（交通运输规划与管理专业论文）客运专线旅客列车开行方案编制优化方法研究.pdf

西南交通大学硕士研究生毕业论文第1 页 摘要 客运专线旅客列车开行方案的编制是客运专线运营组织的重要组成部分，直接决 定了旅客列车开行种类、开行数量、发到站点、开行距离以及停站方案等有关列车运 行的重要内容，是客运专线列车运行图铺画的基础。 本文在借鉴国内外经验和研究成果的基础上，对客运专线旅客列车开行方案的编 制及优化方法进行研究。传统的研究大多只是利用客流量编制开行方案，不能体现开 行方案对客流的影响，针对这个问题，本文对客运专线旅客列车开行方案和客运专线 客流量之间的相互影响进行综合考虑，并尝试性地引入迭代思想优化开行方案。首先 对编制客运专线旅客列车开行方案的影响因素和编制原则等进行分析，建立以最大化 铁路客运专线部门收益、最大化旅客满意度和最大化满足客流需求为目标，以车站作 业能力、区间通过能力、客流量要求、列车定员以及各参数间的关系等为约束的多目 标规划模型。其次，本文通过对客运专线客流的分析，采用满意度函数作为中间变量， 建立客流量关于开行方案的函数模型。最后，本文利用合蚌客运专线的相关资料，计 算2 0 2 0 年开行方案变化前后的客流量，重点分析了开行方案本身对客流量的影响， 并通过比较2 0 2 0 年开行方案变化前后客流量和各目标函数值的变化，对优化思路进 行简要说明。 本文利用客运专线旅客列车开行方案和客流量之间的相互作用关系，尝试性地引 入了数学迭代思想以求实现开行方案的优化。在利用既有客流量或者预测客流量制定 初始开行方案的基础上，通过满意度指标对客流进行重新分配，得到新的客流量数据， 再根据新的客流量数据重新制定开行方案，在开行方案模型和客流量关于开行方案的 模型都合理设定的基础上，应可实现开行方案的优化。 关键词：客运专线；开行方案优化；满意度；客流分配；多目标规划 西南交通大学硕士研究生毕业论文第1 i 页 a b s t r a c t c o m p i l a t i o no ft r a i np l a nf o rd e d i c a t e dp a s s e n g e rl i n ei sa l li m p o r t a n tp a r to fo p e r a t i n g o r g a n i z a t i o nw h i c hd i r e c t l yd e t e r m i n e si m p o r t a n tp a r t so ft r a i no p e r a t i o n ，s u c ha st y p e so f p a s s e n g e rt r a i n s ，q u a n t i t yo fd i s p a t c h e dt r a i n s ，a r r i v a la n dd e p a r t u r es t a t i o n s ，o p e r a t i o n d i s t a n c ea n ds t o ps c h e d u l ep l a n , a n di ti st h eb a s i so ft h et r a i nd i a g r a md r a w i n g i nt h i sp a p e r , c o m p i l a t i o no ft r a i np l a na n do p t i m i z a t i o nm e t h o d sf o rp a s s e n g e r d e d i c a t e dl i n ea r er e s e a r c h e db a s e do ne x p e r i e n c ea n dr e s e a r c hr e s u l t sa th o m ea n da b r o a d f i r s t , a f f e c t e df a c t o r sa n dc o m p i l a t i o np r i n c i p l e sa b o u tc o m p i l a t i o no ft r a i np l a nf o r p a s s e n g e rd e d i c a t e dl i n ea r ea n a l y z e d ，t h e nam u l t i o b j e c t i v ep r o g r a m m i n gm o d e la r e e s t a b l i s h e dw h i c ha i m sa tm a x i m i z i n gr e v e n u eo fp a s s e n g e rd e d i c a t e dl i n ed e p a r t m e n t ， m a x i m u ms a t i s f a c t i o no fp a s s e n g e r sa n dt h et r a v e ld e m a n do fp a s s e n g e r s c o n s t r a i n t c o n d i t i o n so ft h i sm o d e la r er e l a t i o n s h i p so fs t a t i o no p e r a t i o nc a p a c i t y , s e c t i o nc a r r y i n g c a p a c i t y , m e e t i n gd e m a n do fp a s s e n g e r sa n dt r a i np e r s o n n e lq u o t a , t h e ns o l u t i o no ft h i s m o d e lw a sa n a l y z e d s e c o n d l y , af u n c t i o nm o d e lo ft r a i np l a na b o u tp a s s e n g e rf l o ww a se s t a b l i s h e dt h r o u g h a n a l y z i n gp a s s e n g e rf l o w , a d o p t i n gs a t i s f a c t o r yd e g r e ef u n c t i o na si n t e r m e d i a t ev a r i a b l e a tl a s t ，t h ev a r i a t i o no ft r a v e l l e rf l o wo ft r a i np l a nf o r 2 0 2 0w a sc a l c u l a t e db a s e do n r e l e v a n td a t ao fh e - b e n gp a s s e n g e rd e d i c a t e dl i n e t h ea f f e c t i o no ft r a i np l a no w nw a s e m p h a t i c a l l ya n a l y z e d ，t h r o u g hc o m p a r i n gt h ev a r i a t i o no ft r a v e l l e rf l o wa f t e rt r a i np l a n w a sc h a n g e da n dv a r i a t i o no f o b j e c t i v ef u n c t i o nv a l u e s ，ao p t i m i z a t i o ni d e aw a sd e s c r i b e d b r i e f l y i nt h i sp a p e r , p a s s e n g e rd e d i c a t e dl i n ep a s s e n g e rt r a i np r o g r a m sa n di n t e r a c t i o n b e t w e e nt r a f f i c ，t h ei n t r o d u c t i o no fm a t h e m a t i c a li t e r a t i v et h i n k i n g i nt h eu s eo ft h e e x i s t i n gt r a f f i co rt h et r a f f i cp r o j e c t i o n ss e tt h ei n i t i a lo p e n l i n ep r o g r a m ，b a s e do nt h e s a t i s f a c t i o ni n d e xo ft h ep a s s e n g e rf l o wt h r o u g ht h er e - a l l o c a t i o n ，g e tn e wt r a f f i cd a t a , a n d t h e na c c o r d i n gt ot h en e wt r a f f i cd a t ar e - e n a c tt h ec d bp r o g r a m ，a n ds oo ni t e r a t i o n st o a c h i e v et h ec d b p r o g r a mo p t i m i z a t i o n r e l a t i o n s h i pb e t w e e nt r a i np l a nf o rp a s s e n g e rd e d i c a t e dl i n ea n dp a s s e n g e rf l o ww a s u t i l i z e dt ob r i n gi nt h em a t h e m a t i c a li t e r a t i v et h i n k i n g o nt h eb a s eo fc o m p i l i n gt r a i np l a n t h r o u g he x i s t i n gp a s s e n g e rf l o wu t i l i z a t i o no rt h ep r e d i c t i n gp a s s e n g e rf l o w , t h r o u g h r e d i s t r i b u t i n gp a s s e n g e rf l o wb ys a t i s f a c t i o ni n d e x ，n e wp a s s e n g e rf l o wd a t ac a l lb eg o t ， t h e nc o m p i l e dt h et r a i np l a no nt h eb a s i so fn e wp a s s e n g e rf l o wd a t a , a n do p t i m i z a t i o no f 西南交通大学硕士研究生毕业论文第1 i i 页 t r a i np l a nc a nb ea c h i e v e dt h r o u g ht h i sc y c l e k e yw o r d s ：d e d i c a t e dp a s s e n g e rl i n e ；o p t i m i z a t i o no ft r a i np l a n ；s a t i s f a c t i o nd e g r e e ； p a s s 既g e rf l o wa s s i g n m e n t ；m u l t i o b j e c t i v ep r o g r a m m i n g 西南交通大学四南父迥大罕 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授 权西南交通大学可以将本文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影 印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1 保密口，在年解密后适用本授权书； 2 不保密d 使用本授权书。 ( 请在以上方框内打“ ) 学位论文作者签名：、套约盘 i 眺w 弋b 试、a 指导老师签名： 醐：川。彳b 西南交通大学硕士学位论文主要工作( 贡献) 声明 本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下： 1 、对客运专线旅客列车开行方案编制模型进行研究，建立以最大化铁路部门收 益、最大化旅客满意度、最大化客流需求满足率为目标的多目标规划模型。 2 、研究开行方案对客流的影响，通过满意度函数建立开行方案对客流的作用模 型，并尝试性地通过迭代的方法优化开行方案。 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成 果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰 写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。 本人完全了解违反上述声明所引起的切法律责任将由本人承担。 靴敝储戤：飞修 日飙v o 单b 论i 嗫 西南交通大学硕士研究生毕业论文第1 页 1 1 选题背景 第1 章绪论 2 0 世纪5 0 年代以后科学技术迅猛发展，计算机技术、网络技术、现代通信技术、 自动控制技术和新合金材料、制造业、智能交通和信息安全技术等高新技术成了经济 和社会发展的催化剂。在此背景下，高速铁路应运而生，它是社会经济发展的必然产 物。 1 9 6 4 年，日本建成世界上第一条高速铁路东海道新干线，至今已有4 0 余年的历 史。高速铁路以其快速、便捷、安全和舒适等特点而受到世界各国的青睐。更有，高 速铁路在能源消耗、对环境影响和可持续发展战略中具有明显的优势，因而一些工业 发达国家重新调整交通运输政策，把规划的重点放到发展高速铁路上。 高速铁路的作用和意义随着它的问世而产生了深远的变化：以往建设高速铁路是 为了扩大运输能力，如今则为了扩大运输市场份额，向航空、高速公路挑战；对沿线 地区经济和全国经济发展起着重要作用，并改变了航空、高速公路等单一高速运输系 统的格局，减轻和消除它们的负面效应。 高速铁路自从诞生以来，对世界各国的社会经济发展产生了重要的推动作用： ( 1 ) 为旅客运输提供了方便迅速、舒适、安全、正点、大运能的优质服务； ( 2 ) 高速铁路能减轻人类生存环境的污染和减少能源的消耗： ( 3 ) 高速铁路对社会经济的发展产生巨大的推动作用； ( 4 ) 高速铁路具备在适合的距离内与航空和公路竞争的能力； ( 5 ) 与高速公路比较，修建高速铁路可以节约大约1 3 1 2 的土地资源； ( 6 ) 高速铁路能够创造良好的企业效益和社会效益。 当今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t g v 模式：部分修建新线，部分旧线改造，旅客列车专用； ( 3 ) 德国i c e 模式：全部修建新线，旅客列车及货物列车混用； ( 4 ) 英国a p t 模式：既不修建新线，也不对旧有线进行大量改造，主要用由摆 式车体的车辆组成的动车组；旅客列车及货物列车混用。 跟据中长期铁路网规划( 2 0 0 8 年调整) ，到2 0 2 0 年，我国铁路将逐步形成由 客运专线、城际铁路和客货混跑快速线路相配套的快速客运网络，该网络能够连接所 有省会及5 0 万人口以上的大城市，覆盖全国9 0 以上人口，将以北京、上海、武汉、 西南交通大学硕士研究生毕业论文第2 页 广州、西安、成都等特大城市为中心，形成中心城市与邻近省会城市1 - - 2h 的交通圈、 与周边城市o 5 1h 的交通圈；在建设环渤海、长三角、珠三角地区城际铁路同时， 规划建设长株潭、成渝、中原、武汉、关中、海峡西岸城镇群等经济发达和人口稠密 地区城际铁路，覆盖沿线各中心城市和主要城镇，实现小编组、高密度公交化运输， 有效满足地区大容量客运需求【l 】。快速客运网络的运输组织十分复杂，其表现为日均 以千万计的旅客，将乘坐多种速度等级的数千列旅客列车，运行于数万公里的网状线 路上，并将在数以百计的车站到发。如此复杂的客运系统，必然要求高质量的列车开 行方案作为保证。 1 2 国内外研究现状 国内外专家学者对客运专线旅客列车开行方案及其相关问题进行了有益的理论 研究与实践探索，并取得一系列成果，有些成果已在实践中得到应用，对旅客运输组 织工作发挥一定作用，但也存在一些问题，与我国铁路快速客运专线网络的发展不相 适应。 彭其渊、魏德勇、闰海峰、孙朝苑、倪少权、黄鉴在客运专线旅客运输组织 【2 】中，详尽地分析了客运专线旅客列车开行方案的影响因素，建立以最大化铁路部门 收益、最小化旅客出行成本和最大化客运周转量为目标的多目标规划模型和反映旅客 对列车的选择行为的客流分配模型，采用自适应遗传算法等对模型进行求解，并以实 例加以说明。 叶怀珍、杨永兰、王彦在铁路旅客列车开行方案问题的探讨【3 】中，考虑在市 场经济条件下，如何合理优化旅客列车开行方案以满足不同旅客的需求。文献从优化 旅客列车开行方案出发，着重阐述了一种新的运量预测方法以及制订列车开行方案时 应注意的一些原则。 史峰、邓连波、黎新华在客运专线相关旅客列车开行方案研究【4 】中，从铁路 运输企业和旅客两方面的利益出发建立了客运专线相关旅客列车开行方案的多目标 优化模型，提出了优化旅客列车开行方案的求解方法。该模型充分反应了铁路运输企 业的客票收入、列车公里费用和中转组织费用等企业效益，以及旅客的票价、旅行时 间支出和疲劳恢复时间等旅客利益。在模型的求解方法中，依据列车载客容量和载客 量下限构建的列车开行数量判别式及剩余旅客数量表达式为计算列车开行数量提供 了严格的数学表达式；对未满员列车提出“乘车里程较列车全程的比例较大，乘车里 程较客流全程比例较大”的吸流原则可以有效提高上座率、减少换乘次数；采用动态 规划法确定列车在各个区段的最佳类别的方法提高了算法的运算效率。 西南交通大学硕士研究生毕业论文第3 页 张拥军、任民、杜文在高速列车开行方案研究【5 】中以旅客停站时间最少、 列车虚糜最少、未满足的旅客需求最少为目标函数建立了多目标规划模型。另外， 根据实际情况又建立了多层次o 1 规划数学模型。将多目标问题简化为一系列单目标 0 1 规划，采用有序组合数法对模型进行求解，并进行了实例计算。 徐瑞华，邹晓磊的客运专线列车开行方案的优化方法研究【6 】一文通过分析客 运专线列车开行方案的特性及其确定过程，提出了通过车流合并来确定和优化列车开 行方案的方法。给出了车流合并的概念，研究了车流合并对运输组织的影响并提出了 车流合并的原则；设计了合并车流的数据结构及相关计算机算法，并结合实例进行了 验证。 甄静，赵映莲在论高速铁路旅客列车开行方案设计【7 】中，通过对京沪高速铁 路旅客列车开行方案的研究，提出了符合我国高速铁路运输模式的旅客列车开行方案 的确切定义；分析了影响旅客列车开行方案的诸多因素；在借鉴国外成功经验的基础 上，确定了主要参数的取值；利用计算机设计了高速铁路旅客列车开行方案；计算了 高速铁路的运营技术指标。 兰淑梅在京沪高速铁路客车开行方案有关问题的研究1 8 中，在分析日本新干 线运营经验的基础上，结合我国铁路的实际情况，对未来的京沪高速铁路中有关旅客 运量的分解、列车的停站方案、运行图的铺画格式、高速动车组的运用方式等进行了 初步研究。 曾鸣凯、黄鉴、彭其渊在客运专线旅客列车开行方案的客流分配方法【9 】中， 从旅客的出行需求及满意度出发，分析了影响客流分配的主要因素；根据开行方案中 列车运行区段及列车停站情况，构造了列车的运行网络；结合旅客的出行心理，给出 了将旅客出行成本折算成旅客满意度的方法。在此基础上，建立了以客流量大小及客 流性质、特点为基础，以最大化旅客总体满意度、最小化旅客出行成本为优化目标建 立了多目标客流分配模型，体现了旅客对列车选择的主动性。通过研究影响客流分配 的相关因素，给出了路网客流的合理分配方法。 在am u l t io b j e c t i v em o d e lf o rp a s s e n g e rt r a i ns e r v i c e sp l a n n i n g ：a p p l i c a t i o nt o t a i w a n sh i g h - s p e e dr a i ll i n e 1 0 】中，作者采用模糊数学规划来研究台湾高速铁路列车 开行方案，建立了单条铁路线上城际高速铁路旅客列车开行方案的多目标优化模型， 目标函数包括经营者的总体运营成本最小和旅客总旅行时间最少两个方面，由于路网 规模小、客流密度大，其开行方案具有公交化运营模式的特点。 在am u l t io b j e c t i v et r a i ns c h e d u l i n gm o d e la n ds o l u t i o n ) ) 【i l 】中，作者建立多目标 规划模型求解旅客列车开行方案问题，该模型以成本最小和旅行时间最小为目标，适 用于包含多个不同能力车站的单条线路或多条线路，模型的求解分两步：利用约束法 确定铁路企业和旅客利益的平衡点；然后以获得的平衡点为基础，利用一种基于距离 西南交通大学硕士研究生毕业论文第4 页 的方法实现多目标优化。 文献 2 和文献 3 制定的提高列车旅行速度、适当增加行车密度、合理编组、发 到时间适当、合理停站、合理确定列车上座率等原则对客运专线旅客列车开行方案提 供重要参考价值；文献 9 研究了客运专线旅客列车开行方案的客流分配方法；文献 2 】- 8 】以及 1 0 】、【1 1 都对客运专线旅客列车开行方案的模型、优化方法和算法等进行 了研究。 国内外对旅客列车开行方案及其相关问题进行了大量研究，取得了很大进展，有 些研究成果已经得到了实际应用，但仍然存在许多不足之处。 ( 1 ) 客流性质方面。从长期的实际运营实践来看，站间客流o d 具有较强的随 机性。但目前基于确定的客流o d 值( 例如日均客流量) 建立确定性模型及其算法的研 究较多，而基于随机客流o d 建立随机优化模型及其算法设计的研究较少。以确定性 系统来研究不确定性系统，造成铁路旅客列车时而能力虚糜，时而运能不足，难以提 高决策的科学性。 ( 2 ) 研究对象方面。目前以既有线、客运专线、单条高速线路为研究对象的较 多，而以复杂程度更高的快速客运网络列车开行方案优化为研究对象的较少。而且， 对于客运网络描述，将线路、车站的重要性不加区分的研究较多，而将铁路客运网络 中各种不同类型的车站、线路依据其重要程度分成不同层次加以研究的较少，从而导 致模型规模偏大，求解算法效率不够理想。 ( 3 ) 优化思想方面。综合优化的思想在理论上更能反映列车开行方案在整个客 运专线旅客运输系统优化中的地位与作用，因而具有显著的理论意义。但在实际工作 中体现这一思想较为困难。 ( 4 ) 多目标规划模型求解方面。目前研究中将若干个优化目标进行线性加权构 成实值偏好函数的方法较多，而充分考虑各优化目标的相对重要性，并考虑决策者对 每个优化目标的预期值的研究较少。 ( 5 ) 评价指标体系方面。目前研究中面向运输组织的指标考虑较多，而体现对 客流服务水平的指标较少，这不符合我国快速客运专线网络客流服务型运输系统的特 点【12 1 。 1 3 研究意义 客运专线旅客列车开行方案是客运专线运输组织中越来越重要的系统工程问题。 如何在客流计划的基础上，快速科学地形成列车开行方案，关系到快速客运专线网络 能否为经济社会发展提供运力支持，能否为广大旅客提供优质的出行工具，具有重要 西南交通大学硕士研究生毕业论文第5 页 意义。 目前我国编制旅客列车开行方案主要是基于编制人员的实际经验，对既有开行方 案进行修改或增补而形成的。客运专线网络是一个综合、复杂、开放、动态的大系统，、 具有极高的复杂性。如果沿用现行的方法，仅依赖相关人员的工作经验编制列车开行 方案，不仅难以提高工作效率，延误对客流需求的响应，其质量也缺乏保障，且不能 适应铁路旅客运输市场的变化，难以从根本上提高客运服务水平。由此可见，研究客 运专线旅客列车开行方案的编制和优化方法是客运专线旅客运输面临的急需解决的 重要问题。 目前国内外对旅客列车开行方案的编制和优化方法的研究主要是通过预测客流 量来编制开行方案，这个过程没有反映开行方案本身对客流量的影响。而实际上，开 行方案和客流是相互作用的，所以有效地利用两者的相互影响关系来实现开行方案的 优化具有一定的现实意义。 1 4 本文研究主要内容 本文主要研究客运专线旅客列车开行方案的编制模型，并尝试性利用开行方案和 客流量之间的相互作用关系来实现开行方案的优化。 本文的思想如下：在根据既有方法制定开行方案的基础上，研究客流可能产生的 变化，继而通过变化的客流重新编制开行方案。如此得到的开行方案可作为对原开行 方案的改进，这个过程是一个迭代的过程。而实际上，迭代一两次得到的开行方案并 不一定能真正起到改进的作用，但是当迭代过程进行到一定阶段，当客流量数据等都 趋于一个稳定值后，得到的开行方案才可能是一个真正意义上的改进的开行方案。如 果不能得到一个稳定值，则从迭代过程中得到的多组解中选取一组较优值作为优化的 开行方案。 本文包括以下四部分内容： ( 1 ) 客运专线开行方案模型的建立。客运专线旅客列车开行方案是本文优化的 最终目标，其和既有线开行方案编制是有区别的，所以首先应根据客运专线的特点编 制开行方案。 ( 2 ) 旅客对开行方案的满意度。开行方案对客流量的影响要通过满意度函数来 量化，所以要建立旅客对开行方案的满意度评价函数模型。 ( 3 ) 满意度和客流的关系模型。满意度的变化可引起各交通方式间的客流分配 的变化，改变客运专线的客流量。 ( 4 ) 开行方案改进。开行方案的改进即通过变化的客流重新制定开行方案，其 最优解要迭代多次后得到。 西南交通大学硕士研究生毕业论文第6 页 第2 章客运专线旅客列车开行方案的基础理论 2 1 客运专线旅客列车开行方案的内容 客运专线旅客列车开行方案是指旅客列车开行种类、运行区段、运行径路及开行 对数的计划，旅客列车开行方案的确定是以客运量为基础，以客流性质、特点和规律 为依据，科学合理地安排包括旅客列车起讫站点、数量、列车径路、编组内容、停站 方案及动车组运用等内容，体现从客流到列流的组织方案【2 】。 本文在参考文献 2 的基础上，结合自身研究得出客运专线旅客列车开行方案主要 包括列车运行区段、列车等级、开行对数、编组方式、停站方案以及开行效益等六个 方面。 ( 1 ) 列车运行区段。列车运行区段主要包括始发站、终到站和列车径路，其中 始发站是指旅客列车由何处始发；终到站是指列车在何处终到；列车径路是列车实际 运行所经过的线路。 ( 2 ) 列车等级。客运专线路网上某一条线路的列车开行等级受线路条件限制，一 般较为固定。但是对于客运专线路网来说，运行有多种速度等级的列车，一般有 2 0 0 k m h 、2 5 0 k m h 、3 0 0 k r n h 、3 5 0 k m h 及以上。 ( 3 ) 列车开行对数。列车数量是指方向上或区段内为满足客流量需要而开行的 旅客列车数量，当上下行成对时，可用对数表示。旅客列车开行对数的确定直接关系 到列车运行图的编制，它一方面要尽量满足客流量的需要，另一方面要使客运设备得 到经济合理的利用。合理的旅客列车开行对数对降低铁路运输成本、提高铁路运输生 产效率、保证旅客运输服务质量、增强铁路的竞争能力有重要意义。 ( 4 ) 编组方式。客运专线上可根据实际需要开行多种编组的列车，较为常见的 编组方式有1 6 节编组和8 节编组。编组方式可能会影响停站变量， ( 5 ) 停站方案。列车停站次数的增加会使旅行时间加长，同时也会降低线路的 通过能力，增加列车的开行费用，所以在停站方案中要合理确定列车的停靠站。 ( 6 ) 开行效益。开行效益应包括当前的经济效益和潜在效益两部分。当前的经 济效益是指客运专线部门的经济收益，潜在效益则是指当前的开行方案对市场潜在的 吸引力，要经过一段时间的培育方可逐渐转化为经济效益。因此在制定旅客列车开行 方案时，要从长远的利益出发，除考虑铁路部门当前的收益外，还应当从旅客的角度 出发，考虑旅客出行的时间消耗、经济费用以及对客运专线的评价等，以逐步扩大市 场，提高开行方案的潜在效益。 西南交通大学硕士研究生毕业论文第7 页 2 2 客运专线旅客列车开行方案的优化目标 客运专线旅客列车开行方案的优化就是遵循客运专线客运的特定规律，在一定的 铁路运输能力的限制下，更有效地组织长、短途以及不同编组方式旅客列车的开行， 并根据客流将列车合理分配到各条径路上，达到既能较充分地满足市场需求，又能合 理地利用运输能力的目的【3 1 。 客运专线旅客列车开行方案优化的目的是提高铁路竞争力、扩大运输市场份额。 客运专线旅客列车开行方案优化以最大限度地满足旅客出行需求为基本要求，不仅需 要考虑铁路部门当前的收益，更应该从长远的角度出发，通过增加发车密度，方便旅 客的列车发、到时间，改善旅客乘车环境以及减少旅客换乘等措施，实现更多地吸引、 诱增客流，从而扩大铁路市场份额、增加铁路部门收益。 所以，客运专线旅客列车开行方案编制的目标，除考虑铁路部门收益外，还应从 旅客的角度出发，考虑旅客旅行的成本支出( 包括费用成本和时间成本) ，以及旅行 的便捷性、舒适性等，这些指标可综合表示为旅客的满意度。此外，客运专线旅客列 车开行方案是以满足客流需求为基本要求的【3 】，所以还可以客流需求的满足率为目 标。 2 3 客运专线旅客列车开行方案编制的特点 本文在参考文献 2 】 3 1 3 已有研究的基础上，总结得出客运专线开行方案编制 有以下几个特点： ( 1 ) 客运专线旅客列车开行方案只考虑旅客列车。由于客运专线上不运行货物 列车，所以编制开行方案的时候只需考虑旅客列车； ( 2 ) 按流开车。“按流开车 有两层含义：一是以预测客流量为基础，通过分析 客流性质，进行客流层次的划分，科学合理地安排旅客列车运行区段、经由线路、列 车种类、开行对数、编组方式、停站方案等内容，尽可能减少旅客的换乘次数与在途 时间，提高服务质量，在满足预测客流的基础上，实现诱增客流的目的；二是充分考 虑到客流波动，采用灵活的编组方案，适应高峰时段客流需求。客运专线列车开行方 案的编制以满足客流需求为基本要求【3 】，强调客流的重要性； ( 3 ) 直达与中转换乘方案相结合。客运专线客运具有网络特征，特别是在中国 幅员辽阔、城市布局分散的国情下，跨线客流将占有相当大的比例，应根据不同的客 流分布合理选用直达与中转的组织方式。 ( 4 ) 列车编组灵活。为适应各时段客流变化，客运专线采用灵活的编组方案， 部分线路在高峰时段采用“多列联运”的方式增加载客量，在客流密度较低的时段再 西南交通大学硕士研究生毕业论文第8 页 把列车分开。 ( 5 ) 列车开行密度大。客运专线旅客列车主要服务于城市之间的高密度商务、 公务出行，列车开行密度大。 2 4 客运专线旅客列车开行方案编制原则 本着全路整体效益最大化、兼顾高速列车和跨线列车开行、满足不同层次旅客需 求、减少换乘、最大限度地方便旅客和加速旅客送达的原则，客运专线运营初期将采 取高速列车和普通跨线列车混合运行，适当开行“夕发朝至 列车的运输组织模式。 高速列车初期运行速度3 0 0 k r n h ，远期运行速度3 5 0 k m h ，普通跨线列车运行速度 2 0 0 k m h 及以上。 根据客流特点，以高效、有序地组织列车运行和提供方便、快捷、优质的服务为 前提，安排高速和跨线列车运行，并充分考虑动车组运用、客流组织和旅客需求等因 素，最大限度方便旅客出行和吸引客流。本文在参考文献【2 】 3 1 5 】已有研究的基础 上，总结得出客运专线旅客列车开行方案的编制原则主要以下几点： ( 1 ) 提高列车旅行速度。随着我国社会、经济的发展，市场经济的不断深化， 人们的工作节奏不断加快，时间价值不断增加，对旅行的要求越来越高，提高旅行速 度、减少在途时间是旅客的第一位要求。适应旅行观念的这些变化是铁路增加市场竞 争力的极其重要的因素。近些年我国铁路客车旅行速度已经有了较大幅度的提高，但 总的来看与发达国家仍有较大的差距。从今后看，随着我国旅客水平层次的不断提高， 在这方面的需求将愈加强烈。因此全面提高路网干线上列车旅行速度是旅客列车开行 方案优化的首要原则。但对长、短途旅客列车的速度，又应区别对待。长途客车应尽 可能提高旅行速度，压缩旅行时间；而2 0 0k m 以内的短途客车由于旅行时间短，大规 模提高旅行速度的实际意义相对不大。因此短途客车应根据市场特定条件，应比平行 方向的公路汽车旅行速度略快为基本目标。 ( 2 ) 适度增加行车密度。减少旅客出行时间的另一重要方面是减少候车时间， 有研究表明，服务频率( 即车次密度) 对吸引客流有着明显的作用【3 】。如在距离为6 0 0k m 左右，存在有公铁竞争的情况，且客流量较大时，铁路服务频率与吸引客流的大致关 系见表2 1 。 表2 1 铁路服务频率与吸引客流的关系 由此可见服务频率越高对客流的吸引作用就越大，根据不同的起讫点，适度增加 西南交通大学硕士研究生毕业论文第9 页 行车密度，是减少旅客出行总时间、吸引客流，避免出现客流下降一减少列车对数一 客流下降的恶性循环的重要手段，是旅客列车开行方案优化的重要原则。 我国的短途客流量具有量大、在途时间短的特点，如果行车密度太小，候车时间 长或接近在途时间，必将影响对客流的吸引。因此在确定客车开行方案时，应根据能 力情况，适度增加短途客车，尤其是大、中城市间的车次密度，既是优化旅客列车开 行方案的原则，也是提高铁路市场竞争力的重要手段。对于中、长途列车，由于其客 流量相对小、且列车在途时间较长，因此发车密度不宜太大，应视距离远近而适度调 整。 ( 3 ) 合理编组。要充分利用铁路运输能力，提高效率，必须做到旅客列车编组 合理。短途客流量时段分布相对分散，且在途时间较短，因此对短途旅客列车应尽量 采取小编组。对于中、长途旅客列车由于行车密度相对较小，因此应适当增加列车编 组，合理利用设备能力。同时对于经济发展水平不同的地区应根据其客流层次特点编 挂车辆，如内陆欠发达且客流多的地方，可多挂经济型车辆：而在沿线经济较发达的 地区应增加舒适度较高的车辆。以此满足不同层次旅客的需求。 ( 4 ) 发、到时间适当。合理的始发、终到点可以适应人们生活和出行的习惯， 节省旅行时间，方便工作。有关调查表明，客车开行时间的不同对旅客的吸引程度的 差异非常明显。有的短途车前后仅相差3 0m i n ，但客车的上座率差异却很大。因此适 当的始发、终到点是铁路旅客列车开行方案优化应遵循的重要原则之一。对于短途旅 客列车发、到时间应尽量满足多数人当天往返( 朝发夕归) 的出行需要。对于中、长途 旅客列车尤其是一些平行于高速公路、速度竞争不利的线路，应充分发挥铁路行车安 全、全天候运行的特点，开行夕发朝至的旅馆式列车，在途时间以夜间为主，使旅客 尽可能利用白天时间办理事情，提高旅客的时间利用率，达到吸引旅客的目的。近些 年来，我国多条线路成功地开行了这些列车，但还须进一步完善和优化。 ( 5 ) 合理停站。我国人口众多分布广阔，地区间、地区内的旅客交流量均很大。 因此理论上说，停站越多吸引的客流也越多，对于某些旅客的出行也比较有利。另一 方面，停站多必然会降低列车的旅行速度，增加部分旅客尤其是中、长途旅客的在途 时间，也会因此而失去一部分客流。因此中、长途旅客列车的合理停站是优化旅客列 车开行方案的又一重要原则。我们认为在同一线路上有二次以上的列车经过时，应组 织适当交错停站，以此达到既满足旅客出行需求，又提高客车旅行速度的目的。 ( 6 ) 合理确定客座利用率。旅客出行最基本的旅行条件是保证每个旅客均有各 自的座位，并基本达到座、卧各得其所。我国过去铁路能力长期紧张，导致许多列车 超员严重，旅客旅行环境恶劣，这种情况已无法适应发展的需要。以成都一北京特快 旅客列车试算【2 2 】并分析：一般情况下，列车的客座利用率如果超过7 0 7 5 ，则很 可能出现途中上车的旅客无座现象。由于旅客出行的不均衡性，因此要保证旅客有一 西南交通大学硕士研究生毕业论文第1 0 页 个基本良好的乘车环境，在计算能力时，列车客座利用率应考虑保持在7 0 以下的水 平。 ( 7 ) 提高经济效益。在市场经济条件下，铁路企业自负盈亏，要想在运输市场 竞争加剧的大形势下谋求发展，必须减低成本、增加收入、提高经济效益。铁路企业 是一个特殊的部门，它既要为公共服务事业做出贡献、满足社会客流需求，又要努力 追求自身的经济效益。因此，在制定客运专线开行方案时，方面要尽力满足旅客需 求，充分体现铁路公益性，另一方面要以最小的成本取得最大的利益。这就要求： a 合理确定列车席位利用率。从经济性的角度看，列车清算收入扣除应缴纳的各 种税后所得收入应该大于列车开行成本。客运专线旅客列车的收入主要是来源于客票 收入，席位利用率越高，列车虚糜越少，则相应的客票收入就越高，但是较高的席位 利用率又会降低旅客的旅行舒适度。因此，制定旅客列车开行方案时合理确定席位利 用率是非常必要的，使其既能保证一定的旅客舒适度，又能取得较好的经济效益； b 合理确定列车编组和定员。合理制定旅客列车的编组内容，满足各个层次的不 同旅客的需求，可以增加客运专线旅客列车的客流吸引力，进一步扩大铁路客运市场， 提高其经济效益。列车编组内容主要根据列车起讫点城市的旅客经济水平，需求层次， 旅客列车在途时间长短以及节假日客流波动等因素共同决定的。短途客流量时段分布 相对分散，且在途时间较短，因此对短途旅客列车应尽量采取小编组。对于中、长途 旅客列车由于行车密度相对较小，因此应适当增加列车编组，合理利用设备能力； c 合理运用动车组。动车组是完成客运专线运输生产任务最基本的要素，是铁路 设备投资的重要组成部分。动车组的合理利用与否、使用效率高低直接决定着客运专 线能否实现高技术、高质量、高安全和高效益的运输需求。因此，制定旅客列车开行 方案，要使动车组合理运用，优化动车组的周转，从而节约客运专线运输成本。 ( 8 ) 确保旅行安全。旅客旅行最根本的需要是安全地达到目的地。铁路在安全 方面比公路、航空有优势，同时受气候环境影响小，常常被旅客选择。我国北方冬季 长，下雪频繁，南方雨季连绵，这些恶劣的自然条件都严重影响航空和公路运输，而 铁路的适应能力较强，只要铁路线路没有遭到破坏，列车都可以正常运行。 ( 9 ) 满足客流需要。客运专线一定程度上提升了我国铁路的运输能力，但在许 多线路上仍然存在运输能力紧张的情况，列车开行方案的制定要从基于运输能力的模 式转向基于客运需求的模式。客流预测和客流分析是制定旅客列车开行方案的基础， 要明确客运需求与运输能力的关系，制定满足客流需要的同时又合理利用运输能力的 旅客列车开行方案。 ( 1 0 ) 确保旅客舒适。旅客旅行过程中，当旅行时间超过定的限度后，舒适度 和旅行时间成反方向变化，随着运行时间延长，即使列车内设备先进，比较舒适，舒 适度也会不断降低，尽管旅客可以利用卧铺之类的设备休息，但列车在运行过程中会 西南交通大学硕士研究生毕业论文第1 1 页 带动车体振动，这种交通工具上的休息是一种勉强性的休息，并不能消除旅客的疲劳 感和厌烦感。 研究表明，旅客旅行也是一种较轻的劳动。当旅客旅行时间超过6 小时，一般说 来，会引起旅行疲劳【7 】。随着旅行疲劳度增加，旅客的舒适度要求会越来越高。因此， 缩短旅客旅行时间，是提高旅客旅行质量，参与运输市场竞争的重要手段。从旅行舒 适度角度出发，中、短途旅客列车旅行时间控制在6 小时以内能到达目的地，是较为 合适的。对于夕发朝至的高速列车，为了保证旅客有充足的睡眠时间，加之上车后的 适应时间、下车前的准备时间以及途中的必要时间，建议最好保持在9 个小时左右， 当然该时间还应该配合列车的运行速度来确定。 ( 1 1 ) 客流层次划分。为满足不同种类旅客运输需求，争取更广泛的客运市场， 分析不同消费层次旅客的心理和运输需求是十分必要的。我国铁路旅客主要有公务、 商务客流、旅游客流、学生客流、探亲客流和外出务工客流等，对于客运专线系统， 由于其票价水平较高，低收入人群相对较少。 本文按照消费层次，将客流划分为高、中、低三个消费层次。高消费群体( 大部 分公务、商务客流及一部分旅游和探亲客流) 主要往来于各大城市之间，其时间价值 很高，对舒适性和旅行速度要求均比较高。中等消费群体( 大部分旅游、探亲客流和 一部分学生客流、外出务工客流) 的时间价值与高消费群体相对来说较低，对舒适性 要求比较高，旅行费用是重要考虑因素。低消费群体( 大部分学生、务工客流和一部 分探亲客流) 时间价值最低，旅行费用是首要考虑因素，对舒适性和旅行速度要求不 高。 2 5 客运专线旅客列车开行方案编制及优化的影响因素分析 影响客运专线旅客列车开行方案的因素很多，本文在参考文献 2 】的基础上，归纳 得出客运专线旅客列车开行方案的影响因素主要包括客流量和客流性质、运营成本、 旅客的旅行时间、车站能力及区间通过能力、列车定员、各等级列车的票价、迭代的 方法以及其他影响因素等八个方面。 2 5 1 客流量及客流陛质 客流量及客流性质反映了旅客的出行需求，是制定旅客列车开行方案的基础。客 流量及客流性质可直接影响列车是否开行、开行的数量以及是否停站。 将客流按照乘车行程是否跨越铁路局管辖范围划分，可分为直通客流、管内客流 和市郊客流三类。直通客流旅行距离较长，旅客在途时间也较长，对列车服务标准要 西南交通大学硕士研究生毕业论文第1 2 页 求也较高，并要求有一定的舒适度；管内客流旅行距离较短，旅客的在途时间也较短， 对列车服务标准要求较低，但希望旅行方便快捷。市郊客流旅客乘车距离短，时间性 较强，要求列车开行密度高、时刻适宜、列车准点，便于早出晚归。对于市郊客流， 因公路