王 韜

（1.北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京 100070；2.北京市高速鐵路軌道交通運(yùn)行控制系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心，北京 100073）

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城際鐵路開行計(jì)劃自動(dòng)編制初步研究

王 韜1，2

（1.北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京 100070；2.北京市高速鐵路軌道交通運(yùn)行控制系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心，北京 100073）

城際鐵路列車開行計(jì)劃是旅客運(yùn)輸組織的核心，直接決定城際鐵路的經(jīng)營(yíng)策略與服務(wù)質(zhì)量。為研究開行計(jì)劃的自動(dòng)編制方法，以制定列車開行計(jì)劃為研究目標(biāo)，通過分析客流需求、列車開行方案、列車開行計(jì)劃及其間關(guān)系，使用預(yù)留法確定由客流自動(dòng)編制列車開行計(jì)劃的方法與流程，為進(jìn)一步研究提供基礎(chǔ)。

O-D（Original-Destination）客流量；開行方案；開行計(jì)劃

在一定客流量分布情況下，合理地確定列車開行方案與開行計(jì)劃，是銜接旅客運(yùn)輸與列車調(diào)度組織的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，直接決定城際鐵路的經(jīng)營(yíng)策略與服務(wù)質(zhì)量。目前國(guó)內(nèi)外單獨(dú)對(duì)開行計(jì)劃編制系統(tǒng)的研究頗多［2］，但以客流為主線，開行方案、開行計(jì)劃為兩個(gè)階段的自動(dòng)編制系統(tǒng)研究并不多見。開行方案與開行計(jì)劃是緊密聯(lián)系的兩個(gè)內(nèi)容，開行方案是開行計(jì)劃的來源，開行計(jì)劃是開行方案的具體體現(xiàn)。為實(shí)現(xiàn)按流開車，滿足旅客需求，必須以起訖點(diǎn)（Original-Destination，簡(jiǎn)稱O-D）客流為依據(jù)，分階段制定開行方案與開行計(jì)劃。

1　列車開行方案的計(jì)算

旅客列車開行方案，是指確定旅客列車運(yùn)行區(qū)段、列車種類及開行對(duì)數(shù)的計(jì)劃［3］。對(duì)城際客運(yùn)專線而言，路網(wǎng)規(guī)模?。ㄟ\(yùn)營(yíng)初期可不考慮經(jīng)由線路），客流密度大，運(yùn)行區(qū)段基本固定，其開行方案主要是確定列車種類、站停方式與開行對(duì)數(shù)。

1.1列車開行方案的影響因素

O-D客流量：是影響列車開行方案的重要因素，各區(qū)段客運(yùn)密度大小是決定開行方案的基礎(chǔ)。直達(dá)客流大，沿線各城市客流多并集中，則“擇站?！绷熊嚩?；近距離客流大，則“站站停”列車多。

動(dòng)車編組及定員：動(dòng)車編組是指動(dòng)車組所包含的車廂類型與數(shù)量；列車定員指列車編組中乘坐旅客的車廂標(biāo)記定員之和，即一列動(dòng)車組的席位數(shù)。它直接影響列車開行對(duì)數(shù)。在同等客流情況下，動(dòng)車定員數(shù)大，則開行數(shù)量?。粍?dòng)車定員數(shù)小，則開行數(shù)量大。

動(dòng)車組數(shù)量：動(dòng)車組是開行方案實(shí)施時(shí)的具體承擔(dān)者，是開行方案中列車的一個(gè)限制條件。開行方案所需動(dòng)車組不應(yīng)大于動(dòng)車組數(shù)量。

線路通過能力：直接制約開行方案的最大列車開行對(duì)數(shù)。當(dāng)通過能力不足時(shí)，需要采取減少列車開行數(shù)量進(jìn)行調(diào)整。

1.2列車開行方案計(jì)算

綜合以上分析，對(duì)城際列車開行方案而言，需要計(jì)算的內(nèi)容包括列車種類、站停方式與開行數(shù)量。

列車種類：本文將城際客運(yùn)專線的列車種類主要分為直達(dá)列車、擇站停列車、站站停列車3種類型。直達(dá)列車是指只在始發(fā)站與終到站營(yíng)業(yè)的列車；擇站停列車是指在客流量集中的幾個(gè)車站營(yíng)業(yè)的列車；站站停列車是指在列車運(yùn)行范圍內(nèi)，每個(gè)車站都營(yíng)業(yè)的列車。

站停方式：指列車的營(yíng)業(yè)站組合。通常與列車種類結(jié)合在一起，共同表示一個(gè)列車的開行信息。

開行數(shù)量：指某一時(shí)間范圍內(nèi)需要開行的列車數(shù)量。此時(shí)間范圍通常根據(jù)客流時(shí)間段范圍劃分。

為滿足旅客出行需求，提高旅行速度與舒適度，同時(shí)符合“按流開車”的原則，應(yīng)優(yōu)先開行直達(dá)車與擇站停列車，并嚴(yán)格按照O-D客流量進(jìn)行開行方案的計(jì)算。為突出主要計(jì)算內(nèi)容，本文假設(shè)動(dòng)車組及定員只有一種，動(dòng)車組數(shù)量足夠，且任意車站均具備折返條件，對(duì)開行方案的計(jì)算進(jìn)行分析。

1）計(jì)算直達(dá)列車。在原始O-D客流中查找客流起止距離大于DZ（系統(tǒng)設(shè)置參數(shù)），且客流量大于Ce的記錄，則可為此條客流開行直達(dá)列車，營(yíng)業(yè)站為此客流量的出發(fā)站與到達(dá)站。直達(dá)列車開行數(shù)量為：

式中，NZ：直達(dá)列車開行數(shù)量；

OZ：旅客數(shù)量，來源于O-D客流量信息；

Ce：動(dòng)車組定員數(shù)，來源于動(dòng)車組信息；

φ：超載系數(shù)，來源于系統(tǒng)設(shè)置。

2）計(jì)算擇站停列車。在原始O-D客流中減去直達(dá)列車承載客流得到剩余客流，在剩余客流中查找起止距離大于DK（系統(tǒng)設(shè)置參數(shù)），客流量大于Ce的記錄，且到達(dá)站與出發(fā)站滿足前后接續(xù)關(guān)系的N條客流記錄，則可為此N條客流開行擇站停列車，營(yíng)業(yè)站為此N條客流的出發(fā)站與到達(dá)站。擇站停列車開行數(shù)量為：

式中，Nk：擇站停列車開行數(shù)量；

Okmin：N條客流記錄中的最小值，來源O-D客流量信息；

Ce：動(dòng)車組定員數(shù)，來源于動(dòng)車組信息；

φ：超載系數(shù)，來源于系統(tǒng)設(shè)置；

3）計(jì)算站站停列車。將減去直達(dá)列車與擇站停列車承載客流后的剩余客流，轉(zhuǎn)換為各區(qū)段的客流密度（即各相鄰站之間的客流量）。為保證旅客留剩數(shù)量最低，應(yīng)以最大客流密度為依據(jù)來計(jì)算站站停列車開行數(shù)量：

式中，NS：站站停列車開行數(shù)量；

Osmax：區(qū)段客流密度的最大值，由O-D客流量計(jì)算求得；

Ce：動(dòng)車組定員數(shù)，來源于動(dòng)車組信息；

φ：超載系數(shù)，來源于系統(tǒng)設(shè)置。

4）計(jì)算所有列車。將各類列車所需開行數(shù)量相加，即可得全部O-D客流的所需開行數(shù)量：

式中，N：總列車開行數(shù)量。

2　列車開行時(shí)刻表的制定

經(jīng)計(jì)算得到指定時(shí)間段內(nèi)的各類列車數(shù)量后，則可以根據(jù)線路通過能力等相關(guān)參數(shù)值進(jìn)行列車開行時(shí)刻表的計(jì)算。列車時(shí)刻表中的區(qū)間運(yùn)行時(shí)分與站停時(shí)分，可以根據(jù)線路配置獲取，因此列車開行時(shí)刻表制定所需研究主要問題為列車發(fā)車時(shí)刻的確定。

指定時(shí)間段內(nèi)的最大允許列車開行數(shù)量可由下式計(jì)算：

式中，Nmax：最大允許列車開行數(shù)量；

t：指定時(shí)間段內(nèi)的時(shí)間長(zhǎng)度；

i追：線路最小追蹤間隔。

根據(jù)N與Nmax的關(guān)系，列車開行時(shí)間的確定方法分為兩種情況。

2.1N≥Nmax

此時(shí)所需的列車開行數(shù)量等于或超出了線路通過能力，無(wú)法滿足需求，則開行數(shù)量按Nmax確定，列車發(fā)車時(shí)刻為：

式中，Tn：給定時(shí)間段內(nèi)第n躺車的發(fā)車時(shí)刻；

Tst：指定時(shí)間段的開始時(shí)刻；

i追：線路最小追蹤間隔；

n：指定時(shí)間段內(nèi)的列車發(fā)車次序。

2.2 N≤Nmax

此時(shí)所需列車數(shù)量小于線路通過能力，需要對(duì)列車的發(fā)車時(shí)刻進(jìn)行計(jì)算。列車發(fā)車時(shí)刻的確定，主要有以下兩種方法。

1）等間隔法。列車發(fā)車時(shí)刻在時(shí)間段內(nèi)等間隔分布，計(jì)算簡(jiǎn)便，但后期加開臨客計(jì)劃時(shí)，運(yùn)行圖調(diào)整工作量較大。

2）預(yù)留法。先按照最大開行數(shù)量Nmax，求得各Nmax個(gè)列車的發(fā)車時(shí)刻，再?gòu)腘max個(gè)時(shí)刻點(diǎn)中盡可能等間距地選取出N個(gè)時(shí)刻點(diǎn)作為發(fā)車時(shí)刻。此方法計(jì)算稍復(fù)雜，但能保證列車之間的時(shí)間間隔可以插入新列車且不影響原有列車，后期加開臨客計(jì)劃時(shí)工作量小。

考慮計(jì)劃的整體性及基本計(jì)劃與開行計(jì)劃的平衡，選擇預(yù)留法計(jì)算列車發(fā)車時(shí)刻。

3　列車交路計(jì)算

設(shè)有列車L1與L2，當(dāng)滿足以下關(guān)系時(shí)，可以認(rèn)為兩者具備組成同一交路的條件［5］。

1）L1的終到站與L2始發(fā)站相同。

2）L1的終到站與L2始發(fā)站具備列車折返條件。

3）L1的終到時(shí)刻與L2的發(fā)車時(shí)刻間隔，大于列車整備時(shí)間。

根據(jù)以上條件，在所有時(shí)段的計(jì)劃開行列車中，逐步篩選出符合要求的列車，并組成一個(gè)列車交路。若有剩余列車未能與其他列車組成交路，則單獨(dú)組成交路。

4　結(jié)論

以O(shè)-D客流為依據(jù)，自動(dòng)計(jì)算開行方案與開行計(jì)劃，主要包括以下步驟。

1） 根據(jù)O-D客流量計(jì)算直達(dá)列車開行方案。

2） 根據(jù)O-D客流量計(jì)算擇站停列車開行方案。

3） 根據(jù)O-D客流量計(jì)算站站停列車開行方案。

4） 根據(jù)直達(dá)、擇站停、站站停開行方案匯總得到總體列車開行方案。

5） 結(jié)合線路條件與總體列車開行方案，計(jì)算列車開行時(shí)刻表。

6） 根據(jù)線路條件與列車開行時(shí)刻表，計(jì)算列車交路。

7） 匯總列車開行時(shí)刻表及列車交路，得到基本列車開行計(jì)劃。

［1］趙剛.城際客運(yùn)專線運(yùn)輸組織相關(guān)問題研究［D］.成都：西南交通大學(xué)，2007.

［2］汪波，楊浩，牛豐，等.周期運(yùn)行圖編制模型與算法研究［J］. 鐵道學(xué)報(bào)，2007，29（5）：1-6.

［3］葉懷珍.旅客運(yùn)輸組織［M］.成都：西南交大出版社，2000.

［4］張杰，陳釘均，陳韜.節(jié)假日臨時(shí)旅客列車開行方案相關(guān)問題研究［J］.鐵道運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì)，2010，32（1）：43-45.

［5］葉利華.機(jī)車交路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［D］.成都：西南交通大學(xué)，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）