（交通运输规划与管理专业论文）客运专线跨线运输衔接相关问题研究.pdf

中文摘要 摘要：我国客运专线处于经济相对比较发达，人口相对较多的主要运输通道 上，除了承担本线客流运输任务外，还要承担一部分跨线客流的运输任务。而我 国国土面积较大，人们经济承受能力较发达国家低，跨线客流比例较高，因此， 客运专线跨线运输的合理衔接是整个客运专线运输组织的关键。 本论文以2 0 0 4 年国务院审议批准的铁路网中长期规划为依据，采用分析、计 算、模拟铺画运行图等方法分析研究了时速3 0 0 k m h 及以上客运专线、时速 2 0 0 - 2 5 0 k m h 客运专线和既有线运输衔接方案： 1 通过分析我国铁路客流特点，分类确定了不同跨线客流类型的输送方式及 不同类型动车组下线的经济合理运行距离，并提出了跨线列车开行方案的 编制原则和设计流程。 2 讨论了不同天窗设置方式对跨线列车行车影响，对相邻线路天窗衔接问题 作了初步研究，并针对不同技术标准客运专线的天窗设置问题作了探讨。 3 分析我国客运专线跨线运输列车运行图衔接类型和衔接方式，并根据我国 近远期客运专线建设特点，分别提出了客运专线运营过渡期和远期的运行 图编制方法。 4 提出了针对跨线运输列车运行图衔接方案的评价指标体系和评价方法 本论文图1 6 幅，表6 个，参考文献4 l 篇。 关键词：跨线运输；列车开行方案：维修天窗；列车运行图；评价； 分类号；u 2 9 3 1 a b s l r a c t a b s t r a c t ：p a s s e n g e rd e d i c a t e dl i n e s ( p d na r el o c a t e di no u rc o u n h y sm a i n t r a n s p o r t a t i o nc h a n n e l sw h e r ee c o n o m i ci sm o r ed e v e l o p e da n dp o p u l a t i o ni sl a r g e r o t h e rt h a ni t so w nl l q c sp a s s e n g e rf l o w , i ts h o u l da s 羽n er e s p o n s i b i l i t yo f w a a s p o r t i n g o v e r - l i n ep a s s e n g e rf l o w o u rc o u n t r yi sl a r g e r , p e o p l e st o l e r a n c eo np r i c ei sl o w e ra n d t h ep r o p o r t i o no fo v e r - l i n ep a s s e n g e rf l o wi sh i g h e r , s ot h er a t i o n a ll i n k a g eo fo v e r - l i n e 血：明s p l o n a 虹o no 1p d l i st h ek e yo f p d l st r a f f i co r g a n i z a t i o n t h i sp a p e ri sb a s e do nt h el o n g - t e r mp i a nf o rr a i l w a yn e t w o r kw h i c hi sc o n f a m e d b ys t a t ed e p a r t m e n ti n2 0 0 4 i ta n a l y s e st h el i n k a g eo ft r a n s p o r t a t i o nb c t w f f n p a s s e n g e r sd e d i c a t e dl i n e s ( i n c l u d i n gt h el i m i t e dr a t ei s2 0 0 k r a ha n d3 0 0 1 a n ho rm o r e t h a n3 0 0 k m h ) a n de x i s t e dr a i l w a y sb yt h em e t h o d so f a n a l y a i s , c a l c u l a t i o na n dd r a w i n g t h ew a i nd i a g r a m 1 t h et r a n s p o r t a t i o n sm o d e so f d i f f e r e n tk i n d so f o v e t - l i n ep a s s e n g e rf l o wa n d t h er a t i o n a ld i s t a n c e so f d i f f e r e n tk i n d so f d m uo u to f 刚o ef r o mp d la m b o t he s t a b l i s h e db ya n a l y z i n gt h ec h a r a c t e r i s t i co f0 1 1 1 c o u n t r y sr a i l w a y p a s s e n g e rf l o w i ta l s ob r i n g sf o r w a r dt h em e t h o do fd e s i g n i n gt h eo v e r - l i n e t r a i no p e r a t i o n p l a n 2 i td i s c u s s e st h ei n f l u e n c eo fd i f f e r e n tk i n d so fs k y l i g h tw 自l l d o w $ o nt h e o r g a n i z a t i o no f o v e r - l i n et r a i n so p e r a t i o na n da n a l y s e ss i m p l yt h el i n k a g eo f s k y l i g h tw i n d o w sw h i c ha r en e x tt oe a c ho t h e r i ta l s os t u d i o sh o wt od 嚣i g n s b , l i g h tw i n d o w sf o rd i f f e r e n tk i n d so f p d l 3 i ta n a l y s e st h ek i n d so fl i n k a g eo fo v e r - l i n et r a n s p o r t a t i o n st r a i nd i a g r a mo n p d l t h em e t h o d so fd r a w i n gt r a i nd i a g r a mw h i c hi sa p p l i e dt op d l sl o n g t e r ma n ds h o r tt e r mo p e r a t i o na r oe s t a b l i s h e d 4 i tp u t sf o r w a r dt h ee v a l u a t i o ni n d e xs y s t e ma n de v a l u a t i o nm e t h o do f l i n k a g e o f o v e r - l i n et r a n s p o r t a t i o n st r a i nd i a g r a mo np d l t h i sp a p e rh a s1 6f i g u r e s ，6t a b l e sa n d4 1r e f e r e n c e s k e y w o r d s ：o v e r - l i n e 心柚s p 唧a t i ； t r a i nd i a g r a m ：e v a l u a t i o n ； c l a s s n o ：u 2 9 3 1 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定特 授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国 家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：镛，链、 签字日期：如哆年，j 月，d 日 导师签名： 扬牌 签字日期：m ) 年i ) ，月i oe t 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研 究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或 撰写过的研究成果，也不包含为获得北京交通大学或其他教育机构的学位或证书 而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作 了明确的说明并表示了谢意 学位论文作者签名：储， 签字日期：j 哆 年，二月口日 致谢 本论文的工作是在我的导师杨浩教授的悉心指导下完成的，杨浩教授严谨的 治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响在此衷心感谢三年来杨浩 老师对我的关心和指导，他对交通运输事业的热爱和执著也深深影响了我们。 杨浩教授悉心指导我们完成了实验室的科研工作，在学习上和生活上都给予 了我很大的关心和帮助，在此向杨浩老师表示衷心的谢意 杨浩教授对于我的科研工作和论文都提出了许多的宝贵意见，在此表示衷心 的感谢。 在实验室工作及撰写论文期间，汪波、颜颖等同学对我论文中的研究工作给 予了热情帮助，在此向他们表达我的感激之情。 在此，也特别感谢铁道科学研究院运输与经济研究所的工作人员在实习期间 给予的指导和帮助。 另外也感谢家人，他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学业。 i 引言 1 1 我国铁路客流特点及跨线客流运输组织研究现状 1 i i 我国铁路客流特点 我国铁路客流具有运量大、客流集中、平均行程长、跨线客流所占比重大等 特点，具体分析如下： ( 1 ) 运量大 据预测2 0 2 0 年铁路旅客发送量将达4 0 亿人次左右，是2 0 0 6 年1 2 6 亿人次的 2 1 7 。即使达到这样一个发送量，我国每个公民每年乘坐火车的次数还不足3 次， 尚且达不到印度2 0 0 4 年的水平。印度铁路2 0 0 4 年旅客发送量为4 5 亿人次，人均 乘车4 次左右，是我国目前水平的4 倍。由此可见，我国人口基数很大，客运市 场潜力巨大【l 】。 ( 2 ) 客流集中 由于我国人口分布和工业布局主要集中在东部沿海，我国客流主要集中在京 广线、京沪线、京哈线、沪杭浙赣线、陇海线、京九线等主要干线上( 主要干线 2 0 0 4 年客运量及占全路客运量比重见表1 1 ) 。今后随着客运专线的建设以及沿线 城市带的形成，客流集中的趋势还将加剧。据预测，未来我国一些高速客运专线 客流密度远期将达到9 0 0 0 万人，年以上，繁忙区段接近1 1 0 0 0 万人年以上【“ 表i - i2 0 0 4 年主要干线旅客运量及所占比重表【” 坠! 缝! ：! ! 翌! 望g 笪坚! 些! ! 型熊匹皿翌也! ! ! ! 鱼! ! ! 堂鳖垫! 鲤坐! ! 旅客发送量( 万人) 所占比重( ) 旅客周转( 百万人公里) 所占比重( ) ( 3 ) 客流行程长，跨线客流所占比重大 我国地域广阔，人们的活动范围较大，2 0 0 4 年铁路旅客平均行程达到了 5 1 7 k m 。由表1 2 可知，铁路短途2 0 0 k i n 以下客运量多年来一直处于下滑状态；2 0 1 5 0 0 k m 的客运距离的数据说明中短距离客运市场基本是稳定的，或者说是稳中有 升；5 0 1 1 0 0 0 k m 的客运距离，不论客运发送量还是周转量所占比重。近些年来， 都处于逐年上升趋势，是很有发展前景的市场；l o o i k m 以上的客运距离，不论客 运发送量还是周转量所占比重，近些年来也都处于逐年上升趋判” 表l - 2 距离别铁路旅客发送量及周转量统计数据1 1 1 塾坐! ：! 卫! i 塑丛p 塑墼匹坐巴丛鲨! 塑! 垫i 坐墅坚鲤些塑型! 1 2 0 0 2 年2 0 0 3 年2 0 0 4 年 距离周转量周转量周转量 发送量比例比例发送量比例比例发送量比例 比倒 k m 百万人百万人百万人 万人次万人次万人次 1 0 0 l 1 6 0 0 91 6 12 5 9 8 8 95 4 51 5 6 5 21 7 22 5 4 0 4 85 5 51 8 7 4 71 8 03 0 3 9 7 75 5 8 我国客流不仅行程长，主要干线跨线客流所占比重也较大。以京沪线为例， 京沪线( 2 0 0 4 年4 月1 8 日实行) 列车运行图开行旅客列车1 7 6 对，其中：本线旅 客列车5 5 对。占3 1 3 ；跨线旅客列车1 2 1 对，占6 8 7 。跨线旅客列车中双跨 ( 接入京沪线运行一段距离后，又交出的) 列车3 2 对，占跨线旅客列车的2 6 5 2 1 。根据京沪高速铁路初步设计运量预测，2 0 1 5 年京沪全线共开行旅客列车1 9 0 对，其中本线列车6 8 对，在本线始发( 终到) 的跨线列车1 0 8 对，不在本线始发 终到的跨线列车1 4 对，跨线列车占总数的“；2 0 2 0 年，京沪全线共开行旅客列 车3 0 9 对，其中本线列车9 2 对，在本线始发( 终到) 的跨线列车1 8 4 对。不在本 线始发终到的跨线列车3 3 对，跨线列车占总数的7 0 * , t 扪。随着我国经济的发展， 人员流动更加频繁，我国铁路线路的大规模建设，客运专线网的逐渐形成，不同 建设标准的客运专线间，客运专线与既有线问的跨线客流所占比重也将逐渐增大 1 1 。2 我国跨线客流运输组织研究现状 我国对客运专线跨线列车运输组织研究主要集中于跨线客流输送方式、跨线 列车合理开行范围、客运专线天窗设计方案、开行“夕发朝至”列车可行性等， 研究的线路主要集中于京沪高速铁路、秦沈客运专线、武广客运专线等。相关研 究成果如下： 客运专线运输组织模式方面，文献【4 、5 、6 】分析了客运专线六种可能的运输 组织模式，其中文献 5 】提出了武广客运专线在研究年度内宜采用本线列车和跨线 列车共线运行、本线列车全部采用时速3 0 0 k m h 动车组、跨线列车由时速3 0 0 k m h 2 动车组和时速2 0 0 k m h - 2 5 0 k m h 动车组相结合的多种速度组合的运输组织模式。 并且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，在有条件时，逐步加大时速3 0 0 k m h 动车组的数量和运行范围，减少跨 线列车中时速2 0 0 k m h - 2 5 0 k m h 动车组的比例，最终实现高速铁路的全时速 3 0 0 k r a h 动车组运行。 列车开行方案方面，文献r 2 、4 、5 、7 、8 、9 、l o 都对列车下线经济合理运行 距离进行了分析；文献【5 】提出从运行速度、天窗开设、动车组检修距离、乘车疲 劳的适应距离和运输成本五方面分析了对客运专线旅客列车经济合理开行距离的 影响；文献 1 0 1 建议从用户和企业角度分析动车组下线的经济合理运行距离；文献 【1 、5 、6 、7 、1 1 、1 2 、1 3 对客运专线列车开行方案编制进行了研究，其中文献【5 、 1 2 通过分析影响列车开行方案因素，提出了若干与列车开行方案相关的优化模型 和求解方法；文献 6 】提出了列车开行方案的优化方法，并以京郑客运专线为案例， 分析了运行图指标；文献【7 】分析了客专及快速客运网旅客列车开行方案必须统一 编制的必要性和组织跨线运输的技术条件；文献【1 1 】分别针对京沪高速铁路列车开 行方案设计、列车开行方案主要参数确定及列车开行方案的制定步骤进行了较深 入的研究：文献 1 3 l 提出了适用于城际间高速铁路( 无支线) 旅客列车最有利开行 方案的多目标规划模型，此模型以运营者整体成本最小化和乘客总体旅行时间损 失最少为目标。 客运专线维修天窗方面，文献【l 、5 、1 4 、1 5 、1 6 都对高速铁路或客运专线维 修天窗的基本形式及特点、天窗时间、天窗对通过能力的影响等进行了研究，文 献【l 健议天窗时间设置为4 5 h ，并对。v 型”、“矩型”天窗以及走行货车的客运 专线的天窗形式进行了分析和比较；文献【1 5 】还以武广客运专线为例，分析了开行 。夕发朝至”列车的可行性，提出了。夕发朝至”的开行方法以及对既有线的影 响。建议武广客运专线采用“垂直矩型”天窗形式，并得出武广客运专线在。矩 型天窗”条件下开行“夕发朝至”列车是可能的。 客运专线运行图编制方面，文献】7 1 探讨了影响高速线与既有线运行图衔接的 因素和衔接方法，并提出了高速线与既有线合理衔接的运行图编制原则和步骤。 最后得出高速线利用率不能太高、中速跨线次数不要超过一次，高速备用线比率 取1 5 ，中速备用线比率取1 2 1 4 的结论；文献【7 、1 8 、1 9 】对高速铁路列车 运行图评价指标体系进行了研究，文献 1 8 、1 9 】还从高中速列车基本评价指标、旅 客服务质量评价指标、高速列车运行图均衡性指标、高速列车运行图可调整性指 标、高速列车运行图经济评价指标和高速列车运行图后评价指标等方面构建了京 沪高速铁路运行图指标评价体系结构；文献 2 0 、2 1 、2 2 、2 3 1 分别对客运专线运行 图铺画原则、客运专线列车种类划分，铺画顺序等进行了分析。文献【2 3 】对京沪高 速铁路列车运行图调整方法进行了介绍，并建议首先考虑采用备用运行线方法。 由上可知，国内学者对我国客运专线运输组织理论研究已作了大量工作，但 大多研究仅是考虑单条高速铁路的运输组织问题或者单条高速线与既有线路网的 运输组织，尚缺乏针对跨线客流的运输组织研究，尤其是针对客运专线网与既有 线网的运输衔接问题及客运专线间的运输衔接问题的研究；过去一段时间，研究 高速铁路或客运专线运输组织模式时，由于当时我国铁路采用内燃牵引的线路和 区段比例较大，动车组购买或制造成本太高，研究结论更倾向于高速铁路全部采 用高中速混跑，全部开行旅客列车的运输组织模式，中速列车仍采用机车牵引， 高速铁路维修天窗开设形式全部采用。矩型”天窗形式：随着我国科技水平的提 高，将逐步建成时速3 0 0 k m h 及以上、时速2 0 0 k m h - 2 5 0 k m h 及城际客运专线网， 动车组的生产也在引进消化吸收过程中不断加速国产化进程，并且经过铁路6 次 全面大提速，既有线路网列车时速大大提高，因此，在不同的国情和路情前提下， 未来客运专线与既有线列车开行方案、维修天窗形式和运行图编制等也会随着铁 路技术进步和旅客实际需求发生较大变化 1 2 国外跨线客流运输现状 目前，国际上具有代表性的高速铁路运输组织模式是日本新干线、法国t g v 、 德国i c e 、西班牙和北欧国家的摆式列车运行模式。总的发展趋势是，在高速铁路 修建初期，高速铁路独立运营，与既有线不联轨。以后为了方便旅客，扩大市场， 争取更多客流，高速铁路逐步扩大列车运营范围，与既有线接轨。法国t g v 的跨 线客流通过高速列车下既有线运行方式输送，在不中断运行的情况下，让原先在 高速客运专线上行驶一段或全程的高速列车驶入既有线，继续以1 6 0 k x n h 及以上 的速度行驶，延长t g v 高速列车的运行距离，拓展了其通达范围，从而减少旅客 换乘次数，扩大了客流吸引范围，取得明显效果。法国的高速铁路只有1 5 7 7 k m ， 但t g v 高速列车的运行范围就达到了6 6 8 6 k m 以上；德国铁路昼问运行旅客列车、 夜间运行快速货物列车，客货列车分时区运行的模式，客货列车也在高速线和经 提速改造后的既有线间跨线运行，从而大大提高了高速铁路的线路能力利用水平； 而摆式列车运行模式则是在既有线改造基础上，利用摆式列车通过曲线时车体可 以自适应倾斜的技术特性，实现列车速度的有效提高。在日本，高速铁路采用标 准轨距1 4 3 5 m m ，而既有线轨距是1 0 6 7 r a m 的窄轨，为了减少旅客在高速线与既有 线问的换乘，已将一些既有线改造成标准轨，并与高速线接轨，称为小型新干线， 或者采用在既有线基础上修建第三轨的方法，使高速列车能够下到既有线运行。 国外高速铁路跨线运输组织较为成熟，但由于法、德、日等国土面积较小，跨线 4 列车开行时间较短，没有夜间行车需求，因此跨线列车运输组织较为简单。 1 3 本论文的选题背景、意义及研究内容 根据2 0 0 4 年初国务院审议批准的铁路网中长期规划，到2 0 2 0 年我国将建成 总长1 6 0 0 0 k i n ( 含新建城际铁路4 0 0 0 k i n ) ，联结3 0 多个大城市( 包括4 个直辖市、 1 8 个省会城市和8 个沿海城市) 的客运专线网，从而形成“四纵四横”客运专线 骨架，建成环渤海圈、长江三角洲、珠江三角洲地区城际客运专线约2 0 0 0 k i n 。 虽然我国客运专线网规模较大，但也只是全国路网中的一部分。由于客运专 线大多处于经济相对比较发达，人口相对较多的主要交通运输通道上，其客流除 本线上各站间到发以外，还有部分是既有线上车站与本线各站间相互到发，或既 有线站间互相到发而通过本线的客流。我国国土面积较大，人民经济承受能力较 发达国家低，跨线长途客流比例较高，因此，对铁路旅客列车跨线运行组织的研 究十分必要。本论文的研究，立足于我国铁路快速客运网络建设和发展的总体规 划，分析研究时速3 0 0 k m h 及以上客运专线、时速2 0 0 - 2 5 0 k m h 客运专线和既有 线问运输衔接方案，探索建立不同技术平台、不同速度平台间最经济合理的运输 组织方式。通过对客运专线跨线列车的合理运行范围确定、旅客列车开行方案分 析等问题的研究，得到客运专线与既有线运输衔接方案，对客运专线跨线运输组 织作进一步探索。 本论文主要分为六个章节，内容分别是： 1 绪论 2 跨线运输列车开行方案统一编制 3 不同天窗条件下跨线列车行车组织研究 4 客运专线跨线运输列车运行图衔接研究 5 客运专线跨线运输列车运行图衔接方案评价 6 结论与展望 本论文的研究以2 0 0 4 年初国务院审议批准的铁路网中长期规划为前提，研究 的主要特点是根据不同技术条件线路特点分类研究其运输组织特性，在此基础上 研究不同类型线路之间的运输组织衔接问题。 5 2 跨线运输列车开行方案统一编制 2 1 跨线客流主要输送方式比较 2 i 1国外高速铁路跨线客流输送方式 日本所有新干线( 高速线路) 都是1 4 3 5 m m 的标准轨距，而既有线是1 0 6 7 m m 的窄轨。日本高速铁路是独立的体系，跨线旅客主要采用换乘的方式。日本的高 速铁路尽管旅客换乘条件很好，但仍致力于创造更多的直达条件，为了能使新干 线高速列车服务范围扩展到更多的周边城市，部分公司采取了将新干线列车直通 运行到既有线的措施，如：东日本旅客铁道公司建立了山形、秋田“小型新干线”， 拓宽了东北新干线的运营范围，减少了旅客换乘，节约了大量的旅行时间。 法国高速铁路，从整体上讲，可以归结为“全高速一下线运行”的运输方式， 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。因此，跨线客流主要采取“高速列车下高速线”方式输 送 德国跨线客流输送方式也是主要采取“换乘”模式，德国高速铁路为了方便 旅客换乘，在路网枢纽站，可组织两列车同时到达同一个站台，这样旅客可以不 必等候，直接从这条线的列车换乘到另一条线列车上。德国在高速铁路的客流组 织上，除了采用换乘方式输送，也采取了大量的i c e 列车和i c 列车下高速线的办 法 2 1 2跨线客流主要输送方式 综合国内研究成果，跨线客流主要输送方式大体可分为三种：换乘方式，下 高速线方式，上高速线方式。 ( 1 ) 换乘方式 采用换乘方式输送跨线客流，在衔接站要有相应的换乘设备，增加二倍于原 通过列车数的列车始发、终到设施；如果换乘不在同一站，还将加重市内交通负 担。 影响旅客换乘行为的因素较多，但主要还是取决于铁路的运输能力在运输 能力紧张的情况下，铁路旅客列车开行以满足旅客的出行数量为主，在旅行时间、 时刻衔接、拥挤程度等质量方面为旅客提供的选择方案较少，不利于旅客选择换 6 乘方式。在运输能力供给充足情况下，票源充足，列车高频率开行，旅客等待时 问缩短，特别在采用周期运行图条件下，列车在站到发和停靠时间有规律，换乘 在旅客出行中变得更加容易。 在运输组织方面，采用换乘方式，高速线上运行的都是高速列车，速度单一 ( 或速差较小) ，区间能力利用较充分，行车组织较简单，动车组运行规律性强， 速度损失小，便于管理，利用率高。但团体换乘客流组织相对复杂。 ( 2 ) 下高速线方式 采用高速列车下高速线方式输送跨线客流，需要具备以下条件：一是要有大 量的高速车底投入运用；二是相关线路必须电气化；三是高速车底折返站要有相 应的整备及维修设备【l 】。 下高速线方式与换乘方式一样，高速线上运行的都是高速列车，速度单一( 或 速差较小) ，区间能力利用较充分，行车组织较简单；同时还可减少旅客换乘之苦， 与换乘方式相比，可更多地吸引客流 ( 3 ) 上高速线方式 上高速线运行的列车如果采用机车牵引方式，则对相关既有线无特殊要求。 但该列车必须由适宜在高速线上运行的专用机车车辆组成；如果采用动车组方式。 相关既有线必须电气化，上高速线的列车必须既适应高速线的技术条件，又适应 相关既有线的技术条件【l 】。 这种方式可减少旅客换乘，与换乘方式相比可更多地吸引客流。但高速线上 近期将运行速度为2 0 0 k m h ( 甚至1 6 0k m h ) 的列车，高速列车与这种列车速差较 大、区间通过能力受到限制，行车组织较复杂 2 1 3我国跨线客流输送方式选择 我国客运专线跨线客流输送方式的选择与未来客运专线和既有线路的分工方 式、采用的运输组织模式、维修天窗的方式、旅客出行行为等诸多因素相关，但 主要还是取决于运输组织模式的选择。 我国客运专线大体分为三种类型：时速3 0 0 k m h 及以上纯客运专线、城际客 运专线、时速2 0 0 - 2 5 0 k m h 的客货混跑型客运专线由于城际客运专线不承担跨线 客流的输送任务，本论文不予考虑。 ( 1 ) 时速3 0 0 k m h 及以上纯客运专线 本论文建议时速3 0 0 k m h 及以上的纯客运专线的本线列车和跨线列车全部采 用时速3 0 0 k m h 动车组，跨线客流采用。高速下线氆 乘”方式输送，其主要理由 有： 7 时速3 0 0 k m h 及以上客运专线作为铁路通道的有机组成部分，承担着大量 的跨线客流输送任务，其修建不仅应满足铁路通道线路扩能的需要，还要为进一 步改善铁路运输服务质量，提高铁路参与运输市场竞争的能力。跨线客流采用时 速3 0 0 k m h 动车组输送，大大缩短了旅客旅行时间，提高了旅行质量。 随着我国国民经济的增长，到2 0 2 0 年，我国城镇人口比例将达到6 0 以 上，将有4 亿多的农业人口转移到城市，将会带来客运需求的大幅度增长【贝。跨线 客流采用。高速下线换乘”方式输送，保证时速3 0 0 k m h 及以上的纯客运专线线 路运行的都是高速列车，速度单一( 或速差较小) ，区间能力利用较充分，最大程 度发挥客运专线行车量大的特点，缓解运输通道能力紧张问题，提高既有线货物 列车开行能力。 经过铁路六次全面大提速，京沪、京广、京哈、京九、陇海、浙赣等“四 纵四横”干线旅客列车最高时速将达到2 0 0 k n g h ，货车运行速度提高到1 2 0 k m h 。 可以预测，到2 0 1 0 年既有线客货列车速度与客运专线速度差值将明显减少，人们 对客运专线列车速度目标期望值也会增加，因此，跨线客流采用高速动车组输送， 符合人们要求。 时速3 0 0 k m h 及以上客运专线都位于我国重要运输通道，与其相连的大多 为时速2 0 0 - 2 5 0 k m h 的客运专线或既有线提速线路，为时速3 0 0 k m h 动车组下线 提供了良好条件；时速3 0 0 k m h 及以上客运专线列车行车组织简单，列车开行频 率高且富有规律性，为跨线客流的换乘创造良好条件。因此，在经济合理开行范 围内组织高速下线，在列车良好接续条件下组织跨线客流换乘，可以较大程度上 吸引跨线客流。 跨线客流采用“高速下线换乘”方式输送，高速线上开行速度单一的旅客 列车，简化了行车组织难度，尤其在我国客运专线运营初期，尚缺乏运营经验， 可充分保证高速列车安全、正点、高密度运行。 近几年，我国机车车辆工业发展速度很快，国产时速2 0 0 k h a n 的动车组已 投入运营，铁道部计划“十五”期间研制成时速2 5 0 1 m 1 h 的高速动车组，时速 3 0 0 k m h 的动车组也正加紧研制【5 】，国产化进程加快，这些都大大降低了动车组的 成本，为跨线列车采用高速动车组提供了良好条件 ( 2 ) 时速2 0 0 - 2 5 0 k m h 客运专线 我国时速2 0 0 - 2 5 0 k m h 客运专线大致分为两种，一种是针对只在运营初期兼顾 客货混跑模式的客运专线，如石太客运专线；另一种是针对客货混跑的客运专线， 如沿海、沪汉蓉客运专线本论文建议时速2 0 0 - 2 5 0 k m h 客运专线采用本线列车和 跨线列车共线运行，除本线列车全部采用速度为2 0 0 - 2 5 0 k m h 的动车组方案外，有 条件的跨线列车也采用动车组方案( 其中包括由时速3 0 0 k m h 及以上客运专线下 线的动车组和本线始发或终到的2 0 0 - 2 5 0 k m h 的动车组) ，其余跨线列车采用速度 为1 6 0 k n g h 的机车牵引列车方案。其主要理由有： 时速2 0 0 - 2 5 0 k m h 客运专线大多为新建客运专线，没有并行既有线( 除石 太客运专线) ，采用此种方案，可确保全部跨线列车走客运专线，提高客运专线利 用率。 在我国客运专线建成初期，仍有大量时速1 6 0 k m h 的机车车辆滞留，且客 运专线网在建设初期还未成网，部分既有线线路技术条件仍然不能满足动车组开 行需求，因此部分跨线列车采用速度为1 6 0 k n g h 的机车牵引是合理的 ( 3 ) 我国客运专线网跨线客流输送方式选择 我国跨线客流按照跨线次数分类可分为：一次跨线，两次及以上跨线；按照 跨线类型分类可分为：时速3 0 0 k m h 及以上客运专线与时速2 0 0 - 2 5 0 k m h 客运专 线间跨线，时速3 0 0 k m h 及以上客运专线与既有提速线路问跨线，时速2 0 0 - 2 5 0 k m h 客运专线与既有线间跨线，其具体跨线客流输送方式选择一般性原则如下： i 一次跨线客流 仅跨线一次的跨线客流。其输送方式选择原则如下( 按优先级顺序捧列) ： 跨线客流的始发或终到站位于时速3 0 0 k m h 及以上客运专线上，另一终到 站或始发站位于时速2 0 0 - 2 5 0 k m h 客运专线上，在经济合理开行范围内，时速 3 0 0 k m h 动车组下到时速2 0 0 - 2 5 0 k m h 客运专线以时速2 0 0 - 2 5 0 k n g h 开行。 跨线客流的始发或终到站位于时速3 0 0 k m h 及以上客运专线上，另一终到 站或始发站位于既有提速干线上，在经济合理开行范围内，时速3 0 0 k m h 动车组 下到既有线提速干线以时速2 0 0 - 2 5 0 k m h 开行。 跨线客流的始发或终到站位于时速2 0 0 - 2 5 0 k m h 客运专线上，在经济合理 开行范围内，时速2 0 0 - 2 5 0 k m h 动车组下到既有线以既有线允许速度运行。 其他跨线客流可采用速度为1 6 0 k m h 的机车牵引或换乘方式 i i 多次跨线客流 由于客运专线分段修建，客运专线运营初期，客运专线网还未形成，因此近 期可能存在少部分跨线客流一次行程跨线可能不止一次。有可能出现在客运专线 间或客运专线与既有线间反复跨线的情况，此种跨线客流输送方式选择的一般性 原则如下( 按优先级顺序排列) ： 若跨线客流的始发站和终到站都位于时速3 0 0 k m h 及以上客运专线上，在 时速3 0 0 k m h 及以上客运专线开行总距离大于途经的其他类型线路上的开行距离， 且动车组在其他线路上的运行距离在其经济合理运行范围内，则可考虑采用时速 3 0 0 k n g h 动车组输送 若跨线客流仅有始发站或终到站位于时速3 0 0 k m h 及以上客运专线上，另 9 一终到站或始发站位于时速2 0 0 - 2 5 0 k m h 客运专线上，在客运专线上开行总距离大 于途经的其他类型线路上的开行距离，且在时速3 0 0 k m h 动车组经济合理开行范 围内，可考虑采用时速3 0 0 k r n h 动车组输送。 若跨线客流的始发站和终到站都位于时速2 0 0 - 2 5 0 k m h 客运专线上，在客 运专线上开行的距离大于在既有线上开行的距离，且动车组在其他线路上的运行 距离在其经济合理运行范围内，可考虑采用时速2 0 0 - 2 5 0 k m h 动车组输送。 若跨线客流仅有始发站或终到站位于时速2 0 0 - 2 5 0 k m h 客运专线上，另一 终到站或始发站位于既有线上，在客运专线上开行总距离大于在既有线路上开行 距离，且在时速2 0 0 - 2 5 0 k m h 动车组经济合理开行范围内，可考虑采用时速 2 0 0 - 2 5 0 k m h 动车组输送。 其他多次跨线客流输送方式可选择速度为1 6 0 k m h 的机车牵引或换乘方 式，但换乘次数不宜超过1 次；也可考虑采用换乘+ 动车组下线的形式 2 2 动车组下线经济合理运行距离的确定 2 2 1从用户角度分析动车组下线经济合理运行距离 从用户角度分析动车组下线经济合理运行距离，主要是从旅客出行收益和支 出两方面进行分析。旅客收益即位移，无论旅客采取何种方式( 换乘或是乘坐直 通列车) ，从出发地到目的地的位移都是相同的，因此，本论文研究不考虑旅客收 益这一项。而旅客出行支出与旅客的承受力和出行所采取的方式有密切关系，出 行支出越少，乘客采用某种方式的可能性越大。出行支出包括：旅客从出发地到 目的地的总旅行时间、运费、换乘风险、乘车疲劳恢复时问 ( 1 ) 总旅行时间 乘客的总旅行时间t 包括乘车时间和换乘时间。，其计算如下： t = t m + f ( - ( 2 - 1 ) 其中，旅客出行的乘车时间t 计算如下： f 囊= 子土_ ( 2 2 ) e l i l 。表示列车在e 类型线路上的开行距离；o = l 表示时速3 0 0 k m h 及以上 客运专线，0 = 2 表示时速2 0 0 - 2 5 0 k m h 客运专线，0 = 3 表示既有线提速 线路； v 山表示列车类型u 在e 类型线路上的旅行速度；u = l 表示时速3 0 0 k m h 动车组，u = 2 表示时速2 0 0 - 2 5 0 k m h 动车组，u = 3 表示机车车辆牵引列 车；在研究中，考虑不同线路及列车等级条件下的速度系数，对v 山取 值规定如下：i ) = 2 4 0 k m h ，k i 。，= k i j ，= k 2 2 ) = k 2 却= 1 7 0 k m h ， ”= 1 3 0 k i n h ； 换乘时间f ( 。u 2 ) 表示类别u 和u ：的列车每人次换乘时间，主要取决于衔接点中 不同类型线路车站与车站之间的距离以及各类型列车车站间的服务频率等。换乘 条件良好的衔接点旅客换乘时间就少 ( 2 ) 运费支出 由于我国人民消费水平较发达国家低，人们选择何种方式出行与完成这一次 出行所支出的费用有很大关系。 3 c = r “日x l 。( 2 - 3 ) e - i c 完成一次出行所支出的费用( 单位：元) ； “i i 一j 良示人公里票价率( 单位：元人a n ) ，与列车类型u 和线路类型c 有关； ( 3 ) 换乘风险 换乘风险主要反映旅客除了换乘时间以外所承担的风险和精力负担，与换乘 组织是否良好、旅客行李量的多少、旅客年龄、对衔接站车站布局、列车时刻表 的熟悉程度以及列车运行的正点率等因素有关，但仍主要取决于换乘时间的长短， 可以按照f ( u 2 ，的盯倍计算。 ( 4 ) 乘车疲劳恢复时间 乘车的过程是一种体力消耗过程，当旅客乘车达到一定时间后，将会产生疲 倦感，随着时间的延长，难受程度逐渐加重，旅客需要额外的疲劳恢复时间使身 体恢复到正常的体力和智力水平一般学者都将旅行疲劳恢复时间作为一个因素 加入到旅客旅行时间内。旅行疲劳恢复时间与旅行时间t 和乘车环境相关，而乘车 环境与列车等级u 有很大关系。旅行疲劳恢复时间计算公式【9 】如下： g ( t ) = m i + a c x p ( - b t ) ( 2 - 4 ) 其中，a = ( a t ) ，t u - 1 2 3u - ! ” b = n t ) t m - i m - i 2 3 m 一极限恢复疲劳时间，一般m 取1 5 h ； a 无量纲参数，描述乘车类别u 的列车t - - o 时的恢复时间为m ，( 1 + a ) ； b 表示单位旅行时问的疲劳恢复时间强度系数，b 0 ，单位h 一； 其中a 和b 取值如表2 - i 所示： 表2 - i 不同种类列车a 。和b 。取值嘲 t a b l e 2 一l t h e v a l u e o f a 口a n d b - o f d i f f e r e n t k i n d s o f t r a i n s 9 1 型主登鲞生 垒! 垒：! “= 1 5 90 2 8 ”= 2 “= 3 4 9 3 9 o 3 5 0 柏 将以上参数带入公式( 2 - 4 ) ，可得各列车种类在不同旅行时间下的疲劳恢复时 间，如表2 2 所示： 表2 2 不同种类列车在不同旅行时间下的疲劳恢复时间嗍 t a b l e 2 - 2 t h e t i m e o f f a t i s u er e s u m e o f d i f f e r e n t k i n d s o f t r a i n s o n d i f f e r e ! n t t r a v e l t i m e 1 9 1 疲劳恢复时阃( | | i )在途旅行时间 “= 3“= 2= 1 ( ) 从表2 - 2 中可知，当高等级列车旅行时间超过8 h ，等级较低列车旅行时间超 过6 h ，疲劳度会极度增加，因此，客运专线列车开行距离应该控制在 1 9 2 0 k i n ( 2 4 0 k m h x 8 h ) 以内。 综合分析以上四个主要因素，旅客的出行总支出，7 可通过单位时间价值国将旅 客出行所付出的总时间和费用构造一个效用函数，其中单位时间价值t o 应考虑不 同消费层次旅客的时间价值差别，其取值要能综合反映此o d 客流的总体平均时 间价值；由于该效用函数为损失型效用，以函数值最低的方案为佳。 町- - i t 4 - o y ( ts u ，) j 田+ c ( 2 - 5 ) 约束条件为：l 0 ，则人们选择动车组下线的输送方式。 时速3 0 0 k m h 动车组下线到时速2 0 0 k m h - 2 5 0 k m h 客运专线的经济合理运行 距离，由公式( 2 1 ) 公式( 2 - 5 ) 可得： 蚀一r 下= 峙+ l k t 2 ) b + k ) 一民j ，) 工2 o ( 2 - 9 ) 即。 厶 躲鹦c 川 且： 厶+