（交通运输工程专业论文）京沪高速铁路动车组运用计划编制相关问题研究.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 摘要 动车组的运用是高速铁路运输组织的关键技术之一。高速铁路经济效益 最大化要求投入合理数量的铁路设备；高速动车组是完成高速铁路运输生产 任务最重要的移动设备，在铁路设备投资中占较大比重。在运输任务确定的 前提下，通过组织合理的运输组织方案提高动车组使用效率从而减少其配置 数量是降低高速铁路投资、运营成本和提高其经济效益的有效途径。由于我 国高速铁路起步相对较晚，在高速动车组运用与维修方面存在着经验严重匮 乏的现象；尤其是京沪高速铁路、京广客运专线、郑西客运专线和津秦客运 专线等一大批高速铁路或客运专线即将建成投入运营，到目前为止国内尚未 形成一套成熟的运营管理理论和运输计划编制系统；因此，开展高速动车组 运用与维修管理的深入研究是十分迫切和必要的。 本文分析研究了当前国内外动车组运用的理论成果和运营状况，在现有 的动车组运用检修作业制度、维修方式、修程修制、管理机构的基础上，结 合我国动车组检修基地的规划布局情况，提出了我国高速铁路动车组的检修 模式和动车组运用计划编制机构的建议。根据我国动车组的修程修制的要求， 结合国内外动车组的年运营里程等因素；提出了在编制动车组运用交路时仅 考虑n - 级检修作业，三级检修及其以上等级均考虑由动车段内备用动车组 替代其运营的建议。 通过分析国内外动车组的运用方式，对影响动车组运用计划编制的主要 因素进行了探讨。在动车组不固定区段运用思想的基础上，提出了动车组周 期性运用方式，并给出了编制原则和目标函数：将动车组的接续运行与检修 计划制定过程转化为动车组运用网络上具有较多约束条件和目标函数的t s p 中旅行商的旅行问题：在此基础上构造了基于路网条件下，在考虑综合维修 条件下多基地、多型号动车组周期性运用计划编制的数学模型。结合京沪高 速铁路的特点，在动车组周期性运用方式的条件下，提出了动车组的三种运 用方案，并给出了宜采用“部分本线、跨线动车组间互相套跑方案的建议。 最后，运用计算机仿真技术对动车组运用计划的编制进行了模拟；将动 车组运用的各种约束条件、编制原则转换成数学表达式和计算机语言，实现 对动车组运用计划的自动化编制。在编制过程中充分运用贪婪算法、回溯算 法和遗传算法的思路与策略对模型进行求解和优化。通过对动车组运用计划 编制系统的模拟流程和功能模块的分析，初步研制开发了“客运专线动车组 运用计划编制模拟系统软件 ，该系统可给出动车组运用的交路图、维修内容、 地点及时间等信息；并以京沪高速铁路为模拟实例，给出了动车组运用计划 和动车组配置数量，为客运专线动车组的综合运用与维修管理提供一些有价 值的研究成果。 关键词：客运专线；京沪高速铁路；动车组；交路图：遗传算法 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 i 页 a bs t r a c t e l e c t r i c m u l t i p l eu n i t ( e m u )s c h e d u li n gi so n eo ft h ek e y t e c h n o l o g i e si nt r a f f i co p e r a t i o no r g a n i z a t i o nf o rh i g h s p e e dr a i l w a y t h em a x i m i z a t i o no fe c o n o m i cb e n e f itr e q u i r e dt h a tt h eq u a n t it a t i v e o fr a il w a ye q u i p m e n t sa r er e a s o n a b l e ，a n dt h eh i g hs p e e de n d sw h i c h o c c u p yag r e a tp o r t i o ni nt h eo v e r a lli n v e s t m e n to fr a il w a ye q u i p m e n t s i sm o s ti m p o r t a n tm o b i1 ee q u i p m e n t si nt h ep r o c e s so ft r a n s p o r t a t i o n p r o d u c t i o n w h il et h et r a n s p o r tt a s k sa r ed e t e r m i n e d ，e n h a n c i n gt h e e f f i c i e n c yo ft h eh i g hs p e e de m u sa n dr e d u c i n gt h e i rq u a n t i t i e si st h e e f f e c t i v ew a y st or e d u c i n gt h ei n v e s t m e n tc o s t s ，o p e r a t i o nc o s t sa n d e n h a n c i n gt h ee c o n o m i ce f f i c i e n c y t h eh i g h s p e e dr a i l w a yo fo u r c o u n t r ys t a r t sr e l a t i v e l yl a t e ，a n dt h ee x p e r i e n c e si nt h ea p p l i c a t i o n a n dm a i n t e n a n c eo ft h ee m u sa r es e r i o u s l yd e f i c i e n t i nt h en e x tf e w y e a r s ，s o m eh ig h s p e e dr a il w a y s ( p a s s e n g e rd e dic a t e d1i n e s ) ，s u c ha s b e i ji n g s h a n g h a i h ig h s p e e dr a il w a y ，b e iji n g g u a n g z h o ua n d z h e n g z h o u x i a np a s s e n g e rd e d i c a t e d1i n e e t c w il1b ec o n s t r u c t e da n d p u ti n t oo p e r a t i o n ，b u tt h em a t u r et h e o r e t i c a lo ft h eo p e r a t i o n m a n a g e m e n ta n dt r a n s p o r t a t i o np l a n n i n gs y s t e mh a v en o tf o r m e d t h e r e f o r e ，itisv e r yu r g e n ta n dn e c e s s a r yt of u r t h e rs t u d yo nt h e a p p li c a t i o na n dm a i n t e n a n c eo ft h eh i g hs p e e de m u s t h i sp a d e ra n a l y z e st h ea c h i e v e m e n t so fc o r r e l a t e ds t u d i e so ft h e e m u sa p p li c a t i o nb o t ha th o m ea n da b r o a d b a s e do nt h ee x i s t i n ge m u s a p p li c a t i o n ，i n s p e c t i o na n dr e p a i rs y s t e m ，m a i n t e n a n c em o d e ，r e p a i r c l a s s ，m a n a g e m e n to r g a n iz a t i o n ，c o m b i n e dw i t ht h em a i n t e n a n c eb a s e p l a n n i n g ，t h i sp a p e rp r o p o s e st h em a i n t e n a n c em o d ea n du t i l i z a t i o n p l a no r g a n i z i n gi n s t i t u t i o n a c c o r d i n gt ot h er e q u e s t so fr e p a i r c l a s sa n dr e p a i rs y s t e mo ft h ee 删s ，t h ep a p e rs u g g e s tt h a tt h e s e c o n d a r ym a i n t e n a n c ei so n l yc o n s i d e r e dw h i l et h em u l t i p l eu n i t s r o u t i n gisp l a n n i n g ，a n dt h er e s e r v e de m u si nm u l t i p l eu n it sd e p o t s h o u l ds u b s t i t u t e sf o rt h o s ee m u st or u nw h i l et h em a i n t e n a n c el e v e l i st e r t i a r ya n da b o v e w i t ht h ea n a l y s i so ft h ee m u so p e r a t i o n a lm o d e t h em a i ni n f l u e n c e f a c t o r so ft h ee m u su t i l i z a t i o np l a no r g a n i z i n ga r es t u d i e d b a s e do n t h et h e o r yo ft h en o n f i x i n gs e c t i o na p p l i c a t i o no ft h ee 删s ，i t s u g g e s t st h ep e r i o d i ca p p li c a t i o nw a yo ft h ee m u s ，a n dp r o p o s e si t s p r i n c i p l ea n dg o a lf u n c t i o n ：b a s eo nt h er a i l w a yn e t w o r ka n d t h e c o m p r e h e n s i v em a i n t e n a n c e s ，t h ep a p e rg i v et h em a t h e m a t i c a lm o d e lo f t h ep e r i o d i cu t i l i z a t i o np l a n n i n go ft h em u l t i s t a t i ca n dm u l t i - t y p e m u l t i p l eu n i t su s i n gt h et r a v e li n gs a l e s m a np r o b l e m ( t s p ) t h e n 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 i i 页 c o m b i n e dw i t ht h ec h a r a c t e r i s t i co ft h eb e i j i n g s h a n g h a ih i g hs p e e d r a i l w a y ，t h r e eo p e r a t i o np l a n so ft h em u l t i p l eu n i t si sp r e s e n t e d ，a n d t h ea l t e r n a t e o p e r a t i o nm o d e o fi n l i n ea n do v e r l i n ee m u si s r e c o m m e n d e d f i n a l l y ，t h ee m u su t i l i z a t i o np l a n n i n g i ss i m u l a t e db yu s i n g c o m p u t e rs i m u l a t i o nt e c h n o l o g y t h em o d e la p p l i e sg e n e t i ca l g o r i t h m ， g r e e d ya l g o r i t h m a n db a c k t r a c k i n ga l g o r i t h mt od e a lw it ht h e o p t i m i z a t i o na d e q u a t e l yi nt h ep r o c e s so ft h eu t i1 i z a t i o np l a n n i n g t h r o u g ha n a l y z i n gt h es i m u l a t i o np r o c e s sa n dm a i nf u n c t i o nm o d u l e so f t h ee m u su t i1i z a t i o n p l a n n i n gs y s t e m ，t h e s o f t w a r eo ft h ee m u s c h e d u l i n gs i m u l a t i o ns y s t e mi sd e v e l o p e df o rt h ed e d i c a t e dp a s s e n g e r l i n e s ，w h i c hm a yp r e s e n tt h ee m uc i r c u l a t i n gd i a g r a m s ，a n dt h ec o n t e n t ， t i m ea n dl o c a t i o no fm a i n t e n a n c e a n dt a k eb e i j i n g s h a n g h a ih i g h s p e e d r a il w a ya sa ne x a m p l e ，s o m es u g g e s t i o n sa b o u tt h ee m u su t i1i z a t i o np l a n a n dt h en u m b e ro fe m u si ns e r v i c ea r ep u tf o r w a r d ，a n ds o m ev a l u a b l e r e s e a r c hr e s u l t sw i l l b ep r o v i d e df o rt h em u l t i p u r p o s eu s ea n d m a i n t e n a n c em a n a g e m e n to fe m u so ns p e c i a l1i n e sf o rp a s s e n g e rt r a f f i c k e y w o r d s ：p a s s e n g e rd e d i c a t e dl i n e ( p d l ) ；b e i j i n g s h a n g h a ih i g h s p e e d r a il w a y ；e l e c t r i cm u l t i p l eu n i t ( e m u ) ；c i r c u l a t i n gd i a g r a m ；g e n e t i c a l g o r i t h m 西南交通大学曲南父遗大罕 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论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 不保密吝，使用本授权书。 ( 请在以上方框内打“4 ) 学位论文作者签名：予瓷磊 u 日期：口7 mi 。 指导老师签名： 似权 日期：7 、肌7 西南交通大学学位论文创新性声明 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 已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出的个人和集体，均已在文中 作了明确的说明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期： 耿敬春 2 0 0 9 年1 2 月1 4 日 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 1 。1 选题背景和意义 第1 章绪论 客运专线经济效益最大化要求投入合理数量的铁路设备，高速动车组是 完成高速铁路运输生产任务最重要的移动设备，在铁路设备投资中占较大比 重。因此在运输任务确定的前提下，通过组织合理的运输方案提高动车组使 用效率从而减少其配置数量是降低客运专线投资、运营成本、提高其经济效 益的有效途径。 中国铁路于2 0 0 7 年4 月1 8 日实施第六次大提速，京哈、京沪、京广、 胶济等干线列车运行时速达2 0 0 公里，部分区段时速达到2 5 0 公里。c r h 型 高速动车组已经在我国既有线上得到了广泛的使用；尤其在京哈、京沪、京 广、沪杭、浙赣、广深、陇海等干线上共开行2 6 2 对动车组旅客列车，配属 1 5 8 组动车组，树建c r h 型动车组的良好品牌。与此同时，其它类型的动车 组( 如x 2 0 0 0 、“蓝箭”、“先锋”、“大白鲨”、“神舟”等) 在广深准高速铁路、 沪宁、滨洲、滨绥等线亦得到了较好地使用。特别是2 0 0 8 年8 月1 日京津城 际铁路正式开通运营，最高运行时速高达3 5 0 公里，达到世界最高水平；本 线城际旅客列车共配属1 0 组动车组，开行城际列车5 9 对；跨线动车组使用 c r h 2 a 型动车组开行1 1 对旅客列车；取得了良好的效果。 虽然，动车组在上述主要干线得到了广泛使用；但其仅开行2 6 2 对动车 组旅客列车，与全图1 3 1 2 5 对旅客列车相比，所占比例非常小、完成的客运 量所占份额亦非常少；所以说动车组在我国从生产制造到运用维护管理仅处 于起步阶段。 根据中长期铁路网规划( 2 0 0 8 年调整) ，到2 0 2 0 年，全国铁路营业里 程将达到1 2 万公里以上，复线率和电化率分别达到5 0 和6 0 以上，主要繁 忙干线实现客货分线，基本形成布局合理、结构清晰、功能完善、衔接顺畅 的铁路网络；建立省会城市及大中城市间的快速客运通道，规划“四纵四横 等客运专线以及经济发达和人口稠密地区城际客运系统；届时客运专线将达 到1 6 万公里以上，主要技术装备达到或接近国际先进水平。 为实现2 0 2 0 年铁路网发展目标，目前京津城际铁路、秦沈客运专线、石 太客运专线、胶济客运专线均已建成并投入运营，京沪高速铁路、京广客运 专线、津秦客运专线、哈大客运专线和郑西客运专线等均已开工建设，标志 着我国客运专线的建设已进入快速发展时期；随着上述客运专线的建设及既 有线的技术改造；动车组的运用范围将不断扩大。2 0 1 1 年至2 0 1 3 年各主要 客运专线将相继建成投产，将在全国范围内形成比较复杂的客运专线网；因 此，解决客运专线高速动车组的综合运用与优化问题，已成为一个迫切需要 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 解决的问题。 列车运行图是铁路组织运输生产的综合运输方案，其编制周期的长短， 直接影响铁路运输生产的效率、经济效益和社会效益。高速动车组运用计划 是决定列车运行图是否具有可实施性的重要因素之一，是协调铁路机务车辆 部门及其它交通运输工作的桥梁；在铁路有限的动车组配置前提下，适应市 场发展，满足市场对交通运输的需求中，起着极为重要的作用，是铁路提高 运输效益的源头。随着市场经济的发展、竞争机制的不断完善，为充分发挥 其提高效益的源头作用，经常性地作适应市场需求的调整编制工作，势在必 行。而我国于2 0 0 7 年4 月1 8 日实施第六次大提速和2 0 0 8 年8 月1 日开通的 京津城际铁路的动车组运用计划的编制均采用传统的人工勾画方式，不仅需 要耗费大量的人力和物力，而且劳动强度大、效率低。 虽然，我国对客运专线动车组运用的研究已经取得了一定成效；不少专 家、学者提出了动车组的不固定区段使用与优化问题n 9 2 “，这些研究对今后动 车组的运用具有一定的参考价值；但由于动车组在各客运区段运行缺乏明显 的规律性、动输计划复杂且需要不断地制定新的运输计划，加重了运输调整 的难度；为适应市场经济，运行图实施周期一般都比较短，带来动车组运用 计划经常发生调整，传统的编制方法与手段难以适应其发展。相反，国外已 经具有成熟的客运专线运营管理经验，但由于我国客运专线专线具有运输组 织模式复杂性、动车组类型较多等特点，国外研究的理论是否能运用到国内 客运专线的运营管理当中，当前还难以作出肯定的答案。作为我国第一条高 速铁路京沪高速铁路全线将计划于2 0 1 2 年建成并开通运营，还没有形成 一套较为完善的运营管理理论；而动车组的综合运用与优化管理作为运营管 理中的重要组成部分。因此，深入研究适合于我国京沪高速铁路动车组综合 运用与优化管理问题是十分必要和迫切的。 1 2 国外动车组运用理论研究及运营状况 1 2 1 国外动车组运用理论研究 1 9 6 4 年1 0 月1 日，世界上第一条高速铁路日本的东海道新干线正式 投入运营，拉开了高速铁路运营的序幕；接踵而至的有法国、德国、意大利 等国先后修建了高速铁路，不仅成为本国经济发展的大动脉，而且也是世界 高科技集成的重要标志。动车组是高速铁路完成旅客运输任务的重要载体； 由于动车组的动车和拖车编组在一起，成组运行，前后都有驾驶室，在终点 站无需调车，这样可大大减少车站的走行作业，减少动车组在车站的停留时 间，增大了发车密度；另一方面，还具有旅客乘坐方便，舒适安全等优点， 所以动车组在国外得到了大量的应用。 由于动车组技术装备水平较高、造价昂贵，在铁路设备投资中占较大比 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 重。如何提高动车组运用效率对于降低高速铁路运营成本有着重要意义。影 响动车组利用率的因素众多，主要包括动车组运用方式、动车组整备维修基 地分布、修程及动车组周转接续时间标准、周转接续计划等。各国为提高动 车组运用效率采取的方法不尽相同；法国各高速线上只运行同一种类的高速 列车，列车运行组织相对简单；t g v 列车根据高速铁路以巴黎为中心呈辐射 状的特点n ，在编制动车组使用计划时，灵活采用长短途套跑、多次循环开行 方式最大限度地提高动车组利用率。德国高速列车密度较低，白天采用不同 速度的客运列车混合运行( 高速列车、i c 列车) ，夜间客运列车、货运列车 混合运行的基本组织方式；通过优化列车运行图保证运行线的良好接续来提 高动车组使用效率。日本首先从分析旅客运输需求开始制定列车运行的种类 及列车开行方案，在考虑车站、线路等设备能力与人员的条件下，形成基本 列车运行图，充分考虑旅客季节性、临时性运输需求，在基本列车运行图基 础上形成实施列车运行图( 预先制定列车运行时刻，根据需求投入使用的列 车) ，采用调拨动车组的方式来提高动车组的利用率拉，；先后开发行车管理系 统c o m t r a c ( c o m p u t e ra id e dt r a f f i cc o n t r o ls y s t e m ) b 1 、列车管理系统 c o s m o s ( c o m p u t e r i z e ds a f e t ym a i n t e n a n c ea n do p e r a t i o ns y s t e m so f s h i n k a n s e n ) n ，对列车运行计划、列车运行管理、列车运行调整、动车组运 用计划、乘务员运用计划等进行全面的控制，使得列车运行组织非常成功。 1 2 2 国外动车组运营状况 国外高速铁路动车组运用通常都是与客车开行计划，列车运行图以及调 度系统相结合而产生的，并在实际运用中依靠综合调度来实施调整，其共同 的目的在提高动车组利用率、减少动车组使用数量，从而降低运营成本。如 日本新干线采用行车管理系统c o s m o s 实现了包括车底运用在内的列车运行 组织全面计算机管理；法国采用动车组长短交路相结合、多次循环开行的方 式提高动车组使用效率；德国通过优化列车运行图保证运行线的良好接续来 提高动车组使用效率。下面以日本东北、上越新干线为例分析高速铁路车底 的运用情况。 日本是世界上最早建设和运营高速铁路的国家。1 9 6 4 年1 0 月1 日东海道 新干线全长5 1 5 4 k m 正式开通；而后山阳新干线东段、西段分别于1 9 7 2 年、 1 9 7 5 年开通，全长5 5 3 7 k m ；东北新干线( 4 9 6 5 k m ) 、上越新干线( 2 6 9 5 k m ) 又分别于1 9 8 2 年6 月1 1 日开通、北陆( 长野) 新干线( 1 1 7 4 k m ) 又于1 9 9 7 年1 0 月开通，东北新干线盛冈八户段( 9 6 6 k m ) 于2 0 0 2 年1 2 月1 日开通； 至此新干线全部营业里程达2 0 4 9 1 k m 。山形小型新干线于1 9 9 2 年开通至山 形( 8 7 1 k m ) ，1 9 9 9 年底开通至新庄( 1 4 8 6 k m ) ；秋田小型新干线1 9 9 7 年开 通至秋田( 1 2 7 3 k m ) ，是在既有线上增设第三轨、拓宽了轨距，使新干线列 车能直通运行到更多城市懵，。 日本东北新干线大宫、盛冈段1 9 8 2 年6 月2 3 日开通运营，1 9 8 5 年3 月 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 一j j 髫t i 嚣誊如 ，。m ”一 。* ? 诒：茹鲁：， i 、0 8 。j + ”粒蠡热批 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 第一天，6 ：1 7 从仙台综合车辆所出库，在仙台担当2 0 0 次列车6 ：4 2 出发，9 ：0 8 到达东京，折返上野停留，在上野站停留2 7 分后，9 ：5 l 回到 东京站，担当3 9 次列车，9 ：5 7 出发，1 3 ：2 4 到达盛冈，1 5 ：o o 折返4 8 次， 1 8 ：2 8 到达东京站，然后1 8 4 0 担当2 4 7 次去那须，1 9 - 5 2 到达，稍作停 留，2 0 ：3 7 担当2 6 0 次回东京，2 l ：5 2 到达，作业后2 1 ：5 6 出发入上野第 一运转所夜间停留作业。全日走行1 6 4 9 3 公里( 包括出入技术站1 5 7 公里) 。 第二天，6 ：0 0 从上野第一运转所出库，经过上野，7 ：1 3 到达高崎，全 天依次担当了那须东京2 4 2 次、东京盛冈的1 1 次、盛冈东京的4 4 次、东 京新泻的3 3 3 次，折返至汤迟夜间停留。全日走行1 7 4 5 2 公里( 包括出入 技术站走行2 9 3 9 公里) 。 第三天，6 ：3 4 从汤迟出发担当4 5 2 次到东京，全天依次担当东京新泻 的3 0 3 次、新泻一东京的3 1 0 次、东京、盛冈的4 9 次、盛冈东京的5 6 次，夜 间停留在上野第一运转所。全日走行1 8 0 2 8 公里( 出入段技术走行2 5 5 公 里) 。 第四天，从上野第一运转所出段，经过上野到高崎担当高崎东京的4 7 4 次、接下来担当东京、新泻的3 1 1 次、新泻东京的3 1 8 次、东京新泻的3 2 3 次、新泻东京的3 3 2 次、东京新泻的4 1 5 次，夜间停留在新泻第一运转所。 全日走行1 7 4 4 6 公里( 包括1 2 6 9 公里的出入段技术走行) 。 第五天，6 ：2 9 列车从新泻第一运转所出库，担当新泻东京的3 0 4 次列 车，在上野第一运转所稍作停留，然后担当东京盛冈的4 1 次列车、盛冈 东京的1 6 次列车、在上野第一运转所停留后，运行2 0 9 次列车2 1 ：4 7 到达 仙台，夜间进入仙台综合车辆所。全日走行1 6 8 7 7 公里( 技术走行3 4 公里) 。 动车组列车运转情况图如图卜2 所示。 从图卜2 车辆运用可以看出：动车组每日运营结束后进入车辆运转所， 根据车辆状态和技术作业需要进行相应的技术作业( 日常检修作业、交替检 修作业、转向架检修作业) ，为第二天的技术作业做好准备。 可以看出日本高速铁路的动车组运用是比较灵活的，一般情况下，白天 运营结束后夜间进入运转所进行相应的技术检查作业，经过多日运行后进入 仙台综合车辆所进行必要的技术作业。 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 序 ；击圭盘查毒襄霉要磐耋篓着 号 6 ：2 7 广o6 ：1 7 9 ：0 8 l6 ：4 2 9 ：1 2 l 19 ：1 8 9 ：5 1 _ j9 ：4 5 1 9 ：5 7 i 1 3 ：2 4 一 1 r ：2 r 1 5 ：0 0 羞b 憾； 6 ：0 6 r o 6 ：1 7 111 竺7 ：1 3 日4 0 7 ：2 3l l ：4 4 2 1 6 ：3 2 l1 6 ：“ 2 ：5 2 1 8 ：2 4 r _ j1 8 ：1 2 1 8 ：28 | 2 0 ：3 8 2 0 ：4 82 0 ：5 6 l 。一 2 2 ：4 7r - - _ 一 2 2 ：3 9 2 3 ：3 0 0 _ j2 2 ：5 0 3 差：笺 1 0 。5 1 胁“ ：i 1 9 ：0 2 2 2 ：4 2 l o2 2 ：5 4 ”。“ 序 京野运山芝崎须迟泻台运善冈 号 6 ：1 8 广o6 ：1 2 6 ：2 7 l 7 ：1 2 8 ：2 0 7 ：2 2 8 ：2 5 l _ 8 ：3 7 l o ：0 4 r 一9 ：4 8 4 l n n r lc - 2 0 0 4 。、 z z ：4 0 2 3 ：0 0l - o2 3 ：憾 6 ：3 7 广o6 ：2 9 8 ：弱i6 ：4 7 9 ：0 0l - 19 ：1 2 1 0 ：5 2 r j1 0 ：4 0 1 0 ：5 削 1 4 ：1 8 5 1 7 ：3 2 ij 1 4 ：蚰 1 7 ：3 6 l 11 7 ：4 6 1 9 ：厂- _ j1 8 ：5 6 1 9 ：l 引 2 1 ：3 7 2 l ：4 7l 02 l ：5 7 图卜2 动车组的每日运转情况图 1 3 国内动车组运用理论研究及运营状况 1 3 1 国内动车组运用理论研究 我国既有铁路目前主要以开行普通旅客列车为主；2 0 0 7 年4 月1 8 日铁道 部在全国铁路范围内实施第六次大面积提速，时速达到2 0 0 公里以上，在京 哈、京沪、京广和胶济等提速干线部分区段可达到时速2 5 0 公里，开行了动 车组列车，自此我国铁路旅客运输跨入了一个新的阶段。 1 国内普通旅客列车机车运用理论研究 目前，我国不少专家学者针对机车运用问题已经进行了深入研究哺，。文 献 1 3 提出了机车运用的网络流模型，采用“瑕疵算法 解决了成对或不成 对列车运行图的机车周转图优化问题；文献 1 0 综合考虑了机车运用和检修 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 计划条件下，利用计算机编制安排机车检修计划；文献 1 4 提出“紧凑指派 规划求解成对运行图的交路问题；文献 11 提出了“线路整数规划模型 ，并 将其转化为“最小费用循环流”和“最小费用给定流”模型，解决了成对或 不成对列车运行图，单机牵引、全部双机牵引或部分双机牵引等情况下机车 周转方案的优化问题；文献 1 5 提出“重要性法则”把时间作为衡量机车周 转的重要性指标，有效地考虑了机车使用均衡问题；文献 1 6 提出了适用于 多端点不成对机车周转图的算法，处理多站间运行线不成对复杂情况下机车 附挂问题；文献 1 7 提出了机车周转图的线性算法，适应于对大量列车运行 图铺画方案分别求解最少机车使用台数；文献 1 8 基于综合考虑机车使用台 数最小和均衡性将机车周转图编制问题转化为多旅行商问题。 综上所述，现有的编制机车周转图的理论大致有两类：一类是将寻求最 优机车周转方案转换为运筹学中的指派问题，然后利用传统算法( 如匈牙利 算法) 求解；另一类是建立网络模型，将问题转化为最小费用最大流问题。 2 国内动车组旅客列车运用理论研究 我国铁路于2 0 0 7 年4 月1 8 日实施第六次大提速，京哈、京沪、京广、 胶济等干线列车运行时速达2 0 0 公里，部分区段时速达到2 5 0 公里；c r h 型 动车组在我国得到了广泛的使用；全国共配置1 5 8 组动车组，开行2 6 2 对动 车组旅客列车；树建c r h 型动车组的良好品牌。2 0 0 8 年8 月1 日京津城际铁 路正式开通运营，最高运行时速3 5 0 公里，达到世界最高水平；京津城际共 配置1 0 组动车组，开行城际列车5 9 对；跨线动车组使用c r t t 2 a 型动车组开 行1 1 对旅客( 北京南济南、青岛、上海) 列车；取得了良好的效果。 文献 1 9 介绍了动车组运用计划的含义、条件、种类及计划方案的评价 准则，给出了假日运用计划自动编制的启发式算法；文献 2 0 2 2 以高速铁路 为背景对我国高速铁路动车组的使用问题进行了研究，指出动车组不固定区 段使用是动车组最佳的使用方式，同时对动车组的运用与检修等问题进行了 模拟；文献 2 3 2 4 针对不同种类的动车组运用问题，开发了运用计划的自动 编制算法；文献 2 5 将空车调拨理论引入动车组运用过程，建立动车组周转 优化模型，编制动车组运用计划；对列车运行计划改变时，动车组运用计划 的调整问题进行了研究；文献 2 6 仅对单车种单基地的动车组运用问题作了 研究，难以适应我国多车种、多基地的动车组综合运用与优化。文献 1 9 2 6 在编制动车组运用交路时仅考虑以动车组的检修走行里程作为检修条件，未 考虑受动车组运用时间限制的条件，难以适应动车组的定期检修和状态修的 要求。 1 3 2 国内动车组运营状况 中国铁路于2 0 0 7 年4 月1 8 日实施第六次大提速，开行了较多d 字头的 动车组。在京哈、京沪、京广、沪杭、浙赣、广深、陇海等干线上共开行2 6 2 对动车组旅客列车，配属1 5 8 组动车组，树建c r h 型动车组的良好品牌。特 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 别是2 0 0 8 年8 月1 日京津城际铁路正式开通运营，最高运行时速高达3 5 0 公里，达到世界最高水平；本线城际旅客列车共配属1 0 组动车组，开行城际 列车5 9 对；跨线动车组使用c r h 2 a 型动车组开行1 1 对旅客列车；取得了良 好的效果。在编制动车组运用计划的过程中，基本上均考虑利用动车组接续 运行过程中的空闲时间，套跑部分旅客列车。譬如京哈线北京沈阳北、长春、 哈尔滨间共配属动车组8 组、运行5 个交路，京广线北京西石家庄、邯郸、 郑州、汉口间共配属动车组l l 组、运行6 个交路，京沪线北京上海、杭州 间、京哈线北京北戴河间共配属动车组2 组、运行1 个交路，互相之间均套 跑使用。下面选取京哈线北京沈阳北、长春、哈尔滨间动车组和京津城际北 京南天津、塘沽间动车组的运用为例进行分析。 1 京哈线北京“沈阳北、长春、哈尔滨间动车组运用情况 根据第六次全路大提速运行图，京哈线北京、沈阳北、长春、哈尔滨间动 车组旅客开行方案见表卜l 。 表1 1 京哈线部分动车组旅客列车开行方案 序号车次起发站名终到站名起点时刻7 、”j ”j ld 1北京沈阳北7 ：1 0 1 1 ：0 9 2d 3北京沈阳北 1 7 ：3 02 l ：3 7 3d 5北京沈阳北 9 ：2 01 3 ：2 3 4d 7北京沈阳北1 8 ：3 02 2 ：3 7 5d 9北京沈阳北1 3 ：1 3 1 7 ：1 2 6d 1l北京沈阳北1 3 ：5 5 1 8 ：0 2 7d 2 1 北京长春 7 ：1 51 3 ：3 l 8d 2 3北京长春1 7 ：2 02 3 ：2 7 9d 2 5北京哈尔滨7 ：2 01 5 ：2 8 1 0d 2 7北京哈尔滨1 3 ：5 0 2 l ：4 0 1 1d 2沈阳北北京1 3 ：0 1 1 7 ：0 0 1 2d 4沈阳北北京 8 ：0 01 1 ：5 9 1 3d 6沈阳北北京1 4 ：0 01 8 ：0 7 1 4d 8沈阳北北京1 7 ：4 02 1 ：4 7 1 5d 1 0沈阳北北京9 ：1 61 3 ：1 9 1 6d 1 2沈阳北北京1 8 ：3 0 2 2 ：3 7 1 7d 2 2长春北京1 5 ：2 7 2 1 ：3 4 1 8d 2 4长春北京 7 ：1 31 3 ：2 9 1 9d 2 6 哈尔滨北京 1 5 ：4 32 3 ：3 8 2 0d 2 8 哈尔滨北京 9 ：0 21 7 ：1 0 根据表卜l 中的旅客列车开行方案，京哈线共有5 个动车组运用交路， 其具体运用情况如下： 动车组运用交路l 情况： 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 第1 天：8 ：0 0 从沈阳北站出发，担当d 4 次列车，1 1 ：5 9 到达北京，在 北京站停留l 小时2 0 分钟，1 3 ：1 9 担当d 9 次列车折返沈阳北站，1 7 - 1 2 到达，停留2 8 分钟，1 7 ：4 0 担当d 8 次列车开往北京，2 l ：4 7 到达，停站后 入库进行技术作业并夜间停留； 第2 天：9 ：2 0 从北京站出发，担当d 5 次列车，1 3 2 3 到达沈阳北站， 在沈阳北站停留3 7 分钟，1 4 ：0 0 担当d 6 次列车折返北京站，1 8 ：0 7 到达， 停留2 3 分钟，1 8 ：3 0 担当d 7 次列车开往沈阳北站，2 2 ：3 7 到达，停站后入 库进行技术作业并夜间停留。 动车组运用交路2 情况： 第1 天：9 ：0 2 从哈尔滨站出发，担当d 2 8 次列车，1 7 ：l o 到达北京， 在北京站停留2 0 分钟，1 7 ：3 0 担当d 3 次列车开往沈阳北站，2 1 ：3 7 到达， 停站后入库进行技术作业并夜间停留。 第2 天：9 ：1 6 从沈阳北站出发，担当d i o 次列车，1 3 - 1 9 到达北京站， 在北京站停留3 1 分钟，1 3 ：5 0 担当d 2 7 次列车开往哈尔滨站，2 1 ：4 0 到达， 停站后入库进行技术作业并夜间停留。 动车组运用交路3 情况： 7 ：2 0 从北京站出发，担当d 2 1 次列车，1 5 ：2 8 到达哈尔滨站，在哈尔 滨站停留2 0 分钟，1 5 ：4 8 担当d 2 2 次列车开往北京站，2 3 ：3 8 到达，停站 后入库进行技术作业并夜间停留。 动车组运用交路4 情况： 第1 天：7 ：1 3 从长春站出发，担当d 2 4 次列车，1 3 ：2 9 到达北京，在 北京站停留2 6 分钟，1 3 ：5 5 担当d 1 1 次列车开往沈阳北站，1 8 ：0 2 到达， 停留2 8 分钟，1 8 ：3 0 担当d 1 2 次列车开往北京站，2 2 - 3 7 到达，停站后入 库进行技术作业并夜间停留。 第2 天：7 ：1 0 从北京站出发，担当d 1 次列车，1 1 ：0 9 到达沈阳北站， 在沈阳北站停留1 小时5 2 分钟，1 3 ：0 1 担当d 2 次列车开往北京站，1 7 - 0 0 到达，停留2 0 分钟，1 7 ：2 0 担当d 2 2 次列车开往长春站，2 2 3 7 到达，停 站后入库进行技术作业并夜间停留。 动车组运用交路5 情况： 7 ：1 5 从北京站出发，担当d 2 5 次列车，1 3 ：3 1 到达长春站，在长春站 停留1 小时5 6 分钟，1 5 ：2 7 担当d 2 6 次列车开往北京站，2 l ：3 4 到达，停 站后入库进行技术作业并夜间停留。 从上面可以看出，京哈线北京沈阳北、长春、哈尔滨间共有5 个动车组 运用交路，配属动车组8 组，套跑使用；动车组运用交路见图卜3 。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 0 页 t 1 i n 一1 0 l ，4 丘j ，：i 冀i1 7 ，n p 力1 v 垆： 3 7 7 _ 、。1 ：掣 。 舶气 7 入 。7 ：￥8 芦8 渤 1 1 ：o f l 3 ：o l 夕瞒7 2 6 。 名 一3 77 ：1 萝 1 3 ；3 1l j l 5 ；2 7 7 ：1 31 3 ：3 1u 1 5 ：2 7 图卜3 京哈线动车组运用图 2 京津城际铁路北京南。天津、塘沽问动车组运用情况 2 0 0 8 年8 月1 日我国第一条具有自主知识产权、具有国际流水平的高 速城际铁路京津城际铁路正式开通运营，标志着我国开始进入高速铁路 时代。图定北京南天津站、塘沽站共开行城际动车组4 7 对( 其中北京南 塘沽站6 对) 。城际动车组使用c r h 2 c ( 时速3 0 0 公里动车组，以下简称c r h 2