第一章 列车运行图与运输创新
第一节 列车运行图
一、列车运行图概述
列车运行图,是运用坐标原理对列车运行时间、空间关系的图解表示,是用以表示列车在铁路各区间运行以及在车站到发或和通过时刻的技术文件。它规定了各次列车占用区间的次序,在每个车站的到达和出发(或通过)时刻,在区间的运行时分,在车站的停站时间以及机车交路、列车的量和长度等。此外,运行图还规定了线路、车站股道、机车、车辆等设备的运用以及与行车有关各部门的工作,是全路组织列车运行的基础。
(一)列车运行图的发展过程
列车运行图自1837年法国铁路部门首次采用,到目前为止已近200年的历史。最初的列车运行图都是使用铅笔、橡皮擦在空白运行图纸上铺画。20世纪60年代初期以来,一些国家相继研究利用电子计算机编制列车运行图。研究方法大体上有模拟运行的方法和人机对话的方法。如日本国有铁路主要采用人机对话的方法,英美等国采用模拟运行的方法。
中国铁路于1965年开始对计算机编制列车运行图进行研究。主要从事研究单位有西南交通大学、北方交通大学、上海铁路局科研所等。1998年进入试运用,经过不断优化、升级、比选,于2005年由原铁道部确定全路统一采取西南交大编图软件,并在原单机版系统基础上开发出网络版系统软件,实现了全路运行图编制的集中管理和网上同步编制,使列车运行图编制真正摆脱了原始的手工编制,进入了现代化编制和信息资源共享阶段,完成了列车运行图编制、管理的历史性变革。目前的运行图系统不仅能通过人机对话的方法完成列车运行图的编制,而且同时实现了对运行图数据包括线路数据、电务数据、供电数据等基础数据的管理,列车方案的编制,客运停站设计、客车交路勾画、客车指标统计,机车交路勾画、机车指标计算,货车指标计算、通过能力计算和与运行图有关的各类数据查询。
列车运行图的智能化编制(包括运行线自动铺画、咽喉疏解、股道自动安排、客车停站方案优化、车底交路自动勾画等)正在研究开发中。
(二)列车运行图的要素
1.列车在区间的运行时分:各种列车运行于两个站间所需要的时间。是按每一区间并分上下行方向确定的。各种列车的区间运行时分,一般除按照列车通过车站的条件查定以外,由于列车在车站起车、停车和通过速度有变化,还要查定列车在各车站起车和停车的附加时分。
2.列车停站时分:列车在车站上进行各种作业及列车会车、越行等所需要的最小停车时分。上述作业主要包括旅客乘降,行李、包裹、邮件装卸,车辆摘挂,零担货物装卸,快运货物列车加冰和上水,以及机车上水、更换机车、摘挂补机、检查车辆、货物装载安全检查等。
3.列车在车站的间隔时间:车站为保证列车运行安全,办理列车到发和通过作业所需要的最小间隔时间。主要有相对方向列车不同时到达的间隔时间、会车间隔时间、同方向列车连发间隔时间。
4.自动闭塞区间追踪列车间隔时间:在装有自动闭塞的区间同方向追踪运行的两列车彼此间以闭塞分区相间隔所需要的最小间隔时间。
5.机车在本段、外段和车站的停留时间:客、货运机车在本段或外段及其所在站,从到达车站时起至由车站出发时止的全部停留时间标准包括三部分:机车在车站到发线的停留时间;机车出入段走行时间;机车在段内整备作业时间。
6.列车在编组站、区段站及客、货运站的技术作业时间:主要包括到达解体列车和编组出发列车在到发线上的停留时间;无改编作业列车在到发线上的停留时间;客车底在客车本外段及其所在站的停留时间。
7.综合施工天窗、维修天窗时间和施工慢行附加时分。综合施工天窗原则上双线180min,单线150min;维修天窗原则上双线70min,单线60min。施工慢行附加时分按照一个区段两处慢行,每处3min设置,每个运行区段6min,标杆车略少。或按照每25km附加1min预留。
(三)列车运行图形式
列车运行图主要有两种形式:
1.以横轴表示时间,纵轴表示距离。图上的水平线表示各车站的中心线,水平线和水平线之间的间隔表示站间距离;垂直线表示时间;斜直线表示列车的运行,称为列车运行线;图中数字为列车在车站的停车时分。这种形式的运行图为中国、俄罗斯、日本等多数国家铁路所采用。
2.以纵轴表示时间,横轴表示距离,为德国等少数国家铁路部门所采用。实际上列车在各区间内运行,由于线路纵断面的不同,列车在车站起车和停车速度变化较大,列车运行线本应划成曲线,但为了运行图铺划的方便,均以斜直线表示。
(四)列车运行图种类
列车运行图按用途划分分为基本列车运行图(简称基本图)和分号列车运行图(简称分号图)。基本图是指经过重新编制或调整,正在实施并持续到下次重新编制或调整为止的列车运行图。调整后的基本图又称调整列车运行图(简称调整图)。分号图是指为适应短期运输(节假日运输)、应对突发事件或施工等需要,短时间实行,实行完毕又恢复到基本图的临时性列车运行图。
列车运行图按时间划分方法的不同,可以有三种格式:二分格列车运行图,10分格列车运行图和小时格列车运行图,目前我们使用的主要是10分格和小时格列车运行图。10分格列车运行图主要用于列车运行图编制和列车调度员日常调度指挥工作,小时格列车运行图主要用于编制旅客列车方案和机车周转图时使用。
按照编制特点可分为平行运行图和非平行运行图,以及单线运行图和双线运行图,成对运行图和不成对运行图,连发运行图和追踪运行图。
二、既有线列车运行图
(一)编制准备
列车运行图的编制是一项复杂的系统工程,其涉及面广,制约因素多,技术难度高,是一项涉及路网内技术设备的运用、生产力布局、工作量调整的繁重、复杂而又细致的工作。
1.编制组织
为加强列车运行图编制工作的组织领导,铁路总公司、铁路局应成立编图委员会和编图工作组。
铁路总公司编图委员会的任务是负责确定全路列车运行图的编制方针、原则、任务,解决有关重大的技术问题和设备投资等问题,审核并批准新列车运行图。
铁路总公司编图工作组,在铁路总公司编图委员会的领导下,组织跨局重点列车牵引试验,确定主要技术作业标准,具体组织运行图的编制和实施工作,审核各铁路局编制资料及编制的列车运行图。
铁路局编图委员会,由下列人员组成:
主任委员 铁路局局长;
副主任委员 分管运输副局长,总工程师;
委 员 铁路局办公室主任,总工程师室主任,运输、客运、货运、机务、车辆、工务、电务、供电、计划、劳卫、财务、建管、信息技术处处长,安监室主任,公安局局长。
铁路局编图委员会的任务是,根据铁路总公司的统一部署,结合本局情况负责确定全局管内列车运行图的编制方针、原则、任务,拟定具体实施计划,综合平衡各部门间的问题,全面领导并按时完成本局的编图工作。
铁路局编图工作组,由下列人员组成:
组 长 总工程师;
副组长 总工程师室主任,运输、客运、机务处处长;
组 员 总工程师室,运输、客运、货运、机务、车辆、工务、电务、供电处主管领导及相关人员。
铁路局编图工作组,在铁路局编图委员会的领导下,负责有关列车运行图的技术业务问题,组织调查研究和牵引试验,查定各项技术作业标准,核定并按时上报编制资料,具体负责列车运行图的编制和实施工作。
编图委员会和编图工作组,必须贯彻集体领导和分工负责的工作原则。有关全局性的重大问题,由编图委员会研究决定;技术业务问题,由编图工作组协调各业务部门负责处理。
铁路总公司和铁路局编图工作组,在列车运行图编制并实施后,负责列车运行图的调整和分号运行图的编制,直到下次重新编制列车运行图组成新的编图工作组为止。
2.编图资料准备
(1)计划部门负责提出新运行图实行期间各线(包括分界口)的预期货运量、各区段货流密度、主要站分品类方向别发送量,新图短平快建设项目、新线、新设备投产计划;
(2)工务部门负责提出各线单双线、区间距离、车站中心里程、线路允许速度、车站过岔速度,以及线路慢行等资料,特殊施工天窗;
(3)电务部门负责提出闭塞方式、信号机坐标、信号联锁方式、追踪间隔时间标准;
(4)基建、工程部门负责提出可以纳入新图的工程及相关技术资料,既有线线路进行技术改造工程需在运行图上考虑的封锁线路施工计划;
(5)机务部门负责提出各线客货列车、行包专列的牵引机型(动力牵引方式)、担当区段、机车运用方式(动车组)、乘务方式及一次乘务工作时间标准、牵引重量、各项技术作业标准、区间运行时分、起停车附加时分;
(6)供电部门负责提出牵引变电所供电范围和方式及单元供电臂范围,供电天窗时间、停电方式及供电能力;
(7)车辆部门负责提出列检布局、作业方案、旅客列车、行包专列车辆构造速度,客货列车、行包专列技术作业站及作业时间标准;
(8)客运部门负责提出新运行图实行期间预期客流密度,旅客列车、行包专列开行方案,动车运用交路安排,客运停车站名和技术作业时间标准;
(9)货运部门负责提出新运行图实行期间快运货物列车、五定班列和直达货物列车开行方案;
(10)车务部门负责提出车流径路、货物列车编组计划,货物列车行车量,区段管内工作方案,运转车长接运地点,列尾配置类型及摘挂地点,列车间隔,车站间隔时间及加强通过能力的措施和方案。
(11)其他。包括对现行运行图执行情况进行调研分析,查找存在的问题和不足,以便在新图中进行方案优化、解决;各站段、相关单位对调图的建议方案。
3.列车运行图主要技术标准
(1)旅客列车停站原则和时间标准:特快旅客列车原则上停省会、直辖市城市所在站,停站时间2min;快速旅客列车原则上停地级市以上所在站,停站时间直通2min,管内2~4min;旅客快车停县城以上所在站,停站时间直通3min,管内3~4min。
(2)旅客列车上水作业6~8min。直达特快列车原则上不安排专门的途中上水或补水站;特快列车提速区段原则上每运行4h补水一次,特快列车在非提速区段及快速、普快列车原则上每运行250~350km,补水一次;上水站或补水站应尽量安排在技术作业站。
(3)换挂机车作业:非直供电机车8min,本务机车转头15min;直供电机车12min,本务机车转头20min。行包行邮及货物列车换挂机车12min。
(4)机车乘务员继乘:旅客列车6min,货物列车8min,行包行邮列车10min。
(5)机车整备作业:本段120min,折返段90min。
(6)客车底检修:往返运行时间超过4000km原则上在折返段进库检修。在折返段检修时间4h,在本段检修时间6h。
(7)列检作业:如货物列车列车到达作业35min,出发作业25min,直通列车30min。
(8)旅客列车到发线作业时间:出发作业非直供电客车30min,直供电客车50min;到达作业25min。
(二)运行图编制
1.列车运行图编制基本要求
(1)保证列车运行安全;
(2)符合各项技术作业标准;
(3)适应客货运输市场需求,提高服务质量;
(4)经济合理地运用机车车辆;
(5)做好列车运行线与客流、车流的结合;
(6)充分利用线路通过能力,合理安排施工、维修天窗;
(7)努力实现各站、各区段间列车运行的协调和均衡;
(8)合理安排乘务人员作息时间。
2.列车运行图列车时刻的表示记号规定
小时格、10分格列车运行图,列车时刻的分秒均用阿拉伯数字表示,秒的字号要小于分的字号。列车始发、到达时刻填记在列车运行线与车站中心线相交的钝角内,列车通过车站的时刻填记在列车运行线与车站中心线相交出站一端的钝角内,如图1-1所示。
3.运行图编制
(1)设计预铺自担当客货列车开行方案:主要考虑终到、始发站时刻是否适应客流需要,同时兼顾途中主要客运站客流、全程旅行时间控制、车底使用、车底套跑等因素。
(2)参加全路编图会议,协同编制直通旅客列车运行图、行包专列、跨局货物列车、五定班列运行图。
(3)完成管内列车运行图编制,在保证跨局列车分界口时刻不变的条件下,优化管内列车开行方案、停站方案、技术停时、机车交路等。
图1-1 运行图列车时刻表示记号示例
(4)编制新旧交替方案。
(5)列车运行图检查。主要检查列车开行方案的均衡性、停站方案的合理性、列车运行图的安全性(各项技术间隔是否符合规范)、能力的适应性和各项技术作业时间标准。
(6)列车运行图指标计算。包括数量指标和质量指标,共计28项。
(7)计算区间通过能力。
(8)完成运行图文件下发。包括运行图主文件、附件、技术资料、票额分劈、货物列车编组计划等。
三、高速铁路列车运行图
高速铁路与既有线在技术条件、设备类型、行车组织、输送模式、运营管理等等方面都存在很大的差异,对于高速铁路列车运行图的编制方式、方法也具有很大的特殊性。
(一)高速铁路运营模式
各国在发展高速铁路过程中,十分注意结合本国国情,采用不同运输模式,归纳起来主要有以下几种:
1.日本的新干线模式。全部修建新线,旅客列车专用。日本高速铁路是与既有线轨距不同、互不联轨的独立系统,昼间运营、夜间养护,行车密度较大,并特别重视方便旅客换乘设施的建设。
2.法国TGV模式。部分修建新线,部分旧线改造,旅客列车专用,高速列车下既有线运行。这种模式充分考虑到旅客的旅行需求,并形成以高速铁路为骨干的国内城间快速交通网,特别有利于吸引客流。
3.德国ICE模式。全部修建新线,客货列车混用。这种模式采用能够兼容客货列车运行速度和动力作用差别的线路结构和列车控制系统,客货列车分时运行,昼间运行客车,夜间运行货车。
4.英国APT模式。既不修建新线也不对旧线进行大量改造,主要采用能有效地克服小半径曲线对于速度提高的限制的摆式车体动车组,客货列车混用。
5.中国模式。以新修建“四纵四横”客运专线为骨架,城际快速客运系统为重点的高速客运网,250km/h以上线路满足不同速度级差的动车组跨线运行条件,250km/h以下线路满足不同速度级差的动车组和普速客车跨线运行条件。
(二)高速铁路的运营特点
1.高速度。速度是高速铁路技术水平最主要的标志,各国都不断提高高速列车的运营速度。运营速度的概念是相对试验速度而言的,最高运营速度就是指最高商业运行速度。除最高运行速度外,旅客更关心旅行速度,因为旅行速度直接决定了旅客全程的旅行时间,大多数国家高速列车的旅行速度在200km/h左右,2009年12月武广高铁开通运营时最高运营速度达到350km/h,全程1068km,直达列车运行3h8min,直通速度341km/h,目前平均旅行速度约250km/h。法国1990年5月创造了515.3km/h的试验速度世界纪录,新世纪伊始,法国地中海新干线建成,构成了由加来至马赛全长1067.2km的高速线路;2001年5月26日,法国组织了不停车高速运行1000km以上的试验,前1000km只用了3h9min,平均运行速度达到317.46km/h,最高运行速度达到了366.6km/h。我国京沪高铁2010年12月12日创下了486.1km/h的世界铁路运营试验最高速度纪录。
2.高密度。为旅客提供的服务频率越高,旅客等待乘车的时间就越短,就能吸引更多的客流。如A、B两站间每天开3对定员为1000人/列的列车,可吸引2×2100人/日;开6对定员为500人/列的列车,则有可能吸引2×2400人/日。因此高速铁路,在满足运量需求的前提下,一般都采取“小编组,高密度”的组织方式;在不能满足运量需求的前提下,采取大编组或重联组织方式。
列车密度主要决定于最小追踪列车间隔时间,高速铁路最小追踪列车间隔时间技术设备可以达到3min。但最小追踪列车间隔时间并不等于实际可以达到的平均列车间隔时间。以日本东海道新干线为例,在最小追踪列车间隔时间为4min的情况下,每日运行18h,日行车量142.5对,实际平均列车间隔为7.5min。武广高速铁路最小追踪列车间隔按3min设计。在不同速度混跑的情况下,如何缩小实际平均列车间隔时间,是运输组织中的新课题。
3.高正点率。正点率是高速铁路系统设备可靠性和运输组织水平的综合反映,也是运输服务质量的核心。各国都十分重视高速列车的正点率问题,并以此作为与其他交通运输方式竞争的重要手段。西班牙规定高速列车晚点超过5min要退还旅客的全额车票费;日本规定到发超过1min就算晚点,晚点超过2h就要退还旅客的加快费。在列车正点率方面对旅客有所承诺,不但在市场竞争中赢得了旅客,同时也强化了自身的管理工作。西班牙高速铁路自投入运营以来,列车正点率高达99.6%以上,很少发生过赔付事件(退款只占总收入的0.2%)。日本东海道新干线列车平均误点时间只有0.3min。我国高速铁路动车组始发正点率达到99%,运行正点率达到97%。随着高速铁路网的不断建成,高速列车的跨线运行将更加普遍,要保持较高的列车正点率有相当的难度,这正是我国高速铁路运输组织应研究解决的问题。
4.高可靠性。高速铁路必须保证行车的高度安全,否则,一旦出事故都将是毁灭性的。各国高速铁路都有完善的安全保障体系。凭借于此,自高速铁路问世以来,除德国1998年6月3日、我国甬温线2011年7月23日的事故外,各国高速铁路都未发生过重大行车事故,也没有因事故而引起的人员伤亡,这是各种现代交通运输方式所罕见的。几个主要高速铁路国家,一天要发出上千列的高速列车,其事故率及人员伤亡率都远远低于其他现代交通运输方式。因此,高速铁路被认为是最安全的现代交通运输方式。
5.高质量服务。为减少换乘给旅客带来的不便,法国和德国等采取了高速列车下高速线的方式。日本为使高速列车延伸到山形(新庄)和秋田,将约1067m的窄轨改成了标准轨或增设了第三轨。如果采取换乘的方式,根据国外的研究,旅客将流失(转向其他交通运输方式)30%以上。可见减少换乘是提高服务质量的重要方面。
高质量服务必须要有完善的客运服务系统作保证。客运服务系统是指直接面向旅客,为其在旅行过程中提供方便、周到的服务而设置的设施及系统。它可以分为三类:一是车站旅客服务系统;二是车上旅客服务系统;三是车站广场城市配套系统。这三个系统包括:站房站台服务系统、客票发售和预订系统、旅客向导系统、旅客查询系统、列车到发通告系统、自动检票系统、自动广播系统、餐饮服务系统、车上客运服务系统以及城市交通配套系统等。
6.高市场占有率。高速铁路具有一系列的技术经济优势,备受人们的青睐。日本已拥有高速铁路2176km。东海道新干线1964年开业时预计每天运送2万人,实际达到了6万人。10年后的1974年每日达到了32万人,增到5.33倍;由于速度高,票价较飞机便宜,迫使东京—名古屋的航班停运。东京—大阪间其市场份额高速铁路达84%,而飞机只有16%。
法国高速铁路总长1577km,首先建成的TGV东南新干线,10年后其运量就增加了90%。巴黎—里昂间新干线的市场份额在80%以上。法国高速列车承担的旅客周转量占法国铁路干线周转量的一半以上,已成为法国国有铁路的客运支柱。
我国高速铁路开通运营以来,深受广大旅客欢迎,市场占有率稳步上升。据报道,开通高铁沿途600km以下航班停飞了70%,郑州—西安、武汉—合肥、南昌、长沙—广州的短途航班已出现全部停飞的情况。
7.高社会经济效益。高速铁路尽管建设投资高于普通铁路,但建成后能吸引和诱发大量的客流,在能源利用、环境保护、国土开发与利用、安全、准时、舒适等方面优于航空和高速公路,尤其是社会成本远低于其他现代交通运输方式。
根据相关研究,高速铁路可以把经济区域在800~1000km范围内孤立的、分散的经济区形成一条经济带或经济走廊,促进沿线及区域间经济一体化,使这一带的经济社会活动联系更加紧密,加快区域经济社会发展。由此而产生的社会经济效益是十分重大、难以估量的。据研究,京沪高速铁路建成后,每年对国民经济贡献的净效益平均在160亿元以上,每年节省的社会成本平均在200亿元以上。
(三)高速铁路客流的输送方式
高速铁路客流分为高速客流(本线客流)和跨线客流。高速线上各站间到发的客流叫高速客流,其他客流叫跨线客流。
1.本线客流输送方式
本线客流输送比较简单,直通客流主要采取直达动车组输送;区段客流主要采取区段动车组和过路动车组输送。
2.跨线客流输送方式
(1)跨线客流的基本输送方式
由高速线承担的跨线客流,有三种基本输送方式:换乘、下高速线、跨线运行方式。
①换乘方式:在高速线与既有线的衔接站换乘。
优点:高速线上运行的都是高速列车,速度单一(或速差较小),区间能力利用较充分,行车组织较简单。
缺点:一是在衔接站要有相应的换乘设备,增加2倍于原通过列车数的列车始发、终到设施;二是如果换乘不在同一站,还将加重市内交通负担。三是增加旅客的不便,根据国外的经验及有关研究,一次换乘要损失(转入其他交通运输方式)客流30%以上;四是客流组织较复杂。
②下高速线方式:高速列车下高速线,全程都用高速列车输送,在其他线路上按线路允许速度运行。
优点:同上。
缺点:一是要有大量的高速车底投入运用;二是相关线路必须在信号制式和列控系统等方面兼容;三是高速车底折返站要有相应的整备及维修设备。
③跨线运行方式:跨线列车上、下高速线。
优点:减少旅客换乘,更多地吸引客流。
缺点:一是跨线列车必须既适应高速线的技术条件,又适应相关既有线的技术条件;二是高速与跨线列车速差较大,区间通过能力受到限制;三是行车组织较复杂。
(2)国外高速铁路的基本做法
日本所有新干线(高速线路)都是1435mm的标准轨距,而既有线是1067mm的窄轨。高速铁路是独立的体系,一些旅客换乘是必然的。1987年民营化后JR东日本公司为提高东北新干线的效益,首先将山形线(福岛—山形87.1km)改成了标准轨(部分地段增设第三轨);为适应山形线的限界,还专门开发了400系高速列车,并于1992年7月1日实现了东京—山形(目前已延长到新庄)直达旅客运输,为此客流增长56.7%。由于直达旅客运输取得了较好的效益,1997年3月22日东京—秋田间对既有线进行相应改造后,也开行了直达高速列车。
法国在高速铁路还只有近1300km时,TGV高速列车的运行范围就达到了6000km以上;德国高速铁路近600km时,ICE高速列车就在4000km左右的线路上运行。
以上可以总结出两种趋势:
一是为提高高速铁路的效益及整个社会效益,高速铁路必须多吸引旅客。减少换乘是吸引旅客的重要手段之一。可以说尽可能开展直达旅客运输,减少换乘,是各国共同的努力方向。
二是开展直达旅客运输(输送跨线客流)的基本做法是“高速列车下高速线”。
(3)我国跨线客流输送方式的选择
换乘方式不但旅客不方便,也未必容易实现。参照国际上的发展趋势,换乘方式只能有条件,有限度地采用,不能作为我国未来高速铁路跨线客流的主要输送方式。主要采用下高速线方式输送跨线客流,在一定时期内,我国难以具备相应的技术条件和经济实力。因此,下高速线方式也不能作为我国未来高速铁路跨线客流的主要输送方式,只能有条件地采用。跨线运行方式其专用机车车辆或动车组我国已初步具备了相应生产能力,速度在200km/h左右,适宜在高速线上运行的跨线列车,完全可以自己生产。
综上所述,从我国的现实条件出发,跨线运行方式将是我国高速铁路一定时期内跨线客流的主要输送方式。以该方式为主,换乘和下高速线方式为辅,承担起繁重的跨线客流输送任务。
(4)不同速度列车混跑
不同速度混跑必然要求技术设备的“不同速度兼容”和行车组织工作的“不同速度兼顾”,这将增加技术和组织工作上的难度。
①技术设备上不同速度兼容
所谓不同速度兼容就是既能运行高速列车,也可运行较低速度的列车。如果跨线列车采用机车牵引方式,其机车应是专用的,完全可装备适应高速铁路信号制式的车载设备;如跨线列车采用动车组,则可装设既适应高速线也适应既有线信号制式的多种车载设备。信号设备的兼容性没有问题。根据国外的经验和我国的研究,线、桥、隧基础设施的兼容也是可以做到的,只不过与同等速度的全高速相比,要提高一些技术标准。由于发展高速铁路技术必须体现前瞻性,充分考虑进一步提高速度的需要与可能,因此主要基础设施应按350km/h行车要求设计。这已基本涵盖了300km/h与200km/h的列车混跑所要求的技术标准。因而不同速度列车混跑在技术上是可行的。
②行车组织上不同速度的兼顾
行车组织上不同速度兼顾是指既要合理组织高速列车运行,也要保证跨线列车的正常运行。这里关注的重点是两个问题:一是高速铁路的区间通过能力能不能适应;二是跨线列车上高速线前晚点会不会打乱高速铁路上列车运行的正常秩序。
a.区间通过能力的适应性问题
据有关课题的研究,200km/h与300km/h两种速度的列车混跑,跨线列车的扣除系数将达到3.5左右,速度级差越大扣除系数将更大。在追踪列车间隔时间I=3min,跨线列车占总行车量30%~40%的情况下,非平行运行图能力可达120对左右。这一能力一般能满足近期预测运量的需求。远期跨线列车逐步减少,高速列车逐步增加(减少1列跨线列车约可增加3列高速列车)。一定时期内,不同速度列车混跑尽管跨线列车的扣除系数较大,但区间通过能力是适应的。
考虑到我国人口众多和高速铁路主要修建在人口稠密地区的国情,高速客流需求将十分旺盛,因此,在主要干线高速铁路和客流较大的城际铁路上,应尽量避免不同级差的客车跨线运行;在300km/h及以上高速铁路应禁止普速客车跨线运行。
b.跨线列车晚点的影响问题
跨线客流的三种输送方式,都存在着晚点影响问题。
换乘,尤其是一对一的换乘,如果需要接运的普通列车到晚、接续的高速列车只能相应晚点发出。如果接续的高速列车仍正点发出,必然是放空车,晚到的跨线客流无列车接运,其后果是引起客流组织工作的混乱;如果不考虑旅客换乘,其后果是客流大量流失,显然是不可取的。
下高速线方式中的高速列车回高速线前的晚点概率与上高速线的跨线列车是相同的;所不同的是一旦晚点,在高速线运行的是晚点的高速列车,而不是晚点的跨线列车。
从以上的分析可以得出这样的结论:高速铁路只要不是一个封闭系统,都存在着跨线列车(或跨线客流)晚点的影响问题。跨线列车一旦晚点,可以通过调度调整及预留备用运行线的方式,消除对其他正点列车的影响。
综上所述,行车组织上兼顾不同速度的列车是可以办到的,不同速度的列车混跑在运输组织上也是可行的。
(四)高速铁路列车运行图的特点
1.高峰时段运能紧张
根据国外高速铁路运营客流特点,结合我国已开通运营高速铁路客流规律,7:30~10:30、15:00~18:00为形成列车密集发车高峰时间带。由于高峰时段大量列车密集到发,造成运力资源利用极不均衡,高峰时段全部投入运用,非高峰时段部分闲置。因此,高速铁路应对其高峰时段的运输能力(如到发线通过能力)、供电能力(软冲突)及动车组需要量进行检算。
2.严格的旅行速度限制
高速铁路的最高运行速度,综合反映了其技术水平,也为缩短旅客途中旅行时间提供了保障条件。因此,在高速铁路上运行时旅客列车都应有一定的旅行速度要求。
在一定技术条件下,列车旅行速度与停站次数和停站时间有关。为提高服务频率,缩短旅客候车时间,中间站要求有较多的列车停站;为使旅客有充裕的时间上、下车,停站时间应长一点。高速铁路列车运行图的编制要妥善解决保证一定的旅行速度与提高服务频率之间的矛盾。
3.高弹性的运行线安排
为保证列车的高正点率,列车运行图必须要有足够的弹性。当列车运行秩序紊乱时,要能尽快恢复正常,以保证能经常处于按图行车的状态。为此,列车运行线间要预留一定的冗余时间,以减少个别列车晚点的影响,或者预留一定数量的备用线,让晚点列车按就近的备用线运行。
4.有效时间带
高速铁路一般00:00~06:00作为天窗时间,由于天窗多采用矩形,列车一般只能在06:00及其以后出发、00:00以前到达,因此,对不同运行距离的列车就形成了有效时间带。设列车运行在A—B间,平均旅行时间为4h,则06:00自A站发出的列车,10:00到B站,零点到B站的列车在A站必须在20:00发出,则6:00~20:00为A站有效开车时间带。
(五)高速铁路运行图暂行主要技术条件
1.高速铁路运营时间一般为18h(6:00~24:00),实际运营时间根据客流情况在运行图中确定;夜间0:00~6:00安排线路综合维修、检查作业,综合维修天窗原则上采用240min垂直矩形天窗,个别线路采取V形天窗。
2.采用无砟轨道(300km/h以下线路采用有砟轨道)、双线自动闭塞,线路容许速度和动车组运行速度在200km/h及以上,列车追踪运行间隔时间为3~6min。
3.动车组每运行4000km或48h须安排进行“1级检修作业”。在站折返时间不小于15min;入库检修作业时间不小于360min。
4.动车组运用交路设置方式采取单组往返交路和两组或多组套跑交路(每个交路担当动车组列车对数按照动车组1级检修作业技术要求和运行图编制需要确定)。
5.运行图标尺及列车起停车附加时间标准按照牵引计算和运行试验确定。起停车附加时间:原则上300km/h以下地段起车、停车附加均为2min,300km/h以上地段起车、停车附加均为3min。
6.列车停站时间标准:大站2~3min,小站1~2min。
7.不同时到达时间3min;会车间隔时间1min;不同时通过连接双线和单线车站的时间5min。
(六)列车开行方案设计
1.国外高速铁路列车开行方案特点
日本及西欧一些国家在运输产品优化设计过程中,开发以市场为导向的旅客列车开行方案、适应客流波动的列车运行图、丰富多样的客票以及基于“无缝运输”理念的联合运输体系,在实际运营中不仅满足客运需求,也取得了良好的效益。
(1)高速列车种类较少,一站直达列车少,停站方案较规律,同时段运行的列车速差较小。
德国ICE列车一般只在运距200km以内开行一站直达列车,列车旅行时间在6h以下时停站一般在4次及以上;平均停站距离一般设置为100km左右。
法国TGV列车一站直达列车集中于国际列车,长运距TGV列车停站比较规律,一般在大城市设有停站,为旅客提供其他方向的换乘条件。在某些区段,TGV列车与普速列车停站位置基本相同。
日本东京—博多间安排了3种高速列车,共61种停站方式,但全程不开行直达列车。为通勤旅客服务的“回声号”运行距离短,站站停车:为满足旅客便捷、快速而开行的“希望号”列车停站最少,最多停6站:“光号”列车的停站次数则介于二者之间,一般停8~12站。
(2)列车开行密度大。日本国铁(JRs)铁路总长约20000km,每日开行26000班次。高密度、长编组、多定员、停站时间短、停站方案多、车站站线利用率高、列车服务频率高是日本高速铁路列车运输组织的主要特点。西欧国家间的经贸往来密切,跨国境直通旅客列车开行密度大,国家之间以及国内开行的200~350km/h高速旅客列车,主要服务于城市之间的高密度商务、公务出行,同方向高速列车通常是每0.5h或每1h开行1列,高峰时段开行频率会更高。
(3)列车接续良好。欧洲路网密度大,大站往往都有3个以上衔接方向,如汉堡枢纽、纽伦堡枢纽有5个引入方向,法兰克福、慕尼黑有7个引入方向,车站到发列车密度大,车站接发能力比较紧张。为保证旅客及时换乘,欧洲各国铁路投入了很大精力研究旅客中转规律,设计良好的列车接续方案。
在德国,由于各种列车的起讫点、停站方式和运距不同,ICE列车与ICE、IC、EN、EC、RE、IRE等列车以及地铁之间有良好的接续和换乘。法国列车之间的接续和换乘基于路网主要节点,主要集中在里尔、巴黎和里昂等一些大城市的大站,列车换乘时间一般设置10min左右,节省旅客的换乘等待时间。
(4)列车编组灵活,为适应各时段客流变化,欧洲和日本铁路在高峰时段采用“多列联运”的方式增加载客量,在客流密度较低的时段再把列车分开,对于客流密度不同区段,开行翼形列车,如图1-2所示。
图1-2 “翼形”列车开行图示
(5)中长途列车为主。与既有线相比,高速铁路主要用于“中长距离”的城际间运输,列车运行距离相对较长,在日本既有线旅客列车平均运距只有28km,而东海道—山阳、东北新干线旅客列车平均运距分别为283km和153km,西欧国家之间以及国内的高速旅客列车主要为大城市之间提供运输服务,是典型的中长途列车。
(6)列车开行方案与周期性列车运行图编制紧密配合。周期性列车运行图是列车按固定时间段(如1h)有规律循环的运行图。日本(规格化)和西欧国家(德国节拍化)在客流密集线路上多采用周期性列车运行图。由于各种列车车站到发与运行时刻的规律化,特别方便旅客出行和换乘,为满足周期性列车运行图的编制条件,列车开行方案也要相应配合,对列车始发、终到站的设置不宜过多,运距差别不宜过大,列车途中停站次数和停站时间尽可能规律化,主要通过列车高密度开行和方便换乘满足各站服务频率需求等。
(7)直达与中转换乘方案相结合。运距较长的运行线上既有直达列车,也有组合的中转换乘列车,但直达列车数量不多,旅客通过不同车次在不同时间的换乘组合也可以到达目的地。
2.列车开行方案的设置
(1)服务频率与列车密度
服务频率指某一方向(从甲站到乙站),一日内提供给每位旅客乘车选择的车次数量。服务频率越高,一日内提供给旅客选择的列车(车次)越多,旅客乘车就越方便,等待时间就越短,进而吸引的旅客就越多。据研究,当服务频率超过18趟/天后,运量随服务频率增加而增大的幅度很小。
由于短途客流与长途客流相比,对服务频率更为敏感,为提高其竞争能力,短途列车一般采用短编组,以加大其列车密度、提高服务频率。长途列车一般采用长编组,以充分利用区间通过能力。
列车开行间隔的确定要充分体现客流的日间波动特性。在6:00~8:00、12:00~14:00、18:00~21:00的平峰时段,间隔时间按照10~20min间隔开行;在8:00~12:00、14:00~18:00的高峰时段,间隔时间按照5~10min间隔开行。
(2)列车编组
高速铁路一般采取短编组,根据客流可安排部分长编组或组织小编组重联运行。高速列车由于运行距离和运行时间都较短,一般都不设非载客车辆,为满足不同层次旅客的需求,可设包间、一等车和二等车。各种车辆的比例可根据实际需要确定。
(3)列车等级
高速铁路当只运行一种最高运行速度的高速列车时,主要是根据其中途停站的多少划分,停站越少等级越高。高速线上同时运行几种速度的高速列车,此时等级的划分主要根据最高运行速度,速度越高等级也越高。我国未来的高速铁路将有多种停站方案,也将同时运行多种速度的高速列车。
(4)列车的发到站
高速列车的发到站决不等于高速铁路的起始和终止站,高速列车的发到站也不等于载运旅客的起始与终到站。旅客列车不只是为始发与终到站间的旅客服务,还应为沿途上、下的旅客服务。不能机械地根据预测的OD流,只要两点间够一列就开一列。对于客流比较集中的短途客流,一般应安排短途列车,早晚密集到发。高速列车到发站的选择除根据客流结构外,还应兼顾高速车底的运用。
(5)列车开行数量
①客流预测
客流预测方法多种多样,常用的主要有:移动平均预测法、指数平滑预测法、趋势外推预测法、回归预测法、灰色预测法和移动自回归预测法等。根据历史数据和市场调查,选取合适的预测方法,对客流需求进行趋势预测。
②按照客流需求开行数量的确定
旅客列车的开行数量一般可根据公式进行计算:
n=N×104/(365×a×k)
式中 n——需要开行的旅客列车数,旅客列车一般都是成对运行,只计算一个方向即可,列;
N——某区段计算年度客流密度,万人;
a——高速列车定员,人/列;
k——高速列车上座率,一般可在0.70~0.80间取值。
在高速列车发到站及其数量已定的情况下,可通过绘制列车流图,计算出各区段开行的旅客列车数。
③按照动车组运用数量开行数量的确定
动车组的运用效率同时受到动车组运用方式和运行图编制质量的影响。在规定的动车组检修和运用方式条件下,可以计算出给定动车组数量的列车最大开行对数。
高速铁路一般情况下,上下行各项技术标准时间相同,因此对于某一固定交路内的动车组运用来讲,动车组往返一次运行所需时间T为:
T=2[t标+∑(t起i+t停i+t停站i)+t折] (1)
在此固定交路内,记第i组动车组每日可以担当开行列车的列数为Ni(i=1,2,3…,i为担当运营的动车组序号),其应该等于动车组i每日上线时间Ti与平均往返时间比值的2倍:
Ni=2Ti/T (2)
动车组i每日上线时间Ti应该等于每日运营时间18h与t间(动车组i担当开行每日首列列车始发时刻与6:00的间隔)之差,即
Ni=2(18×60-t间)/T=2(1080-t间)/T (3)
一般的,Ni取值应为整数,则有
Int{Ni}=int{2(1080-t间)/T}(Ni≥1) (4)
当Ni为单数时,需使用两组动车组套跑运用。在不能异地检修条件下,套跑交路需考虑动车组运行4000km或48h后,安排入配属所检修。入配属所检修时间从动车组担当列车到达配属所所在车站时起至担当列车从配属所所在车站开车时止不少于6h。对Ni进行调整:
Ni=2(1080-6×60-t间)/T=2(720-t间)/T (5)
因此,有
根据运用动车组数,通过上述计算可确定出运行图中可能开行的最大列车对数N:
(6)列车停站方案的设置
列车途中停站是为了满足中途旅客上、下车的需要。停站的列车越多,越有利于旅客的上、下车。但高速列车途中停站过多将降低其旅行速度,从而失去了“高速”的意义。既要为中间站的旅客提供方便的乘车条件,又要不过多的降低高速列车的旅速,是停站方案设置的难点。日本东海道和山阳新干线,设置了90种高速列车到发与停站模式。一般某一发到站间有2对及其以上的列车,途中就应采取交替停站的方式;4对以上就应安排一定比例中途不停站的直达列车。到发量较大的中间站,应安排一定数量的始发与终到列车,以减轻通过列车的压力。我国营业停站时间间隔可考虑按照省会城市所在站10~20min、地级市城市所在站30~40min、县级市所在站70~90min安排(在开通运营初期,间隔会大些)。
旅客列车开行方案还应充分满足市场营销要求。如何综合各种因素,设计出较好的方案来,目前尚缺乏类似于货物列车编组计划的理论体系,只能通过在实践中逐步调整的办法,来达到优化(满意)的目标。
(七)高速铁路运行图编制
1.跨线列车衔接点的确定
根据旅客列车的开行方案,确定跨线列车由既有线上高速线的时间以及跨线列车由高速线下既有线的时间,结合高速列车的发车点,采取顺推和倒推的方式,则可铺画跨线列车运行线。
2.高速列车发车点的设定
首先安排核心列车(如广州南至武汉的直达列车等)、为早出晚归旅客服务的列车和夕发朝至等列车的发点。在此基础上,相对均衡地分布各种列车的发点,但列车的发点必须在各自的有效时间带之内,并尽可能考虑上下班时的客流高峰期,列车开行数量充分体现不同时段的波动性和规律性。
3.列车运行线的铺画
无论是高速列车还是跨线列车,铺画的运行线都必须体现事先设定的停站方案。杜绝以减少停站(降低服务频率)来换取较高的旅速。
(1)根据确定的列车开行方案,按照动车组交路接续,依次顺序铺画基本图列车运行线和确认列车运行线;在目前没有生产专用确认列车的条件下,确认列车使用运用动车组担当,可与基本图动车组列车套跑。
(2)铺画运行线完毕后,顺序调整列车开行间隔和交路,优化开行方案,并预留备用线铺画位置。
(3)在保证列车开行方案不受大的影响的前提下,优化列车停站,保证停站相对均衡。
(4)按照客流规律,在客流高峰时段铺画备用线,并系统优化、调整动车组开行方案。
(5)铺画动车组进出段运行线。
(6)按照“五固定”原则安排各客运营业车站到发线使用方案。
(7)利用计算机对运行图进行全面技术检查和校正。重点检查延续进路条件下列车到发和发到间隔,以及大站接发车进路交叉影响情况。
(8)编辑并生成运行图时刻表。
4.备用运行线的铺画
高速铁路应根据运输能力的利用情况,铺画一定的备用运行线供运行调整用和适应节假日高峰客流运输需要,原则上以正常客流为基数,向上波动30%~50%来确定列车开行对数。在执行运行图时,满足正常客流运输需要的对数规定为基本运行图对数,其他列车运行线作为备用线,由调度根据客流情况在日班计划中选择开行。
5.列车运行图指标的计算
(1)两站问直达高速列车的旅行时间及其旅行速度;
(2)高速列车平均旅行速度;
(3)跨线列车平均旅行速度;
(4)长编组和短编组高速动车底投入运用的数量;
(5)高速和跨线列车列车公里;
(6)长、短编组高速动车底平均每个车底的列车公里等。
(八)高速铁路区间通过能力的特点
1.平行运行图通过能力是由不同运行距离的长短途列车区间通过能力组成,应以客流区段为单位计算通过能力。
2.平行运行图通过能力只是一种假设,是能力计算中的一个步骤。严格地讲,客运专线不存在平行运行图问题。
3.高速列车由于停站规律不同,相对平行运行图而言,也有扣除系数,需考虑停站对能力的影响。
4.由于计算的是放行高速列车的能力,在高中速混跑的情况下,是低速列车扣除高速列车。这在分析方法及概念上不同于普通铁路。
5.部分车站因延续进路、交叉进路等原因对列车接发能力影响大,实际能力可能小于计算能力。
6.动车组白天上线运营、晚上入库检修,密集到达对动车所检修、存放能力影响大。
由于存在上述特点,如何计算高速铁路的区间通过能力,是面临的新课题。
四、列车运行图实施
(一)列车运行图的审核批准
运行图编制完毕后,铁路局要组织全面审查编制的列车运行图。按铁路总公司确定的文件规格和时间要求,将编制的列车运行图、列车时刻表、列车运行图技术资料、机车周转图、运行图各项指标及分析资料、区间通过能力、旅客列车编组表及编图工作总结等一并报铁路总公司。
铁路总公司要审核各铁路局的列车运行图,全路列车运行图的实行日期和时间,由铁路总公司确定。
(二)运行图实施
1.成立新图实施工作小组,主要领导任组长,主管领导任副组长,相关人员任组员,全面负责运行图实施新旧交替期间的各项工作,确保新图顺利实施。
2.各相关站段按照运行图要求完成行车设备的改造、检查、整治,确保质量良好投入使用。新建线路完成线路和行车设备开通运营前的静态验收、联调联试、试运行等工作。
3.相关运输站段按照运行图规定,安排车站到发线运用、调车机车运用,分解、细化行车作业组织过程和环节,制定确保新图顺利实施的行车作业组织办法和保障措施。
4.相关设备管理单位按照运行图规定调整机车车辆运用、调配计划、设备检修计划等。
5.按照运行图要求完成生产岗位设置和人员调整工作。
6.做好各类报表、基础信息、站车广告、引导、揭示等数据修改工作。
7.停止影响行车安全的一切施工,并将施工机具和材料移出行车安全限界。
8.做好人员招聘、学习培训、考试工作。
9.召开站区联劳会,制定结合部的运输组织和协调办法。
10.做好新旧交替期间的交替工作安排、值班、盯岗工作,完善应急处置方案。
11.做好新旧交替期间的写实工作。
12.做好新图实施总结。
(三)运行图实施安全风险控制
1.严格落实列车运行图编图数据的专业提报签认、领导审核批准制度,保证数据的唯一性、准确性和权威性,避免源发性安全风险的产生。如:2004年全路第五次提速调图时,京九线定南至龙川段由于南昌铁路局提供标尺错误,造成此区段的快速和普通旅客均使用特快标尺,影响京九线客车运行秩序一片混乱,给整个新旧交替工作造成极大被动,受到原铁道部严厉批评。后来不得不重新调整了管内京九线运行图。
2.运用计算机检错功能对编制的运行图进行全面细致检查,包括各项编图基础数据、列车间隔、技术作业时间标准等,避免因数据错误造成列车超速运行、交叉冲突等引发列车事故。同时认真执行运行图互检、审核制度,运用他控、互控避免出现影响列车安全的低级错误。如:编制武广高铁2011年春运图时,由于未落实严格的核查制度,造成G1059次列车在清远站运行线错误断开停车1min,在公布客运营业停站时误以为办理客运业务,但没有设置起停附加时分,给后续的处理造成很大的被动。
3.把好运行图文件下发、学习培训关,避免漏发或未进行学习培训而盲目实施造成行车事故。如济南局“4.28”特大客车冲突事故,由于济南局漏发调图文件给北京机务段,北京—青岛T195次在周村—王村间K289+940处,因超速运行造成机后9-17位车辆脱线。脱线车辆侵入上行线与烟台—徐州的5034次客车碰撞,致使该次列车机车及机后1-5位脱线,造成72人死亡、416人受伤、中断行车21h22min的特别重大交通事故。
4.把好运行图实施前LKJ数据修改、换装关,避免因LKJ数据错误导致列车事故。如2010年6月23日,呼局配属的SS3型4458号机车担当的25007次货物列车,因呼局在未确认兰州局正式的LKJ换装电报的情况下,擅自对兰州局线路数据变更的相应内容在本局的机车上进行换装,当列车运行到兰州局包兰线时,监控数据显示的距离与地面距离不符,致使25007次列车严重运缓。
5.把好售票基础数据修改、核对关,避免因数据错误,造成客车停站、席位、票额等出错,影响旅客乘车。如2012年武广高铁春运期间,1月11日因新型CRH380BL动车组频繁发生车辆故障,造成武广高铁运输秩序极其混乱,广铁集团公司临时决定停止管内所有CRH380BL型动车组担当正常交路上线运行,由2组重联CRH3型动车组和3组CRH380AL车底替换。但因客票已预售,为处理席位、席别的差别,集团公司不得不成立多个工作组赴现场处理,给旅客组织工作带来了重大影响。
6.把好新旧交替方案审核关,避免因新旧交替方案差错,引起交替工作混乱,产生安全隐患。如南宁铁路局2011年1月11日调整图,将湛江—洛阳1806次按新时刻、新编组的交替方案,误写为按新时刻、旧编组运行,新编组比旧编组差一辆YW车,而车票已按照新编组发售,造成列车实际欠编一辆,旅客反应强烈,后来不得不在柳州站加挂一辆YW车,妥善处理、消除影响。
7.尽量不要安排客车在中间小站待避客车群,避免旅客强行下车产生安全隐患;春运非空临客尽量不要安排在非营业技术站和终到站前的中间站停车,防止旅客自行跳车造成人身伤亡。如2003年春运节前L50次在岳阳北站停车换挂机车(岳阳站通过),几十名家在岳阳地区而因为车票限售买了到武昌车票的旅客,在岳阳北站跳车,造成一死一伤严重事故。
8.为预防跨越正线调车发生调车作业与列车冲突事故,在双线繁忙干线考虑预留“调车天窗”,消除安全隐患。如京广线、广深线等。
(四)运行图实施保障
1.新图工程。建管处和总工程师室负责督促新图工程建设,做好验收和联调联试工作,确保新图工程按时完成并交付运营。
2.资金保障。计划、财务处按照各部门、各单位提报的新图实施新增设备设施、用品备品等需求,及时下达计划和拨付资金,提供必要的资金支持。
3.人员保障。人事、劳卫处根据新图工作量变化,调整各站段编制设置和定员定编,督促站段及时做好人员招聘、调剂和培训,提供充足的人力资源保障。
4.后勤保障。多元中心提供站车设备设施配备、劳卫处做好卫生消毒及食品检疫、房地处做好乘务人员食宿安排等。
5.安全保障。各设备管理单位包括车、机、工、电、辆、供电、信息等,做好行车设备设施的检查、检修和维护工作,确保质量良好投入运用;公安部门做好站车防火、防爆和危险品查堵工作。
6.组织领导。成立由主要领导为组长的新旧交替领导小组,负责新旧交替组织领导和重点站区包保安排,召开新图实施电视电话会议,部署新图实施工作;成立新旧交替值班室,负责督促站段落实新旧交替方案,收集站段信息,处理新旧交替过程中出现的问题;重点站区包保组负责站区运输组织协调和安全保障,确保站区新旧交替安全、有序、畅通。
7.宣传报道。宣传部门包括宣传部、电视台和报社,在集团公司党委的统一领导下,做好新图对外宣传报道、信息反馈、舆情控制和对外联系联络等工作,为新图实施提供良好的舆论环境。
五、列车运行图评价
列车运行图编制极其复杂,对运行图的质量或者效果的评价,有多种评价方法,总的来讲,评价思路基本上是遵循:建立评价指标体系、对指标进行标定、对结果综合评判这三个步骤进行。
(一)列车运行图的复杂性
一张合格的列车运行图必须处理好以下错综复杂的关系:
1.安全和效率的关系。快速、高效是当今运输业竞争的重要砝码之一,也是客货运输市场永恒的追求。但在线路容许速度一定的条件下,提高效率只有采取压缩各项技术作业时间,包括换挂机车、列检作业、客车停站等,作业时间安排太紧,容易引起抢钩干活或简化作业程序,制造安全风险,因此在运行图编制过程中必须协调好两者之间的关系,提高运行图安全系数。
2.社会效益和经济效益的关系。铁路作为特殊性质的国有企业,它既承担着企业的经营责任,又承担了服务地方经济社会建设、服务人民群众的重任。一方面必须按照效益最大化、成本最省的原则设计列车开行方案;另一方面必须考虑社会责任和社会效益而牺牲部分经济效益。如肇庆—九龙T806/5次,因为涉及过港运输问题,尽管肇庆—广州东间上座率不到5%,但必须开行;再如武广高铁为满足广大普通老百姓一起来享受铁路跨越式发展的成果,停运部分票价率高的高速列车,开行站站停的动车组列车等。
3.整体利益与局部利益的关系。运行图列车开行方案必须在铁路总公司的统一部署下进行设计,运行线的铺划必须坚持先直通、后管内,先快后慢等基本原则,在保证全路整体效益最大化的前提下,通过不断优化调整列车方案设计,达到铁路局利益最大化,实现局部利益和整体利益的有机结合。
4.铁路与地方的关系。铁路修建之初,沿线老百姓的厚望是铁路能为自己的出行和进行货物运输带来便利。但从运输经营管理的角度,又不得不有选择地开办沿线车站的客货运业务和限制办理客货运业务。因此必须妥善处理好铁路经营管理与老百姓诉求之间的关系,为铁路安全生产创造良好的外部环境。
5.铁路系统内部相互间的关系。一是与外局的关系。在目前铁路主要通道能力紧张、运力资源紧缺的情况下,必须得到相关铁路局的支持,才能实现编图预期目标。二是与本局相关业务处室的关系。各相关处室必须围绕铁路局运行图编制整体方案开展工作,才能实现资源配置最优化、运输效益最大化目标。三是处理好与站段的关系。要充分听取站段对运行图调整的意见和建议,掌握站段需求和资源情况,照顾彼此关切和利益。
6.能力匹配关系。一是要分配好各通道能力,使通道能力与路网能力协调匹配,实现路网能力最大化。二是做好点线能力的有机结合。三是协调好移动设备能力,特别是机车车辆能力。四是协调好机车车辆工装、检修能力。五是充分考虑人力资源因素。六是安排好施工维修作业天窗,做好施工、运输两兼顾。
同时对运行图编制人员在素质、能力等方面要求较高:
1.除必备专业理论知识和其他相关知识外,要准确理解、贯彻落实上级指示精神和思路并落实到运行图编制中去。
2.对路网布局、路网结构、输送能力、车流径路等要有必要的了解。
3.对管内行车设备情况(线路、站场、供电、客货运和机车车辆设备设施等)、点线能力、通道能力必须准确掌握。
4.对相关专业,包括车、机、工、电、辆、供电、信息等基础数据、技术、规章制度、作业流程等有基本的概念。
5.对客货运市场需求、个性化的需要及各种运输方式的相关情况有足够的了解。
鉴于以上情况,运行图评价需结合定性、定量等多方面因素来进行。
(二)既有线运行图评价
1.安全性评价
(1)列车会让安排是否合理,应尽量避免在中间小站安排客车会让;同时要避免客车在同一车站待避多趟列车。
(2)各种列车最小间隔取值是否合理,如不同时到达间隔、不同时通过间隔、列车追踪间隔、列车发车间隔等。
(3)双线自动闭塞电气化牵引区段,牵引供电功率与同一供电臂内列车所需功率是否匹配。
(4)接发列车进路安排是否合理,是否尽最大能力避免了进路交叉。
(5)机车车辆担当交路、折返时间是否满足整备、检修作业时间标准要求。
(6)列车乘务交路是否满足一次作业时间标准要求(是否超劳)。
2.市场适应性评价
(1)运能安排是否符合市场需求,是否适应断面客流需求。
(2)列车开行方案是否适应主体客货流需求。
(3)列车停站方案是否合理,包括均衡性、可达性等。
3.质量评价
(1)客货机车运用台数。
(2)客货机车周转时间。
(3)客货列车平均技术速度、旅行速度、速度系数。
(4)客货机车日车公里。
(5)客车底在配属站和折返站停留时间。
(6)车底运用组数直通和直达货物列车在技术站的接续时间等。
(7)运行图弹性:列车延误、晚点传播、恢复正点等方面,一般采取预留慢行附加时分、增加列车停时、设置列车路径最小缓冲时间、交叉径路防护等。
(三)高速铁路运行图评价
高速铁路运输组织虽然比既有线要简单得多,但列车运行图的编制要比既有线复杂得多。因此对列车运行图的评价,高速铁路除遵循既有线的相关评价内容外,还应根据其本身的特点,建立评价体系对运行图编制质量进行评价。评价的方法有很多,下面仅列举两例进行介绍。
1.权重系数法
(1)评价指标体系的建立
列车运行图性能的评价指标体系,通常分为静态指标和动态指标两大部分。其中,静态指标可以通过铺画完成的运行图直接计算得到;动态指标是指描述列车延误、晚点传播、恢复正点等方面的指标,一般通过模拟实验来获取。运行图质量评价的静态指标见表1-1。
表1-1 运行图质量评价静态指标
评价指标共9项,其中O1~O6可以直接从运行图中计算得出;指标O7~O9可以按以下方法计算。
λi=qi/ni (10)
其中,Q为该区段日均旅客最大断面流量;为该区段日间i时段旅客流量;ni为该区段日间i时段列车开行列数;为动车组的平均定员;为中间站j的旅客乘降数量;mj为中间站j的列车停站次数;α为列车在某中间站停靠营业时,为该站服务的旅客数与列车定员的比例。
(2)评价方法及步骤
针对上述运行图的评价指标,由专家对所要评价的几张运行图进行计算,并分别对各项指标打分,最终形成评价结果。具体评价方法及步骤如下:
①确定评价运行图集合P={Pi}和评价专家集E={Ej};
②各专家分别对评价对象的各项评价指标进行评价,得到评价矩阵A={Ai}j×k;
③按满意度公式进行无量纲化处理,得到矩阵B={Bi}j×k;
④确定诸专家的权威值H=(h1,…,hj);
⑤对矩阵Bi进行加权合成,得到矩阵Ci(=c1,…,ck)(Ci=H×Bi),以及C={Ci};
⑥确定各评价指标的权重系数向量W=(W1,…,Wk);
⑦计算评价对象P的总评价值D(D=W×CT=(d1,…,di));
⑧输出评价结果D=(d1,…,di),结束。
如果仅仅是对一张列车运行图,而不是对多张运行图的质量或效果进行比较的话,仍然可以按照上述的步骤进行,只是最终输出的评价结果为D=d1。对其的评价可以按照d1的取值及其落入评判区间的位置来确定。如图1-3所示。
图1-3 列车运行图评价满意度示意图
当评价结果d1≤Da时,决策者完全满意(满意程度为1);当d1≥Db时,决策者不满意(满意程度为0);当Da<d1<Db时,决策者满意程度在(0,1)之间。而Da和Db可根据相关指标因素,由专家和决策者在分析以往列车运行图的基础上确定。依据评价结果d1落入区间(0,1)的位置,给出该运行图的最终评判结果(满意、较满意或不满意)。
2.Vague法
根据客运专线运输的特点,建立客运专线列车运行图评价指标体系。在专家采用运行图评价指标对运行图进行定性评价后,应用Vague集理论,将专家基于描述语言的定性评价结果以及专家的重要性(权重)量化,进而构造出基于Vague值的客运专线列车运行图方案优选决策矩阵:
根据决策矩阵计算各专家决策意见的相似度
及一致性后,利用汇总系数计算得到整体决策矩阵:
以此建立可能度矩阵,并计算各运行图方案的排序向量,从而可以得到运行图方案的优劣排序。
六、按图行车的重要性
列车运行图是铁路运输工作的综合计划和行车组织工作的基础,所有与列车运行图有关的各部门、各单位都必须按照列车运行图要求组织工作,确保按图行车。
(一)影响列车正常运行秩序的主要因素
1.行车设备故障影响。行车设备是铁路运输组织结构中重要的组成部分,且专业众多、数量庞大,车、机、工、电、辆、供电各成体系,其中任何系统的任一设备发生故障都将直接影响列车的正常运行。同时,行车设备故障由于具有随机性和突发性的特点而难以提前预测,成为影响列车运行秩序的第一要素。以2008至2012年上半年为例(表1-2、表1-3),行车设备故障影响旅客列车晚点约占客车出发晚点的60%,运行的25%。
表1-2 既有线行车设备故障统计
表1-3 高速铁路行车设备故障统计
2.行车事故影响。行车事故对列车运行的影响是十分巨大的,特别是在繁忙干线上发生的行车事故将直接造成大量列车的晚点,甚至停运、迂回。如2009年6月29日2:32,广铁集团管内京广线长沙开往深圳的K9017次在郴州站与3道出发的K9063次侧冲,直到6:48恢复行车,中断京广正线行车4h16min。影响客车晚点82列,停运28列、停运货车79列。直接经济损失4700万元。
3.施工慢行和施工延误影响。在铁路运输组织中,行车和施工是密不可分的,有施工就必然有限速,司机在通过慢行地段时,控速不当造成运缓现象非常普遍。如2012年3月1日,广深线Ⅰ、Ⅱ线樟木头—布吉间K119+340处顶管施工限速80km/h,造成当天始发晚点80列,运行晚点95列,受到原铁道部批评。7月12日因韶关东—黄岗间集中修,慢行影响客车晚点上行74列、下行80列。
除施工限速外,施工延点对列车运行影响也非常普遍。如2011年11月4日,广州大机段在京广下行线梅村—黄岗站间进行大机清筛施工。计划给点20:03~23:10,由于施工单位原因延点至3:33开通,共延点263min。影响客车26列及行包5列、货车10列。
4.司机运缓影响。受机车乘务员操纵水平或者由于机车工况条件限制影响,列车在运行中不能严格按运行图标尺行车,耽误本列及后续列车。特别是在客车群中,一列车运缓将造成后续大量客车压线运缓。如2012年5月8日,25021次货物列车在京广线易家湾至白马垅区间运缓10min,影响后续客车T16、T14、Z23等共11列等线运缓,给运输秩序带来严重影响。同时,由于运行图列车密度大、速度高,调整弹性小,一旦晚点后很难组织恢复正点。
5.站车组织影响。主要是旅客列车到达营业站后,由于客运组织以及在发生意外情况下,造成客车晚点。如2012年2月16日,东莞站由于站车组织不力,造成客车大面积超停站时间晚点,其中K9055次超停18min下800人,东莞东站K555次超停12min下580人,K446次超停16min上600人。2012年5月26日,K9038次到达娄底站后,因无票旅客爬乘车顶,接触网停电处理,导致本列车在车站超停56min。
6.站区作业组织影响。列车在车站进行换挂机车、车辆检查等技术作业及行邮装卸、上水等作业时,如各部门间配合不紧密,很容易造成超停,影响运行秩序。如2012年1月28日,列检作业影响株洲北L890次超停12min,运转车长影响衡阳站K950次超停12min;2月11日,机车换挂影响衡阳站K9226次超停15min。
7.自然灾害和不良天气影响。铁路作为全天候、全覆盖、不间断的运输方式,很容易受自然灾害和天气不良影响,而且往往自然灾害的影响持续时间比较长,对运输的影响非常大。如2006年7月14日受第4号台风“碧利斯”的影响,广东、湖南省部分地区普降百年一遇的暴雨,局部地区达到五百年一遇。京广线郴州地区降雨量达到252.4mm,坪石地区降雨量达到280.0mm,乐昌地区降雨量达到174.8mm。乐昌站场全部被水淹没,水位超站台1.6m。管内京广线耒阳至韶关间先后有13处(上行7处、下行6处)中断行车,共有11个地段先后发生44处险情。其中水淹线路4个地段,共28.04km;线路冲毁3处,共0.99km;路堤溜坍6处;山体滑坡4处。同时,机车、车辆、信号、供水、供电等设施设备也受到了比较严重的损坏。京广线上行累计中断行车79h25min;下行累计中断121h20min。受影响旅客列车共计663列,其中迂回248列,折返64列,停运234列,终止7列。广铁集团管内共办理退票35.2万张,同时还停运了货车581列。
8.调度不当影响。调度员的责任心、业务能力和指挥水平直接决定了运输组织质量的高低,由于调度不当造成列车特别是客车晚点的现象时有发生,2014年5~6月份,广铁集团调度所因调度员责任造成的客车晚点有89列。
9.地方治安影响。由于铁路沿线部分居民对危险性认识不够,经常在铁路线路上行走,或造成路外伤亡事故,或迫使客货列车紧急停车。如2014年6月30日,19501次行至白马溪—溪口镇站间K932+842处因防止压人于15:58停在接触网分相内,15:59司机请求救援,17:48救援完毕。影响客车4列及货车8列受阻。
(二)列车运行晚点产生的后果
1.打乱正常的列车运行秩序,产生安全隐患。列车晚点后,与列车运行有关各部门、各工种的作业组织、作业流程都将引起变化和调整,正常的作业秩序被打乱,容易忙中出错,产生安全隐患。
2.造成列车在中间站长时间等线停留时,容易引起旅客骚动、自行下车,导致事故发生。如2002年3月5日,L357次大晚点后在京广线石湾站待避多列客车,引起旅客不满,部分旅客强迫列车员开门下车准备拦停通过的K253次客车。由于该站在弯道上,司机瞭望条件差,造成一次8人被列车撞死的特别重大人员死亡事故。
3.降低服务质量,甚至给铁路形象造成负面影响。安全、正点、方便、快捷是铁路与其他交通方式的比较优势,随着社会经济的发展,旅客对铁路在正点方面的要求越来越高。列车运行晚点将对旅客的出行带来不便,也造成站车客运组织工作被动。如2010年1月26日,武广高铁设备故障造成动车组临时停运,127名旅客换乘后,因无座位在衡阳东站堵车门要求索赔。
4.客车大面积晚点,有可能造成旅客滞留,给旅客运输带来困难,产生不安定的要素。如2008年湖南、广东省冰雪灾害,造成集团大量客车停运,大量旅客滞留车站和列车上,广州站一度聚集人流达30万人,对客运服务、站车治安造成极大影响。
5.影响运输能力。列车运行晚点打破了均衡运输局面,由于运输能力不能储存的属性,浪费掉的能力没有办法补回来,导致有能力的时候没有车,列车密集开行点线能力又不够,造成区间通过能力和车站能力的浪费。
6.降低了运输效率。列车晚点后,在目前主要干线能力全面紧张的情况下,极易发生晚点快速传播,引起大面积列车晚点,造成途中司机超劳换班、技术站站堵等线,降低机车车辆效率,增加运输成本。
(三)高标准、严要求,做按图行车的表率
1.强化安全风险意识,自觉维护正常列车运行秩序。各运输站段要提高对确保列车运行正点、维护正常列车运行秩序重要性的认识,要站在安全风险管理、“三个重中之重”的高度和要求,强化对列车运行晚点产生的安全风险控制,自觉维护良好的运输秩序,杜绝因行车秩序不良诱发的行车事故。
2.精检细修,严把设备质量关。行车设备质量是列车运行秩序的关键因素,车、机、工、电、辆和供电、信息等设备单位要牢固树立“大运输”理念,高度重视设备质量,加强设备的日常维护和保养,落设备维修记名登记制度,减少设备故障发生,为运输创造良好的条件。
3.加强调度指挥,维护良好运行秩序。调度部门作为行车指挥的司令部,对列车运行秩序负有重要而关键的责任,调度人员必须以高度的责任心、精湛的业务技能、灵活的调度指挥方法和精益求精的作风来指挥运输生产,减少因调度不当造成的运输秩序不良。
4.提高操作水平,做按图行车的表率。机车乘务员要树立强烈的正点意识,把确保列车安全正点作为本职工作的神圣职责和必然要求,不断提高操纵水平,坚持按图行车,遇晚点列车要在确保安全的前提下千方百计恢复正点。
5.严格作业组织,确保列车运行畅通。各车务站段要按照技规、行规和站细等规章制度的要求,积极组织列车在站作业,抓好乘降、上水等作业,协调机务、车辆和行邮部门严格按技术作业标准执行,遇晚点列车尽量压缩站停时间,为恢复列车秩序创造条件。
6.提升应急处置能力,灵活应对突发事件。在安全风险管理中,把应急处置作为一项主要的内容。当各种影响列车正常运行的突发事件发生后,各单位、各部门要以“恢复正常行车是第一要务”的态度,迅速眼睛向内,认真查找本单位有可能存在的问题并在最短时间内给予解决,绝不能事不关己,高高挂起。意外事件不可避免,但及时高效的处置能在较大程度上减少突发事件的影响,从而避免引起其他衍生事件。