客运专线动车组运用周转计算方法研究

罗继华,黄小钢,杨 辉

(中铁第四勘察设计院集团有限公司,武汉 430063)

1 概述

到2020年，全国将建成客运专线16 000 km，开行动车组约2 000列。合理确定动车组的配属及动车段(所)规模，是客运专线建设的重点内容之一。由于动车组价格昂贵，因此如何合理配置并使用动车组，减少其数量，缩小动车段(所)规模，压缩工程投资，提高动车组运用效率，是客运专线设计、建设的重要工作环节，做好这项工作对推进高速铁路的可持续发展具有重要的现实意义。

本文采用Excel表格函数的方法，建立基于列车对数、周转时间、日车公里、动车段(所)规模等参数的数学模型，可动态反映动车组周转相关参数，并据此计算出客运专线或铁路枢纽内动车组运用套数、动车段(所)规模，优化动车组与段(所)的关系，从而减少动车组配属数量、缩小动车段(所)规模、提高动车组运用效率[1-3]。

2 动车组周转参数

2.1 动车组周转接续

所谓动车组接续，即某一动车组按开行方案担当交路，行至终点站或立即折返接续、或回段折返接续、或回段检查作业后接续，回到始发站完成一次交路任务，当该动车组未超过规定的日检里程和末班收车时间，可继续担当下一个交路任务[4-6]。

为计算方便，将上述三种接续简化为一个折返时间参数参与建模。

2.2 动车组运营时间

按照国内目前动车组运营方式，动车组一般白天上线运营，晚上回动车段(所)检修，因此设定动车组运营时间在6：00～24：00，具体到某一条客运专线，可根据实际情况实时调整[7]。

2.3 动车组日车公里

日车公里，是指动车组上线运营一天的全部里程之和。根据铁道部的检修规程，当动车组日车公里达到规定值时应进行技术检查或检修，因此在周转数学模型中将日车公里指标，与动车组运营时间一并对动车组的运营许可形成双重控制条件。对于长大交路而言，运营时间与日车公里作为超限警示，不作为控制性因素参与计算。

3 建立动车组周转模型

基于Excel表格函数功能，开展动车组周转计算方法研究，能够很好地反映单交路或套跑交路中动车组运用驻勤、周转接续、日车公里、运营时间等详细参数；可准确统计动车组配属、担当交路、运营时间等参数；对于超限指标，具有警示功能。

对于每个交路，根据速度等级，将动车组分为A类车(时速300 km)、B类车(时速250 km及以下)，根据编组类型分为长编组、短编组，计算过程中按“A长”、“A短”、“B长”、“B短”4种车型分开计算。

3.1 流程(图1)

3.2 约束条件

在动车组周转模型中，对于每个交路，需输入基本参数，包括交路序号、起终点站、列车对数(A、B类)、编组类型(长、短编组的百分比)、交路长度、运行速度、运营时间、折返时间。

3.3 动车组单交路周转模型

动车组的单交路周转前提条件是，必须满足上一列动车组到达时间加折返时间，应早于下一列动车组的发车时间。根据列车对数、运营时间、折返时间、交路长度、运行速度等参数，动车组配属套数计算

N=2a/T+tL/v+t取整，舍取整，入(1)

式中N——套数；

a——对数；

T——运营时间，h；

t——折返时间，h；

L——交路长度，km；

v——运行速度，km/h。

此算法从单交路动车组的运营能力出发，计算出此交路中所需的动车组套数。

3.4 动车组套跑交路周转模型

为了减少动车组套数，考虑在列车对数较少的中、短程交路中，安排能力富余的动车组套跑相邻的中、短程交路，尽量提高动车组运用效率。判断某一动车组是否具有套跑能力，需根据日车公里、运营时间与相关标准进行对比分析。

日车公里=L×a×2N(2)

运营时间=2×a×(L/v+t)N-t(3)

以杭州枢纽为例，基于Excel表格函数的动车组周转计算概况见表1。

由表1可知，对于A类车长编组，交路6与交路10、交路12与交路17具备套跑条件；对于A类车短编组，交路8与交路14具备套跑条件；对于B类车长编组，交路19与交路21具备套跑条件，在套跑计算过程中，系统将相关交路的动车套数进行合并核减，并以底色标出，见表2。

3.5 动车组统计模型

(1)单交路中动车组担当的分配

在各交路中，当某一站作为起点站或终点站时，分别统计应承担的套数，然后求和。

当车站对应着一个动车段(所)的时候，需计算存车线及检查库线数(折合成长编组)。

检查库线数=A长+A短/23+B长+B短/27(4)

存车线=A长+B长+A短+B短2×1.1-检查库线数(5)

(2)各交路综合统计

如上所述，杭州枢纽各交路统计显示，可任意查看各站点担当的动车组套数，详见表3。

表1 基于Excel表格函数周转计算表概况

表2 经套跑优化后的计算概况

表3 枢纽统计表概况

4 研究结论

(1)本文基于Excel表格函数和统计功能，提出动车组运用周转计算方法，运用周转计算表计算出单交路或套跑所需动车组套数及车站驻勤车数，突破了传统简单化、平均化计算方式的局限性，实现了交路接续、动车组套跑的逻辑判断和计算以及动车组配属统计。

(2)动态调整相关参数，优化动车组运营参数，可减少动车组配属，缩小动车段(所)规模，减少工程投资。

[1] 周智勇.高速铁路动车底运用仿真的研究[J].中国水运，2006(8)：41-42.

[2] 傅八路，周智勇，黄小钢.武广铁路客运专线动车组运用效率与检修基地规模研究[J].铁道设计标准,2010(1):32-37.

[3] 王亚丽，黄小钢.武广客运专线武汉动车段运用场通过能力研究[J].铁道勘察, 2010(2):81-83.

[4] 铁道部.铁路动车组运用维修规程[S].北京：中国铁道出版社，2010.

[5] 周海凤.武汉和谐型大功率机车检修基地方案研究[J].铁道标准设计，2009(4).

[6] 谢美全，毛保华，何天健，陈振起.多交路动车组周转模型研究[J].中国铁路,2010(6):50-58.

[7] 单仕平.浅谈高速动车组列车车底交路接续与优化[J].上海铁道科技,2011(2):39-40.

[8] 闫海峰，吴冰芝，杨锐.北京南站京津城际车场站线运用及动车组接续方案优化模型[J].交通运输工程与信息学报,2011(12):13-21.

[9] 铁道第四勘察设计院.铁路工程设计技术手册·站场及枢纽[M].北京:中国铁道出版社，2006.