楊宇芳，趙 鵬

YANG Yu-fang, ZHAO Peng

（北京交通大學(xué)?交通運輸學(xué)院，北京?100044）

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

可變編組動車組是指動車組內(nèi)編組數(shù)量可調(diào)的一種新型動車組。根據(jù)各線路不同需求和站場條件的差異，可變編組動車組能夠依據(jù)需要進行改編，為不同線路配置不同的編組數(shù)量，在適應(yīng)客流變化的同時，有效提高動車組的運用效率，降低運營成本?；诰幗M數(shù)量可調(diào)的特點，可變編組動車組可運用于貨運，通過將貨運車輛與客車靈活編組，使列車在不額外占用線路能力的條件下完成貨運作業(yè)。隨著互聯(lián)網(wǎng)零售行業(yè)的蓬勃發(fā)展，國內(nèi)快捷貨物運輸市場潛力巨大，而傳統(tǒng)鐵路行包運輸在快運市場的競爭力不足，2016 年完成的快運量僅占全社會總運量的 3.5%，鐵路亟需轉(zhuǎn)變發(fā)展模式。在物流市場廣闊的發(fā)展前景及高速鐵路網(wǎng)的逐步完善下，可變編組動車組客貨混用為高速鐵路 (以下簡稱“高鐵”) 組織快捷運輸提供了機遇。在闡述國內(nèi)外可變編組動車組特點的基礎(chǔ)上，結(jié)合既有高鐵快運模式及特點，分析可變編組客貨混編動車組高鐵快運模式所具有的優(yōu)勢，從線路能力利用條件、貨運車組技術(shù)、車站作業(yè)組織條件3個方面討論可變編組客貨混編動車組運用的可行性，為可變編組動車組的運用提供借鑒。

1 可變編組動車組技術(shù)參數(shù)及運用特點

1.1 國內(nèi)外可變編組動車組技術(shù)參數(shù)

隨著動車組新技術(shù)的發(fā)展，德國、法國、英國、中國先后研發(fā)了編組數(shù)量可調(diào)的可變編組動車組，不斷提升高速鐵路列車的服務(wù)水平、更好適應(yīng)市場需求[1]。國外可變編組動車組的典型代表有德國西門子公司的 ICE4 動車組和法國阿爾斯通公司的 AGV 動車組[2]。國內(nèi)由中車唐山機車車輛有限公司搭建動力相對集中的單、雙層可變編組動車組通用技術(shù)平臺[3]，可實現(xiàn)不同速度等級下的 2～16 輛編組，以及單車備用及更換、單雙層車輛混編、頭車獨立運行[4]，目前樣車已生產(chǎn)完成。中車唐山機車車輛有限公司推出的可變編組動車組基本車型包括：座臥式 VIP 頭車、臥鋪車、雙層座臥式 VIP 車、多功能餐車/快遞運輸合造車、雙層二等座車、商務(wù)座車、一等座頭車等[3]。不同車型的列車定員、功能各不相同，使得列車編組模式更為多樣，能夠滿足客運、貨運的不同需求，如雙層拖車可設(shè)計為雙層餐/貨車，上部為可供應(yīng)烹飪等全功能的餐車，下部為具備行包快件運輸功能的貨艙。多種車型不同編組數(shù)量的可靈活編組拓寬了可變編組動車組的運用范圍，最長的16輛編組列車長度不超過450m，滿足高鐵站到發(fā)線要求。3 種基本編組車型的設(shè)計參數(shù)如表1所示。國內(nèi)外可變編組動車組具體技術(shù)參數(shù)比較如表2所示。

1.2 可變編組動車組運用特點

表13種基本編組車型的設(shè)計參數(shù)Tab.1 Design parameters of3major EMU trains

（1）編組靈活。目前世界上較常見的可變編組形式為2組及其以上 (一般不超過4組) 基本編組單元列車之間的重聯(lián)，其中基本編組單元列車指由合理的動車、拖車及首尾車組成的列車，一般不進行再拆解[5]。例如，德國 S-Bahn 線上運行的單組列車為6節(jié)編組，在平峰時段，以單組運行；在高峰時段，單組列車在郊區(qū)的非共線區(qū)段運行，在市區(qū)的共線區(qū)段則實現(xiàn)2～3組列車的重聯(lián)運行。列車在郊區(qū)站進行聯(lián)掛或拆解作業(yè)，解編作業(yè)效率高，一般全程不超過5min[6]。

表2 國內(nèi)外可變編組動車組技術(shù)參數(shù)比較Tab.2 Comparison of the technical parameters of EMU trains with variable formations made at home and abroad

（2）運輸經(jīng)濟性提高。對于運輸能力較緊張的線路，可以在保持既有服務(wù)水平情況下，增加列車編組數(shù)量，提高列車定員和運輸能力；對于運輸能力充裕的線路，采用小編組的可變編組動車組，在保持輸送能力不變的條件下增加列車開行頻率，提高服務(wù)水平[7]。同時，在列車解編的過渡階段，可變編組避免了由列車頻繁進入車輛段所導(dǎo)致的空載牽引耗電，降低了系統(tǒng)能耗[6]。

（3）可便捷拆解、快速維修?？勺兙幗M動車組的獨立動力功能、網(wǎng)絡(luò)控制、拖車簡約化設(shè)計等創(chuàng)新特點，弱化了動車、拖車關(guān)聯(lián)程度，便于故障車拆解、更換、維修[4]。

（4）備檢率低。固定編組動車組的動力設(shè)備編組固定，需要整列動車組進行熱備運營，檢備率高達約 23%[1]。在可變編組模型下，列車可以實現(xiàn)單車備用及替換檢修[4]，檢備率大大降低。

2 可變編組動車組客貨混用高鐵快運模式優(yōu)勢分析

2.1 既有高鐵快運模式及存在問題

高鐵快運目前有2種主要方式，一是利用既有日常開行旅客運輸實現(xiàn)捎帶運輸；二是利用高鐵確認車實現(xiàn)特定車站間的快速運輸?？傮w來說，既有高鐵快運模式存在以下缺點。

（1）運輸效率較低，運輸成本較高。既有高鐵快運模式均使用動車組客車，座椅等客運專用設(shè)施占據(jù)大量空間，快運貨物僅能裝卸于座椅間空隙處，貨物裝載量低，裝卸過程僅能通過人力完成，運輸效率不高?？紤]到線路磨損、列車折舊等因素，高鐵快運運輸成本較高。此外，使用動車組裝載貨物的同時減少了運送旅客量，降低了運營部門的收入[4]。

（2）運輸覆蓋面和經(jīng)常性難以保障。既有高鐵快運模式均是對旅客列車富余能力的靈活運用，其運輸組織上必須首先滿足旅客運輸?shù)男枰?。確認車模式的列車停站有限，捎帶運輸必須以動車組旅客上座率不高為條件，對快捷貨運市場而言，覆蓋面和經(jīng)常性難以保證，市場競爭力較低。

2.2 高速貨運動車組快運模式及存在問題

專列貨運動車組是在高速鐵路上整列運輸快捷貨物的專用車輛，使動車組具備小型集裝箱和旅客行包快件等符合現(xiàn)代物流需求的運輸功能[5]。目前現(xiàn)車已經(jīng)制造完成。專列貨運動車組在貨運量、貨物尺寸方面具有優(yōu)勢[5]，能實現(xiàn)高速運行、快速裝卸、物流流程一體化、安全保障智能化等設(shè)計目標，滿載情況下的運輸效率和運輸質(zhì)量均高于既有快運產(chǎn)品，但仍然存在以下不足。

（1）運輸成本、運價較高。高鐵動車組購置成本高達 1.2 億 ～ 1.5 億元[1]，貨運動車組基于 CRH 系列動車組產(chǎn)品技術(shù)平臺研發(fā)，其購置成本遠高于行包專用車。另外，貨運動車組的運行需要占用運行線，線路折舊及物流配套設(shè)施的建設(shè)導(dǎo)致運輸成本較高，運輸市場價格上升。

（2）有效運輸量不足。高鐵快運與航空、既有行包運輸均為競爭關(guān)系，考慮到其較高的運價水平和運輸速度快、準時性強的特點，高鐵快運的目標市場定位于運輸價格敏感性低、時效性要求高的急件和高附加值貨物等。這類貨物在快運市場中份額較低，并且信函、鮮花等貨物重量和體積較小，很難滿足專列貨運動車組的要求。

（3）產(chǎn)品覆蓋面和運送頻率難以保障。貨物有效運輸量不足，難以支撐專列貨運動車組往復(fù)運行，產(chǎn)品運輸經(jīng)常性難以保障。從運營效益角度考慮，專列貨運動車組的運行交路只能圍繞高附加值貨物量集中的城市設(shè)計，影響高鐵快運的市場覆蓋面。

（4）配套設(shè)施不足。為避免與旅客進出站流線發(fā)生沖突，專列快運貨物需配備裝卸場所，并設(shè)置在旅客乘降區(qū)域外的獨立區(qū)域。對比捎帶運輸模式，貨運專列運載貨物更多，對裝卸器具、裝卸速度要求更高，既有高鐵站基本上不具備相應(yīng)條件，另行設(shè)置作業(yè)地點則會進一步增加運輸成本。

2.3 可變編組動車組客貨混用高鐵快運模式的優(yōu)勢

可變編組動車組客貨混用是充分利用動車組編組數(shù)量可調(diào)特性，通過在動車組列車中編入貨運車組的方式開展快捷貨物運輸?shù)囊环N新快運產(chǎn)品形式。同既有高鐵快運模式相比，可變編組動車組客貨混用具備以下優(yōu)勢。

（1）運輸成本更低。同高鐵捎帶運輸類似，可變編組動車組客貨混用可在不占用線路能力的情況下，簡單地利用既有客運列車運行線完成快捷貨物的運輸任務(wù)，其成本核算可僅考慮貨運車組的折舊，運輸成本較低，相較于需占用運行線的貨運動車組而言，在經(jīng)濟性上更具有優(yōu)勢，有利于在貨運市場上與航空運輸?shù)母偁帯?/p>

（2）運輸效率高、運輸覆蓋面更廣。由于可變編組動車組可解編的特點，運輸組織部門可根據(jù)貨流情況靈活調(diào)整編掛貨運車組數(shù)量，車組空間利用率及使用效率明顯提高。靈活的編組方式使得貨物運輸OD不再僅限于原有客運線路，智能化設(shè)備的運用可實現(xiàn)較方便的中轉(zhuǎn)，任意兩點可以開通高鐵快運業(yè)務(wù)，高鐵快運覆蓋面更廣。

（3）對配套設(shè)施要求較低。對比貨運動車組，客貨混編動車組貨物運載量較小，對站臺等貨物作業(yè)地點要求較低，可充分利用既有高鐵客運車站的汽車進出通道或無障礙通道。物流企業(yè)可以以標準化器具的形式，利用客運站臺的端部或尾部完成到發(fā)快件貨物的裝、卸，避免對旅客流線產(chǎn)生較大影響。

4 種高鐵快運模式的技術(shù)經(jīng)濟效果比較如表 3所示。

3 可變編組動車組客貨混用可行性分析

3.1 我國既有高速線路能力利用條件的可行性

既有高速鐵路能力利用率和上座率的高低是能否實現(xiàn)高鐵客貨混運的基礎(chǔ)性條件。根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2016 年我國長大干線、區(qū)域客運專線、城際高速鐵路的上座率分別約為 60%，80%，80%。長大干線列車運輸能力明顯冗余，8 節(jié)固定編組列車大約存在3節(jié)車廂的浪費，16 節(jié)固定編組列車大約存在6節(jié)車廂的浪費。城際高速鐵路線路能力利用率則存在較大差異，如海南環(huán)島高速鐵路 (?？凇齺啞？?、武石城際鐵路 (武漢—鄂州—黃石—大冶)、武孝城際鐵路 (漢口—孝感)、廣珠城際鐵路 (廣州—珠海/新會) 等上座率均高達 90%，鄭開城際鐵路 (鄭州—宋城路)、長琿城際鐵路 (長春—琿春) 等上座率較低，約為 50%～60%，而廣肇城際鐵路 (廣州—肇慶)、長株潭城際鐵路 (長沙—株洲—湘潭) 等上座率僅達 30%。城際鐵路不同線路能力利用率差異大，而城際列車多為8節(jié)編組，運輸能力上存在大量浪費。目前，我國快遞業(yè)異地快件量約占全年快遞量 70%，同城快遞量約占 30%，根據(jù)高鐵線路運營情況，可考慮在長大干線上開行可變編組客貨混用動車組，利用列車虛糜的能力開展快捷貨物運輸，在提高列車能力利用率的同時提高收益。而在城際線路上，則可考慮增加編組數(shù)量，在不占用線路能力的情況下開展同城快捷貨物運輸，在增加收入的同時提高了設(shè)備利用率。總體來說，高速鐵路線路結(jié)構(gòu)和能力、上座率情況滿足可變編組動車組客貨混用條件。

表3 4種高鐵快運模式的技術(shù)經(jīng)濟效果比較Tab.3 Comparison of the technical and economic effects of four types of high-speed railway freight service modes

3.2 可變編組動車組在貨運車組技術(shù)上的可行性

動車組車組是否適合載貨是利用可變編組列車開展快捷貨運的關(guān)鍵問題。從載貨種類來看，動車組列車運行速度快、安全準時、運行平穩(wěn)，適合文件、急件、電子產(chǎn)品等急件和高附加值貨物的運輸。由于動車組車輛不具備冷藏冷凍設(shè)備，考慮到旅客乘坐的舒適性，鮮花、生鮮食品和帶異味的冷藏冷凍貨物不適合由動車組車組運輸。從載重分析，高鐵快運主要面向急件和高附加值貨物，此類貨物比重一般較小，按行包和行郵專列標記載重情況計算，其滿載重量一般不會超過20t 的合理載重水平。從技術(shù)性能分析，高鐵快運車組由高速旅客列車車底改造而來，因而其在線間距、曲線半徑、隧道斷面、列車控制系統(tǒng)等主要技術(shù)指標上均能達到高鐵要求。

3.3 可變編組動車組在車站作業(yè)組織條件上的可行性

從車站功能角度考慮，目前全路的貨運站和貨場大部分仍以傳統(tǒng)鐵路貨運生產(chǎn)為中心，功能單一[8]，而多數(shù)新建的高鐵車站基本沒有設(shè)置或預(yù)留貨運作業(yè)通道及相關(guān)場所，不具備車站貨運作業(yè)的基本條件。高鐵快運業(yè)務(wù)的正常運作需有專門的場所辦理相關(guān)業(yè)務(wù)，因而需建立快件處理中心或與物流企業(yè)合作?？旒幚碇行陌爝\處和倉庫，主要具備3個功能：制定相關(guān)制度、標準、作業(yè)流程；受理、交接集裝件，并安排相關(guān)工作人員；貨物的暫時存儲功能?？旒幚碇行墓δ苁疽鈭D如圖1所示。

圖1 快件處理中心功能示意圖Fig.1 Function roadmap of an express handling center

從站臺裝卸作業(yè)流程考慮，現(xiàn)有高鐵站臺以旅客運輸為主要功能，建造時未采取硬化加固措施，不能承受汽車和裝卸機械的重量，不適合大規(guī)模的貨物裝卸作業(yè)及長時間的占用。對于已建成的高鐵站，站臺長度、數(shù)量均已定型，改造成本過高，當貨運量不大時，不應(yīng)進行站臺改造，可通過空間管理手段，在現(xiàn)有站臺的基礎(chǔ)上劃分專用貨物裝卸作業(yè)區(qū)，最大程度地減少貨物運輸對旅客運輸?shù)母蓴_；對于有大量始發(fā)終到快運業(yè)務(wù)的車站，貨運作業(yè)對車站客運組織影響較大、不適合在站內(nèi)進行，應(yīng)在貨物站臺附近規(guī)劃具備大批量貨物集散、裝卸能力的快運業(yè)務(wù)處理中心或?qū)ΜF(xiàn)有的鐵路行郵行包基地進行整合規(guī)劃，使其具備列車接發(fā)、貨物倉儲、快速裝卸等相關(guān)功能。

從貨物運輸進出站通道角度考慮，現(xiàn)有高鐵站僅為旅客運輸設(shè)計，沒有預(yù)留貨物通道，現(xiàn)行條件下貨物的進、出站均占用客運通道，貨運作業(yè)效率較低的同時旅客通過的安全性也大幅下降，因而需要合理規(guī)劃貨物通道。對于既有線高鐵站，貨物通道可與行包作業(yè)的進出站通道一致；大型新建高鐵站一般為3層式站房結(jié)構(gòu)，可以保證旅客和貨物的安全、減少客貨交叉干擾為原則，根據(jù)車站布局合理選擇進出站通道。

綜上所述，車站的貨運業(yè)務(wù)辦理、貨物倉儲及裝卸環(huán)節(jié)均可與物流企業(yè)合作，鐵路車站可通過優(yōu)化站內(nèi)運輸組織工作完成上述作業(yè)過程，涉及改造內(nèi)容較少，實現(xiàn)難度不大。

4 結(jié)束語

如何合理運用鐵路基礎(chǔ)建設(shè)投資，打造現(xiàn)代化鐵路物流基礎(chǔ)設(shè)施，協(xié)調(diào)和運作點線結(jié)合的路網(wǎng)結(jié)構(gòu)，吸納社會零散貨源，提高鐵路運輸方式的市場比重仍然是一個有待進一步解決的問題[9]。針對目前高速鐵路運輸能力利用率低的情況，運用可變編組動車組可以在不降低旅客運輸服務(wù)質(zhì)量的前提下，通過在動車組上加掛貨物車組的方式開展快捷貨物運輸。另外，經(jīng)過對高速鐵路網(wǎng)能力及高鐵列車上座率、高鐵適合的快運貨物特點與貨車車組的適應(yīng)性、貨車車組快速裝卸技術(shù)及行包通道配置、進出站組織等方面的論證，可變編組的客貨混用動車組完全具備在高速鐵路應(yīng)用的技術(shù)條件，在高速鐵路快捷貨運領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。由于該型動車組還未投入使用，部分數(shù)據(jù)缺失，從而無法精確計算其運營經(jīng)濟效益，在具體運用方式、運輸組織方法等方面還需要做進一步深入探討。

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