（交通运输规划与管理专业论文）城际客运专线列车开行方案研究(1).pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 曼皇薯曼皇鼍曼曼曼i i 1 1 。皇曼皇 于两斐 随着经济的迅速发展、社会的不断进步和人民生活水平的提高，人们对旅行的质量 提出了更高的要求，建设城际铁路客运专线，实现客货分线运行将成为我国铁路新的 战略选择。2 0 0 8 年后，高速客运专线网将逐步形成，高速客运专线的建成将大幅度提 高铁路的竞争能力。 列车开行方案是客运专线旅客运输组织的核心，它能较好地反映旅客运输的经营 策略和服务质量。好的列车开行方案能提高铁路旅客运输的市场竞争力，进一步提高 铁路运输的经营效益。因此，城际客运专线旅客列车开行方案的研究是当前亟待解决 的重要课题。 本论文以理论研究为主，在充分借鉴和参考以往的研究成果基础上，运用系统的 观点、定量与定性研究相结合及类比的方法，对城际客运专线开行方案进行了深入探 讨和研究，并将理论研究成果应用于实际。 根据旅客列车开行方案的定义以及主要内容，结合城际客运专线的实际情况，本 文总结提出了制定城际客运专线列车开行方案的原则、主要内容，较全面的总结了影 响列车开行方案的主要因素。 本文提出了制定列车开行方案的新思路，针对开行方案所涉及交路方案、开行列 车种类、停站方式等相互影响、相互交织的特点，给出了综合研究的理论方法，建立 了在满足客流需求下动车组需要数最小的优化模型，就交路方案、列车开行种类、停 站方式等关键问题进行比选，最终确定列车开行方案。 本文将理论研究运用于实际客运专线，以成一绵一乐城际铁路为实例，运用相关研 究成果确定了本线的交路方案、列车开行种类、停站方式及开行对数，制定了全日列 车开行计划，较合理的制定了该客运专线的列车开行方案，取得了较好效果。 关键词：城际客运专线；旅客列车开行方案；综合研究；交路方案 一西南交通大学硕士研究生学位论文 第1 i 页 a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n t a lf l e e t n e s so ft h ee c o n o m i c ，t h eu n c e a s i n g e n h a r l c e m e n to ft h es o c i e t v a n dt h eb o o s t m e n to ft h ep e o p l e sl i f el e v e l ，t h e r eh a s b e i n ge x p e c t e dm o r eh i g h l ya b o u tt h e q u a l 毋o ft r a v e l l i n g t or e a l i z et h er e s p e c t i v eo p e r a t i o no ft h e p a s s e n g e ra n df r e i g h tt r a i n c o n s t r u t t i n gi n t e r - c i t yd e d i c a t e dp a s s e n g e rr a i l w a yw i l lb en e w s t r a t e g i cs e l e c t i o no fo l l r r a i l w a y r e c e n t l y , d e d i c a t e dp a s s e n g e rr a i l w a yi no u rc o u n t r yh a sb e e na s p i r i n g l yb e i n g b u i l t a f t e r2 0 0 8 ，t h en e to fh i g h s p e e dd e d i c a t e dp a s s e n g e rr a i l w a yi s t ob ef o n l l e d a l l dt h e a c c o m p l i s h m e n to fi ts h a l ls u b s t a n t i a l l ya d v a n c et h ec o m p e t i t i v e n e s so ft h e r a i l w a y t h e o p e r a t i o ns c h e m eo ft h et r a i n ，t h ec o r eo fp a s s e n g e ro r g a n i z a t i o no ft h ed e d i c a t e d p a s s e n g e rr a i l w a y , i sp e r f e r a b l yc a p a b l eo fe m b o d y i n gt h em a n a n g e m e n t a ls t r a t e g va n dt h e m i n i s t r a n t q u a l i t y t h ef i r s t - c l a s so p e r a t i o ns c h e m ew o u l de l e v a t e t h em a r k e t c o m p e t i t i v e n e s so ft h er a i l w a yt r a n s p o r ta n da d v a n c ef u r t h e rt h eb e n e f i to ft h er a i l w a y t h e r e f o r e ，r e s e a r t ho nt h eo p e r a t i o ns c h e m eo ft h ei n t e r - c i t yd e d e c a t e dp a s s e n g e rt r a i ni sa p r o b l e mo fs i g n i f i c a n c en e e d i n gt ob es e t t l e di n s t a n t l y t h i st h e s i sm a i n l yc e n t e r so nt h e o r e t i c a ls t u d y o nt h ea c h i e v e m e n t so fs u 伍c i e n t l v l e a r n i n ga n dc o n s u l t i n gt h ep a s tf r u i tc o n c e r n e d ，t h ea u t h o ra d o p t st h ep e r p e c t i v e so ft h e s y s t e m ，t h eq u a n t i t a t i v ea n a l y s i sa n dt h ea n a l o g i cr e a s o n i n g ，i n t e n s i v e l yp r o b i n gi n t ot h e o p e r a t i o n a lp l a no fi n t e r - c i t yd e d i c a t e dp a s s e n g e rl i n e ，m e a n w h i l e ，p u t t i n gt h er e s e a 】屯h f i n d i n g si n t ou s e i nt h e l i g h to ft h ed e f i n i t i o no ft h et r a i nr u n n i n gp l a na n di t s p r i n c i p a ls u n s t a n c e ， c o m b i n i n gt h ea c t u a lf a c to fi n t e r - c i t yp a s s e n g e rd e d i c a t e dl i n e ，t h i st h e s i sb r i n g so u tt h e p r i n c i p l e so fr u n n i n gp l a na n dt h em a i nc o n t e n t s ，w h i c h ，t ot h el a r g e s te x t e n t ，s u mu pt h e c h i e ff a c t o r sa f f e c t i n gt h i sp l a n t h et h e s i sc a r r i e so u tt h en o v e lm e t h o do fm a k i n gt h er u n n i n g p l a n ，t h r o u g ht a k i n gt h e l o c o m o t i v er o u t i n g si n v o l v e db yt h en m n i n g p l a n , t h es o r t so ft h er u n n i n gt r a i n , t h em o d eo f t h es t o po ft h et r a i na n dt h ec h a r a c t e r i s t i c so f i n t e r w e a v i n gi n t oc o n s i d e r a t i o n ，g i v e so u tt h e m e t h o do fs t u d y i n g c o m p r e h e n s i v l y , e s t a b l i s h e st h eo p t i m i z e dm o d e lf o rs u f f i c i n gt h e p a s s e n g e rf l o wi nc o n d i t i o no ff u l f i l l i n gt h em i n i m u mm u n b e ro ft h em u ，a n dt h r o u g h s e l c e t i n gs u c hk e yp r o b l e m sa sl o c o m o t i v er o u t i n g s ，s o r t so ft h er u n n i n gt r a i na n dm o d eo f s t o p ，r u n n i n gp l a ni su t i m a t e l yf i x e d t h i st h e s i s p u tt h e t h e o r a t i c a ls t u d yi n t op r a t i c a ld e d i c a t e d l i n e t a k i n gt h et h e c h e n g 。m i a n l ei n t e r - c i t yd e d i c a t e dl i n ea sa l li n s t a n c e ，b yu t i l i z i n gs o m ef r u i to fr e s e a t c h ， t h ea u t h o ra s c e r t a i n st h el o c o m o t i v er o u t i n g s ，t h es o r t so ft h er u n n i n gt r a i n ，t h em o d eo f 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 i i 页 i i = ：i i = i ：= = = = = ：i = 鼍曼鼍皇毫皇皇! 鼍皇皇! 皇! ! 曼! 量 t r a i n ss t o p p i n ga n dt h et w a i nn u m b e ro ft h et r a i n , d r a w su pt h en m n i n gp l a na n dr a t i o n a l l y d r a f t st h es c h e m e s o ft h i sd e d i c a t e dl i n et r a i n ，a c h i e v i n gf i n ee f f e c t s k e yw o r d ：i n t e r - c i t yd e d i c a t e dp a s s e n g e rl i n e ；o p e r a t i o ns c h e m e ；c o m p r e h e n s i v es t u d y ； l o c o m o t i v er o u t i n g s 西南交通大学四南父逋大罕 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d ，使用本授权书。 ( 请在以上方框内打“寸) 学位论文作者签名：妖专玖每 日期： 工o 指导老师签名：x 迤屯 日期：噜f o 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 本文采用系统的观点，运用定量与定性分析相结合及类比的方法，对城际客运 专线旅客列车开行方案进行了深入探讨和研究。 2 本文提出了制定列车开行方案的新思路，针对开行方案所涉及交路方案、开行列 车种类、停站方式等相互影响、相互交织的特点，建立了综合研究的理论方法。 3 建立了在满足客流需求下动车组需要数最小的优化模型，解决了如何确定交路 方案、列车开行种类、停站方式等关键问题，从而确定了列车开行方案。 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。 学位论文作者签名： i 钇 日期： 弓 ， 、 7 叮矽事 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 曼! 曼! 曼! 曼皇鼍曼- - = m m ：_ _lm_ m 皇! ! 曼曼! 鼍曼量曼! 曼曼! 量皇曼! 皇曼皇! 皇! 皇! 皇 1 1 研究背景 第1 章绪论 自1 9 6 4 年，以时速2 1 0 k i n 投入运营的世界第一条高速铁路日日本东海道新干 线，并至今已有4 0 多年的历史，取得了良好的经济效益和社会效益。高速铁路向人们 展示了其快速、便捷、安全和舒适等方面的显著特点，并且在能源消耗、对环境的影 响和可持续发展战略中具有明显的优势，对世界各国的社会经济发展产生了巨大的推 动作用。在日本新干线取得良好经济效益和社会效益的带动下，法国、德国、意大利、 西班牙等国相继修建了高速铁路，2 0 世纪9 0 年代世界经济繁华地区掀起了修建高速铁 路的热潮。时至今日，全世界已有日、法、德、意、西班牙、比利时等国建成投入运 营的高速铁路里程达5 4 0 0 多砌；正在建设或已立项准备修建高速铁路的国家和地区有 1 2 个，长度接近6 0 0 0 k i n ：正在进行前期研究、筹划立项的高速铁路有数十条之多，长 度达8 0 0 0 多概 随着我国经济的迅速发展、社会的不断进步和人民生活水平的不断提高，人们对 旅行的质量提出了更高的要求。随着生活节奏的加快和时间价值观念的增强使缩短旅 行时间成为旅客普遍的愿望。经济的发展带动了城市间旅客运输的快速发展，使大城 市之间的客运量增大，尤其是中短距离大城市间的客流量剧增。为缓解这部分运输需 求与供给间的矛盾，解决铁路运输严重的“瓶颈”制约问题，建设城际铁路客运专线， 实现客货分线运行、提高运输的服务质量将成为我国铁路新的战略选择，新的发展机 遇。 根据我国中长期铁路网发展规划和铁路大发展的思路，到2 0 2 0 年，我国将建 成“四纵四横”铁路快速通道以及四个城际快速客运系统，建设客运专线1 2 万砌以 上，构成我国高速铁路的基本框架，形成以北京、上海、广州、武汉、西安和成都为 中心，绝大部分省会城市为结点，连接全国主要地区的快速客运网络，最大限度地提 高旅客列车运行速度，压缩旅行时间，解决我国主干铁路运量不足和满足社会经济发 展的需要。 随着我国客运专线建设的大面积展开，其运输组织、客流组织等与运营密切相关的 问题己成为研究热点。借此良机，对客运专线运输组织深入研究，尤其是对城际客运 专线的开行方案进行深入研究尤显重要。 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 1 2 国内外高速铁路现状 1 2 1 国外高速铁路现状 从2 0 世纪5 0 年代至今，德、法、日等国都开展了大量的有关高速列车的理论研究 和试验工作。日本首先将高速铁路应用于实际的旅客运输当中，法、德两国在借鉴日 本高速铁路实际运营经验的基础上，结合本国国情和技术特点，组织力量、加强合作， 最终使自己的高速铁路得以开通和运营，甚至在许多技术方面领先于日本，使世界高 速铁路技术领域形成日、德、法三足鼎立的局面。 1 日本新干线( s h i n k a n s e n ) 日本是一个狭长岛国，国土面积3 8 万平方公里，人口1 2 8 亿，铁路营业里程2 0 0 5 0 公里。1 9 6 4 年1 0 月1 日，世界上第一条时速到2 1 0 公里的铁路在日本正式投入载客运 输，这就是闻名世界的东海道新干线。所谓新干线( s h i n k a n s e n ) 就是：“轨距为1 4 3 5 m m , 线路正线和道路没有平面交叉，在线路的主要区间列车能以2 0 0 k m h 以上的速度运行 的干线铁路 n 。在日本共有新干线6 条，线路总长度为2 1 7 7 k m o 日本新干线经过4 0 多年来的实践，逐步研究、总结出了一套具有日本特色的列车 运行组织方法。由于新建线路为标准轨铁路，与既有窄轨路网不能接轨，机车、车辆 运用及行车指挥必须自成体系，这就决定了新干线的客运专线运输组织模式。日本新 干线线路图见图1 - 1 所示。 图1 - 1 新干线线路图 新干线运输组织的目标是保证行车质量，最大限度的满足旅客运输需求。针对不 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 同层次的旅客需求，新干线开发了三种运输产品，即“希望号 、“光号”和“回声号”。 此外，新干线致力于为旅客提供方便服务的理念，优化列车开行方案，在满足运输需 求的基础上诱发产生更多的运量，如东海道新干线在1 9 9 7 年修改列车运行图后，制定 了6 0 种不同方式的停站方案，来吸引各方面的旅客。东北新干线、上越新干线、长野 新干线上列车开行方案的停站方案也很多，都在3 0 种以上，从而吸引了大量的客流。 2 法国( t g v ) 法国高速铁路对速度目标值的追求是独具特色和遥遥领先的。1 9 7 6 年法国开始了 东南线高速铁路( 形d 的建设，该线包括联络线在内全长4 1 7 k m , 1 9 8 1 年t 6 v 高速列 车东南线南段部分投入运营，试验速度达到3 8 0 k m h ，打破了传统铁路运行速度的概念。 1 9 9 0 年5 月，船矿列车在大西洋线上创造的5 1 5 3 k m h 的世界记录，更令世界瞩目。 1 9 9 0 年1 0 月大西洋线全部投入运营，该线全长2 8 2 k m , 采用第二代t g v 高速动车组， 列车运行速度为3 0 0 k m h 。1 9 9 3 年t g v 北方线全线贯通，全长3 3 3 k m 。1 9 9 4 年1 1 月， 被称为“欧洲之星 的高速列车在法、英、比三国首都间正式投入运营。 从法国第一条高速铁路t g v 东南线全线通车至今已有3 0 多年，这一期间，法国高 速铁路获得了前所未有的飞速发展，1 9 9 9 年已拥有高速铁路新线1 2 8 0 k m ，2 0 0 1 年地中 海高速线开通，法国高速铁路新线里程已达1 5 7 6 k m , 高速列车t g v 可以提供服务的路 网范围达5 9 0 0 k m 。至2 0 0 2 年法国国家铁路拥有高速动车组己达6 0 0 列，其中欧洲之星 3 8 列引。 3 德国( 丘劢 目前，德国已建成的高速铁路共四条：汉诺威一维尔茨堡线全长3 2 7 玩于1 9 9 1 年全部投入使用；曼海姆一斯图加特线全长1 0 7 k m , 1 9 9 1 年全部投入使用。这两条 线均采用客货混合运输方式，客运最高速度为2 8 0 k m h ，货运为8 0 - 1 2 0 k m h ；汉诺 威一柏林高速铁路总长2 6 4 k m , 1 9 9 8 年9 月竣工投入运营，采用客货混合运输模式， 最高列车速度为2 8 0 k m h ；科隆一法兰克福高速铁路总长2 1 9 k m , 于2 0 0 2 年1 2 月投 入商业运营，该线路为客运专线，最高运行速度可达3 3 0 k m h 。 德国自2 0 世纪6 0 年代开始实施城际高速列车( 丘劢计划，当时铁路的运营速度已 达到2 0 0 k m h ；1 9 9 1 年2 0 0 呦h 以上的高速铁路开始投入运营；至2 0 0 3 年底，2 0 0 k m h 及其以上的快速运输网己经形成口1 。 4 英国( 彳尸7 ) 英国高速铁路的发展不同于以上几个国家，它既不修建新线也不改造既有线，主 要通过由采用摆式车体的车辆组成的动车组来实现高速行车，并且采用的是客货混跑 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 = - - -： mmm l 方式。1 9 7 6 年，伦敦布里斯托尔一斯旺西线上用h s t 内燃动车组实现了高速行车： 随后又在伦敦一爱丁堡阿伯丁、伦敦一格拉斯哥等线上实现了高速行车。英国后来 研制的摆式电动车组速度可达2 5 0 k m h 口1 。 除英国外，瑞典采用x z 0 0 0 型摆式电动车组、西班牙采用t a l g o 摆式列车、加拿 大采用l r c 内燃动车组，也都实现了高速行车。虽然这种摆式动车组本身造价较高， 但由于无需修建新线和对既有线进行改造，因而投资省、见效快，适用于既有线条件 较好，且客货运量都不大的线路。 5 意大利( 凹 连接罗马和米兰两大都市的意大利干线铁路由于曲线多和坡度大的缘故，提速困 难，在罗马一佛罗伦萨间3 1 6 k m 的里程中缩短8 0 k m 成为2 3 6 k m 的高速新线称为代雷德 西马线。这条高速铁路也和德国( 除了科隆一莱茵河高速新线之外) 的一样，是客货两 用线路。代雷德西马线在1 9 7 7 年部分开通，从1 9 9 8 年开始，摆式电动车组p e n d ol i n o 开始了2 5 0 k m h 的高速运行。从1 9 9 7 年开始，还同时投入了两端编挂机车方式的 即聊口( 最高速3 0 0 k i n h ) 列车的运行。而从罗马向南的那不勒斯高速新线( 2 2 0 k i n ) 也已 于2 0 0 4 年开通1 。 6 西班牙( 彳四 1 9 9 2 年，为举办巴塞罗那夏季奥林匹克运动会和塞维利亚万国博览会，连接首都 马德里和塞维利亚间的4 7 1 k x 的高速新线完成，开始运行最高速度为2 5 0 k , h ( 现在 3 0 0 k i n h ) 的高速列车。西班牙这条高速铁路，其车辆采用法国的t g v ( 大西洋线用) ，信 号方式采用德国的l z b ( 交差感应线) 技术。此外，这条高速铁路采用和西班牙国铁既有 线轨距( 1 6 6 8 脚) 不同的标准轨距，这样，将来可以直接连通于法国的欧洲高速铁路网。 马德里一塞维利亚高速新线开通后，其高速性和准时性促进了物流、人流的增长，获 得了很大的成功脚。 7 韩国( t g v ) 连接汉城和釜山的京釜既有轨线是韩国的大动脉，每天运送旅客近2 0 万人，每年 输送货物超过1 2 0 0 万t 。全线虽是复线( 非电气化) ，但由于用最高速度1 4 0 k m h 的柴 油机特快“新村号 列车和7 0 k m h 的货物列车混合运行，所以线路容量接近极限。为 了解决这一问题，已计划在汉城一釜山间全长4 1 2 k m 的区间建设运营最高速度为 3 0 0 k m h 的高速新线，这一工程在1 9 9 2 年开工，这条京釜高速铁路用的车辆、信号、 架线方式采用国际投标。日本、法国、德国3 个高速铁路先进国分别以新干线、彤妖 i c e 为基础进行投标，经过激烈的竞争之后，终于在1 9 9 4 年确定采用法国的7 9 v 系统。 采用法国形矿技术的高速列车命名为k t x , 在京釜高速铁路中，进行了最终的试运行， 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 -一 i - - i i i i i l 曼i i ! 曼曼曼皇曼 第一期工程己在2 0 0 4 年开通。这样韩国就成为继日本之后，东亚第2 个拥有高速铁路 的国家，成为一步跨入最高速度3 0 0 k m 行列的成员口 。 1 2 2 我国高速铁路现状 1 我国高速铁路相关情况 1 9 9 4 年，我国第一条准高速铁路广州至深圳高速铁路建成并投入运营，其旅客列 车最高速度为1 6 0 2 0 0 k m h ，成为我国铁路高速化的起点。2 0 0 3 年，我国第一条客运 专线秦皇岛至沈阳客运专线建成并投入运营。通过秦沈线的建设和运营实践，可探索 出适合中国国情的高速客运专线的技术标准、施工方法、运营管理及维护等一系列经 验。 c r h 为英文缩写，全名c h i n ar a i l w a y sh i g h - s p e e d , 即中国高速铁路，是中国铁 道部对中国高速铁路系统建立的品牌名称，通常用来指2 0 0 7 年4 月1 8 日起在中国铁 路第六次铁路大提速后开行的动车组列车。目前，我国高速铁路至少涉及4 种类型： ( 1 ) 客运专线：中长期铁路规划的四纵四横客运专线网络全长达到7 0 0 0 公里。 如果细分，还可以把客运专线分成两种： 2 0 0 2 5 0 k m h ，此为客货混运线，主要建 设于先前没有铁路的交通走廊地区。若远期建设了平行的货运铁路，此客运专线将升 格到3 0 0 k 廊h ；( 主) 3 5 0 k m h ，此为世界上最高标准的高速铁路，专为客运而设。 ( 2 ) 城际客运专线：城际客运专线也简称“城际铁路 ，建设于各都市圈内部的城 际铁路，最高行车速度一般为2 0 0 2 5 0 k x h 。 ( 3 ) 2 0 0 彻h 改造干线铁路：大多数主要干线铁路已经被改造至或将要被改造至 2 0 0 k m h ，部分路段可达到2 5 0 k m h 。 ( 4 ) 客运专线网外的2 0 0 k m h 新建铁路：此外还有一些不在客运专线规划内，标 准达到了第一类客运专线标准( 2 0 0 2 5 0 a , z h 客货混运) 新建铁路。 2 我国高速铁路发展的中长期规划 目前，全国铁路营业里程己近7 5 万玩但是，我国铁路总体上还处于运输能力 不足，技术装备水平较低阶段，主要干线运输能力长期紧张。2 0 0 4 年1 月7 日，国务 院总理温家宝主持召开国务院常务会议，讨论并通过中长期铁路网规划，会议指出， 铁路具有大运力、低成本优势，在运输中占有重要地位。按中长期铁路网规划，应尽 快在大中城市间发展客运专线，在人口稠密地区发展城际铁路，加快形成覆盖我国主 要城市的快速客运网。加快铁路发展，对于促进国民经济持续快速增长、全面建设小 康社会是十分必要的。图卜2 是我国中长期铁路网规划图。 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 根据规划要求，2 0 0 4 - - 2 0 2 0 年我国将在大城市问和主耍通道建设客运专线， 拟建“四纵四横”8 条客运专线和四个城际快速客运系统，速度目标值将达到时速2 0 0 k m 以上，建设客运专线i2 万血曰以上，形成以北京、上海、广州、武汉、成都等城市为 中心的客运专线网。 图卜2 中长期铁路网规划图 ( 1 ) “四纵”客运专线，南北走向 北京一天津一秦皇岛一沈阳一哈尔滨( 京哈客运专线) ，全长约1 7 0 0 k z l ，连接东 北和关内地区，并包古支线：沈阳大连。其中秦皇岛一沈阳一段( 秦沈客运专线) 设计时速2 5 0 k 助h ，己于2 0 0 3 年开通，其他路段设计时速3 5 0 k z ；z h ； 北京一天津一济南一徐州一蚌埠一南京一上海( 京沪客运专线) ，贯通京津至长 江三角洲东部沿海经济发达地区，全长约1 3 1 8 k 研, 为3 5 0 k r l h 时速。另外亦有蚌埠一 合肥支线( 合蚌客运专线) ，时速2 0 0 2 5 0 枷砌： 北京一石家庄一郑州一武汉一长沙一广州一深圳一香港( 京广客运专线、广深港 客运专线) ，全长2 2 0 0 k m ，连接华北、华中和华南地区，全线时速3 5 0 k m h ； 上海一杭州一宁波一温州一福州一厦门一深圳( 杭福深客运专线) ，全长约 1 6 0 0 k m , 连接长江、珠江三角洲和东南沿海地区。其中，上海一杭州一宁波一段( 沪 杭甬客运专线) 为3 5 0 血# h 时速，其他为2 0 0 2 5 0 砌砌时速的客货混运专线。 ( 2 ) “四横”客运专线，东西走向 青岛一济南一石家庄一太原全长约7 7 0 k i n ，连接华北和华东地区。石家庄一太 原线( 石太客运专线) 为2 0 0 2 5 0 艋肋客货混运专线，其他为2 0 0 2 5 0 k t r j h 客运专 线； 徐州一郑州一西安宝鸡一兰州，全长约1 4 0 0 k m , 连接西北和华东地区，全线 3 5 0 k m h 时速： 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 南京一合肥一武汉一重庆成都( 沪汉蓉客运专线) ，全长约1 6 0 0 k m , 连接西南 和华东地区。由南京至合肥铁路( 合宁客运专线) 、合肥至武汉铁路( 合武客运专线) 、 武汉至宜昌铁路( 汉宜客运专线) 、宜昌至利川铁路，利川至重庆铁路( 渝利客运专线) 、 遂渝铁路和达成铁路( 成遂渝线) 构成。为2 0 0 2 5 0 砌砌客货混运专线。远期新建 3 5 0 k r n h 等级的重庆一成都铁路( 成渝客运专线) ； 杭州一南昌一长沙，全长约8 8 0 k i n , 连接华中和华东地区，3 5 0 砌砌等级客运专 线； ( 3 ) 四个城际客运系统 环渤海地区、长江三角洲地区、珠江三角洲地区、川渝地区城际客运系统，覆盖 区域内主要城镇。 城际铁路都是建设于大都市圈内部的快速轨道交通，速度达到2 0 0 - - - 2 5 0 k m h 。北 京一天津线( 京津城际) 己于2 0 0 8 年北京奥运之前开通，最高速度达3 5 0 k m h 。 目前，长春一吉林线( 长吉城际) 、南昌一九江线( 昌九城际) 、广州一珠海线( 广珠 城际) 正在建设中。上海一南京线( 沪宁城际) 、南京一杭州线( 宁杭城际) 、南京一安庆 线( 宁宜城际) 、绵阳一成都( 成绵乐城际成绵段) 、长春一吉林( 长吉城际) 和海口一三 亚线( 海南东环城际) 正处于准备开工阶段。2 0 1 0 年我国将建成5 0 0 0 k m 客运专线，2 0 2 0 年建成1 2 0 0 0 k m 客运专线并形成客运专线网。 1 3 研究意义、现状及主要研究内容 1 3 1 研究意义 列车开行方案是客运专线旅客运输组织的核心，它能较好地反映旅客运输的经营策 略和服务质量，决定着运输组织的水平。好的列车开行方案能提高铁路旅客运输的市 场竞争力，进一步提高铁路运输的经营效益。如何把握运输市场发展趋势，编制出适 应市场需求、质量良好的列车开行方案是客运专线运输组织中十分关键的问题。 新建客运专线，与既有线上的客货列车混行不同，其列车开行方案的编制方法与传 统方法也不尽相同。随着经济的发展、产业结构的优化、人口城镇化进程的加快、生 活水平的提高，人们的时间观念越来越强；对旅行速度、舒适度、安全性、方便性等 运输质量方面的要求逐步提升。因此，从旅客的需求出发，以运输市场为背景，以最 大限度地满足旅客出行效用为基本要求，制定一个合理的旅客列车开行方案就显得尤 为重要，它是客运专线旅客运输面临的亟待解决的核心问题。研究一种合理确定客运 专线旅客列车开行方案的方法对优化客运专线旅客运输组织、提高旅客运输服务质量、 争取客运市场份额有着极其重要的作用。 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 1 3 2 研究现状 目前我国客运专线旅客列车开行方案研究成果随着我国客运专线建设发展逐渐增 多，但对于城际客运专线的研究较少，在相关的研究中多局限于列车开行方案优化模 型的研究，且多为多目标优化模型，解决实际问题的效果不理想。文献 5 7 讨论了国 内旅客列车的开行原则，并作了一些定性分析。文献i - 8 - - - - 1 0 研究了方案的优化方法， 其中文献 8 根据路网上旅客o d 流量，建立了以方便旅客出行即直达旅客流量最大 为目标的o 一1 规划模型，但未考虑对运输企业的效益。文献 9 在分析了最小成本和最 大收益的两种传统模型缺陷的基础上，对旅行的时间、费用及方便与舒适等因素予以 综合考虑，构造了两点问客流的旅客列车开行方案决策模型，但对影响旅客列车开行 方案的因素把握还不够准确，分析还不够透彻。文献 1 0 分析了客车开行方案的主要 要素及影响因素，并以满足旅客旅行需求和提高客运公司的效益为出发点，制定客运 专线客车开行方案的原则，从经济学角度对最低席位利用率进行分析。以最大化直达 运输和列车虚糜最小化为e l 标函数，建立了求解客车开行对数的多目标数学规划模型， 并建立了客运专线高速列车开行方案的评价指标体系。但最大化直达和充分满足旅客 的需求并不是统一，所以建立的开行对数的规划模型还有一定的缺陷。 史峰、邓连波等在客运专线相关旅客列车开行方案优化研究中提出了从服务 旅客和实现运输企业最大效益两个方面研究开行方案的思路。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，并给出了列车开行数量的计算公式、确定列车类 型的规划方法。采用动态规划确定列车在各个区段的最佳类别的方法提高了算法的效 率，考虑的目标在现有的基础上增加了旅客疲劳恢复折合费用约束。但未考虑旅客的 出行方便度以及不同列车对旅客的吸引力等因素。 阙丽娟在硕士论文旅客列车开行方案计算方法研究中，分析并总结了影响旅 客列车开行方案的主要因素，阐述了旅客列车开行方案必须考虑的原则，根据路网上 的o - d 流量，以方便旅客旅行为目标，建立相应的数学模型和计算机计算模型设计了 旅客列车起讫点、开行数量的计算方法。但为考虑运输部门的效益，优化目标尚不全 面。 赵刚在硕士论文城际客运专线运输工作组织研究中，结合城际客运专线短站 距、小编组、高密度特点，在分析城际客流分布特征的基础上对区段通过能力、列车 开行方案和列车开行交路进行了研究。并以城际铁路旅客出行方便值最大和运营组织 效益最优为目标函数，建立了城际铁路客车开行方案优化模型，并设计出了该模型相 应的算法。但在研究城际列车开行方案时，对相关因素研究是相对独立，实际而言各 因素之间是相互交织，存在内部联系，故对开行方案的研究就存在了一定的不足。 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 国外发达国家和地区对客车开行方案的成本、收益和数学描述等方面的研究相对 深入一些，文献 1 5 ，1 6 研究了网络条件下多种列车组合情形，文献 1 5 讨论了具有 周期时刻表的开行方案优化问题，文献 1 6 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少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。 1 3 3 主要研究内容 本文在查阅大量资料、文献的同时，结合本研究领域的最新研究动态，在充分借 鉴已有的理论成果基础上，探讨城际客运专线列车开行方案的具体相关问题，并以成 绵乐城际客运专线为实例，进行深入研究。本文研究的主要内容包括以下几方面： 1 根据旅客列车开行方案的定义以及主要内容，结合城际客运专线的实际情况， 总结提出制定城际客运专线列车开行方案的原则、主要内容，总结提出影响列车开行 方案的主要因素。 2 提出制定列车开行方案的新思路，针对开行方案所涉及交路方案、开行列车种 类、停站方式等相互影响、相互交织的特点，建立综合研究的理论方法。 3 建立在满足客流需求下动车组需要数最小的优化模型，就交路方案、列车开行 种类、停站方式等关键问题进行比选，最终确定列车开行方案。 4 以成一绵一乐城际铁路为实例，运用相关研究成果确定本线的交路方案、列车开 行种类、停站方式及开行对数，合理制定该客运专线的列车开行方案，并对列车开行 方案的主要技术指标进行计算。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 0 页 第2 章城际列车开行方案 2 1 城际列车开行方案的含义及作用 旅客列车开行方案，是指确定旅客列车运行区段、列车种类及开行对数的计划n 引。 就城际客运专线列车而言，运行区段基本固定，其开行方案主要是确定交路方案、列 车的种类、开行对数、停站方式等问题。为了满足旅客的旅行要求，方便旅客出行， 必须合理确定列车开行数量、种类、停靠站、合适的列车始发、终到及经由中途各主 要站的时间，并考虑不同车次旅客列车的合理接续时间。 好的列车开行方案能够提高铁路旅客运输的服务质量，改善铁路经营的效益。特 别对于城际客运专线，它是不同于既有铁路的一种新的客运铁路，按区域城际快速铁 路承担的客流性质来分析，考虑到发达经济区域的路网规模小、客流密度大，且区域 中心城市之间的城际线路通道地位特别突出，所以应以“公交化”运营模式的形式开 行列车来满足客运需求。 2 2 城际客运专线列车开行方案的影响因素 影响列车开行方案的因素有很多，除受车、机、工、电、辆等铁路基本技术设施 条件制约外，还有列车开行方案本身应该满足的技术条件和技术指标，诸如：列车编 组( 掰) 及定员( 4 ) 、客座利用率( 口) 、客流波动系数( 如) 、各站完成的运量与开行密 度、旅客输送量、旅客周转量、区段客流量及客流密度、车站能力、动车组数量等。 在制定旅客列车开行方案时需要考虑很多因素，除了客流量大小、客流的性质、 车站和基本技术设备的配置外，城际客运专线的日常运营管理方式、作业组织及动车 组运用都将影响列车开行方案的制定。 2 2 1o d 客流量及客流密度 列车的开行就是为了服务于旅客来获得铁路企业的效益，所以在确定旅客列车开 行方案时，客流是一个相当重要的因素，各区段客运密度大小是决定开行方案的客流 基础，即所谓“按流开车”。直达客流大，沿线各城市客流多并集中，则“择站停 列车多；近距离客流大，则“站站停 列车多。 旅客列车的运行区段应根据列车始发站与终到站之间的。一d 客流量确定，以尽量 采用直达运输吸引直通客流为目的。区段密度是检验开行方案的一个约束条件，要求 整个方向上列车开行方案提供的客运能力与各客流区段上的客流密度相适应。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 l 页 2 2 2 列车编组及定员 列车编组是由固定数量和类型的车辆组成的固定车底；列车定员是列车编组中乘 坐旅客的车厢的标记定员之和，即列车的席位数。国外铁路在高速线上开行的短途 列车一般采用短编组、大密度，通过提高车次选择数量来吸引旅客；长途列车则采用 长编组、按一定的时间间隔开行，以充分利用区间的通过能力。 欧洲高速列车的定员一般都不超过1 0 0 0 人列，日本高速列车定员通常为 1 3 0 0 - 1 5 0 0 人列。列车规定的定员数越多，不但会降低车次选择的数量，在速度一定 的情况下要求较大的列车牵引总功率，如采用动力集中的方式，还将加大其技术上的 难度；而如果定员数量过少，又不能满足实际的运量需要，要增加列车开行数量。因 此，客运专线旅客列车的定员数量，应当根据具体情况综合考虑各种因素确定。 2 2 3 车站能力和动车组数 当车站能力不足时( 包括到发能力、车底整备折返能力) ，可延长或缩短列车运行 区段，以避开车站能力的限制。此外，还应考虑车站在政治、经济、文化、地理位置 等多方面的因素。有时因车站地位的不同，可超越客流需要而延长运行区段，同时车 站能力也会影响到列车的停站方案。 为了合理使用动车组，尽可能地减少动车组数量，开行方案将因车底的合理套用 而调整，如将不同区段的“站站停”短途列车贯通运行，以减少动车组数；当长途列 车车底整备时间过长时，可考虑跑短途列车。当“大站停 列车车底整备时间过长时， 可考虑运行“站站停 列车。一般来说，列车运行的区段越小，车底周转时间就越短， 对于该区段所需的动车组就会越少，但是对于整个系统来说所需的总动车组数就未必 最少，开行方案的不同必然会影响动车组的运用情况。如何确定动车组需要数是确定 列车开行方案的重要问题，所以，在满足客流需求的情况下，如何使动车组运用数最 少是确定列车开行方案的重要研究问题。 2 2 4 列车席位利用率 席位利用率，即上座率、满员率。由于列车在各运行区段及车站上、下车的旅客 不等，或一昼夜各时间段开行列车的乘车人数不同，或一年内各时期乘车人数的差异， 列车上的席位不可能全程都有人乘坐。全程有人乘坐的席位与列车总席位之比就是席 位利用率h 1 。列车编组辆数较小时，列车对数则相应增多，反之列车对数少，但编组辆 数太大又会使客座的利用率不高，同时编组数量与客流特征有关。 我国铁路旅客列车平均客座利用率多年来保持在7 0 左右，其中快速列车、特快、 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 2 页 曼皇! 鼍! ! ! 曼曼曼曼! 曼曼曼曼鼍i i i _ 蔓