彭文高

（中國(guó)鐵路廣州局集團(tuán)有限公司 運(yùn)輸處，廣東 廣州 510088）

近年來(lái)隨著居民生活水平的不斷提升，人們對(duì)以高速鐵路為主的高端旅行方式需求呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，對(duì)作為高速鐵路骨干運(yùn)輸線路的武廣高速鐵路(武漢—廣州南)提出了更高的要求。從車流組成來(lái)看，武廣高速鐵路的車流可劃分為本線列車和跨線列車。其中，跨線列車是指列車途經(jīng)武廣高速鐵路線路，并且列車的始發(fā)站或終到站不在武廣高速鐵路上，或者列車的始發(fā)終到站都不在武廣高速鐵路上的列車。當(dāng)前武廣高速鐵路面臨通過(guò)能力受限、繁忙區(qū)段列車增開(kāi)困難的問(wèn)題，即列車運(yùn)輸組織模式不適應(yīng)激增的客流需求變化[1-2]。以2017年7月1日武廣高速鐵路列車運(yùn)行圖為基礎(chǔ)，分析跨線列車的特性及其對(duì)通過(guò)能力的影響，進(jìn)一步優(yōu)化武廣客運(yùn)專線運(yùn)輸組織模式。

1 武廣高速鐵路跨線列車特性分析

1.1 跨線列車比例及速度分析

（1）武廣高速鐵路跨線列車比例。以跨線點(diǎn)將武廣高速鐵路劃分為3個(gè)客流區(qū)段，分別為武漢—長(zhǎng)沙南、長(zhǎng)沙南—衡陽(yáng)東和衡陽(yáng)東—廣州南，各區(qū)段的列車總對(duì)數(shù)都在100對(duì)/d以上，跨線列車均在90對(duì)/d以上，長(zhǎng)沙南—衡陽(yáng)東區(qū)段達(dá)到104.5對(duì)/d，所占比例都在80%以上。因此，長(zhǎng)沙南—衡陽(yáng)東區(qū)段能力最為緊張，是武廣高速鐵路線路的限制區(qū)段。統(tǒng)計(jì)得到武廣高速鐵路各區(qū)段跨線列車比例如表1所示。

表1 武廣高速鐵路各區(qū)段跨線列車比例Tab.1 Proportion of cross-track trains in each section

（2）武廣高速鐵路列車旅行速度。通過(guò)對(duì)比跨線列車和本線列車旅行速度，可知跨線列車的平均旅行速度基本上大于本線列車，武廣高速鐵路列車旅行速度對(duì)比情況如表2所示。由于本跨線列車鋪畫(huà)的標(biāo)尺相同，因而造成差異的主要原因是跨線列車在各區(qū)段的停站次數(shù)較本線列車少。

表2 武廣高速鐵路列車旅行速度對(duì)比情況 km/hTab.2 Comparison of train travel speed

1.2 跨線列車停站方案分析

停站次數(shù)受運(yùn)行距離影響，不作為對(duì)比的依據(jù)；但平均停站時(shí)間和距離可作為對(duì)比的依據(jù)，停站時(shí)間長(zhǎng)和停站距離短都會(huì)影響通過(guò)能力。本線列車平均停站時(shí)間為2.66 min，平均停站距離為156.43 km；跨線列車平均停站時(shí)間為3.84 min，平均停站距離為169.64 km。可以看出跨線列車的平均停站時(shí)間遠(yuǎn)高于本線列車，本線列車停站的主要目的是上下客，跨線列車由于運(yùn)行距離長(zhǎng)，停站除了進(jìn)行上下客作業(yè)外，還會(huì)進(jìn)行調(diào)向、上水吸污和乘務(wù)組換班等作業(yè)。以長(zhǎng)沙南站為例，跨線列車平均停站時(shí)間為6.05 min，遠(yuǎn)大于本線列車的平均停站時(shí)間3.85 min?？缇€列車在大站停站時(shí)間長(zhǎng)，容易產(chǎn)生越行，而越行會(huì)對(duì)通過(guò)能力產(chǎn)生影響，因此對(duì)跨線列車的越行方案進(jìn)行分析。

1.3 跨線列車越行方案分析

武廣高速鐵路上的越行情況分為一列車被1列(簡(jiǎn)單越行)、2列、3列車越行等情況，越行車站主要有赤壁北站、岳陽(yáng)東站、長(zhǎng)沙南站、衡陽(yáng)東站和郴州西站等，武廣高速鐵路各站越行情況如表3所示。

根據(jù)各站的越行情況可知待避列車大多數(shù)為跨線，越行列車也大多為跨線列車。因此，武廣高速鐵路上列車越行方式主要是跨線越跨線(39次)，其次是跨線越本線(7次)，最少的是本線越跨線(2次)和本線越本線(2次)。

2 武廣高速鐵路跨線列車對(duì)通過(guò)能力影響分析

武廣高速鐵路跨線列車數(shù)量多、比例高，對(duì)武廣高速鐵路線路能力產(chǎn)生一定影響。以車站和區(qū)間為對(duì)象，從跨線列車接入時(shí)間、運(yùn)行調(diào)整、比例和分布等因素，分析對(duì)武廣高速鐵路通過(guò)能力的影響[3-6]。

表3 武廣高速鐵路各站越行情況Tab.3 Overtaking of stations in Wuhan-Guangzhounan high speed railway

2.1 跨線列車對(duì)車站能力影響

以長(zhǎng)沙南站為例分析跨線列車對(duì)車站通過(guò)能力的影響。受咽喉區(qū)道岔限制，跨線列車在長(zhǎng)沙南站京廣場(chǎng)某些股道接發(fā)時(shí)無(wú)法實(shí)現(xiàn)平行進(jìn)路，會(huì)產(chǎn)生交叉，最嚴(yán)重的有3種情況，分別是東接南發(fā)與北接西發(fā)、南接?xùn)|發(fā)與西接北發(fā)、南接西發(fā)與西接南發(fā)(“東”指杭州方向，“南”指廣州方向，“西”指昆明方向，“北”指武漢方向)，長(zhǎng)沙南站咽喉區(qū)交叉最嚴(yán)重的3種情況如表4所示。

表4 長(zhǎng)沙南站咽喉區(qū)交叉最嚴(yán)重的3種情況Tab.4 The three most severe cases of throat cross in Changshanan station

（1）東接南發(fā)與北接西發(fā)交叉：在10道至15道中，東接南發(fā)16列，北接西發(fā)12列。這2種接發(fā)方向在站場(chǎng)內(nèi)形成固定交叉，無(wú)法安排平行進(jìn)路，編制列車運(yùn)行圖時(shí)只能滿足接車或發(fā)車平行。

（2）南接?xùn)|發(fā)與西接北發(fā)交叉：在1道至7道中，南接?xùn)|發(fā)15列，西接北發(fā)15列。交叉情況與10道至15道的東接南發(fā)、北接西發(fā)情形相同。

（3）南接西發(fā)與西接南發(fā)交叉：在1道至7道中，南接西發(fā)10列，西接南發(fā)10列。列數(shù)看似不多，但由于都是調(diào)向作業(yè)，每趟列車占用股道至少20 min，因而對(duì)接發(fā)列車股道運(yùn)用的影響更為嚴(yán)重。因此，由于較多的交叉，使得跨

線列車在長(zhǎng)沙南站接發(fā)時(shí)占用咽喉及股道的時(shí)間較長(zhǎng)，進(jìn)而影響車站的通過(guò)能力。

2.2 長(zhǎng)途跨線列車接入時(shí)間對(duì)通過(guò)能力影響

（1）跨線列車在長(zhǎng)沙南站高峰期接入對(duì)能力的影響。取行車密度最大的14 ∶ 00 — 17 ∶ 00 時(shí)間段列車進(jìn)行分析 。14 ∶ 00 — 17 ∶ 00 時(shí) 段 ， 京 廣 場(chǎng) 共 辦 理81列，其中上行43列，下行38列。上行平均4 min 12 s辦理1列，下行平均4 min 45 s辦理1列。其中14 ∶ 00—15 ∶ 00時(shí)段為最高峰，辦理30列，即每2 min辦理1列，上下行平均就是上行每4 min辦理1列，下行每4 min辦理1列，已超過(guò)了列車運(yùn)行圖設(shè)置的發(fā)車間隔時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)(5 min)。其中，終到始發(fā)列車有6對(duì)，占用股道時(shí)間較長(zhǎng)，至少20 min，且需切割正線，干擾較大。G576/7 —G580 (15 ∶ 16 — 16 ∶ 42)占用股道時(shí)間長(zhǎng)達(dá)1 h 26 min，造成股道浪費(fèi)，嚴(yán)重影響高峰期的股道運(yùn)用。調(diào)向列車共6列，每列占用股道平均20 min，且都為南接西發(fā)和西接南發(fā)，對(duì)接發(fā)車的干擾最嚴(yán)重。

（2）跨線列車接入導(dǎo)致的空費(fèi)時(shí)間。通過(guò)對(duì)各區(qū)段相鄰跨線列車的時(shí)間間隔、中間包含的本線列車數(shù)、所在時(shí)段、能力利用情況、額外空余時(shí)間和空費(fèi)時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)得到由于跨線列車時(shí)間固定而產(chǎn)生的空費(fèi)時(shí)間和對(duì)應(yīng)的跨線列車數(shù)如表5所示。

由表5看出，各區(qū)段空費(fèi)時(shí)間占總間隔時(shí)間的比例在10%以上，最高達(dá)到17.17%?？缇€列車接入時(shí)間的固定造成了本線列車在鋪畫(huà)時(shí)的局限，因而形成了許多空費(fèi)時(shí)間，影響了能力的利用。

2.3 跨線列車運(yùn)行調(diào)整對(duì)通過(guò)能力影響

統(tǒng)計(jì)2017年8月1日下行列車在長(zhǎng)沙南站、衡陽(yáng)東站和廣州南站的晚點(diǎn)情況，可以看出雖然武廣高速鐵路上列車晚點(diǎn)率在10%以上，但晚點(diǎn)時(shí)間一般較短，跨線晚點(diǎn)率比本線低或相差不大，晚點(diǎn)時(shí)間相差不大。接入晚點(diǎn)的情況極少，造成的影響較小，因而跨線列車的運(yùn)行調(diào)整對(duì)能力的影響不大。平均到達(dá)及出發(fā)晚點(diǎn)時(shí)間統(tǒng)計(jì)如表6所示。

2.4 跨線列車比例對(duì)通過(guò)能力影響

由于長(zhǎng)沙南—衡陽(yáng)東區(qū)段屬能力緊張區(qū)段，因此以長(zhǎng)衡段為例，分別計(jì)算各小時(shí)的跨線列車比例，并以壓縮運(yùn)行圖的方式得到各小時(shí)的能力利用率，長(zhǎng)沙南—衡陽(yáng)東區(qū)段各小時(shí)跨線比及能力利用率如表7所示。

表5 由于跨線列車時(shí)間固定而產(chǎn)生的空費(fèi)時(shí)間和對(duì)應(yīng)的跨線列車數(shù)Tab.5 Time spent on cross-line trains and the corresponding number of cross-line trains due to the fi xed time of cross-line trains

表6 平均到達(dá)及出發(fā)晚點(diǎn)時(shí)間統(tǒng)計(jì)表 min Tab.6 Statistical table of average arrival and departure delay

由此可知跨線列車比例在65%左右時(shí)，能力利用率最低，僅為70%左右。

2.5 跨線列車分布對(duì)通過(guò)能力影響

武廣高速鐵路上跨線列車數(shù)量多，分布規(guī)律與時(shí)間有關(guān)。統(tǒng)計(jì)相鄰跨線列車時(shí)間的間隔及間隔的能力利用情況發(fā)現(xiàn)各區(qū)段跨線列車分布不均衡，相鄰跨線列車間隔時(shí)間波動(dòng)性大，以長(zhǎng)衡段上行為例，長(zhǎng)沙南—衡陽(yáng)東段上行相鄰跨線列車間隔時(shí)間和能力利用率與時(shí)間關(guān)系如圖1所示。

可以看出，在早上9點(diǎn)之前和晚上 10點(diǎn)之后，相鄰跨線列車的間隔很大，能力利用率低；從10點(diǎn)開(kāi)始，間隔時(shí)間變小，能力利用率升高?？缇€列車分布越密集，間隔時(shí)間越短，能力利用率越高。

3 武廣高速鐵路跨線列車運(yùn)輸組織模式優(yōu)化分析

結(jié)合武廣高速鐵路高峰期和非高峰期的行車特點(diǎn)，分別提出高峰期和非高峰期跨線列車組織模式的優(yōu)化建議。

3.1 高峰期與非高峰期的行車特點(diǎn)

統(tǒng)計(jì)武廣高速鐵路各客流區(qū)段分時(shí)段的客流量，得出各區(qū)段的客流高峰小時(shí)與非高峰期，并將客流高峰小時(shí)與行車量高峰小時(shí)、跨線列車行車量高峰小時(shí)對(duì)比，武廣高速鐵路各區(qū)段高峰小時(shí)對(duì)比如表8所示。

由3個(gè)區(qū)段上下行的客流量高峰小時(shí)與行車高峰小時(shí)、跨線列車高峰小時(shí)對(duì)比分析可看出，武廣高速鐵路線路的行車高峰、跨線高峰與客流高峰基本重合，客流高峰主要出現(xiàn)在 13 ∶ 00 — 16 ∶ 00，這與跨線列車數(shù)量大有關(guān)，高峰期行車量大，跨線列車開(kāi)行數(shù)量也多，跨線比例高，都在75%以上。即武廣高速鐵路高峰小時(shí)的行車特點(diǎn)為行車量大、跨線比例大。

表7 長(zhǎng)沙南—衡陽(yáng)東區(qū)段各小時(shí)跨線比及能力利用率Tab.7 Cross-line ratio per hour and capacity utilization ratio between Changsha Nan- Hengyang Dong

圖1 長(zhǎng)沙南—衡陽(yáng)東段上行相鄰跨線列車間隔時(shí)間和能力利用率與時(shí)間關(guān)系Fig.1 Relationship between interval time and capacity utilization ratio and time of upstream adjacent cross-line trains in the eastern section of Changsha Nan-Hengyang Dong

由于行車高峰期的時(shí)間范圍比客流高峰的范圍更廣，并且客流高峰與行車高峰不一定完全重合，因而客流非高峰期的行車特點(diǎn)呈現(xiàn)出不均衡性，有些時(shí)段行車量大，有些時(shí)段行車量小。各區(qū)段非高峰期跨線列車比例大多在70%以上，小部分在60% ～ 70%之間和60%以下，且各時(shí)段之間的跨線比波動(dòng)性較大。

表8 武廣高速鐵路各區(qū)段高峰小時(shí)對(duì)比Tab.8 Peak hour comparison among sections

3.2 高峰期與非高峰期跨線列車組織模式優(yōu)化分析

通過(guò)跨線列車在始發(fā)終到時(shí)間域的隨機(jī)分布對(duì)跨線列車在跨線點(diǎn)的接入時(shí)間進(jìn)行分布統(tǒng)計(jì)，得到各區(qū)段跨線列車各小時(shí)行車量的分布，發(fā)現(xiàn)實(shí)際跨線列車開(kāi)行情況和理論跨線列車開(kāi)行情況重合度不高，說(shuō)明跨線列車的實(shí)際開(kāi)行均衡性不高。

3.2.1 優(yōu)化跨線列車接入交出時(shí)間

為使跨線列車的開(kāi)行時(shí)間更均衡，建議對(duì)當(dāng)前的跨線列車接入交出時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，優(yōu)化高峰期跨線列車行車量。

例如，調(diào)整長(zhǎng)沙南站高峰期跨線列車的接入交出時(shí)間：①上行列車。廣州南、深圳北、南寧東始發(fā)列車分別為14列、8列、6列，共28列，占上行總數(shù)43列的65%。廣州南的14列在廣州南始發(fā)點(diǎn)在11 ∶ 20—14 ∶ 20之間；深圳北的8列在深圳北始發(fā)點(diǎn)在10 ∶ 40—13 ∶ 40之間；南寧東的6列在南寧東始發(fā)點(diǎn)在8 ∶ 00—11 ∶ 00之間，南寧東始發(fā)每日10列，3個(gè)小時(shí)占了6列。以上3個(gè)始發(fā)站的列車可以考慮調(diào)整始發(fā)點(diǎn)均衡發(fā)車。②下行列車。北京西、武漢始發(fā)列車分別為9列、7列，共16列，占下行總數(shù)38列的42%。北京西的9列在北京西始發(fā)點(diǎn)在7 ∶ 30—10 ∶ 30之間，占全天始發(fā)總數(shù)18列的50%，可以考慮優(yōu)化北京西發(fā)車點(diǎn)。武漢的7列在武漢始發(fā)點(diǎn)12 ∶ 30—15 ∶ 30之間，武漢全天始發(fā)共38列，可以考慮優(yōu)化武漢發(fā)車點(diǎn)。③長(zhǎng)沙南站高峰期 (14 ∶ 00 — 17 ∶ 00)進(jìn)行調(diào)向作業(yè)的列車有6列，對(duì)接發(fā)車干擾嚴(yán)重，應(yīng)重點(diǎn)考慮錯(cuò)開(kāi) 14 ∶ 00 — 17 ∶ 00 高峰時(shí)間段。

3.2.2 優(yōu)化高峰期和非高峰期跨線列車組織模式

（1）高峰期采用單一組織模式。即在高峰小時(shí)采用以最小發(fā)車間隔時(shí)間5 min追蹤運(yùn)行的方式只開(kāi)行跨線列車。由表7可知，長(zhǎng)沙南—衡陽(yáng)東區(qū)段下行客流高峰小時(shí)15 ∶ 00—16 ∶ 00的行車量最大，在該時(shí)段的列車平均發(fā)車間隔為5.18 min，跨線列車比例為90.91%，在這種組織模式下，能力利用率是最高的[7]。

（2）非高峰期采用混合模式。即非高峰期開(kāi)行本線和跨線混行的組織模式。非高峰期可安排較多的跨線列車，對(duì)于在合理始發(fā)終到范圍內(nèi)和合理接入跨出范圍內(nèi)的車都可在非高峰期接入，跨線列車比例既可以達(dá)到100%，又可在客流量小時(shí)，低于50%。

3.2.3 優(yōu)化列車開(kāi)行方案和運(yùn)行圖編制

（1）合理安排列車停站和越行方案。目前武廣高速鐵路開(kāi)行300 km/h速度等級(jí)的高速列車(250 km/h速度等級(jí)的動(dòng)車組臥鋪列車在天窗及早晚時(shí)段運(yùn)行，對(duì)區(qū)間能力影響小)，因列車運(yùn)行間隔小、運(yùn)行密度大，列車停站和越行導(dǎo)致的列車起停附加時(shí)間及停站時(shí)間之和要遠(yuǎn)大于正常列車運(yùn)行間隔時(shí)間。因此，高速列車停站對(duì)能力的影響非常大，可采取列車遞遠(yuǎn)遞停和列車追蹤停站這2種方式[8]，使列車的停站對(duì)能力造成的影響相互重疊(但不會(huì)消失)，從而降低平均每次停站對(duì)能力的影響。

（2）優(yōu)化運(yùn)行圖鋪畫(huà)方式。為了避免跨線列車對(duì)能力的影響，應(yīng)該逐步探索以繁忙干線——武廣高速鐵路為中心的運(yùn)行圖編制方式。在編制列車運(yùn)行圖時(shí)，跨線列車的開(kāi)行時(shí)刻應(yīng)優(yōu)先考慮能力較為緊張的武廣高速鐵路區(qū)段，在編制完成武廣高速鐵路區(qū)段的運(yùn)行時(shí)刻后，再繼續(xù)編制跨線列車在其他能力不緊張區(qū)段的運(yùn)行時(shí)刻，保證武廣高速鐵路的列車開(kāi)行時(shí)刻不會(huì)受制于其他線路。

（3）壓縮列車追蹤間隔、起停車附加時(shí)分及停站時(shí)間。目前武廣高速鐵路運(yùn)行圖編制采用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，動(dòng)車組列車追蹤發(fā)車間隔5 min、追蹤到達(dá)間隔4 min、起停車附加時(shí)分起2 min停3 min、中間站停車2 min，根據(jù)相關(guān)理論研究，武廣高速鐵路追蹤間隔時(shí)間如壓縮為4 min，長(zhǎng)沙南—衡陽(yáng)東這一能力最緊張區(qū)段的通過(guò)能力可提高25%左右；列車起停車附加時(shí)分及停站時(shí)間由目前7 min壓縮至5 ～ 6 min，通過(guò)能力可提高8% ～ 10%。由此可見(jiàn)壓縮列車追蹤間隔時(shí)間、起停車附加時(shí)分及停站時(shí)間能有效提高區(qū)段通過(guò)能力。

4 研究結(jié)論

（1）跨線列車是高速鐵路車流的重要組成部分，是推動(dòng)跨區(qū)域間客流交互的重要載體。通過(guò)對(duì)武廣高速鐵路跨線列車運(yùn)輸組織模式優(yōu)化分析，武廣高速鐵路列車區(qū)間通過(guò)能力及車站通過(guò)能力明顯提升，區(qū)間能力緊張區(qū)段長(zhǎng)衡段增加6對(duì)/d列車，長(zhǎng)沙南站和廣州南站分別增開(kāi)23對(duì)/d和36對(duì)/d列車。

（2）由于高速鐵路運(yùn)輸組織模式是涉及客流、車流、信號(hào)等多要素的系統(tǒng)性問(wèn)題[9]，是影響高速鐵路通過(guò)能力的重要因素，還需要以具體的客流變化情況為基礎(chǔ)，考慮高速鐵路網(wǎng)絡(luò)不斷完善的發(fā)展要求，從整體上形成跨線列車運(yùn)輸組織優(yōu)化技術(shù)及方案，為進(jìn)一步提升高速鐵路運(yùn)輸能力提供技術(shù)支撐。