客运专线旅客列车开行方案研究

魏文萍，薛玉玺，甘 宝

（兰州交通大学 交通运输学院，甘肃 兰州730070）

由于我国高速铁路客运专线存在路网结构不够完善，运输能力不足等问题，因而社会各界对高速铁路客运专线提出了新期望。因此，国家发改委为了适应发展，在2004年制订了《中长期铁路网布局》，明确提出客运专线的修建和运营新要求。2008年，国家发改委对原规划提出了进一步修改与调整方案，要求建立省会城市及大中城市间的快速客运通道。经过2004年的规划和2008年的调整，我国客运专线将逐步突破路网结构不完善、运输能力不足等问题，进而为社会提供高质量、高效率的运输效力。作为衡量客运专线服务质量优劣的旅客列车开行方案在其中起着重要作用。实施与路网结构、特点相适应的开行方案已成为提高高铁运输在客运市场地位的关键。

1 客运专线客运量的预测与分析

客运量是决定客运专线技术标准和设备标准的基本依据，也是制定运营方式和行车方案的重要因素。

客流量大小主要受国家经济发展水平和交通环境的制约，所以对客流量的影响主要应从以下几个方面进行分析:

1）国家的经济发展程度；

2）交通环境；

3）运输方式的特征:安全性，经济性，舒适性，便捷性；

4）旅客的出行特性:按旅客的出行目的分类（见表1），按旅客的旅行距离、选择运输产品分类（见表2）。

表1 出行目的分类

表2 出行特性分类

1.1 客运专线客流分析

为了对旅客时间价值实行量化处理，为开行方案的研究提供方便。把旅客的收入、时间价值、列车旅行费用、舒适度、旅行速度等因素进行综合，将客运专线客流分为高消费客流、中等消费客流、低消费客流（见表3）。

表3 客流层次划分表

1.2 客运专线开行方案的基本要素确定

为建立客运专线开行方案模型，必须对外界相关因素和条件进行假设，然后进行相关模型的建立和计算，主要包括以下几个基本要素:系统封闭性假设；相对性假设；能力限制假设；确定性假设。

2 客运专线开行方案基本要素的确定

2.1 列车开行区段的确定

在确定客运专线列车运行区段时首先要满足始发站与终点站间有充足的客流，以保证开行列车有足够的经济效益，客运专线的开通主要是带走大站间的主要客流，为了缩小旅客的出行时间，要开行一定数量的直达列车和停站次数较少的列车。在客运专线上为提高列车服务频率，普通采用小编组、高密度的运输模式，列车载客量下限相对于既有线可相应降低。

若有fab≥Ks，则a，b站间可确定为一个列车运行区段，其中fab为a，b站间的客流量，Ks为区段上运行的列车载客量下限。

为确保动车组的日常检修工作，确定列车运行区段时还应考虑起讫点至少一端要有动车检修所以及客车整备所。

2.2 列车开行对数的确定

确定列车开行对数是编制旅客列车开行方案的重点，为提高运输资源的利用效率、降低运输过程中的成本消耗、提高运输过程中生产效率、为旅客提供较高运输服务质量、增强铁路的市场竞争能力，必须确定适合的列车开行数量。本文采用中国铁道科学院高速铁路总体组给出的客运专线旅客列车开行对数的计算方法来计算开行对数。

1）一站直达列车开行对数的计算式为

式中:fab为a，b站间的客流量；A定为列车定员；τ为到站直达列车的开行比例。

客流修正公式为

2）大站停车列车开行对数的计算式为

式中:Uab为列车运行区段上各区间客流密度的最大值。

3）选择性停站的列车开行对数计算:确定选择性停靠站列车开行对数首先要确定列车停站方式，列车停站方式确定后按确定大站停车的列车开行对数方法，计算不同列车停站方式下的列车开行对数。

4）站站停列车的开行对数计算式为

式中:Uab为列车运行区段上各区间客流密度最大值。

2.3 列车开行种类的确定

由于客运专线开行列车的运行速度相差不大，结合区段旅客需求的基本特性、旅客出行距离大小等要素，按停站方式及是否跨线将旅客列车分为以下几个类别。

1）一站直达高速列车（P1）:对于客流量较大的始发站和终到站之间，开行一站直达列车，要求其沿途车站不停车，以满足两点间直达的客流运输需求。其开行条件是两站间有充足的客流，如图1所示（●列车停站，○列车通过）。

图1 一站直达列车

2）大站停车的高速列车（P2）:只在沿途部分大站停靠，依据客流的运输需求，开通部分在沿途大站停靠的列车，从而提高沿途大站的综合服务频率，提高运输效率，其开行条件是大站间有充足的客流，如图2所示（●列车停站，○列车通过）。

图2 大站停车列车

3）选择性停站的高速列车（P3）:除在沿途大站停车外，还在沿途选择性地在合适的中小车站停车，开行沿途中小车站选择性停车的列车，从而最大限度满足中小站旅客的出行需要，铁路运输市场的竞争优势，其开行条件是满足列车的最小载客量，如图3所示（●列车停站，○列车通过）。

图3 选择停站列车

4）站站停高速列车（P4）:为了最大限度地满足沿途相邻车站间出行人群的出行需要，P4类列车要求沿途遇到车站均会停车，由于其主要服务于中小站的旅客出行，其开行数量要尽可能地少，从而提高列车的通过能力，其开行条件是要达到保本上座率，如图4所示（●列车停站，○列车通过）。

图4 站站停车列车

2.4 列车停站方案的确定

列车中途停站是为了旅客乘降车的需要。为了提高车站的服务频率并有利于旅客乘降，列车停站的次数就要减少。高速列车由于停站次数过多会降低运行速度，增加旅客的旅行时间。既要为车站的旅客提供方便的乘降条件，又不能明显影响列车的时速，这是列车停站方案的核心。

3 案 例

兰新客运专线即兰新二线，位于我国西部，贯穿甘肃省、青海省和新疆维吾尔自治区三省区，项目线路东起甘肃省兰州市，西至新疆维吾尔自治区首府乌鲁木齐，连接西宁、张掖、酒泉、哈密、吐鲁番等地。线路共设有车站31个，新建站27个、既有站4个（西宁、玉门镇、哈密、乌鲁木齐 ）。兰新客运专线线路的正线全长1 776km，如图5所示。

图5 兰新客运专线线路途径车站

3.1 兰新客运专线OD间的客流量

在确定兰新客运专线的客流量时，首先要对沿线地区的经济发展状况和旅客出行特点进行探讨，预测出兰新运输通道内的客运总量。根据通道中总的客流量和兰新客运专线的客流分担情况，确定兰新客运专线上各OD间的客流总量。

兰新客运专线各OD间的客流量转化为日均客流量，如表4所示。

3.2 开行方案模型中相关参数的取值

列车的定员（A定）不仅与列车的编组数量有关，而且还与运输设备和客流量有关，根据运输距离的长短可以让高速列车采用长编组和短编组，短编组、高密度可以减少旅客在站的停留时间，使旅客结余时间，提高服务频率，但在一些运力紧张的区段上，长编组能更加有效地提高运力。在兰新客运专线上，将兰新客运专线的列车定员为610人，在相关文献资料中，多数作者提出客运专线的席位利用率（Ks）取值一般保持在70%。

表4 兰新客运专线OD间日均客流量 人／日

建议兰新客运专开行四类列车:一站直达高速列车（P1），大站停车高速列车（P2），选择停站高速列车（P3），站站停高速列车（P4）。如表5所示。

表5 列车开行种类与停站说明表

客流波动系数（R）是一个比值，随着线路实际情况与沿线出行人群的经济水平而有所不同。兰新客运专线的客流波动系数取值为1.2。

客座利用率（K）通常是依据统计产生，并且会去除其中超员部分。K一般取值为0.7～0.8，如果取值高于0.8，将会出现某些线路、时间、车次超员的不良现象，从而降低旅客运输的服务质量。因此，在对K的取值进行界定时，要合理统计分析并修订。在本文的研究中，取兰新客运专线的席位利用率为0.8。

3.3 兰新客运专线开行方案

根据上述确定兰新客运专线列车开行方案的思路与步骤，得到兰新客运专线开行方案如表6及图6所示。

表6 兰新客运专线开行方案表

图6 兰新客运专线开行方案示意

图6中1，2，3，…，20依次代表兰州站、民和站、乐都站…最后为乌鲁木齐站。

旅客列车开行方案需要考虑铁路旅客的运输运营效益，并充分考虑和满足旅客出行需求，因而需要将运输企业的运营效益和旅客出行效益作为旅客列车开行方案的优化目标，以“按流开车”为原则，依据客流的不同情况来开行相应的列车。本文中的列车客流是根据铁路利益而制定的，与客流的实际分布状况有差异，采用交通分配的方法描述旅客对列车的选择更符合实际情况。因此，研究旅客对列车方案的选择和客流在列车网络上的分布，是评价列车开行方案运营效果的关键，也是研究旅客列车开行方案优化的基础。

4 结束语

本文在查阅了大量文献资料后，对客运专线开行方案的相关问题进行了探讨，对开行方案的主要影响因素进行分析，为客运专线的运营提供理论支持。在详尽分析旅客乘车行为的基础上，将旅客乘车选择的影响因素划分为主观因素、客观因素和随机因素，根据铁路客流分布和客流层次特点，考虑到不同消费层次客流的差异，给出了铁路旅客客流分配模型，形成铁路客流分配的系统理论。旅客运输系统中包含两方面的决策:一方面来自于旅客运输企业，另一方面来自于旅客。旅客的换乘方案会受到行车组织、客运组织等众多因素的影响，客流分配具有浓厚的组织特征，这是铁路客流分配和道路等一般交通流的最大差异，对此需深入讨论。对停站方案的设置还需进一步研究，只有具备合理的停站方案，旅客列车开行方案才能真正完成。目前我国旅客运输组织对停站设置尚无系统、成熟的理论，更多是依靠经验进行判断。而客运专线条件下的停站设置需要在理论研究的基础上进行。

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