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1、客运专线列车开行模式确定方法第31卷第6期20l0年12月大连交通大学JOURNALOFDALIANJIAOTONGUNIVERSITYVo1.31No.6Dec.2010文章编号:1673-9590(2010)06000605客运专线列车开行模式确定方法张琦(北京交通大学交通运输学院,北京100044)摘要:针对快速客运网背景,将列车开行模式问题定位为列车运行区段与列车类别的协同优化确定问题.通过对列车开行模式类型的分析,提出以运输效用为核心的客运专线列车开行模式确定方法.分析列车开行模式的适用条件,研究列车发车间隔,技术成本系数与旅客时间价值三类因素作用下列车开行模式选择的临界水平.应用数
2、值模拟方法,对路网范围内两类列车开行模式方案进行对比分析.模拟试验的结果显示:列车通达运行范围以技术条件为界的开行模式方案换乘次数较少,平均直达里程较长,且列车无欠速运行.关键词:客运专线;列车开行模式;运输效用;临界水平文献标识码:A0引言我国已进入客运专线大规模建设时期,既有线提速改造也已取得巨大成果.铁路快速客运网的形成将显着提升铁路客运市场的技术条件与服务水平,改变现有铁路客运网络结构布局,有助于突破铁路客运在长距离运输能力上的瓶颈制约,整体提升铁路旅客运输服务质量.由于未来铁路快速客运线网背景下的旅客需求与生产要素将发生巨大变化,旅客列车开行模式的理论与方法面临的应用环境和适用对象也
3、将随之改变.同时,我国铁路客运在运输组织,市场需求等方面存在多层面,多形式的复杂特征,这些实际情况对旅客列车开行模式的确定方法也提出了新的要求.既有相关研究主要针对特定干线高速铁路运输组织模式展开.本文以快速客运网为背景,对列车开行模式问题进行定位1客运专线列车开行模式问题分析客运专线列车开行问题广义而言可理解为协调两类平衡关系的问题,即:其一平衡客运需求与运输资源的关系,其二平衡旅客出行收益与运输企业效益的关系.旅客列车开行方案以此两类关系协调为目标,得到旅客列车的对数,类别,运行区段,停站和编组辆数等要素的综合技术方案.列车开行模式问题是列车开行方案制定的先决条件.本文将列车开行模式问题定
4、位为列车运行区段与列车类别的协同优化确定问题.依据对应的技术条件的不同,可以细分为以下两种类型:(1)技术条件相同的相邻区段直达与中转列车开行问题这类问题主要针对区段客流密度波动的现实条件,研究长短途列车配合开行问题.(2)技术条件差异的相邻区段直达与中转列车开行问题这类问题综合考虑客流,成本等因素,研究不同类别列车运行区段配合问题,即列车设计速度与区段设计速度差异情况下的列车开行问题,包括高速列车下线运行问题,中速列车上线运行问题等.2客运专线列车开行模式确定2.1客运专线列车开行模式确定方法列车开行模式的确定分为以下4个步骤(图1):首先,分析客流需求特征与运输资源条件,得收稿日期:201
5、0-0524基金项目:国家自然科学基金资助项目(60674012);铁道部科技研究开发计,(2008X004一B)作者简介:张琦(1982一),女,讲师,博士,主要从事运输组织现代化及系统仿真的研究E-mail:zhangqi.bjtut63.corn.第6期张琦:客运专线列车开行模式确定方法7到列车开行模式确定依据的基础;第二,以基础分析作为规律发掘的依据,通过影响因素及其作用关系的分析,得到各类模式的适用条件与临界水平;第三,以模式适用条件为基础标准,综合客流与运输条件的基础结果,针对具体对象进行技术经济分析,得到列车开行模式应用的初步方案;第四,根据初步方案涉及的范围,应用路网范围或区段
6、范围的模拟方法对初步方案进行分析验证,并得到列车开行模式应用的辅助决策建议.基础条件方法规律发掘模式适用条件分析参数标定临界水平技术经济分析初步方案图1列车开行模式确定思路2.2客流需求特征分析国外高速铁路的成功运营经验显示:对客流需求特征的有效掌握对制定科学合理的列车开行方案具有决定性的重要作用.客流需求特征分析可以以客流历史数据与客流调查数据为基础进行.内容主要涵盖客流分布特征,客流波动特征与客流选择特征.客流历史数据分析是指通过对客票记录,客运统计等历史数据的多角度分析,掌握客流的历史分布规律,发掘既有运营方案条件下旅客的需求及行为规律.客流调查数据分析是指通过针对旅客及潜在旅客的RP和
7、/或SP调查j,并对调查数据进行分析,发掘并预测旅客需求及行为趋势.2.3列车开行模式适用条件分析对采用不同开行模式条件下,产生的运输效用进行衡量,可以作为列车开行模式适用条件分析的手段.这里将运输效用定义为特定运输需求与资源供给条件下运输行为主体总收益的经济折算值.基于运输效用的模式分析方法以客票收入,时问成本和技术成本为基本衡量要素,分析其综合衡量结果随影响因素的变化规律,确定临界水平,提出列车开行模式的适用条件.运输效用:客票收入一时间成本一技术成本U=P一C时间成本:T=(+oL)+技术成本:c=f6zlr客票收入:P=z其中为旅行时间;为换乘时间;为发车间隔时问;o9为时间价值;为频
8、率敏感价值;z为里程;F为票价率;为乘车人数;AV为列车设计速度与区段允许速度之差;6为技术成本系数;0为换乘标识(1一换乘;0一不换乘).2.3.1列车发车间隔假设直达与中转两种开行模式(如图2),以旅客出行时间成本为衡量指标,考察发车间隔时间的作用,得到中转模式临界发车间隔的表达式(式(1).采用中转模式的临界发车间隔与旅客对频率敏感程度的关系曲线如图所示.高速区段Ll高速区段L2(300kin/h)(300kin/h)300km/h300km/h300kngh图2比选模式示意图1Uez=达8中转:中转+L,or,仲转中转直达直达模式中转模式12h+6h,.3h一t】r一,Ii-_一010
9、2030旅客频率敏感价值/(元?h)图3中转模式的临界发车间隔与频率敏感价值关系图图3中,三条曲线分别为直达列车发车间隔取不同值的情况.当直达列车发车间隔一定时,随着频率敏感价值的增大,采用中转模式的临界发策lII一引一2O86420窿垦针睬车辜导8大连交通大学第31卷车间隔与直达模式发车间隔的差距逐渐缩小.2.3.2技术成本系数假设300km/h列车下线直达与不同速度列车中转两种开行模式(如图4),以旅客出行时间成本与技术成本为衡量指标,考察技术成本系数的作用,得到中转模式临界欠速运行里程的表达式(式(2).这里的技术成本系数指因高速列车欠速运行而导致的单位成本.采用中转模式的临界欠速里程与
10、技术成本系数的关系曲线如图5所示.高速区段Ll(300km/h)高速区段L2(200kin/h)直达模式h_一O一一-O中转模式一俣图4比选模式示意图2达+L2FA+LzAV8转=(L2+rw)+LEFB(2)中转直达其中为300km/h列车票价率;F为200km/h列车票价率;vA为300km/h列车旅行速度;v8为200km/h列车旅行速度.互掣田呔兽埤E-_._-w=5元/ll+w=l0元/Il_?w=l5元/h.-l.,二,-.100.00050.001技术成本系数/(元?h-)图5中转模式的临界里程与技术成本系数关系图图5中,三条曲线分别为旅客时间价值取不同值的情况.随着技术成本系数
11、的增加,中转模式临界欠速里程逐渐缩短,这种趋势随时间价值的增加而趋于明显.2.3.3时间价值假设200km/h列车上线直达与不同速度列车中转两种开行模式(如图6),以旅客出行时间成本与技术成本为衡量指标,考察旅客时间价值的作用,得到中转模式临界上线运行里程的表达式(式(3).采用中转模式的临界上线里程与时间价值的关系曲线如图所示.高速区段L1高速区段L2(300km/h)(200kin/h)Ao_-一一一一一一200km/h一一一一一一-_o直达模式姜噩q磐廿一一-o中转模式C_-?,i偎A图6比选模式示意图3达=L1+LIF8+.V8中转=(L1+)+.中转直达煮f=0.25h+f0.5h+
12、tlh1fl人L一一时间价值/(元?h)图7中转模式的临界里程与时间价值关系图(3)图7中,三条曲线分别为换乘时间取不同值的情况.旅客时间价值水平较高时,才有必要考虑采用200km/h动车组上300km/h区段运行的模式.3路网集散模拟明确模式适用条件后,可以针对具体OD进行技术经济分析,得到列车开行模式的初步方案.之后再通过路网范围内的运输效用分析进行验证和调整.在此提出两个模拟的路网范围的开行模式方案(图8):加加0第6期张琦:客运专线列车开行模式确定方法9方案一:(1)列车通达运行范围以规划区段为界;(2)干线高速列车在城际线路下线延伸服务.海口(a)方案一示意图哈尔滨吉林方案二:(1)
13、列车通达运行范围以技术条件为界;(2)干线与城际线路通过中转列车方式服务列主1.300-350km/h运200,-250,Jh弃齐暗尔,p哈尔演图8开行模式模拟方案其中,列车通达运行范围指列车直达运行范围.图8(a)中,当OD点在相同规划区段(即图示相同线型区段)内时,其间开行直达列车;当OD点分属不同规划线路区段时,其问采用在衔接节点中转换乘的开行模式.图8(b)中,当OD点在相同运营时速区段(即图示相同线型区段)内时,海口(b)方案二示意图其间开行直达列车;当OD点分属不同运营时速区段时,其问采用在衔接节点中转换乘的开行模式.图8中标明的节点是该方案条件下大量始发终到列车的集散节点.应用数
14、值模拟方法对两个模拟方案进行仿真试验,得到指标取值及对比情况见附表.附表路网分析方案对比路网分析可以给出不同模式方案下的效用指标,便于根据具体需求进行决策.4结语本文提出了客运专线列车开行模式的一种确定方法,研究了列车服务频率,技术成本和旅客时间价值三类因素作用下选择列车开行模式的临界水平,并应用数值模拟方法对路网范围内两类列车开行模式条件下的相关指标进行了对比分析.客运专线列车开行模式的确定必须以详尽的客流历史数据分析与客流调查工作为基础.列车开行模式确定过程中应用的效用指标的计算依赖10大连交通大学第31卷于准确的参数标定与长期的验证反馈.同时,客运专线列车开行模式的决策受综合因素影响,具
15、体的决策建议应当结合实际需求进行.参考文献:1何邦模.京沪高速铁路的运输组织模式J.中国铁道科学,1995,16(3):13-23.2彭其渊,阎海峰,魏德勇.武广客运专线运输组织模式研究J.西南交通大学,2004,39(6):703-711.3冯枫,孙全欣.石太客运专线运输组织模式研究J.铁道运营技术,2006,12(3):5-7.4赵鹏,杨浩.京沪高速铁路列车开行模式的研究J.北京交通大学,2006,30(3):5-9.5ManagingRailwayPassengerOperationsMoreEfficientlyR.SNCFIntemational;IBM;BJTU,2008.6陈团生
16、,毛保华,高利平,等.客运专线旅客出行选择行为分析J.铁道,2007,29(3):8-12.TrainOperationModeDecisionMethodofDedicatedRailwayPassengerLineZHANGQi(SchoolofTrafficandTransportation,BeijingJiaotongUniversity,Beijing100044,China)Abstract:Byanalyzingthetrainoperationmodetype,adecisionmethodbasedontransportationutilityispresented,app
17、licabletrainoperationmodeconditionisanalysed,andcriticalleveloftrainoperationmode印一plicationconsideringintervaltime,technologycostcoefficientandpassengertimevalueisstudied.Byusingnumericalsimulation,twoschemesoftrainoperationmodesonnetworklevelarecomparedandanalysed.Simulationexperimentresultsshowthattheschemewithtrainrunningonlineswithsametechnologyconditionsexhibitsfewertransfertimes,longeraveragenonstopdistancewithoutspeedlossduringrunning.Keywords:passengerdedicatedrailwayline;trainoperationmode;transportationutility;criticallevel