城际铁路开行计划自动编制初步研究

王 韬

（1.北京全路通信信号研究设计院集团有限公司，北京 100070；2.北京市高速铁路轨道交通运行控制系统工程技术研究中心，北京 100073）



城际铁路开行计划自动编制初步研究

王 韬1，2

（1.北京全路通信信号研究设计院集团有限公司，北京 100070；2.北京市高速铁路轨道交通运行控制系统工程技术研究中心，北京 100073）

城际铁路列车开行计划是旅客运输组织的核心，直接决定城际铁路的经营策略与服务质量。为研究开行计划的自动编制方法，以制定列车开行计划为研究目标，通过分析客流需求、列车开行方案、列车开行计划及其间关系，使用预留法确定由客流自动编制列车开行计划的方法与流程，为进一步研究提供基础。

O-D（Original-Destination）客流量；开行方案；开行计划

在一定客流量分布情况下，合理地确定列车开行方案与开行计划，是衔接旅客运输与列车调度组织的关键环节，直接决定城际铁路的经营策略与服务质量。目前国内外单独对开行计划编制系统的研究颇多［2］，但以客流为主线，开行方案、开行计划为两个阶段的自动编制系统研究并不多见。开行方案与开行计划是紧密联系的两个内容，开行方案是开行计划的来源，开行计划是开行方案的具体体现。为实现按流开车，满足旅客需求，必须以起讫点（Original-Destination，简称O-D）客流为依据，分阶段制定开行方案与开行计划。

1　列车开行方案的计算

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［3］。对城际客运专线而言，路网规模小（运营初期可不考虑经由线路），客流密度大，运行区段基本固定，其开行方案主要是确定列车种类、站停方式与开行对数。

1.1列车开行方案的影响因素

O-D客流量：是影响列车开行方案的重要因素，各区段客运密度大小是决定开行方案的基础。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。

动车编组及定员：动车编组是指动车组所包含的车厢类型与数量；列车定员指列车编组中乘坐旅客的车厢标记定员之和，即一列动车组的席位数。它直接影响列车开行对数。在同等客流情况下，动车定员数大，则开行数量小；动车定员数小，则开行数量大。

动车组数量：动车组是开行方案实施时的具体承担者，是开行方案中列车的一个限制条件。开行方案所需动车组不应大于动车组数量。

线路通过能力：直接制约开行方案的最大列车开行对数。当通过能力不足时，需要采取减少列车开行数量进行调整。

1.2列车开行方案计算

综合以上分析，对城际列车开行方案而言，需要计算的内容包括列车种类、站停方式与开行数量。

列车种类：本文将城际客运专线的列车种类主要分为直达列车、择站停列车、站站停列车3种类型。直达列车是指只在始发站与终到站营业的列车；择站停列车是指在客流量集中的几个车站营业的列车；站站停列车是指在列车运行范围内，每个车站都营业的列车。

站停方式：指列车的营业站组合。通常与列车种类结合在一起，共同表示一个列车的开行信息。

开行数量：指某一时间范围内需要开行的列车数量。此时间范围通常根据客流时间段范围划分。

为满足旅客出行需求，提高旅行速度与舒适度，同时符合“按流开车”的原则，应优先开行直达车与择站停列车，并严格按照O-D客流量进行开行方案的计算。为突出主要计算内容，本文假设动车组及定员只有一种，动车组数量足够，且任意车站均具备折返条件，对开行方案的计算进行分析。

1）计算直达列车。在原始O-D客流中查找客流起止距离大于DZ（系统设置参数），且客流量大于Ce的记录，则可为此条客流开行直达列车，营业站为此客流量的出发站与到达站。直达列车开行数量为：

式中，NZ：直达列车开行数量；

OZ：旅客数量，来源于O-D客流量信息；

Ce：动车组定员数，来源于动车组信息；

φ：超载系数，来源于系统设置。

2）计算择站停列车。在原始O-D客流中减去直达列车承载客流得到剩余客流，在剩余客流中查找起止距离大于DK（系统设置参数），客流量大于Ce的记录，且到达站与出发站满足前后接续关系的N条客流记录，则可为此N条客流开行择站停列车，营业站为此N条客流的出发站与到达站。择站停列车开行数量为：

式中，Nk：择站停列车开行数量；

Okmin：N条客流记录中的最小值，来源O-D客流量信息；

Ce：动车组定员数，来源于动车组信息；

φ：超载系数，来源于系统设置；

3）计算站站停列车。将减去直达列车与择站停列车承载客流后的剩余客流，转换为各区段的客流密度（即各相邻站之间的客流量）。为保证旅客留剩数量最低，应以最大客流密度为依据来计算站站停列车开行数量：

式中，NS：站站停列车开行数量；

Osmax：区段客流密度的最大值，由O-D客流量计算求得；

Ce：动车组定员数，来源于动车组信息；

φ：超载系数，来源于系统设置。

4）计算所有列车。将各类列车所需开行数量相加，即可得全部O-D客流的所需开行数量：

式中，N：总列车开行数量。

2　列车开行时刻表的制定

经计算得到指定时间段内的各类列车数量后，则可以根据线路通过能力等相关参数值进行列车开行时刻表的计算。列车时刻表中的区间运行时分与站停时分，可以根据线路配置获取，因此列车开行时刻表制定所需研究主要问题为列车发车时刻的确定。

指定时间段内的最大允许列车开行数量可由下式计算：

式中，Nmax：最大允许列车开行数量；

t：指定时间段内的时间长度；

i追：线路最小追踪间隔。

根据N与Nmax的关系，列车开行时间的确定方法分为两种情况。

2.1N≥Nmax

此时所需的列车开行数量等于或超出了线路通过能力，无法满足需求，则开行数量按Nmax确定，列车发车时刻为：

式中，Tn：给定时间段内第n躺车的发车时刻；

Tst：指定时间段的开始时刻；

i追：线路最小追踪间隔；

n：指定时间段内的列车发车次序。

2.2 N≤Nmax

此时所需列车数量小于线路通过能力，需要对列车的发车时刻进行计算。列车发车时刻的确定，主要有以下两种方法。

1）等间隔法。列车发车时刻在时间段内等间隔分布，计算简便，但后期加开临客计划时，运行图调整工作量较大。

2）预留法。先按照最大开行数量Nmax，求得各Nmax个列车的发车时刻，再从Nmax个时刻点中尽可能等间距地选取出N个时刻点作为发车时刻。此方法计算稍复杂，但能保证列车之间的时间间隔可以插入新列车且不影响原有列车，后期加开临客计划时工作量小。

考虑计划的整体性及基本计划与开行计划的平衡，选择预留法计算列车发车时刻。

3　列车交路计算

设有列车L1与L2，当满足以下关系时，可以认为两者具备组成同一交路的条件［5］。

1）L1的终到站与L2始发站相同。

2）L1的终到站与L2始发站具备列车折返条件。

3）L1的终到时刻与L2的发车时刻间隔，大于列车整备时间。

根据以上条件，在所有时段的计划开行列车中，逐步筛选出符合要求的列车，并组成一个列车交路。若有剩余列车未能与其他列车组成交路，则单独组成交路。

4　结论

以O-D客流为依据，自动计算开行方案与开行计划，主要包括以下步骤。

1） 根据O-D客流量计算直达列车开行方案。

2） 根据O-D客流量计算择站停列车开行方案。

3） 根据O-D客流量计算站站停列车开行方案。

4） 根据直达、择站停、站站停开行方案汇总得到总体列车开行方案。

5） 结合线路条件与总体列车开行方案，计算列车开行时刻表。

6） 根据线路条件与列车开行时刻表，计算列车交路。

7） 汇总列车开行时刻表及列车交路，得到基本列车开行计划。

［1］赵刚.城际客运专线运输组织相关问题研究［D］.成都：西南交通大学，2007.

［2］汪波，杨浩，牛丰，等.周期运行图编制模型与算法研究［J］. 铁道学报，2007，29（5）：1-6.

［3］叶怀珍.旅客运输组织［M］.成都：西南交大出版社，2000.

［4］张杰，陈钉均，陈韬.节假日临时旅客列车开行方案相关问题研究［J］.铁道运输与经济，2010，32（1）：43-45.

［5］叶利华.机车交路系统的设计与实现［D］.成都：西南交通大学，2005.

The operation plan is the core of passenger transport organization， it directly determines the business strategy and the quality of services. In order to study the method of automatically drawing up the operation plan， this paper introduces the automatic production and process method based on analyzing passenger demands， operation schemes， operation plan and their relationship， which can provide a basis for further research on the similar task.

original-destination passenger fl ow； operation scheme； operation plan

10.3969/j.issn.1673-4440.2016.02.018

2015-07-01）