动车组运用的研究进展及现状

（1. 中国铁道科学研究院 运输及经济研究所，北京 100081；2. 中国铁道科学研究院 铁道技术研修学院，北京 100081）

动车组运用的研究进展及现状

花伟1，梅吉祥2

（1. 中国铁道科学研究院 运输及经济研究所，北京 100081；2. 中国铁道科学研究院 铁道技术研修学院，北京 100081）

我国高速铁路网基本形成，动车组成为承担铁路客运任务的主力车型。目前，存在动车组车型较多、运用效率有待提高、检修地能力阶段紧张、长途列车出现过修或失修困境等问题。因此，如何提高动车组运用计划编制质量显得非常必要和紧迫。通过对动车组运用方式、备用方式、修程修制、运用计划编制、重联等问题的分析与对比，提出适时推行动车组非固定区段运用方式及在统筹考虑检修地能力、双修程等约束情况下，实现动车组运用、检修、检备等计划的一体化编制，并与列车运行图铺画相交互等建议。

高速铁路网；动车组；运用计划；双修制

0 引言

《中长期铁路网规划（2008年调整）》确定，2020年全国铁路营业里程将达到12万km以上，其中客运专线1.6万km以上[1]。2015年铁路统计公报显示，全国铁路营业里程达到12.1万km，其中高铁营业里程超过1.9万km；动车组数量为1 883组，其中长编动车组为323组[2]。此外，2016年1月实行的列车运行图中动车组列车开行数量接近图定旅客列车总数的2/3。可以看出，全国铁路线建设与投产运营里程已提前完成了中长期规划任务，高速铁路网基本形成，而且跨线直达列车开行数量越来越多（如2015年7月京广高铁由北京西站始发的跨线列车比例达45%），并在北京、上海、广州、深圳等城市间开行了夜行动车组卧铺列车，动车组已成为承担铁路客运任务的主力车型。

由于动车组造价昂贵、运行速度快、运行舒适性和准时性要求高、列车追踪间隔短、检修地（含动车所、动车段、主机厂）布局集中且能力相对有限、检修规程中有严格的走行公里周期和时间周期等约束限制，因此，其运用方式及计划编制方法与既有客运机车和车底所采用的方式方法应有不同，国内外学者[3-18]从不同角度对动车组运用问题进行了研究，包括动车组交路运用方式、动车组交路优化、具有检修约束的动车组运用计划编制等问题，但研究成果与目前的运输生产实践和要求还存在一定偏差，需进一步比较与分析。

1 始发终到站特点

始发终到站是动车组所担当运营任务的起始终止点，是构成动车组交路的站点集合，目前动车组列车始发终到站大都设在省会城市、商业发达城市、港口城市及文化景点城市。根据《铁路动车组运用维修规程》[19]（简称《规程》）规定，动车组检修分为5个等级，一级和二级检修为运用检修，三级、四级和五级检修为高级检修，按始发站或终到站是否临近检修地、是否设置存车场、所临近检修地是否是动车组配属地分为4种情况。

（1）车站临近具备高级修能力的检修地，即动车组在车站可短距离运行进入动车段或主机厂进行高级修。例如，动车组在北京南站、北京西站可短距离运行进入北京动车段，在上海虹桥站、上海南站可短距离运行进入上海动车段。目前，具备各型动车组高级修能力的检修地分别是中国铁路总公司（简称总公司）下属的北京、上海、武汉、广州、沈阳、西安、成都等7个动车段及青岛四方机车车辆股份有限公司、中车长春轨道客车股份有限公司、青岛四方庞巴迪铁路运输设备有限公司、中车唐山机车车辆有限公司等4个主机厂。当动车组达到高级修周期且所担当运行线的始发终到站不临近动车段或主机厂时，需采用长距离回送方式送至相应检修地检修。例如，当郑州铁路局配属的动车组达到高级修周期时，需经郑武客专送至武汉动车段检修或经徐州、济南送至青岛的主机厂检修，检修完毕后再接回，回送距离较长。

（2）车站设置有具备运用修能力的检修地，即动车组列车到站后可通过走行线进出动车所进行运用检修。例如，动车组在北京南站可进入北京南动车所、在北京西站可进入北京西动车所，在上海虹桥站可进入虹桥动车所、在上海南站可进入上海南动车所。目前，总公司在18个铁路局（公司）设置了53个动车运用所，其中运用所位置的选择由车站地理位置、开行交路、配属车组数量等因素决定。例如，武汉铁路局结合开行情况，在武汉站附近设置武汉动车所，以开行高速动车组为主；在汉口站附近设置汉口动车所，以开行250 km/h及以下动车组为主。当动车组达到运用修周期且所担当运行线的终到站（如天津西站）未设置动车所时，可采用回送方式送至动车所进行检修作业。

（3）车站设置有存车场，即动车组列车到站后可经走行线进入存车场进行存车与客运整备，如到达天津站、黄山北站的动车组可进入车站存车场进行客运整备。在车站到发线原则上不安排动车组存放，在未设置动车所或无存车线的终到车站，可安排临时存放动车组。例如，武汉铁路局开行的汉口站至厦门北站的动车组列车，当日到达厦门北站后需存放一夜后次日开行，因此，在距离厦门北站较近的漳州车站临时存放动车组。

（4）车站所临近检修地为动车组配属地，即动车组列车到站后可直接进入所配属动车所进行相应级别的检修作业。目前，为高效利用动车组资源，同时为明确动车组检修安全责任划分，原则上由配属动车所负责动车组检修任务，承担动车组检修安全主体责任，因此，在安排开行交路时一般情况下都会考虑检修周期，确实因特殊原因需异地检修时，由双方单位协商解决，明确责任主体。在生产中，当列车单次运行距离较长时，将出现超检或过检困境，例如，G71次列车从北京西站运行至深圳北站时，如果不入库检修，第二天再返回至北京西站将超过一级修公里周期。

2 动车组运用方式及备用方式

在动车组运用方式上，赵鹏[3]提出了固定区段运用方式、不固定区段运用方式和半固定区段运用方式3种运用方式。经理论计算和借鉴日本运输实践表明，与固定区段运用方式相比，不固定区段运用方式是动车组利用率较高的运用方式。同时，因在交路建立时加入了检修弧，动车组检修时不必采用回送方式而额外占用运行线资源，实现了运用和检修计划的一体化编制，因此，在后续研究文献中基本采用不固定区段的动车组运用方式。但通过对所建模型[4]的分析发现，当带有检修弧的交路段不足时，由这些交路段形成的交路将可能出现不满足一级修时间周期约束的情况，即交路中无检修弧的连续交路段数可能会超过一级修时间周期。耿敬春[5]提出了周期性运用方式，即在动车组检修周期内，其交路中包含至少有一次经过具有运用检修条件的车站，且在站停留时间不小于其相应作业时间。周期性运用方式是在不固定区段运用方式基础上，充分考虑运用检修周期约束，因此，其实用性相对较好。但目前一级修大多在动车组担当完本天任务后入库利用夜间进行，而白天基本不入库。花伟[6]针对我国客运专线动车段布局和区域调度中心规划特点，提出簇式运用方式，其实质是不固定区段运用方式的一个子集，只是将检修周期拓展至三级修，以使动车组在不采用回送情况下围绕其所配属的动车段进行不固定区段运用。目前，动车段规划建设数量和调度指挥方式已发生较大变化，因此，以三级修为中心的簇式运用方式也缺少了实际应用价值。

在动车组备用方式上，花伟[7]提出了动态备用方式，即备用动车组在动车所内备用，且是所有运用动车组的共享备用车。经理论计算，与固定备用方式相比，动态备用方式下的备用动车组利用率将得到提高，从而总的备用动车组数量将会减少。

目前，全国开行的动车组列车依然采用既有客车车底的运用方式，即动车组多采用固定区段运用方式，从统计数据来看，每组车每天担当的运行任务平均不足3列，动车组运用效率有待提高。动车运用所配属车辆计算方式为“开行动车组+热备动车组+检备动车组+高级修动车组”，其中热备动车组具备开行条件，在各主要城市所在车站热备，途中发生动车组故障影响行车时，由事发地铁路局安排当地热备动车组开行；检备动车组主要用于替换二级修、故障临修及轮对镟修、轮辋轮辐探伤、空心轴探伤等检修动车组。目前，运用车检备率为10%左右。同比，日本采用调动动车组的方式来提高动车组利用率，使得东海道—山阳新干线动车组的预备率为5.5%，东北—上越新干线动车组的预备率仅为3.3%[8]。

目前我国动车组交路的开行方式主要由运输需求和检修要求共同决定，主要有3种形式：（1）当日折返回库检修，即当日运行交路较长，且交路公里数基本满足一级修检修要求时，当日回动车所进行一级修作业。本形式的交路还包含短途列车的多次往返情况，如在京津城际铁路上运行的北京南站与天津站间的城际列车。首趟任务的始发站与末趟任务的终到站相同的情况见图1；首趟任务的始发站与末趟任务的终到站不相同需要采用回送方式进入动车所的情况见图2。（2）当日折返回所整备，即当日运行交路不满足一级修作业条件时，当日折返动车组开展整备修，主要是对动车组客室服务设施进行整备，待次日回所后开展一级修。（3）隔日折返，即当日异地存放，次日回所检修，主要是为了保证异地无设置动车所城市早晨能够尽快开行第一班动车组，当日交路运行结束后在异地车站或有存车场的整备线存放，次日开行后回所检修（见图3、图4）。本形式交路同样包含短途列车的多次往返情况，例如，在京津城际铁路上运行的北京南站与天津站间的城际列车，首趟列车的始发站为北京南站，末趟列车的终到站为天津站，动车组在天津站存车场过夜进行客运整备。

图1 在相同车站的当日折返

图2 在不同车站的当日折返

图3 两站间的隔日折返

图4 多站间的隔日折返

3 动车组运用计划编制

3.1 修程修制

《规程》规定：严禁检修过期动车组上线运营。因此，动车组在临近检修周期时必须及时安排送检。同时《规程》规定，动车组运用维修采用以走行公里周期为主、时间周期为辅的检修模式，以先到者为准（简称双修制）。

（1）采用双修制后，按《规程》规定：备用动车组累计备用时间超过48 h后，上线运营前须进行一级检修。因此，理论上存在一种最不利情况，即动车组即使本次走行公里为零，当其累计备用时间达到检修时间周期且需上线运营时，仍需进行检修作业。据理论研究[10-11]，时间周期的引入进一步加剧了动车组运用计划编制的复杂程度，更严重的是，动车组批量投入后，由于累计时间接近，造成同时达到检修周期的几率增大，从而引发动车组数量振荡增大的情况。但实际运行交路中，日均走行公里基本维持在2 200 km以内，对于当日走行公里超过2 200 km的，原则上当日进行检修或次日套跑小公里交路，而对于热备动车组，主要是安排高级修即将到期的动车组担当，一方面减少走行公里数，另一方面可以均衡动车组高级修到期周期。

（2）关于备用动车组，曾向阳[12]指出由于动车组运用计划仅涉及运用检修，且在动车运用所进行，而三级及以上修程因检修时间较长，通常在动车段进行检修，检修期间为保证动车组承担运输任务的连续性需启用备用动车组。因此，动车组在运用检修层可不考虑检修备用车问题，或当编制动车组运用计划在运用检修层就需启动备用动车组时，说明运行图可能需要调整或需要增加动车组投入数量。目前，总公司在编制动车组开行交路图时，不仅考虑各铁路局动车组配属情况，而且为充分利用动车组，将开行图分为日常图（周一—周四）、周末图（在日常图基础上增加开行车次）、节假日图（增加临时客车）及春运图、暑运图，在客流增加的情况下及时调整交路开行情况。同时，由于动车组高级修需要，需均衡安排动车组入具备高级修动车段或主机厂进行高级修，为确保关键时段用车需求，往往由配属动车组的动车所合理安排开行交路及走行公里，确保春运、暑运及节假日用车需求，在客流低峰时安排高级修。

3.2 编制内容

动车组运用计划是动车组运用和检修的综合计划，必须统一编制[13]，即根据给定列车运行图、有关动车组修程修制的规定及检修地条件等，对动车组在什么时刻、哪座车站担当哪次列车，在什么时间、什么地点进行哪种类型的检修等做出具体安排，以确保运用状态良好的动车组实现列车运行图[4]。从运输生产需求来看，动车组运用计划还应包括动车组的检备计划，即当运用动车组达到检修周期且检修时间超过下一待担当运行线的始发时间点时，需要启用检备动车组替代其运行。因此，动车组运用计划应由运用、检修和检备3个子计划构成，并应实现一体化编制，即动车组运用计划是动车组运用、检修和检备的综合计划，通过与列车运行图铺画相交互，并依据动车组修程修制的规定和检修地条件，对动车组在什么时刻、在哪座车站担当哪次列车，在什么时间、什么地点进行哪种级别检修，在什么时间、什么地点转备和解备等做出具体安排，确保运用状态良好的动车组实现列车运行图。

在当前运输生产中，动车组检修计划分为年、月、周、日计划，年度检修计划主要由总公司结合各动车段、主机厂检修能力，结合年底动车组走行公里情况，估算出次年全年的动车组高级修计划，要求各铁路局严格按照要求分批次送修；月度检修计划是各动车运用所结合年度检修计划、动车组基础信息统计表（二级修周期，重点包括轮对镟修、轮辋轮辐探伤及空心轴探伤等作业）进行编制，避免检修周期到期；周检修计划主要依据月度检修计划编制，在充分考虑上周计划执行情况、临时交路调整情况等予以编制；日检修计划主要依据周检修计划编制，日检修计划的变更主要是由于当日动车组故障情况、临修情况、前一日任务完成情况临时调整。而动车组乘务计划由机务段编制和实施，因此，动车组交路计划、检修计划与乘务计划分开编制。在日本，新干线运营管理系统（COSMOS）在编制列车运行图的同时，动车组运用计划、乘务计划也随之完成[8]，优点是当调整运行图或动车组运用计划时，可实现以最佳配合度优化乘务计划，并达到一次调整所有计划随之到位的目标。

3.3 运行图约束

研究动车组运用计划时，一般以给定列车运行图为前提条件。但如果运行图作一定变动后，能够明显提高动车组的运用效率，就应该调整运行图，至少应给出提示性建议，而不是必须刚性满足运行图约束条件。因此，动车组运用计划的编制应与列车运行图的铺画相交互。据研究[10]，在不调整运行图的情况下，完成运行图给定的任务至少需投入12组动车组，较计划投入的数量多出2组。实际上，还有一类运输生产需求，即在给定动车组数量的前提下，如何辅助确定列车开行方案，甚至铺画列车运行图。张嘉锐[14]虽然研究了在固定数量动车组并采用不固定区段运用方式条件下的动车组优化运用问题，但是以考虑最小化成本支出、最大化运行线效益及实现最大化净效益为目标，没有涉及列车开行方案的优化。

4 重联问题

目前，我国载客运行的动车组有3种编组形式：短编组、长编组和重联编组。短编动车组为8辆固定编组，长编动车组为16辆固定编组。《规程》规定：固定编组动车组在运用状态下不得解编。而重联动车组由2列同类型短编动车组联挂而成，与长编动车组不同，重联动车组可以根据不同线路、不同日期的客流需求进行调整，例如，在汉口—上海的动车交路中，由于日常（周一—周四）客流不高，编组方式为8辆编组，在周末时（周五—周日）采取重联运行方式。在检修时，16辆编组动车组占用2组短编动车组检修能力，或在一级检修时，由2个作业小组实施。

在日本、韩国等国家的运输生产过程中，还存在一种临时重联方式，即一列重联编组列车从始发站出发，运行至分解站（列车运行过程中的一个中间站）后，被解编为两列短编组列车，然后沿2个方向分别继续运行，直至各自终到站；反之，2列短编组列车分别从各自始发站出发，当运行至重联站，经过重联作业后作为一列车继续运行至相同终到站。由于场地需求、运输安全需求等因素，我国没有采取该种组织方式。

此外，按《规程》规定：2列同型短编动车组可重联回送。而在车站能力紧张短编、动车组进出检修地时，为减少咽喉冲突，也可采用临时重联方式，但由于环境不同、人员变化等因素，将大大提高动车组的运行风险。

5 结束语

我国高速铁路网基本形成，动车组已成为承担铁路客运任务的主力车型，但从统计数据来看，动车组运用效率有待提高、运用车检备率较高、动车组车型较多（如在京沪高铁运行的本线及跨线列车包括CRH380A、CRH380A重联、CRH380AL、CRH380BL、CRH2E、CRH5A、CRH5A重联、CRH2A、CRH2A重联、CRH2B等车型和编组）、检修地能力阶段紧张、长途跨线列车发生过修或失修困境。因此，如何提高动车组运用计划编制质量非常必要和紧迫，需要结合运输生产需求，适时推行动车组非固定区段运用方式，并在统筹考虑检修地能力、双修程等约束条件下，进一步推进一体化编制动车组运用、检修和检备计划的研究和应用。

[1] 发改基础［2008］2901号 中长期铁路网规划（2008年调整）[S]．

[2] 国家铁路局．2015年铁道统计公报[R]．北京，2016．

[3] 赵鹏，杨浩，胡安洲．高速铁路动车组的不固定区段使用问题[J]．铁道学报，1997，19(2)：15-19．

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[7] 花伟，张才春，范振平，等．动车组动态备用方式研究[J]．铁道运输与经济，2011，33(1)：27-30．

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[19] 中国铁路总公司．铁路动车组运用维修规程[M]．北京：中国铁道出版社，2013．

责任编辑 高红义

On Current Utilization of EMUs

HUA Wei1，MEI Jixiang2
（1. Transportation and Economics Research Institute，China Academy of Railway Sciences，Beijing 100081，China；2. Railway Technology Training Institute，China Academy of Railway Sciences，Beijing 100081，China）

China's high-speed railway network is basically formed, and EMU trains have become the main vehicle to undertake the task of railway passenger transport. Problems at present include too many EMU models, lack of utilization eff ciency, insuff cient capacity of maintenance bases during busy periods, and overmaintenance or lack of maintenance for long-distance trains. Therefore, improving the quality of EMU utilization plan is necessary and urgent. Based on analysis and comparison of EMU utilization mode, reservation mode, repair classif cation and system, preparation of utilization plan, coupled operation, etc., this paper puts forward the suggestion of introducing at the right time the way to utilize EMUs on different sections in a f exible way and, considering constraints like capacity at maintenance bases and paralleled repair classif cations, integrating preparation of EMU utilization, maintenance and servicing plans with that of train working diagrams.

high speed railway network；EMU；utilization plan；paralleled repair system

U279

A

1001-683X（2017）02-0033-06

10.19549/j.issn.1001-683x.2017.02.033

2016-05-03

中国铁路总公司科技研究开发计划项目（2015X004-A）

花伟（1971—），男，副研究员，博士。E-mail：huawei@rails.cn