可变编组动车组客货混用可行性研究

杨宇芳，赵 鹏

YANG Yu-fang, ZHAO Peng

（北京交通大学 交通运输学院，北京 100044）

(School of Traffic and Transportation， Beijing Jiaotong University， Beijing 100044， China)

可变编组动车组是指动车组内编组数量可调的一种新型动车组。根据各线路不同需求和站场条件的差异，可变编组动车组能够依据需要进行改编，为不同线路配置不同的编组数量，在适应客流变化的同时，有效提高动车组的运用效率，降低运营成本。基于编组数量可调的特点，可变编组动车组可运用于货运，通过将货运车辆与客车灵活编组，使列车在不额外占用线路能力的条件下完成货运作业。随着互联网零售行业的蓬勃发展，国内快捷货物运输市场潜力巨大，而传统铁路行包运输在快运市场的竞争力不足，2016 年完成的快运量仅占全社会总运量的 3.5%，铁路亟需转变发展模式。在物流市场广阔的发展前景及高速铁路网的逐步完善下，可变编组动车组客货混用为高速铁路 (以下简称“高铁”) 组织快捷运输提供了机遇。在阐述国内外可变编组动车组特点的基础上，结合既有高铁快运模式及特点，分析可变编组客货混编动车组高铁快运模式所具有的优势，从线路能力利用条件、货运车组技术、车站作业组织条件3个方面讨论可变编组客货混编动车组运用的可行性，为可变编组动车组的运用提供借鉴。

1 可变编组动车组技术参数及运用特点

1.1 国内外可变编组动车组技术参数

随着动车组新技术的发展，德国、法国、英国、中国先后研发了编组数量可调的可变编组动车组，不断提升高速铁路列车的服务水平、更好适应市场需求[1]。国外可变编组动车组的典型代表有德国西门子公司的 ICE4 动车组和法国阿尔斯通公司的 AGV 动车组[2]。国内由中车唐山机车车辆有限公司搭建动力相对集中的单、双层可变编组动车组通用技术平台[3]，可实现不同速度等级下的 2～16 辆编组，以及单车备用及更换、单双层车辆混编、头车独立运行[4]，目前样车已生产完成。中车唐山机车车辆有限公司推出的可变编组动车组基本车型包括：座卧式 VIP 头车、卧铺车、双层座卧式 VIP 车、多功能餐车/快递运输合造车、双层二等座车、商务座车、一等座头车等[3]。不同车型的列车定员、功能各不相同，使得列车编组模式更为多样，能够满足客运、货运的不同需求，如双层拖车可设计为双层餐/货车，上部为可供应烹饪等全功能的餐车，下部为具备行包快件运输功能的货舱。多种车型不同编组数量的可灵活编组拓宽了可变编组动车组的运用范围，最长的16辆编组列车长度不超过450m，满足高铁站到发线要求。3 种基本编组车型的设计参数如表1所示。国内外可变编组动车组具体技术参数比较如表2所示。

1.2 可变编组动车组运用特点

表13种基本编组车型的设计参数Tab.1 Design parameters of3major EMU trains

（1）编组灵活。目前世界上较常见的可变编组形式为2组及其以上 (一般不超过4组) 基本编组单元列车之间的重联，其中基本编组单元列车指由合理的动车、拖车及首尾车组成的列车，一般不进行再拆解[5]。例如，德国 S-Bahn 线上运行的单组列车为6节编组，在平峰时段，以单组运行；在高峰时段，单组列车在郊区的非共线区段运行，在市区的共线区段则实现2～3组列车的重联运行。列车在郊区站进行联挂或拆解作业，解编作业效率高，一般全程不超过5min[6]。

表2 国内外可变编组动车组技术参数比较Tab.2 Comparison of the technical parameters of EMU trains with variable formations made at home and abroad

（2）运输经济性提高。对于运输能力较紧张的线路，可以在保持既有服务水平情况下，增加列车编组数量，提高列车定员和运输能力；对于运输能力充裕的线路，采用小编组的可变编组动车组，在保持输送能力不变的条件下增加列车开行频率，提高服务水平[7]。同时，在列车解编的过渡阶段，可变编组避免了由列车频繁进入车辆段所导致的空载牵引耗电，降低了系统能耗[6]。

（3）可便捷拆解、快速维修。可变编组动车组的独立动力功能、网络控制、拖车简约化设计等创新特点，弱化了动车、拖车关联程度，便于故障车拆解、更换、维修[4]。

（4）备检率低。固定编组动车组的动力设备编组固定，需要整列动车组进行热备运营，检备率高达约 23%[1]。在可变编组模型下，列车可以实现单车备用及替换检修[4]，检备率大大降低。

2 可变编组动车组客货混用高铁快运模式优势分析

2.1 既有高铁快运模式及存在问题

高铁快运目前有2种主要方式，一是利用既有日常开行旅客运输实现捎带运输；二是利用高铁确认车实现特定车站间的快速运输。总体来说，既有高铁快运模式存在以下缺点。

（1）运输效率较低，运输成本较高。既有高铁快运模式均使用动车组客车，座椅等客运专用设施占据大量空间，快运货物仅能装卸于座椅间空隙处，货物装载量低，装卸过程仅能通过人力完成，运输效率不高。考虑到线路磨损、列车折旧等因素，高铁快运运输成本较高。此外，使用动车组装载货物的同时减少了运送旅客量，降低了运营部门的收入[4]。

（2）运输覆盖面和经常性难以保障。既有高铁快运模式均是对旅客列车富余能力的灵活运用，其运输组织上必须首先满足旅客运输的需要。确认车模式的列车停站有限，捎带运输必须以动车组旅客上座率不高为条件，对快捷货运市场而言，覆盖面和经常性难以保证，市场竞争力较低。

2.2 高速货运动车组快运模式及存在问题

专列货运动车组是在高速铁路上整列运输快捷货物的专用车辆，使动车组具备小型集装箱和旅客行包快件等符合现代物流需求的运输功能[5]。目前现车已经制造完成。专列货运动车组在货运量、货物尺寸方面具有优势[5]，能实现高速运行、快速装卸、物流流程一体化、安全保障智能化等设计目标，满载情况下的运输效率和运输质量均高于既有快运产品，但仍然存在以下不足。

（1）运输成本、运价较高。高铁动车组购置成本高达 1.2 亿 ～ 1.5 亿元[1]，货运动车组基于 CRH 系列动车组产品技术平台研发，其购置成本远高于行包专用车。另外，货运动车组的运行需要占用运行线，线路折旧及物流配套设施的建设导致运输成本较高，运输市场价格上升。

（2）有效运输量不足。高铁快运与航空、既有行包运输均为竞争关系，考虑到其较高的运价水平和运输速度快、准时性强的特点，高铁快运的目标市场定位于运输价格敏感性低、时效性要求高的急件和高附加值货物等。这类货物在快运市场中份额较低，并且信函、鲜花等货物重量和体积较小，很难满足专列货运动车组的要求。

（3）产品覆盖面和运送频率难以保障。货物有效运输量不足，难以支撑专列货运动车组往复运行，产品运输经常性难以保障。从运营效益角度考虑，专列货运动车组的运行交路只能围绕高附加值货物量集中的城市设计，影响高铁快运的市场覆盖面。

（4）配套设施不足。为避免与旅客进出站流线发生冲突，专列快运货物需配备装卸场所，并设置在旅客乘降区域外的独立区域。对比捎带运输模式，货运专列运载货物更多，对装卸器具、装卸速度要求更高，既有高铁站基本上不具备相应条件，另行设置作业地点则会进一步增加运输成本。

2.3 可变编组动车组客货混用高铁快运模式的优势

可变编组动车组客货混用是充分利用动车组编组数量可调特性，通过在动车组列车中编入货运车组的方式开展快捷货物运输的一种新快运产品形式。同既有高铁快运模式相比，可变编组动车组客货混用具备以下优势。

（1）运输成本更低。同高铁捎带运输类似，可变编组动车组客货混用可在不占用线路能力的情况下，简单地利用既有客运列车运行线完成快捷货物的运输任务，其成本核算可仅考虑货运车组的折旧，运输成本较低，相较于需占用运行线的货运动车组而言，在经济性上更具有优势，有利于在货运市场上与航空运输的竞争。

（2）运输效率高、运输覆盖面更广。由于可变编组动车组可解编的特点，运输组织部门可根据货流情况灵活调整编挂货运车组数量，车组空间利用率及使用效率明显提高。灵活的编组方式使得货物运输OD不再仅限于原有客运线路，智能化设备的运用可实现较方便的中转，任意两点可以开通高铁快运业务，高铁快运覆盖面更广。

（3）对配套设施要求较低。对比货运动车组，客货混编动车组货物运载量较小，对站台等货物作业地点要求较低，可充分利用既有高铁客运车站的汽车进出通道或无障碍通道。物流企业可以以标准化器具的形式，利用客运站台的端部或尾部完成到发快件货物的装、卸，避免对旅客流线产生较大影响。

4 种高铁快运模式的技术经济效果比较如表 3所示。

3 可变编组动车组客货混用可行性分析

3.1 我国既有高速线路能力利用条件的可行性

既有高速铁路能力利用率和上座率的高低是能否实现高铁客货混运的基础性条件。根据统计数据，2016 年我国长大干线、区域客运专线、城际高速铁路的上座率分别约为 60%，80%，80%。长大干线列车运输能力明显冗余，8 节固定编组列车大约存在3节车厢的浪费，16 节固定编组列车大约存在6节车厢的浪费。城际高速铁路线路能力利用率则存在较大差异，如海南环岛高速铁路 (海口—三亚—海口)、武石城际铁路 (武汉—鄂州—黄石—大冶)、武孝城际铁路 (汉口—孝感)、广珠城际铁路 (广州—珠海/新会) 等上座率均高达 90%，郑开城际铁路 (郑州—宋城路)、长珲城际铁路 (长春—珲春) 等上座率较低，约为 50%～60%，而广肇城际铁路 (广州—肇庆)、长株潭城际铁路 (长沙—株洲—湘潭) 等上座率仅达 30%。城际铁路不同线路能力利用率差异大，而城际列车多为8节编组，运输能力上存在大量浪费。目前，我国快递业异地快件量约占全年快递量 70%，同城快递量约占 30%，根据高铁线路运营情况，可考虑在长大干线上开行可变编组客货混用动车组，利用列车虚糜的能力开展快捷货物运输，在提高列车能力利用率的同时提高收益。而在城际线路上，则可考虑增加编组数量，在不占用线路能力的情况下开展同城快捷货物运输，在增加收入的同时提高了设备利用率。总体来说，高速铁路线路结构和能力、上座率情况满足可变编组动车组客货混用条件。

表3 4种高铁快运模式的技术经济效果比较Tab.3 Comparison of the technical and economic effects of four types of high-speed railway freight service modes

3.2 可变编组动车组在货运车组技术上的可行性

动车组车组是否适合载货是利用可变编组列车开展快捷货运的关键问题。从载货种类来看，动车组列车运行速度快、安全准时、运行平稳，适合文件、急件、电子产品等急件和高附加值货物的运输。由于动车组车辆不具备冷藏冷冻设备，考虑到旅客乘坐的舒适性，鲜花、生鲜食品和带异味的冷藏冷冻货物不适合由动车组车组运输。从载重分析，高铁快运主要面向急件和高附加值货物，此类货物比重一般较小，按行包和行邮专列标记载重情况计算，其满载重量一般不会超过20t 的合理载重水平。从技术性能分析，高铁快运车组由高速旅客列车车底改造而来，因而其在线间距、曲线半径、隧道断面、列车控制系统等主要技术指标上均能达到高铁要求。

3.3 可变编组动车组在车站作业组织条件上的可行性

从车站功能角度考虑，目前全路的货运站和货场大部分仍以传统铁路货运生产为中心，功能单一[8]，而多数新建的高铁车站基本没有设置或预留货运作业通道及相关场所，不具备车站货运作业的基本条件。高铁快运业务的正常运作需有专门的场所办理相关业务，因而需建立快件处理中心或与物流企业合作。快件处理中心包括快运处和仓库，主要具备3个功能：制定相关制度、标准、作业流程；受理、交接集装件，并安排相关工作人员；货物的暂时存储功能。快件处理中心功能示意图如图1所示。

图1 快件处理中心功能示意图Fig.1 Function roadmap of an express handling center

从站台装卸作业流程考虑，现有高铁站台以旅客运输为主要功能，建造时未采取硬化加固措施，不能承受汽车和装卸机械的重量，不适合大规模的货物装卸作业及长时间的占用。对于已建成的高铁站，站台长度、数量均已定型，改造成本过高，当货运量不大时，不应进行站台改造，可通过空间管理手段，在现有站台的基础上划分专用货物装卸作业区，最大程度地减少货物运输对旅客运输的干扰；对于有大量始发终到快运业务的车站，货运作业对车站客运组织影响较大、不适合在站内进行，应在货物站台附近规划具备大批量货物集散、装卸能力的快运业务处理中心或对现有的铁路行邮行包基地进行整合规划，使其具备列车接发、货物仓储、快速装卸等相关功能。

从货物运输进出站通道角度考虑，现有高铁站仅为旅客运输设计，没有预留货物通道，现行条件下货物的进、出站均占用客运通道，货运作业效率较低的同时旅客通过的安全性也大幅下降，因而需要合理规划货物通道。对于既有线高铁站，货物通道可与行包作业的进出站通道一致；大型新建高铁站一般为3层式站房结构，可以保证旅客和货物的安全、减少客货交叉干扰为原则，根据车站布局合理选择进出站通道。

综上所述，车站的货运业务办理、货物仓储及装卸环节均可与物流企业合作，铁路车站可通过优化站内运输组织工作完成上述作业过程，涉及改造内容较少，实现难度不大。

4 结束语

如何合理运用铁路基础建设投资，打造现代化铁路物流基础设施，协调和运作点线结合的路网结构，吸纳社会零散货源，提高铁路运输方式的市场比重仍然是一个有待进一步解决的问题[9]。针对目前高速铁路运输能力利用率低的情况，运用可变编组动车组可以在不降低旅客运输服务质量的前提下，通过在动车组上加挂货物车组的方式开展快捷货物运输。另外，经过对高速铁路网能力及高铁列车上座率、高铁适合的快运货物特点与货车车组的适应性、货车车组快速装卸技术及行包通道配置、进出站组织等方面的论证，可变编组的客货混用动车组完全具备在高速铁路应用的技术条件，在高速铁路快捷货运领域具有良好的应用前景。由于该型动车组还未投入使用，部分数据缺失，从而无法精确计算其运营经济效益，在具体运用方式、运输组织方法等方面还需要做进一步深入探讨。

[1] 宫文平，李 博. 国内外灵活编组动车组发展[J]. 国外铁道车辆，2015，52(2)：34-37.GONG Wen-ping，LI Bo. Analysis of the Development of Flexity Marshalling EMUs in China and Foreign Countries[J].Foreign Rolling Stock，2015，52(2)：34-37.

[2] MURRAY H. 法国AGV列车[J]. 国外铁道车辆，2008，45(5)：8.

[3] 黄俊辉. 可变编组动车组设计[M]. 北京：中国铁道出版社，2015.

[4] 熊 力，沈立伟，丁立卿，等. 论可变编组动车组在京津冀交通圈中的应用[J]. 现代城市轨道交通，2017(8)：1-7.XIONG Li，SHEN Li-wei，DING Li-qing，et al. Practice of Variable Configuration of EMU in Beijing-Tianjing-Hebei Region[J]. Modern Urban Transit，2017(8)：1-7.

[5] 禹丹丹，韩宝明，张 琦，等. 基于灵活编组的轨道交通列车开行方案优化办法[J]. 北京交通大学学报，2015，39(6)：21-31.YU Dan-dan，HAN Bao-ming，ZHANG Qi，et al.Optimization Method For Train Plan of Urban Rail Transit based on the Flexible Length of Train Formation[J]. Journal of Beijing Jiaotong University，2015，39(6)：21-31.

[6] 雷晓瑜，杨国飞，易晨阳，等. 轨道交通灵活编组及其组合运输组织特点的探讨[J]. 铁道运输与经济，2015，37(9)：64-69.LEI Xiao-yu，YANG Guo-fei，YI Chen-yang，et al.Discussion on Flexible Formation of Rail Transit and Its Characteristics of Combined Transport Organization[J].Railway Transport and Economy，2015，37 (9)：64-69.

[7] 康洪军，赵 鹏，杨 帅，等. 可变编组动车组合理运用方式及其适用范围分析[J]. 综合运输，2017，39 (9)：64-67.

[8] 马玉坤，安 迪，刘 冰. 我国铁路现代物流发展对策探讨[J]. 铁道货运，2016，34(1)：14-18，24.MA Yu-kun，AN Di，LIU Bing. Discussion on the Development Countermeasures of Railway Modern Logistics in China[J].Railway Freight Transport，2016，34(1)：14-18，24.

[9] 陈志业. 我国铁路发展现代物流对策探讨[J]. 铁道运输与经济，2017，39 (1)：33-35.CHEN Zhi-ye. Discussion on the Development of Modern Logistics in Chinese Railways[J]. Railway Transport and Economy，2017，39 (1)：33-35.