羅繼華,黃小鋼,楊 輝

(中鐵第四勘察設(shè)計院集團有限公司,武漢 430063)

1 概述

到2020年，全國將建成客運專線16 000 km，開行動車組約2 000列。合理確定動車組的配屬及動車段(所)規(guī)模，是客運專線建設(shè)的重點內(nèi)容之一。由于動車組價格昂貴，因此如何合理配置并使用動車組，減少其數(shù)量，縮小動車段(所)規(guī)模，壓縮工程投資，提高動車組運用效率，是客運專線設(shè)計、建設(shè)的重要工作環(huán)節(jié)，做好這項工作對推進高速鐵路的可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。

本文采用Excel表格函數(shù)的方法，建立基于列車對數(shù)、周轉(zhuǎn)時間、日車公里、動車段(所)規(guī)模等參數(shù)的數(shù)學(xué)模型，可動態(tài)反映動車組周轉(zhuǎn)相關(guān)參數(shù)，并據(jù)此計算出客運專線或鐵路樞紐內(nèi)動車組運用套數(shù)、動車段(所)規(guī)模，優(yōu)化動車組與段(所)的關(guān)系，從而減少動車組配屬數(shù)量、縮小動車段(所)規(guī)模、提高動車組運用效率[1-3]。

2 動車組周轉(zhuǎn)參數(shù)

2.1 動車組周轉(zhuǎn)接續(xù)

所謂動車組接續(xù)，即某一動車組按開行方案擔(dān)當(dāng)交路，行至終點站或立即折返接續(xù)、或回段折返接續(xù)、或回段檢查作業(yè)后接續(xù)，回到始發(fā)站完成一次交路任務(wù)，當(dāng)該動車組未超過規(guī)定的日檢里程和末班收車時間，可繼續(xù)擔(dān)當(dāng)下一個交路任務(wù)[4-6]。

為計算方便，將上述三種接續(xù)簡化為一個折返時間參數(shù)參與建模。

2.2 動車組運營時間

按照國內(nèi)目前動車組運營方式，動車組一般白天上線運營，晚上回動車段(所)檢修，因此設(shè)定動車組運營時間在6：00～24：00，具體到某一條客運專線，可根據(jù)實際情況實時調(diào)整[7]。

2.3 動車組日車公里

日車公里，是指動車組上線運營一天的全部里程之和。根據(jù)鐵道部的檢修規(guī)程，當(dāng)動車組日車公里達到規(guī)定值時應(yīng)進行技術(shù)檢查或檢修，因此在周轉(zhuǎn)數(shù)學(xué)模型中將日車公里指標(biāo)，與動車組運營時間一并對動車組的運營許可形成雙重控制條件。對于長大交路而言，運營時間與日車公里作為超限警示，不作為控制性因素參與計算。

3 建立動車組周轉(zhuǎn)模型

基于Excel表格函數(shù)功能，開展動車組周轉(zhuǎn)計算方法研究，能夠很好地反映單交路或套跑交路中動車組運用駐勤、周轉(zhuǎn)接續(xù)、日車公里、運營時間等詳細參數(shù)；可準(zhǔn)確統(tǒng)計動車組配屬、擔(dān)當(dāng)交路、運營時間等參數(shù)；對于超限指標(biāo)，具有警示功能。

對于每個交路，根據(jù)速度等級，將動車組分為A類車(時速300 km)、B類車(時速250 km及以下)，根據(jù)編組類型分為長編組、短編組，計算過程中按“A長”、“A短”、“B長”、“B短”4種車型分開計算。

3.1 流程(圖1)

3.2 約束條件

在動車組周轉(zhuǎn)模型中，對于每個交路，需輸入基本參數(shù)，包括交路序號、起終點站、列車對數(shù)(A、B類)、編組類型(長、短編組的百分比)、交路長度、運行速度、運營時間、折返時間。

3.3 動車組單交路周轉(zhuǎn)模型

動車組的單交路周轉(zhuǎn)前提條件是，必須滿足上一列動車組到達時間加折返時間，應(yīng)早于下一列動車組的發(fā)車時間。根據(jù)列車對數(shù)、運營時間、折返時間、交路長度、運行速度等參數(shù)，動車組配屬套數(shù)計算

N=2a/T+tL/v+t取整，舍取整，入(1)

式中N——套數(shù)；

a——對數(shù)；

T——運營時間，h；

t——折返時間，h；

L——交路長度，km；

v——運行速度，km/h。

此算法從單交路動車組的運營能力出發(fā)，計算出此交路中所需的動車組套數(shù)。

3.4 動車組套跑交路周轉(zhuǎn)模型

為了減少動車組套數(shù)，考慮在列車對數(shù)較少的中、短程交路中，安排能力富余的動車組套跑相鄰的中、短程交路，盡量提高動車組運用效率。判斷某一動車組是否具有套跑能力，需根據(jù)日車公里、運營時間與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進行對比分析。

日車公里=L×a×2N(2)

運營時間=2×a×(L/v+t)N-t(3)

以杭州樞紐為例，基于Excel表格函數(shù)的動車組周轉(zhuǎn)計算概況見表1。

由表1可知，對于A類車長編組，交路6與交路10、交路12與交路17具備套跑條件；對于A類車短編組，交路8與交路14具備套跑條件；對于B類車長編組，交路19與交路21具備套跑條件，在套跑計算過程中，系統(tǒng)將相關(guān)交路的動車套數(shù)進行合并核減，并以底色標(biāo)出，見表2。

3.5 動車組統(tǒng)計模型

(1)單交路中動車組擔(dān)當(dāng)?shù)姆峙?/p>

在各交路中，當(dāng)某一站作為起點站或終點站時，分別統(tǒng)計應(yīng)承擔(dān)的套數(shù)，然后求和。

當(dāng)車站對應(yīng)著一個動車段(所)的時候，需計算存車線及檢查庫線數(shù)(折合成長編組)。

檢查庫線數(shù)=A長+A短/23+B長+B短/27(4)

存車線=A長+B長+A短+B短2×1.1-檢查庫線數(shù)(5)

(2)各交路綜合統(tǒng)計

如上所述，杭州樞紐各交路統(tǒng)計顯示，可任意查看各站點擔(dān)當(dāng)?shù)膭榆嚱M套數(shù)，詳見表3。

表1 基于Excel表格函數(shù)周轉(zhuǎn)計算表概況

表2 經(jīng)套跑優(yōu)化后的計算概況

表3 樞紐統(tǒng)計表概況

4 研究結(jié)論

(1)本文基于Excel表格函數(shù)和統(tǒng)計功能，提出動車組運用周轉(zhuǎn)計算方法，運用周轉(zhuǎn)計算表計算出單交路或套跑所需動車組套數(shù)及車站駐勤車數(shù)，突破了傳統(tǒng)簡單化、平均化計算方式的局限性，實現(xiàn)了交路接續(xù)、動車組套跑的邏輯判斷和計算以及動車組配屬統(tǒng)計。

(2)動態(tài)調(diào)整相關(guān)參數(shù)，優(yōu)化動車組運營參數(shù)，可減少動車組配屬，縮小動車段(所)規(guī)模，減少工程投資。

[1] 周智勇.高速鐵路動車底運用仿真的研究[J].中國水運，2006(8)：41-42.

[2] 傅八路，周智勇，黃小鋼.武廣鐵路客運專線動車組運用效率與檢修基地規(guī)模研究[J].鐵道設(shè)計標(biāo)準(zhǔn),2010(1):32-37.

[3] 王亞麗，黃小鋼.武廣客運專線武漢動車段運用場通過能力研究[J].鐵道勘察, 2010(2):81-83.

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[5] 周海鳳.武漢和諧型大功率機車檢修基地方案研究[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，2009(4).

[6] 謝美全，毛保華，何天健，陳振起.多交路動車組周轉(zhuǎn)模型研究[J].中國鐵路,2010(6):50-58.

[7] 單仕平.淺談高速動車組列車車底交路接續(xù)與優(yōu)化[J].上海鐵道科技,2011(2):39-40.

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[9] 鐵道第四勘察設(shè)計院.鐵路工程設(shè)計技術(shù)手冊·站場及樞紐[M].北京:中國鐵道出版社，2006.