賀俊源，徐利民, 李 博, 周 進, 劉寧馨

（1.中國鐵道科學(xué)研究院 研究生部，北京 100081；2.中國鐵道科學(xué)研究院集團有限公司 運輸及經(jīng)濟研究所，北京 100081)

隨著我國鐵路事業(yè)快速穩(wěn)步發(fā)展，鐵路運輸網(wǎng)絡(luò)逐步形成，截至2019年底，全國鐵路營業(yè)里程達到13.9萬km[1]，其中按速度200 km/h標(biāo)準(zhǔn)運營的鐵路線路有39條，合計運營里程達9 071 km，這些線路本線大量運用時速250 km/h及以上動車組，高速度等級動車組在低速度等級線路上本線專用，產(chǎn)生線車速度不匹配、經(jīng)濟性不優(yōu)等問題[2]。目前新式200 km/h動力集中型動車組(以下稱200 km/h動力集中型動車組)正處于設(shè)計研制階段，為更好匹配我國200 km/h速度等級線路，在分析200 km/h動力集中型動車組特點，探析其運用需求的基礎(chǔ)上，研究在不同場景中的運用模式，為200 km/h動力集中型動車組的研制、生產(chǎn)與實際運用提供參考。

1 200 km/h動力集中型動車組現(xiàn)狀

1.1 國內(nèi)外動力集中型動車組運用

國外動力集中型動車組主要在歐洲國家廣泛運用。歐洲國家200 ～ 300 km/h速度等級鐵路線路，大量運用動力集中型動車組，其中以法國TGV系列、德國ICE1/ICE2、英國IC系列等為典型代表。法國軌道交通系統(tǒng)主要由干線鐵路(含高速鐵路線、大區(qū)間列車線)、區(qū)域鐵路、市郊快速鐵路等構(gòu)成，法國TGV因其動力車軸重大，一般編組較長，主要用于干線鐵路運輸，承擔(dān)遠距離城市及法國各行政大區(qū)之間的旅客輸送任務(wù)。德國ICE1/ICE2動車日常維修主要在漢堡(ICE1)、柏林(ICE2)進行，由于運用場景不同，動力車和拖車的磨損、折耗過程并不同步，動力集中型動車組的動力車和拖車裝備可以分別更新，互不影響且更方便[3]。歐洲國家運用200 ～ 300 km/h動力集中型動車組情況如表1所示。

表1 歐洲國家運用200 ～ 300 km/h動力集中型動車組情況表Tab.1 Operation of 200 ～ 300 km/h power-concentrated EMUs in European countries

我國動力集中型動車組已在多條既有干線上成功運用。中國標(biāo)準(zhǔn)動車組復(fù)興號系列產(chǎn)品CR400型、CR300型、CR200J型動車組中，CR200J型動車組為時速160 km/h動力集中型動車組，其作為鐵路旅客運輸?shù)男滦瓦\載工具，可在既有普速線路上運行，滿足客貨混線鐵路開行動車的迫切需求，促進普速鐵路捷運化[4]。截至2019年底，CR200J型動車組已在京滬線(北京—上海)、京廣線(北京西—廣州)、京九線(北京西—深圳)、蘭渝線(蘭州—重慶北)等多條既有干線或客貨共線鐵路上投入運用。CR200J型動車組可根據(jù)運輸需求，實現(xiàn)1 M + (9 ～ 18) T+1 M(其中M表示動力車，T代表拖車)靈活編組，動車組在兩端頭車設(shè)置可與其他普速機車車輛通用的詹式車鉤，保證CR200J型動車組與其他機車車輛進行連掛、救援的互通性，并且CR200J動車組檢修與既有機務(wù)、車輛一體化管理模式一致，在客整所內(nèi)進行檢修。

1.2 200 km/h動力集中型動車組特點

200 km/h動力集中型動車組是在既有160 km/h動力集中型動車組(CR200J型動車組)的基礎(chǔ)上，進行全新優(yōu)化設(shè)計的一款新式動力集中型動車組，其主要具備以下特點。

（1）可以靈活編組運用。200 km/h動力集中型動車組編組可根據(jù)不同線路特征，客流需求情況靈活調(diào)整編組輛數(shù)，實現(xiàn)資源優(yōu)化配置?；揪幗M形式為2組及其以上基本編組單元列車(指由合理的動車拖車組成的列車，一般不進行再拆解)之間的重聯(lián)。

（2）可以利用既有檢修資源。200 km/h動力集中動車組與CR200J型動車組采用相同的管理模式，即采用機務(wù)、車輛一體化管理模式，D1至D2修推薦在客整所內(nèi)整列完成，動車(段)所設(shè)施能力富裕情況下，亦可在動車(段)所內(nèi)進行。D3及以上修程動力車和拖車分別回送機務(wù)段、車輛段或主機廠完成。相較于動力分散型動車組，200 km/h動力集中型動車組能靈活利用既有線檢修資源和動車段所檢修資源，檢修周期較動力分散動車組縮短，并可通過摘解、換掛等方式縮短臨修時間。

（3）具備一定成本優(yōu)勢。按相同座間距設(shè)置，200 km/h動力集中1 M 7 T動車組定員與250 km/h動力分散4 M 4 T定員接近。參照CR200J型動車組技術(shù)方案，200 km/h動力集中型動車組預(yù)估購置成本、全壽命周期高級修成本較動力分散型動車組低，具有一定的經(jīng)濟優(yōu)勢[5]。

（4）提高舒適性。200 km/h動力集中型動車組拖車車頂與車下設(shè)備少，較分散型動車組客室空間更大，如按3層臥鋪或雙層客車設(shè)計，定員更多。動力集中動車組拖車車頂無受電弓，車下無主變壓器、牽引變流器、牽引電機等大功率電氣設(shè)備及齒輪箱傳動設(shè)備，電磁噪聲及設(shè)備振動噪聲小，旅客舒適性更高。

1.3 200 km/h動力集中型動車組運用需求

根據(jù)200 km/h動力集中型動車組技術(shù)特點，按照200 km/h干線鐵路、200 km/h城 際 鐵 路、200 km/h特殊條件線路及200 km/h動車組臥鋪列車4種運用場景，分析200 km/h動力集中型動車組在不同場景下的運用需求如下。

（1）滿足200 km/h干線鐵路對于線車速度匹配、檢修能力均衡利用的需求。經(jīng)梳理，設(shè)計時速200 km/h干線鐵路大量運用時速250 km/h及以上動力分散型動車組(折算成標(biāo)準(zhǔn)動車組共167組，占比逾80%)，高速度動車組在低速度線路上運行，無法發(fā)揮速度優(yōu)勢，且這些動車組采購與檢修成本較高，造成動車組資源的浪費。對全路25個樞紐地區(qū)的檢修設(shè)施能力利用情況進行調(diào)研，共有23個樞紐地區(qū)的客整所(包括機務(wù)段、機務(wù)折返段、車輛段、綜合維修段、客機所等單位)檢修能力負(fù)荷小于動車段(所）(包括城際動車所、動車運用車間等相似單位)的能力負(fù)荷。既有動車段(所)檢修能力普遍較飽和，部分動車段(所)能力嚴(yán)重超負(fù)荷，難以支撐客流增長、加開動車組列車的實際需要，另一方面隨著既有普速列車開行比例的減少，既有客整所的檢修能力往往有富余，造成目前檢修能力利用不均的局面。

（2）滿足200 km/h城際鐵路對于調(diào)整列車編組的需求。200 km/h城際鐵路一般距離較短，客流需求呈現(xiàn)早晚高峰多、平峰少，以及周末多、其他工作日少的特點。目前分散型動車組短編多以8輛固定編組為主，只能通過增減列車開行頻次，適應(yīng)客流需求的變化。如果可以實現(xiàn)按需靈活地調(diào)整編組輛數(shù)，在客流需求小時開行超短編組(8輛以下)動車組，將有效減少運營成本，在客流需求大時開行超長編組(16輛以上)動車組，將增加客票收入。部分200 km/h旅游線路，旅游淡季客流需求極少，因而在旅游淡季降低動車組編組輛數(shù)，減少動車組資源的浪費，從而降低運營成本。

（3）滿足200 km/h特殊條件線路對于動車組性能需求。在一些特殊條件線路，如川藏鐵路(成都西—拉薩)受制于地形高差、地震頻發(fā)、復(fù)雜地質(zhì)、季節(jié)凍土、山地災(zāi)害、高原缺氧及生態(tài)環(huán)保等工程難題，線路最高設(shè)計速度只可達200 km/h，且對動車組氣密性、牽引制動能力等動車組性能提出了更高的要求。目前200 km/h速度級動力分散型動車組無密封折棚風(fēng)擋與壓力波保護裝置，車廂的氣密性差，難以滿足30‰坡道以200 km/h運行的牽引制動能力需求，需要重新設(shè)計牽引系統(tǒng)。

（4）滿足200 km/h動車組臥鋪列車對于滿足旅客舒適性的需求。在現(xiàn)有200 km/h速度級動力分散型動車組中，靠近動車受電弓、電氣和傳動設(shè)備的席位，噪聲振動影響更大，旅客舒適性差。由于車上有受電弓，車下有電氣和傳動設(shè)備，動力分散型動車組無法最大化利用車體空間，動車組臥鋪列車目前僅滿足設(shè)計2層臥鋪，無法實現(xiàn)更大定員的3層臥鋪。

2 200 km/h動力集中型動車組運用模式

動車組運用模式主要分為動車組的運用、檢修和備用方式3個方面，不同運用模式下動車組的運用效果和質(zhì)量不盡相同。200 km/h動力集中型動車組作為新型動車組，與傳統(tǒng)分散型動車組的運用模式不完全一致，需從動車組運用、檢修和備用方式3方面，設(shè)計不同運用場景下200 km/h動力集中型動車組的運用模式。

2.1 200 km/h動力集中型動車組運用方式

動車組運用方式包括動車組的車底運用范圍、運用方式、編組方式等。車底運用范圍包括本線運用和跨線運用；動車組運用方式包括固定運用、半固定運用及不固定運用等，目前我國動車組車底運用方式都是采用固定運用的形式，固定運用可分為站間運用和套跑運用[6]，站間運用指動車組在2車站組成的固定區(qū)段中往返運用，套跑運用是指動車組擔(dān)當(dāng)一個區(qū)段運行線的任務(wù)后，又擔(dān)當(dāng)另一個區(qū)段運行線任務(wù)；編組形式包括固定編組和靈活編組，編組長度需滿足相應(yīng)線路車站站臺與到發(fā)線長度。根據(jù)不同的運輸需求和運用場景，200 km/h動力集中型動車組運用方式情況如表2所示。

表2 200 km/h動力集中型動車組運用方式情況Tab.2 Operation mode of 200 km/h power-concentrated EMU

（1）對于200 km/h干線鐵路動車組列車，可采用本線或跨線運用，本線按200 km/h運行，若跨線線路速度不大于200 km/h，亦可采取跨線套跑運用的方式，不會影響線路運輸能力，2種運用方式均可滿足線車速度匹配的需求。若跨線線路速度大于200 km/h，需評估跨線運行對線路能力造成的影響，綜合考慮運用方案是否可行。對于客流相對穩(wěn)定的線路，可采取固定編組形式，對于客流波動較大，周期性明顯的線路，可采用靈活編組的形式。

（2）對于200 km/h城際鐵路動車組列車，可采用本線站間運用為主的運用方式，主要服務(wù)大城市與周邊小城市間的通勤需求。目前城際鐵路多采用8輛短編，可根據(jù)客流需求變化靈活編組，實現(xiàn)平峰低密度短編組開行，高峰高密度長編組開行。在動車組運用過程中，基本編組單元列車的重聯(lián)與拆解作業(yè)時間應(yīng)滿足交路的接續(xù)時間要求。

（3）對于200 km/h特殊條件動車組列車，以川藏鐵路為例，應(yīng)根據(jù)牽引制動特性與旅游淡旺季客流特點，靈活采用動車組運用策略，在淡季縮短編組輛數(shù)，減小開行頻次，降低運用成本，并可跨線套跑其他線路，增加運輸收益。

（4）對于200 km/h動車組臥鋪列車，主要服務(wù)于有夕發(fā)朝至需求的大城市間，多為點到點或沿途大站間的運輸，在周五、周日等夕發(fā)朝至需求旺盛的時間段，采取靈活編組或加開列車的形式，適應(yīng)客流變化。制定200 km/h動車組臥鋪列車開行方案，需綜合考慮天窗、乘務(wù)交路、檢修時間等因素。

2.2 200 km/h動力集中型動車組檢修方式

根據(jù)200 km/h動力集中型動車組檢修特點，檢修方式可分為固定檢修和靈活檢修。固定檢修是指固定在動車段(所)內(nèi)進行檢修作業(yè)；靈活檢修是指綜合考慮動車段(所)檢修能力負(fù)荷、動車組走行距離等因素，靈活安排在客整所或動車段(所)內(nèi)進行檢修作業(yè)，可有效解決檢修能力利用不均的問題。200 km/h動力集中型動車組檢修方式情況如表3所示。特殊條件線路動車組因修程修制可能與既有車不一致，推薦在動車段(所)內(nèi)進行專門檢修，其余類型列車都可靈活安排檢修方式。動車組臥鋪列車有晚間運用、日間檢修的特點，其余類型列車檢修都應(yīng)安排為夜間檢修。當(dāng)采取靈活編組運用時，動力車與拖車的走行里程和運用周期可能無法保持一致，需要分別進行分拆檢修。

表3 200 km/h動力集中型動車組檢修方式情況Tab.3 Overhaul mode of 200 km/h power-concentrated EMU

開行200 km/h動力集中動車組均具備與動車段(所)，以及既有線檢修資源(客整所、機務(wù)段、車輛段)連接條件。為滿足200 km/h動力集中型動車組在客整所整備檢修需求，客整所需要具備掛網(wǎng)條件，配套不落輪鏇修庫，輪對踏面、受電弓檢測棚等設(shè)施[7]。為滿足D3及以上檢修需要，在機務(wù)段、車輛段內(nèi)增設(shè)部分專用的檢修及調(diào)試設(shè)備。

200 km/h鐵路線路可以分為按250 km/h設(shè)計并按200 km/h運營的高速鐵路、按200 km/h設(shè)計運營的鐵路線路以及200 km/h城際鐵路，分別適用《高速鐵路設(shè)計規(guī)范》《鐵路線路設(shè)計規(guī)范》及《城際鐵路設(shè)計規(guī)范》[8-10]，根據(jù)相應(yīng)設(shè)計規(guī)范要求，200 km/h線路動車走行線限制坡度和困難坡度一般較區(qū)間正線高，200 km/h動力集中型動車組檢修方式應(yīng)滿足動車走行線坡度要求。

2.3 200 km/h動力集中型動車組備用方式

目前我國動車組備用方式都是采用固定備用的形式，熱備動車組替換下線列車承擔(dān)圖定列車任務(wù)，應(yīng)保證按原計劃實現(xiàn)旅客運輸任務(wù)，不改變旅客的出發(fā)和到達時刻、旅客乘車舒適度等。因此，在列車定員、速度等級等方面，熱備車應(yīng)該向下兼容下線車，以保證運輸任務(wù)不受影響。200 km/h動力集中型動車組備用方式情況如表4所示。

表4 200 km/h動力集中型動車組備用方式情況表Tab.4 Standby mode of 200 km/h power-concentrated EMU

根據(jù)“高速熱備低速，大定員熱備小定員”的熱備原則，當(dāng)采取靈活編組運用時，熱備動車組編組應(yīng)按照最大編組。動車組臥鋪列車采用3層臥鋪或雙層客車設(shè)計，定員較大，若采用不同型動車組來兼容熱備，可能會增加備用動車組數(shù)量，從而增大動車組運營成本，特殊條件動車組列車因自身檢修運用特點，推薦同型動車組熱備。其他類型列車可采取不同類型動車組兼容備用。

3 結(jié)束語

作為一種新式動車組裝備，200 km/h動力集中型動車組具有一定的比較優(yōu)勢和良好的運用前景，結(jié)合200 km/h動力集中型動車組的運用特點與運輸需求，合理利用配套設(shè)備設(shè)施，科學(xué)制定200 km/h動力集中型動車組的運用模式，為200 km/h動力集中型動車組成功運用提供理論與技術(shù)支持，對于完善我國動車組裝備系列產(chǎn)品，優(yōu)化鐵路客運服務(wù)供給體系，更好滿足旅客出行需求等方面發(fā)揮重要的作用。針對200 km/h動力集中型動車組運用模式，還需要做更加深入的技術(shù)經(jīng)濟比較研究與運行試驗，綜合考慮各影響因素，以論證運用模式的實際可行性。