“旅客出行方式选择模型(或称客流量分配模型)，计算在客运专线投入运营条件下，各运输方式原有旅客中将转而选择客运专线的比例，从而计算出各方式转移到客运专线的客流量；6)将转移运量与诱发运量汇总，即得客运专线的总客流量。上述预测方法的流程如图1-1-6所示，其中方框内所示部分为迭代过程。图1-1-6 以logit模型为中心的运量预测方法流程图2预测过程中主要采用的模型1）直接需求模型常用的是重力模型，基本结构如下：其中，k为某种运输方式的代号；A为常数；为OD对间的社会经济参数，加GNP，人口，人均收入等；、分别为客流量对于社会经济参数和运输方式效用函数的弹性；表示ij间第k种运输方式的表示“广义费用”的效用函数,包括直接费用和旅客花费时间(点到点的时间)的价值之和。2） 运输方式分配模型国际上通用的是LOGIT运量分配模型，其结构如下：其中，表示第k种运输方式的市场份额；为第k种运输方式“广义费用”的效用函数，n为存在的运输方式的数量。3） 诱增运量模型估计在高速铁路建成前后各种运输方式广义费用的变化，从而推测高速铁路投入运营后可能产生的诱增运量比例，基本公式为：式中，为ij间的诱发率；、分别表示无客运专线和有客运专线条件下ij间所有运输方式广义费用之和，为客流量对于运输方式效用的弹性。 从预测过程可以看出，LOGIT模型反映的是一种“先总后分”的预测思想，它是一种基于市场竞争的预测模型。在求得OD间社会客运总需求的基础上，以表示运输方式服务特性的“广义费用”作为分配客流量的依据，通过某种运输方式的广义费用(即牺牲量)占所有运输方式广义费用和的比例值来确定该方式的客流分担率，进而确定分担客流量。由于“广义费用”以运输方式的技术特性和服务属性为组成内容，所以以LOGIT模型为中心的客流预测方法，能反映出运输方式服务水平变化对各运输方式市场份额以及整个运输市场格局的影响。1.3.2四阶段法成熟的高速铁路客运预测方法是基于城市交通发展起来的四阶段法，包括出行产生预测、出行分布预测、出行方式划分预测、客流分配预测。（一）出行生成阶段该阶段的研究思路是：通过分析研究区域历年社会经济、客运量资料以及现场的OD调查数据，建立经济发展水平与客运量之间的定量关系模型；通过预测其社会经济发展，从而预测未来各交通区的客运发生和吸引量。常用的预测方法有回归分析法、灰色预测法、弹性系数法、产销平衡法、类别生成法。（二）出行分布阶段该阶段的实质是客流流量和流向预测，它以历史和现状OD表为基础，综合考虑各分区经济、社会发展所引起的运量增长状况，依据一定的条件和规划，将某一分区的发生和吸引量分配到其它各个分区，从而形成分区之间的客流量流向图，即确定OD矩阵。预测方法有资源配置法和数学模型法，对于客流量分布主要采用增长系数法、重力模型法、机会模型法等。最常用的是重力模型法。模型结构为（三）出行方式分担阶段出行特征（出行目的、出行距离、出行时间、出行者所处地理环境），旅客自身的社会属性、运输方式自身的技术服务特性（运行时间、运输费用、舒适程度、便捷程度、安全程度）是影响旅客进行运输方式选择的主要因素。该阶段常用的预测模型转移曲线模型、概率模型、probit模型、回归模型。目前普遍采用的是Logit模型，它的实质等同于概率模型，都是从运输方式自身服务特性出发，以运输方式的阻抗为客流分担率的主要确定标尺进行客运量在各种运输方式间的分配。（四）出行分配阶段该阶段将已经预测出的OD量按照一定的规则分配到路网的各条线路上，并预测出各条线路的运输量。交通分配模型有平衡模型和非平衡模型，两者均基于Wardrop原理。四阶段法的核心思想是从微观出发，以定量分析为主，通过OD调查获得现状客流量和流向，应用有关模型进行趋势外推预测未来的客流出行分布及其不同运输方式分担的比例，采用不同的配流方法对路网上的客流进行分配预测，最后根据路网上的客流建立不同的目标函数，对路网的规划方案进行设计和选优同时做出相应的建设序列安排。2.高速铁路运输组织模式理论研究2.1国外高速铁路运输组织模式对我国客运专线的适用性分析迄今为止高速铁路已在世界上许多国家得到发展，高速铁路已成为世界各国铁路发展的方向。由于各国的国情不同，采用的运输模式不一。如法国、日本、西班牙的高速铁路均为纯高速型的客运专线，而德国、意大利则为客货混合型的高速铁路。归纳起来，目前世界上建设高速铁路有下列几种模式：1) 日本新干线模式：全部修建新线，旅客列车专用；2) 法国TGV模式：部分修建新线，部分旧线改造，旅客列车专用；3) 德国ICE模式：部分修建新线，部分旧线改造，旅客列车及货物列车混用；4) 英国APT模式：既不修建新线，也不对旧有线进行大量改造，主要靠采用由摆式车体的车辆组成的动车组,旅客列车及货物列车混用。世界各国高速铁路客流组织选择客流组织和运输组织模式时考虑的影响因素：首先考虑的最大限度满足旅客客运需要，其次是考虑各国铁路路网的关系运营情况。目前世界上不同国家的高速铁路客流组织方式可以大致归纳为：1) 高速铁路本线客流采用高速列车输送，高速铁路跨线客流采用高速列车下高速线运行的输送方式；2) 高速铁路本线客流采用高速铁路列车输送，高速铁路跨线客流在高速线范围内采用高速列车输送，而在高速线以外采用其他列车或交通方式输送，即跨线客流在高速线与既有线路衔接处换乘。相对于高速铁路不同客流组织方式，高速铁路采用的运输组织模式大致可以归纳为：高速线仅运行高速列车，且高速列车运行范围仅为高速线，简称“全高速换乘”方案。“全高速换乘”模式：高速线上只运行高速列车，无跨线列车运行，直通客流大，跨线旅客采用换乘的方式。这种模式适用于自成体系的高速客运专线。如日本的新干线。其优点是列车运行速度高（可达到200300km/h以上），列车追踪运行时间短（最小可达到23分钟），运输组织简单，便于管理，运输能力大等优点，但由于跨线客流要全部在衔接作业站进行一次或多次换乘，将延长旅客旅行时间，部分客流可能会转向其他交通工具，加重市内交通压力，给旅客带来不便和困难。所以旅客换乘是“全高速”模式的关键性问题。从我国目前既有铁路和国力情况来看，如果采用“全高速换乘”模式：高速线上只开行本线列车，换车车流将转向既有线铁路，而我国既有线的通过能力基本处于饱和状态，该方案不能解决既有线能力严重不足的问题，且客运专线所服务的客流范围太窄，难以发挥客运专线的经济效益和社会效益。高速线仅运行高速列车但高速列车不仅在高速线上运行而且还可以在与高速线相衔接的线路上运行，简称“全高速下线运行”方案；“全高速下线运行”模式：高速线上既运行本线高速列车又运行跨线列车的高速线路，跨线列车在高速线上按高速列车运行，下高速先后按普通线路允许的速度运行，这种模式是用于与普通线路相衔接的高速客运专线，例如法国的高速铁路。优点是由于高速线上运行的高速列车速度基本相同，可按平行运行图运行、通过能力大；高速列车下线运行，可以增加高速列车的通行网络，扩大了高速线路的服务范围，能更多的吸引客流，提高了高速线的利用率，减少旅客换乘，较好的解决跨线旅客运输问题。缺点是需要较多的高速列车车底，必须要求高速客运专线与既有线兼容。高速线不仅运行旅客列车（包括高速列车和普通列车），还运行货物列车，简称“混合运输”方案。“混合运输”模式：高速线上不仅运行高速旅客列车还运行速度较低的货物列车，多适用于改建既有线为高速线的线路上。例如英国、德国、前苏联等国的高速铁路。其优点是线路的工程投资小。缺点是线路上由于运行的客货列车速度差大（客车的速度一般为200km/h，货车的速度一般为100km/h），客车的扣除系数大，通过能力较小，列车的运行组织复杂；客车的最高速度也受到限制，一般只能达到160200km/h，延长了旅客的旅行时间。我国客运专线均为新建，如果运行速度较低的货物列车，除了增加客运专线轨道磨耗外，还大幅度地降低了旅客列车的旅行速度，通过能力受到限制，运输组织也十分困难。2.2客运专线运输组织方式的影响因素1、经济因素考虑经济因素对客运专线运输组织模式的影响主要有两个方面：我国国民经济发展水平对客运专线运输组织模式的影响，这其中又包括各种运输组织模式对票价带来的影响，以及不同旅客对票价的承受力；还有是客运专线所需的大量动车组购置费用及其技术引进费用问题。各种运输组织模式的经济效益对其影响，几种运输组织模式，哪一种经济效益最高。2、我国铁路技术发展水平我国自主开发客运专线诸多关键性的技术能力，如高性能动车组的核心制造技术等。技术设备对不同速度列车技术性能的兼容和相符性，相应地对跨线列车改造增设配套设备增加的成本和改造的可行性，跨线于本线列车的速度差异对客运专线设备带来的损耗。3、客流构成本线的客流是否充足，客流构成中跨线客流的比重。4、路网布局相关线路布局、能力及客运专线的能力适应情况，是否存在本线客流不足、能力冗余较多而平行既有线能力紧张的情况。5、大型客运枢纽站的换乘体系大型客运枢纽站的换乘是否方便。6、客运专线的市场目标定位我国客运专线主要是要解决哪些人的输送问题。7、对运行秩序的影响及相应的运输组织如果跨线列车上客运专线运行，跨线列车的运行秩序势必对客运专线的运行秩序带来影响。如在跨线列车晚点的情况下，应该以什么原则组织客车运行，跨线列车与本线列车的等级顺序都需要做进一步的考虑。2.3各种运输组织模式适应性分析客运专线大体上可以分为三种类型：速度在300km及以上的纯客运专线、城际客运专线、速度为200-250km/h的客货混跑型客运专线，现针对这三种客运专线分别讨论其在运营管理初期可能的运输组织模式，以及处于过渡期的运输组织模式。为叙述方便，我们将速度300km/h及以上的旅客列车称为A类列车，200-250km/h速度旅客列车称为B类列车。客运专线的运输组织模式，应与该线路在路网中的位置，担负的运输任务以及客流情况和相关技术设备条件相适应。因此，研究我国客运专线的运输组织模式的前提为： 既有线与客运专线的分工时，要尽量组织旅客列车上高速线运行，减少既有线路旅客列车开行数量，提高既有线货物列车开行能力，提高客货列车旅行速度； 以人为本，方便、快捷和安全地组织旅客运输； 创造条件，使高速线能吸引最大客流，降低运输成本，提高铁路运输市场竞争力，保证高速铁路建成后具有良好的企业经济效益和社会效益。2.3.1 速度在300km以上客运专线可能的运输组织模式我国客运专线可能的运输组织模式分为以下六种： 客运专线只开行本线A类列车且不组织换乘方案，跨线旅客列车全走既有线； 客运专线只开行本线A类列车且组织换乘方案； 客运专线上开行本线A类列车，部分跨线列车走客运专线，且采用A类列车方案，其余跨线列车仍走既有线； 客运专线上本线列车采用A类列车方案，所有跨线列车均走客运专线且采用A类列车方案； 客运专线上本线列车采用A类列车方案，所有跨线列车走客运专线且采用B类列车方案； 客运专线上本线列车和跨线列车共线运行，除本线列车全部采用A类列车方案外，有条件的跨线列车也采用A类列车方案，其余跨线列车采用B类列车方案；上述6个方案中，前4个方案为全高速A类列车方案，方案和方案为多种速度列车共线方案，从已有的客运专线运输能力研究结果看，方案、对利用客运专线通过能力最有利，方案和方案次之。下面对各种方案进行系统性分析：方案中，客运专线上只开行本线高速列车。这种情况下，客运专线只可减少小部分既有线上的旅客列车对数，既有线上的旅客列车对数仍然较多，并且随着时间的推移，客车对数的增加会使既有线能力仍将长期饱和，无法增加货运能力。在此种模式下，新建的客运专线所服务的客流范围太窄，从而难以发挥客专的经济效益和社会效益。方案虽然可以增加一部分客运专线行车量，但仍不能从根本上解决既有线能力不足的问题。同时，跨线客流要增加一次换乘，而且高速列车的票价高于普速列车，所以这一方案一般旅客难以接受。此外，由于旅客换乘，必须要考虑客运专线列车和既有线列车的衔接，运输组织较复杂，而且有关车站可能要扩建增加站台，将增加投资。因此方案和方案的不可取处在于：A. 换乘必然增加旅客麻烦和不方便，并将增加非行车时间，旅客需多收拾一次行装和搬运随身携带物。德国的经验，等待的时间t1，如等于或大于换乘高速可缩短的时间t2，即t1/t21时，则此种运输方式不成立。我国多数跨线车运行距离长，而在高速线的运行距离短，在高速线上节省的旅行时间难以抵消换乘空废时间。换乘也将给旅客带来心理上的不安，因此换乘方案必将损失一定数量的客流。B. 由于高速列车与普通列车的容量不同，一辆车的容量也不一样，难以匹配，必将造成空废运行或延长换乘等待时间以集结旅客。长途跨线车都有卧铺，高速车不设卧铺，座位与卧铺号无法相同，也将增加办理手续的困难，如在午夜或夜间换乘（难以避免），旅客难以接受。C. 对于路网中有大量换乘旅客的车站，则需相应增加较多的换乘站台和到发线，加剧了换乘方案相关工程的投资。无论何种换乘方案，都必将引起换乘站客运设施的改扩建工程和增加高速线换乘站的工程。在换乘站上，一列跨线列车是通过列车，仅需占用很短时间的站台到发线。一旦换乘，这一列通过车就变成始发终到车。大量的通过车变成始发终到车，必须增加相应的站台到发线、机车检修和整备作业，客车底的存放和客运整备及技术整备作业等一系列客运设施。同时，由于换乘也因始发终到高速列车的增多而需要加大高速站高速列车停留、整备设施。换乘方案需双向增加相关工程投资。我国既有主要干线上的客站，大多已完成改扩建工程，有既有铁路设施和城市发展包围，可以说无法再扩建，除非大动干戈，大量拆迁建筑物，改移枢纽内既有线路、站场设施，甚至影响枢纽布局。如此扩建，不但投资巨大，且事实上行不通。方案的特点是条件具备的跨线列车在客运专线上以较高速度运行，在既有线上以线路的限制速度运行，条件不具备的跨线列车仍走既有线，在客运专线修建的初期和近期组织跨线列车采用A类列车的不多。采用该方案，虽然可以增加一部分客运专线行车量，但仍有大量跨线列车在既有线上运行，故不能从根本上解决既有线能力不足的问题。方案的优点为跨线列车在客运专线上以较高速度运行，在既有线上以线路的限制速度运行，跨线客流不必换乘就可以乘坐高速客车，既改善了旅客旅行条件，又吸引了较多的高速客流。目前，发达国家一般都采用这一运输组织模式，并取得了良好的经济效益。按该方案实施，可以解决既有线能力严重不足的问题，同时也能有效提高客运专线的经济效益和社会效益。但是，采用该方案高速列车在既有线上是以线路的限制速度运行的，使得高速动车组的周转时间大大延长，增加了高速动车组的需要量。同时，高速动车组在既有线运行，由于既有线的线路条件对高速车底的磨损将大于客运专线，其运营成本将增大。特别是在客运专线修建的初期和近期，由于客运专线里程较短，跨线列车在既有线上的运行距离将远远大于在客运专线上的运行距离，采用这一方案，其经济合理性有待进一步论证。方案的优点为跨线旅客不必换乘就可以在客运专线上乘坐B类客车旅行，扩大了客运专线吸引的客流，提高了客运专线的能力利用率，较好地解决了既有线能力严重不足的问题。而且跨线列车为B类列车，目前，国产200km/h的动车组已批量生产，并投入运营，其购置费较少。其缺点为B类列车在客运专线上的速度较低，客运专线通过能力降低。方案既兼备了方案和方案的优点，同时也弥补了前五个方案存在的不足，其主要问题是部分跨线列车采用A类列车，购置成本将增加。但是也应看到，随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，A类列车的数量和运行范围将逐步增大，最终实现客运专线的全A类列车运行。对于研究年度的20102020年来说，采用这一方案是可行的。综合以上分析可以看到，方案不能从根本上解决既有线能力严重不足的问题，方案增加了旅客旅行的不方便程度，显然这两种运输组织模式不适合我国客运专线的运输组织。方案采用客运专线上本线列车和部分跨线列车共线运行，且全部采用A类列车方案，其余跨线列车仍走既有线。这一方案虽然可以增加一部分客运专线行车量，但不能完全解决既有线能力不足的问题。方案采用本线列车和跨线列车共线运行，且所有列车全部采用A类列车，虽然能解决既有线能力不足的问题，并将有效改善旅客旅行条件，但跨线列车全部采用A类列车，A类列车在既有线上的运行距离将大大延长，从而使运营成本和投资的增加。同时，全部跨线列车采用A类列车还将受到相关线路技术条件、牵引动力发展情况、国家社会经济发展水平和国民旅行支付能力的限制。方案虽然也能解决既有线能力不足，方便旅客出行等问题，但所有跨线列车全部采用B类列车，使得跨线列车在客运专线上的运行速度较低，从而对客运专线通过能力带来不利影响。同时，由B类列车在客运专线上的运行速度与A类列车相比，要低得多。因此，对于在客运专线上运行距离较长的跨线列车采用B类列车，从缩短旅行时间、降低运营成本等方面看，将是不利的。因此，无论从技术设备条件、运输组织要求以及解决既有线能力不足、方便旅客出行、提高铁路运输收益等方面来看，方案、方案、方案、方案和方案都存在一些不足，与我国铁路运营实际情况不相符合，难以在实际运营组织中采用。推荐采用方案:客运专线上本线列车和跨线列车共线运行，除本线列车全部采用A类列车方案外，有条件的跨线列车也采用A类列车方案，其余跨线列车采用B类列车方案。 2.4.2 速度在200-250km客货混跑型客运专线可能的运输组织模式200km/h250km/h的客货混跑型客运专线的运输组织模式，主要有两种情况。第一种情况就是针对在运营初期兼顾客货混跑模式的客运专线，如石太客运专线；可能的运输组织模式分为以下六种情况讨论：客运专线上开行本线旅客列车，跨线旅客列车全走既有线，不组织换乘，部分通过的货物列车上客运专线，而且货物列车的速度要求达到160km/h。客运专线只开行本线列车且组织换乘方案，跨线旅客列车全走既有线，部分货物列车上客运专线，而且货物列车的速度要求达到160km/h。客运专线上开行本线列车，部分跨线列车走客运专线，在客运专线上的旅客列车采用速度为200km/h250km/h的动车组，其余跨线列车仍走既有线，部分通过的货物列车上客运专线，而且货物列车的速度要求达到160km/h。客运专线上开行本线列车，所有跨线列车均走客运专线，在客运专线上的旅客列车采用速度为200km/h250km/h的动车组，部分通过的货物列车上客运专线，货物列车的速度要求达到160km/h。客运专线上本线列车采用速度为200km/h250km/h的动车组，所有跨线列车走客运专线且采用速度为160km/h的机车牵引列车，部分通过的货物列车上客运专线，而且货物列车的速度要求达到160km/h。客运专线上本线列车和跨线列车共线运行，除本线列车全部采用速度为200km/h250km/h的动车组方案外，有条件的跨线列车也采用速度为200km/h250km/h的动车组方案，其余跨线列车采用速度为160km/h的机车牵引列车方案且全走客运专线；部分通过的货物列车上客运专线，而且货物列车的速度要求达到120km/h。根据货流特点，经石太客运专线运输的货流主要是借道运输的通过货流，在石太专线各站没有甩挂作业，因此可以将其视为最低等级的客运列车。因此，这种客运专线可能的运输组织模式的研究方法与300km/h的通道型纯客运专线的运输组织模式研究方法相同。根据前面的分析研究可知：针对在运营初期兼顾客货混跑模式的客运专线的运输组织模式采用方案，在运行秩序出现问题时，仍以石太客运专线旅客列车优先的原则进行调整。第二种就是针对客货混跑模式的客运专线，如甬台温、温福、福厦、合武、合宁客运专线。客运专线上开行本线列车，所有跨线列车均走客运专线，在客运专线上的旅客列车采用速度为200km/h250km/h的动车组，大部分货物列车上客运专线；而且货物列车的速度要求达到100km/h。客运专线上本线列车采用速度为200km/h250km/h的动车组，所有跨线列车走客运专线且采用速度为160km/h的机车牵引列车，大部分货物列车上客运专线，而且货物列车的速度要求达到100km/h。客运专线上本线列车和跨线列车共线运行，除本线列车全部采用速度为200km/h250km/h的动车组方案外，有条件的跨线列车也采用速度为200km/h250km/h的动车组方案，其余跨线列车采用速度为160km/h的机车牵引列车方案且全走客运专线，大部分货物列车上客运专线，而且货物列车的速度要求达到100km/h。这一类客运专线所覆盖地区尚未建有相应的货运通道。因此，为充分发挥铁路线路的运输作用，这些客运专线选用客货混跑的运输组织模式，其运输组织方式与既有线类同。通过分析，可得到客货混跑模式的客运专线的运输组织模式选用方案。在客运专线运营远期，可以根据实际情况确定对于200km/h250km/h的客货混跑型客运专线的运输组织模式。如果是客运专线上的能力不紧张，为了更好的发展我国的行包专列、集装箱运输和五定班列，在有固定货源的基础上，而且货物列车在客运专线上运行的速度达到160km/h，那么可以有限制的组织行包班列、集装箱运输和五定班列上客运专线；如果客运专线上的能力利用很高，那么货物列车应该尽量不上客运专线，如果行包专列的市场很大可以考虑在客运专线上开行少量的行包专列。2.4.3速度在200以上的城际型客运专线可能的运输组织模式铁路中长期规划所规划的三个城际快速客运系统主要有京津城际、沪杭城际、沪宁城际客运专线。城际客运专线和高速铁路、既有铁路并不互相排斥，他们之间的关系是优势互补，共同满足中长途、短途等不同层次旅客出行需求。城际客运专线以吸引城际间客流为主，主要是解决相邻发达城市之间大量、高密度、乘车时间高度灵活的始发、终到客流，是城市间公路交通的有力竞争者。其运营的特点是：客流大都是集中在白天，随到随走。因此，其运输组织模式可以采用仅本线城际客车动车组上线运行的方式，对与既有线的衔接问题考虑应该相对较少，运输组织模式相对简单。城际客运专线由于线路长，吸引范围大，为了满足不同客流特性的要求，主要考虑开行的本线列车有两种：大站直达城际列车和站站停城际列车。另外，部分跨线列车可以考虑上线运行，但其上线的条件要严格界定。其可能的运输组织模式以及上线列车的基本条件分析如下：客运专线上只运行本线车流，不组织换乘，跨线旅客列车全走既有线；这种模式下，本线列车的采用200-250km/h的动车组，以250km/h的大站直达列车为主。站站停的城际列车速度不得低于200km/h。客运专线上只运行本线车流，在客运专线与既有线的衔接站组织旅客换乘，少部分跨线列车上线运行。在运营初期，专线能力不紧张的情况下，且跨线车流较多、既有线能力非常紧张的情况下，可以部分跨全段的旅客列车上客运专线，但跨线旅客列车必须要求采用160km/h以上的动车组。对于跨区段的跨线列车，由于对运输组织及能力客运专线能力影响太大，以及上下线对动车组技术条件等要求，不考虑跨区段的旅客列车上线问题。在运营远期，随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，以及铁路线路等技术设备条件的改善，将逐步增加本线列车的数量和运行范围，减少跨线列车的比例，最终实现城际客运专线的全高速客运的运输组织模式。3.高速铁路线路通过能力计算方法研究3.1客运专线通过能力的影响因素客运专线的通过能力是指每昼夜能放行的旅客列车对数。它主要受运输模式、列车种类、运行速度、停站次数和时间、运行图铺画方式、站间距离、天窗设置等设备和运营因素的影响。(1)列车种类在客运专线上，如果按本线和跨线列车混合运行的运输组织模式，特别是在各种列车数量都不太大的运营初期，可能出现多种速度列车混合运行的情况，此时，同种列车组织连发的几率减少，全图列车连发系数降低，必然导致区间通过能力的下降。(2)不同种类列车数量所占的比例当某种列车数量比例较大时，可以组织该种列车连发(追踪)，提高同种列车的连发系数，从而增加区间通过能力。也就是说列车种类单一时通过能力大。(3)列车连发系数组织同等速度列车按追踪间隔时间连续放行，增加连发列车数量，可有效提高区间通过能力。特别是在客运专线上，在早晚高峰期组织群发群到，既能满足旅客早出晚归的旅行需要，也有利于提高运行图的列车连发系数，扩大运输能力。(4)列车追踪间隔时间该因素是决定双线自动闭塞区段区间通过能力的重要技术参数。在客运专线存在两种或多种列车的情况下，为了提高区间通过能力，对速度较高和速度较低的列车，可以根据信号显示制式不同，采用两种追踪间隔。(5)列车区间运行时分之差该因素是决定两种或多种速度列车组合运行的区段区间通过能力的重要技术参数。该参数有最大列车区间运行时分之差和平均列车区间运行时分之差两种。最大列车区间运行时分之差直接影响普通跨线列车与高速列车组合运行时的列车间隔，因此，该时分值越大，通过能力越小。(6)列车停站次数和时间在既有线上，由于只有旅客列车的停站地点、时间和次数对能力有影响，相对来说比较简单，而在客运专线上，由于不同速度的列车有不同的停站要求，即使同等速度的列车，其停站要求也不尽相同，因此，必须将停站次数和时间尽可能压缩，在铺画运行图时，合理安排停站地点，达到既满足旅客上下乘车需要，又使通过能力的损失为最少。(7)站间距离的影响客运区段内中间站的站间距离与高速、普通跨线列车两种运行速度组合而成的两种列车区间运行时分之差，是决定区间通过能力的重要因素之一。(8)天窗时间和类型客运专线上的旅客列车运行速度高达200350km/h，为保证行车安全，需要保持良好的线路和设备状态。因此，客运专线的维修作业时间要求较长，一般宜在夜间06点，给予36小时的双方向均停止行车的矩型天窗。3.2客运专线通过能力的特点1、昼夜能力利用不均衡客运专线主要为客运服务，旅客的出行活动在其始发站一般都发生在昼间，国外旅客在客运专线上的单程行程都较短，法国和德国一般为400一sookm，日本的东海道新干线从东京到博多最长，也只有lo69km，按时速250km计算，仅需4个多小时。旅行活动一般在昼间完成而无需夜间行车，造成昼夜之间能力利用极不均衡。在昼间，能力利用也不均衡，一年之间，不同季节之间客流生成和变化规律有所不同，一周之间，工作日与双休日之间客流生成和变化规律也有所差别，一日之间也有高峰和低谷的差异。2、理论计算能力与实际可利用能力差距较大由于客运专线的客流特点和昼夜利用的极不均衡，尽管理论上可以在客运专线运行图上铺画较多的列车运行线，而实际上，各条运行线由于所处的实际时段不同，因此所能吸引并完成的旅客输送量也大不相同。与常规铁路相比，客运专线整体形成的实际输送能力与理论计算能力之间的差距较大，因此，客运专线需要比常规铁路有更大的能力后备。3、客车停站及其起停车附加时分影响放大在常规铁路上，影响通过能力的主要因素是不同列车之间的速度差别，其次是各种追踪间隔时间的影响。而在客运专线上，客车停站产生的停站时间及其起停车附加时间所造成的影响一般已超过追踪间隔时间的影响，最明显的是，旅客列车因停站而产生的能力扣除已经成为客运专线通过能力计算中的一个组成部分。因此，客运专线上客车停车及其起停车附加时分的影响，产生了不同于常规铁路的放大效应。4、长线能力相对不足与短线能力相对富余并存矩型天窗使客运专线的线路通过能力有长线和短线之分。长线能力可以分段使用，转化为短线能力，而短线能力却不能组合为长线能力。随着线路里程和天窗时间的延长，长线能力也越来越小。因此，在能力利用上，出现方向通过能力小于其各区段通过能力，长线能力相对不足与短线能力相对富余并存的特点。3.3通过能力计算方法研究3.3.1 “全高速”客运专线通过能力计算方法3.3.1.1“全高速”客运专线通过能力计算公式（1）“全高速”客运专线平行运行图通过能力“全高速”客运专线平行运行图通过能力的计算方法与常规铁路的相同，其计算公式为：式中， 全高速客运专线平行运行图通过能力，对； 列车运行图天窗时间，min； 列车运行图无效时间，即高速列车区间运行时间，min；I高速列车追踪运行间隔时间，min。 图3-3-1 “全高速”客运专线平行运行图示意图“全高速”客运专线非平行运行图通过能力当高速列车通过某一车站时，有的停站，有的不停站，有停站的列车由于起停车附加时间和停站时间的影响，会多占用线路通过能力，相对于无停站的列车将会产生扣除。多列有停站高速列车的平均扣除系数为：式中， 无停站高速列车所占比例； 有停站高速列车所占比例。全高速客运专线非平行运行图通过能力计算公式为：式中， 全高速客运专线非平行运行图通过能力，对； 全高速客运专线平行运行图通过能力，对； 有停站高速列车扣除系数。3.3.1.2“全高速”客运专线扣除系数确定方法研究3.3.1.2.1.单列高速停站列车扣除系数分析（1）高速列车停站一次无越行高速列车在区段内停站一次无越行，对通过能力的影响可由图3-3-2表示。图3-32 无越行高速列车停站示意图高速列车在区段内停站一次，将引起旅行时间增加t，t由三部分时间组成。即：式中：表示停站高速列车停车附加时间；表示列车停站时间；表示列车起动附加时间。由此，可得结论：当高速列车之间不进行待避越行时，停站高速列车的停站时间越小，对通过能力的影响也越小。（2）高速列车停站一次有越行作业情况高速列车停站，直通高速列车则利用前行列车停站时间越行。见图3-3-3。图3-3-3 有越行高速列车停站示意图待避列车在站停留时间，要满足越行列车在车站的时间间隔，即：式中：表示高速列车的I到通间隔；表示高速列车的I通发间隔；则有越行的情况下，停站高速列车被越行一列对能力影响的基本扣除可用下式表示：若停站高速列车待避n列直通高速列车，则可表示为：（3）单列高速列车停站多次不越行若各站停站时间均相同，且时，可表示为：式中：表示停站作业次数（4）单列高速列车停站多次有越行作业情况直通高速列车利用前行列车停站时间进行越行。若各站的t均相同，则有： 3.3.1.2.2.多列停站高速列车扣除系数分析（1）按最不利停站方案铺画：见图3-3-4图3-3-4 最不利停站时列车运行铺画方案若某高速线路区段有个中间站，在某时间段内有列高速列车在此区段运行，且一般说来，各中间站高速列车的停站比例(x)要远小于50%，且在均衡停站条件下不应出现高速列车追踪停站的情况，此时高速列车的扣除系数: 高速列车在i站的停站比例;（2）按最优方案铺画，即：前行车停远方站，由远及近依次停站时，后行列车能够有效利用前行列车停站造成的空费时间。见图3-3-5图3-3-5 最有利停站时列车运行铺画方案第i站