客货分线条件下既有线列车速度合理匹配研究

马 驷，李 原，许传粉

(西南交通大学 交通运输与物流学院，四川 成都 610031)

客货分线条件下既有线列车速度合理匹配研究

马 驷，李 原，许传粉

(西南交通大学 交通运输与物流学院，四川 成都 610031)

针对运能释放后既有线运输组织工作的变化，在运输质量和需求特征的基础上，分析既有线旅客列车合理的速度等级和速度匹配原则，针对不同速度等级的旅客列车进行速度合理匹配问题研究；通过对武广线“赤壁-岳阳北”区段进行分析，得出匹配方案为：建议保留120、160 km/h这两种速度等级的旅客列车。

交通运输工程；速度目标值；分担率；通过能力；速度匹配

0 引 言

高速铁路的开通带动了铁路发展，释放了既有线路运能，提出了客货分线概念。在客货分线条件下，既有线路上仍然保持着一定量的旅客列车，主要线路还是以客货混跑运行，目前存在的主要问题是旅客列车速度等级混杂，直接影响到线路的通过能力和运输效率。因此，在客货分线条件下研究旅客列车速度匹配问题具有一定的现实意义。

国内外针对既有线运能释放后的旅客列车速度匹配问题研究较少，主要是针对提速后旅客列车扣除系数的变化，以通过能力分析适合通过能力利用率为目标确定匹配方案。在既有线运输组织模式方面：徐利民[1]和孙健[2]分别指出客货分线后，铁路既有线将会发生较大改变，通过能力在改变后将会得到较大提升；王进勇等[3]强调客运专线运输要协调好与既有线运输之间的关系，来达到提高能力利用率，从而增加市场竞争力。在速度目标值选择方面，钟晶[4]针对怀邵衡铁路的速度目标值给出相应的方法；而刘武斌[5]针对既有线速度目标值的特征，给出广泛适应的选定方法；支东延[6]提出在既有线客货混跑铁路中，客货列车的速度目标值应处于一定的范围内，并确定了参考范围；张燕[7]根据旅客列车速度对铁路运输市场竞争力有重要影响。在列车运行图及质量方面：杨鹏程[8]综合列车运行图缓冲时间理论与列车晚点传播理论开发区间占用排队系统，确定评价线路通过能力体系。在客货列车速度匹配方面：马国忠等[9]分析验证了区间旅客列车数量比重较小时，提高旅客列车速度会较大程度改变扣除系数和通过能力，但客货列车速度差应在合理范围内。

在铁路客运中，既有线客运产品定位不清晰，速度等级混杂，甚至出现动车组列车旅行时间超过普速列车旅行时间的案例。为追求企业效益最大化，在能力达到的情况下，产品合理定位势在必行。由于旅客列车速度匹配问题涉及到旅客对客运产品选择的问题，而旅客速度匹配也要满足人民大众对出行要求。在既有线中，旅客列车速度等级较多，速度等级之间差距较小，体现不出速度等级高的旅客列车优势。在客运市场中，火车总是饱受诟病，特别是在票价一样但速度等级不同，在市场中的反应不够强烈，无法达到很好的效果。

1 速度目标值选定

我国广大路网中，既有线铁路承担着全部的货物运输和大部分的旅客运输。速度目标值是线路平、纵面设计的标准基础和主要依据，也应符合我国国情和世界既有线铁路速度的发展趋势。

1.1 影响速度目标值因素

1)技术因素：线路线型、路基、桥梁、机车牵引动力、列车控制系统等。

2)经济因素：速度等级提高产生的固定成本和速度等级提高产生的时间成本。

我国既有线上运行的旅客列车种类多，速度目标值各为不同，在同一条线路不同区段上速度目标值大相径庭，极大制约了既有线整体的通过能力。因此，制定较好的速度目标值体系显得尤为重要。

1.2 旅客列车速度目标值确定

笔者基于目前既有线主要干线列车运行图进行技术资料初步分析统计，得出我国既有线旅客列车主要速度等级为120、140 km/h，所占比重最大；少量开行速度目标值为100、160 km/h的旅客列车。

在保证制动距离要求下，旅客列车速度越高，基本扣除系数则越小。但在速度和信号系统及制动效果达到一定的关系时，基本扣除系数则不会随速度的增加而减小。客车的附加扣除系数会随列车追踪间隔增加而减小，并且随列车速度差增大而增大。

笔者将既有线旅客列车速度目标值限定在：最大不超过160 km/h，最低应保证在100 km/h。

2 旅客列车速度匹配方法

铁路旅客因自身属性不同，会对铁路客运产品表现出多层次的需求。目前国内铁路运输市场因高铁开通后对既有线列车影响较大，调整既有线列车速度等级有着现实意义。

安全性、准时性、快速性、经济性、便捷性和舒适性这6类因素可体现出乘客对运输产品各方面的评价。这在6类因素中：安全性和准时性在铁路运输产品中是没有差别的；而方便性和舒适性是属于较高的需求因素；快速性和经济性是产品的核心因素。故铁路旅客运输在设计产品中，应重点考虑乘客对时间和经济因素的需求，从而达到提升产品竞争力的目的。

笔者采用多元Logit模型(MNL模型)选取特征变量后将其具体量化[10]，利用分担率计算求解得到客流分担率。对不同方案下的求解进行分析，从而选择能够较大范围覆盖不同层次客流的速度方案。

MNL模型具体形式如式(1)：

(1)

式中：Un为n种列车等级的效用值；s为列车等级个数；Pn为列车等级n的客流分担率。

为保证结果差异不被扩大，可对模型进行改进，把效用值进行均化处理[11]，改进后的模型如式(2)：

(2)

所以，通过效用值可求得客流分担率。效用值的求解需确定其特定变量以及特定变量的量化处理[12]。特定变量具有如下相关性质。

2.1 快速性

时间是主要衡量标准。笔者采用旅客旅行时间Tn作为衡量快速性指标。

2.2 经济性

票价En是直观的数据，它体现出旅客对于出行需求的购买欲望，可将票价作为衡量经济性的指标。此外，不同席别间的差距较大，可分开考虑。

2.3 舒适性

铁路运输中，由于各等级列车的硬件不同、席别不同等因素都会影响舒适度。舒适度亦可理解为旅客在列车上的人均占有空间，人均占有空间越大，舒适性越高。

2.4 便捷性

旅客对于便捷性需求在一般情况下关注重点在于列车到发时刻的合理性。一般而言，夜间乘车或是到站下车都会影响旅客的选择，长途列车的体现尤为明显。夕发朝至的长途列车很受欢迎，是因为夜间时间价值相对较低，且夜间换乘不方便。

效用值可用式(3)表示：

(3)

3 旅客列车速度匹配方案

旅客列车速度匹配问题是较为复杂的问题。笔者以“赤壁—岳阳北”区段为例，采用客运分担率法对旅客列车进行速度匹配。

旅客列车速度等级大致可分为4种：中高速为160、140 km/h，低速为120、100 km/h。旅客可选列车等级集合H为：H={160、140、120、100}。笔者将对武广线上既有线Logit模型参数标定结果及效用形式进行分析，并预测既有线旅客列车速度对分担率的影响。

以武汉到广州既有线为例(在不考虑客票是否充足的条件下)，笔者列出各不同等级旅客列车各影响因素。

3.1 快速性

列车运行时间是直观衡量旅客列车速度的指标，在此可以作为快速性的衡量指标，如表1。

表1 各速度等级列车运行时间Table 1 Train travel time of each speed level

3.2 经济性

票价是乘客最为关注的因素，也是经济性的直观体现，如表2。

表2 各速度等级列车票价Table 2 Train fares of each speed level

3.3 舒适性

舒适性是现代旅客广泛追求的服务特性之一，它包含了在旅行途中的多种服务以及列车运行的平稳度。笔者采用旅客人均占有面积作为衡量舒适性的指标。

现在运用较为普遍的旅客列车车厢是25G型客车，各种类型车辆的定员为：硬座118人；软座72人；硬卧66人；软卧36人。旅客列车中各个席别的人均占有面积如表3。

表3 既有线旅客列车人均占有面积Table 3 Per capita area of existing line of passenger train

舒适性使用Cn表示，人均占有面积具有一定的经济意义，因此可用人均占有面积乘以一个常数来表示舒适性，如式(4)：

Cn=C×Sn

(4)

3.4 便捷性

列车便捷性是影响旅客选择出行的一个重要因素，与该列车夜间运行时间有关。笔者将23:00到次日06:00设定为夜间运行时间范围，如表4。

表4 各速度等级列车夜间运行时间Table 4 Train travel time of each speed level at night

3.5 时间价值

时间价值采用工资法计算，如式(5)、式(6)：

(5)

(6)

2013年武汉地区人均GDP为88 933元，2013年广州地区人均GDP为120 105元，可得武汉、广州旅客时间价值如表5。

表5 武汉、广州两地居民时间价值Table 5 Time value of residents in Wuhan and Guangzhou

根据调查问卷数据统计快速性、经济性、舒适性的权重分别为：0.460 8、0.308 8、0.230 4。由于旅客列车主要是经济活动，旅客所在意的也是经济性，因此可将费用统一量纲，如表6。

表6武汉、广州各个等级列车效用值

Table6UtilityvalueofeachgradetraininWuhanandGuangzhou

列车速度等级/(km·h-1)效用值/元座席卧席160234．3(硬卧)231．1(软卧)140183．9181．1120126．1123．21002．21．6

在对变量量化后，对武广既有线中现运行的各速度等级旅客列车进行分担率计算，如表7。

表7 武汉—广州各速度等级列车客流分担率Table 7 Passenger sharing rate of Wuhan-Guangzhou passenger train with various speed levels

从上述各种客运产品的服务属性可知，若只保留两种速度等级的旅客列车；则应使两种速度等级的旅客列车有显著差异，而两种列车的速度差为20 km/h时，不能拉开速度等级差异，存在着不能符合民众出行需求的因素。除速度等级为100 km/h的客运产品外，其他3种速度等级的旅客列车除旅行时间不同，其他差异较小。而旅行时间则与速度、停站次数及停站时间等有关，如表8。

表8 既有线各速度等级旅客列车客流分担率计算结果Table 8 Calculations results of passenger sharing rate of existing line of passenger trains with various speed levels

通过表8可看出：保留两种速度等级的旅客列车，速度差在20 km/h的情况下，不能很好区别客运产品，达不到预期效果。在既有线旅客列车仅保留两种速度等级的情况下，保留120、160 km/h这两种速度等级的旅客列车方案，能让通道内客流分担率结果最为理想，尽量满足各层次的客流需求。

4 结 语

在客货分线背景下，笔者提出速度合理匹配问题。指出既有线速度匹配应在符合运输能力条件的基础上，以市场需求作为制定客运产品的导向来满足市场需求。

笔者以京广线上“赤壁—岳阳北”区段为研究对象，从分担率的角度出发，选择较好的旅客列车开行组合，针对既有线运能释放后的运输组织特点及新的市场目标，分析不同速度匹配方案对既有线通过能力的影响，从而得到旅客列车速度匹配方案为：旅客列车保留120、160 km/h两种速度等级。

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ReasonableMatchingofTrainSpeedofExistingLineofPassengerandFreightTrains

MA Si, LI Yuan, XU Chuanfen

(School of Transportation and Logistics, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, Sichuan, P.R.China)

According to the change of the transport organization of existing lines after releasing the transport capacity, the reasonable speed level and speed matching principle of existing passenger lines were analyzed on the basis of the transportation quality and demand characteristics. According to the passenger line with different speed levels, the reasonable speed matching was studied. By analyzing “Chibi-Yueyang North” section in Wuhan-Guangzhou Line, a matching scheme that the passenger lines were proposed to retain the speed levels of 120 km/h and 160 km/h was obtained.

traffic and transportation engineering; speed target value; sharing rate; carrying capacity; speed matching

10.3969/j.issn.1674-0696.2017.11.18

2015-11-25；

2016-08-17

马 驷(1969—)，男，安徽濉溪人，副教授，博士，主要从事交通运输规划及管理方面的研究。E-mail: masi24@263.net。

李 原(1990—)，男，山西晋城人，硕士研究生，主要从事交通运输规划及管理方面的研究。E-mail: 1198996958@qq.com。

U292.4+3；O319.56

A

1674-0696(2017)11-096-04

(责任编辑：刘韬)