（交通运输规划与管理专业论文）高速铁路旅客列车开行方案研究.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文 第1 页 摘要 随着我国客运专线建设的全面开展，客运专线的运输组织、开行方案等问 题已被提上日程。客运专线不同于既有的铁路，它有着客运专用、列车速度高、 受旅客影响大、与既有线关系复杂等特点。客运专线的建成将缓解我国既有主 要干线的运输压力，节省旅客出行的时间，提高社会运转的效率，对于铁路跨 越式的发展有着重大的意义。 旅客列车的开行方案是旅客列车运营组织工作中的一个重要的部分。但是 我国的高速铁路事业起步较晚，关于客运专线旅客列车开行方案的研究还缺乏 一定的系统性和可操作性。同时，在我国客运专线的建设和运营组织中还缺乏 可充分借鉴的实例。国外的高速铁路无论在技术上或者是理论上都相对要成 熟。因此本文在学习参考国外高速铁路相关开行方案的基础上，结合我国的实 际情况来进行研究。 列车开行方案涉及方方面面的许多因素，在当前客运市场复杂多变的情况 下，制定一个合理的开行方案是旅客运输所面临的急需解决的问题。为了制定科 学合理的客运专线旅客列车开行方案，本文首先系统的分析了影响客运专线旅 客列车开行方案的各个因素，在此基础上从铁路部门的收益和旅客的支出两个 方面考虑建立了旅客列车开行方案的综合优化模型。并提出对客流性质进行分 层考虑。然后建立一个路网模型，在对路网模型进行了由网到树再到线的简化， 以及车站等级划分的基础上以算例说明了模型的求解算法。最后通过一个计算 机程序来验证模型在实际当中的应用以及算法的可行性及有效性。为客运专线 旅客列车开行方案的制定提供了理论依据。 关键词：客运专线；开行方案；整数规划；车站等级 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 i 页 a b s t r a c t w i t ht h ec o n s t r u c t i o no ft h e p a s s e n g e rd e d i c a t e dl i n ei n o u rc o u n t r y , t h e t r a n s p o r t a t i o no r g a n i z a t i o na n dt h ep a s s e n g e rt r a i n ss c h e m eh a v e b e e no nt h e a g e n d a t h ed e d i c a t e dp a s s e n g e rt r a f f i cl i n ei sd i f f e r e n tf r o mt h ee x i s t e dl i n e c o m p a r e d t ot h ee x i s t e dl i n e ，t h e p a s s e n g e rd e d i c a t e dl i n e i s o n l yf o r t h e p a s s e n g e rw i t hh i g hs p e e d a n di ti si n f l u e n c e db yp a s s e n g e r se a s i l y t h e p a s s e n g e rd e d i c a t e dl i n ew i l ll i g h t e nt h et r a n s p o r t a t i o np r e s s u r eo nt h ee x i s t e d m a i n l i n e s ，s a v et h ep a s s e n g e r s t r a v e l t i m ea n di n c r e a s et h es o c i a lo p e r a t i o n e f f i c i e n c y s oi th a st h eg r e a ts i g n i f i c a n c ef o rt h eg r e a t - l e a p f o r w a r dd e v e l o p m e n t o ft h er a i l w a y s p a s s e n g e rt r a i n s s c h e m ei sa n i m p o r t a n tp a r t i n p a s s e n g e rt r a n s p o r t a t i o n o p e r a t i o n b u tt h ed e d i c a t e dp a s s e n g e rt r a f f i cl i n e si no u rc o u n t r ya r es t i l li nt h e f i r s t s t a g ea n dt h e r ei sl a c ko fs y s t e m a t i ca n df e a s i b l ei nt h er e s e a r c ho nt h e p a s s e n g e rt r a i ns c h e m e a tt h es a m et i m e ，t h e r ei sa l s ol a c ko fa d e q u a t er e f e r e n c e i nc o n s t r u c t i o na n do p e r a t i o no r g a n i z a t i o no ft h ec h i n a sp a s s e n g e rd e d i c a t e dl i n e t h ep a s s e n g e rd e d i c a t e dl i n ei ns o m ed e v e l o p e dc o u n t r i e si sd e v e l o p e dv e r yw e l l n om a t t e ro nt h et e c h n i q u eo rt h et h e o r ya b o u tt h ed e d i c a t e dp a s s e n g e rt r a f f i cl i n e s ot h ep a p e rd e e p l ys t u d i e dt h ep a s s e n g e rt r a i ns c h e m eo ft h ed e v e l o p e dc o u n t r i e s a n dt h e nd o e st h er e s e a r c ha b o u tt h ep a s s e n g e rt r a i ns c h e m ei no u r c o u n t r y p a s s e n g e rt r a i ns c h e m ed e a l sw i t hm a n yf a c t o r s i ti sn e c e s s a r yt om a k ea r e a s o n a b l es c h e m ei nt h ec h a n g e f u lm a r k e t t h ep a p e ra n a l y s e se a c hf a c t o r i n f l u e n c i n gt h ep a s s e n g e rt r a i ns c h e m e o nb a s eo ft h a t ，i n t e g r a t e da n do p t i m a l m o d e li sb u i l tu pa f t e rc o n s i d e r i n gt h et w of a c t o r sw h i c ha r er a i l w a yd e p a r t m e n t g a i n sa n dt r a v e l e r se x p e n d i t u r e s a n dt h ec o n s i d e r a t i o no ft h eh i e r a r c h i c a ln a t u r e o fp a s s e n g e rf l o wi sp r o p o s e d a tl a s t ，t h er a i ln e t w o r km o d e li sb u i l t u p e f f e c t i v e n e s so fm o d e li sv e r i f i e dw i t ht h es i m p l i f i c a t i o nf r o mn e t w o r kt ot r e e t h e nt ol i n ea n dt h ec l a s s i f i c a t i o no ft h es t a t i o n t h e o r yo fm a k i n gt h ep l a ni s p r o v i d e d k e yw o r d s ：p a s s e n g e rd e d i c a t e dl i n e ；p a s s e n g e rt r a i ns c h e m e ；i n t e g e rp l a n n i n g ； s t a t i o nr a n k 西南交通大学硕士学位论文主要工作( 贡献) 声明 本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下： 本文首先系统的分析总结了国外发达高速铁路的开行方案的相关优缺点，指出其 可借鉴的地方。然后分析了影响客运专线旅客列车开行方案的各个因素，并在此基础 上从铁路部门的收益和旅客的支出两个方面考虑建立了旅客列车开行方案的综合优化 模型。对相关参数进行假设及设定后建立一个路网模型。对路网模型进行了由网到树 再到线的简化，构造并简化了一个路网作为算例说明了模型的求解算法。最后通过一 个计算机程序来验证模型在车站较多的情况下仍可求解，为模型在实际当中的应用提 供参考。为客运专线旅客列车开行方案的制定提供了理论依据。 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成 果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰 写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。 本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。 学位论文作者签名：7 釜侈 e l 期：2o io 6 1 西南交通大学 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授 权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用 影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1 保密口，在年解密后适用本授权书； 2 不保密晒，使用本授权书。 ( 请在以上方框内打“v ”) 学位论文作者签名：杰务 日期： o l0 6 - i 指导老师签名： 日期： 破弓1 ) 口旧6 。l i j 要妻三苎查兰要圭翌耋兰兰竺兽三兰! 至 111 选题背景 第1 章绪论 2 0 0 4 年3 月经国务院审议遁过的中长期铁路网规划中明确的指出了要修建 “四纵四横”铁路客运专线，到2 0 0 8 年又进一步对原规划进行了调整，国家发展和 改革委员会关于中长期铁路网规划( 2 0 0 8 年调整) 的通知上明确的指出：“为满足快 速增长的旅客运输需求，建立省会城市及大中城市间的快速客运通道，规划四纵四 横等客运专线以及经济发达和人口稠密地区城际客运系统。建设客运专线1 6 万公 里以上。”中长期铁路客运专线网规划示意图如图1 一l 所示。 图卜1 中长期铁路客运专线同规划示意圈 目前，我国社会各界普遍认为，修建高速铁路是改善我国长久以来铁路运输质量， 提高铁路运输能力和促进经济发展的重要手段。各个城市都在为争取高速铁路而努 力。现阶段，我国的高速铁路发展迅速，国内的相关专家、学者也在高速铁路运输组 织方面作了较为系统的研究取得了一系列重要的成果。但是由于列车开行方案的复 西南交通大学硕士研究生学位论文 第2 页 杂性，到目前为止，仍有一些问题需要进一步的研究。随着我国高速铁路客运专线的 不断修建与不断投入运营，这些问题亟待较好的解决。 1 1 2 选题的重要意义 2 0 0 7 年底，中国铁路营业里程达7 7 9 6 5 9 公里，居亚洲第一( 数据由人民共和国 铁道部官方网站提供) ，但是我国的人均占有铁路却不到6 厘米。为了满足人们日益 增长的出行需求，铁道部把新建客运专线( 高速铁路) 提上了日程，使得我国的铁路 运输网络日臻完善。 2 0 0 8 年国家发展和改革委员会对2 0 0 4 年制定的中长期铁路网规划进行了调整， 调整方案将2 0 2 0 年全国铁路营业里程规划目标由1 0 万公里调整为1 2 万公里以 上，电化率由5 0 调整为6 0 以上。进一步扩大铁路网规模以及提高电气化铁路比 重，是为了发挥好铁路技术经济优势，更好地适应建设和谐社会以及交通可持续发展 的要求。至于客运专线，调整方案则将客运专线建设目标由1 2 万公里调整为1 6 万公里以上。主要是为了加大繁忙干线客货分线的力度，在维持原“四纵四横”客运专 线基础骨架不变的情况下，增加了4 0 0 0 公里客运专线。包括杭甬深客运专线向北延 伸至上海，杭长客运专线向西延伸至昆明，以及蚌埠合肥、南京杭州、锦州营 口、南昌九江、柳州南宁、绵阳成都乐山、哈尔滨齐齐哈尔、哈尔滨牡 丹江、长春吉林、沈阳丹东等连接线。同时调整方案还将城际客运系统由环 渤海、长江三角洲、珠江三角洲地区扩展到长株潭、成渝以及中原城市群、武汉城市 圈、关中城镇群、海峡西岸城镇群等地区。这些地区虽然经济发展水平相对较低，但 均为经济社会发展的核心区域且人口稠密，城际轨道交通规划发展视地方发展情况确 定。 由国家发展改革委员会对中长期铁路网规划的调整，我们可以得知，在未来的这 几十年里，客运专线将是我国铁路发展的一个重要方向。同时也将为我国经济的发展 做出重要的贡献。高速铁路吸引旅客的主要优点在于其乘坐的方便、快捷、舒适及运 营的安全、正点、可靠，为了实现这一目标，除技术上必须提供必要的保障外，运输 组织系统是否科学合理，是否适应市场需求的变化也是极为重要的【l 】。如何利用好客 运专线这一有利的武器，如何能发挥它的有利优势为人们的出行、地区的发展带来便 利便成为了我们考虑的重点。仅仅有高规格的线路和快速的移动设备是远远不够的。 客运专线旅客列车开行方案是客运专线运营组织工作中的重要组成部分，是客运 专线旅客运输组织的核心，它能较好地反映旅客运输的经营策略和服务质量。把握运 输市场发展趋势，编制出适应市场需求、质量良好的列车开行方案是客运专线运输组 织中十分关键的步，它将直接影响到列车运行图的铺画质量及其他相关技术计划和 西南交通大学硕士研究生学位论文 第3 页 作业计划的编制，决定着运输组织的水平。尤其在我国社会主义市场经济已经初步形 成的大背景下，旅客列车开行方案还是铁路部门与其它运输方式竞争实力的体现。 1 2 国内外高速铁路开行方案研究现状 1 2 1 国外高速铁路开行方案研究现状 部分发达国家的高速铁路建设起步较早，对于开行方案的研究也拥有相对成熟的 经验。长时间以来，国外的铁路经营管理人员及科研工作者们对于开行方案的制定及 优化做了大量的研究。 文献【5 0 1 研究了城市郊区通勤铁路线上了乘客列车的停站方案的问题。对停站 方案进行了分类和研究，如全停站、间隔停站和区域停站等方式。研究的结果表明， 对于在郊区通勤铁路线上的多对一的需求方式，区域停站方式比其他的两种停站方式 要优越一些。 文献【5 1 】在文献【5 0 1 的研究基础上，进一步的研究了各种停站方式的组合问 题。并用实例表明了区域停站不适用与通勤以外的铁路系统。对于城际间的高速铁路 多对多客流需求的情况下，各种停站方式的组合要比单一的区域停站方式好得多。 文献【5 2 】在给定的路网结构和客流分布的条件下，通过与荷兰现行的开行方案 及以最大直达旅客人数为目标的开行方案相比较，以列车运行成本作为开行方案费用 最小目标，优化内容为开行列车的起讫点，频率和列车编成。列车运行成本与所开行 列车、服务对象、能力约束有关，费用由某一列车种类的每车小时固定费用，每车公 里和每列公里的可变费用组成。通过变换，将非线性整数规划转化为线性整数规划， 并利用分支定界的算法进行求解。 文献【5 3 】研究了网络条件下多种列车组合情形，讨论了在使用周期时刻表的运 输网络系统( 如铁路) 中开行方案的优化选择问题。作者以直达旅客数量最大作为开行 方案优化的目标，同时通过约束条件使开行方案必须提供足够的输送能力去满足运输 服务系统中的客流需求，建立了一个混合整数规划模型。 1 2 2 国内高速铁路发展及其开行方案研究现状 1 0 多年来，我们国家一直密切的关注着世界高速铁路的发展，各个方面的专家 学者也针对高速铁路开展了大量的研究工作与实践工作。 1 9 9 4 年，广深准高速铁路经过3 年多的技术改造后正式开通运营了，最高时速 西南交通大学硕士研究生学位论文 第4 页 1 6 0 k m h ，后来又引进了瑞典的摆式列车，将最高时速提升至了2 0 0 k m 。 1 9 9 7 年4 月1 日，中国铁路开始了第次的大提速。京广、京沪、京哈三大干 线全面提速。以沈阳、北京、上海、广州、武汉等大城市为中心，开行了最高时速达 1 4 0 公里、平均旅行时速9 0 公里的4 0 对快速列车和6 4 列夕发朝至列车。 1 9 9 8 年1 0 月1 日，中国铁路的第二次大提速。京广、京沪、京哈三大干线的提 速区段最高时速达到1 4 0 公里至1 6 0 公里，广深线采用摆式列车最高时速达到2 0 0 公里。全路旅客列车平均速度达到5 5 1 6 公里j , 时。 2 0 0 0 年1 0 月2 1 日，列车等级和车次重新分类和调整；全国铁路实行联网售票， 4 0 0 多个较大车站可办理相互异地售票业务。 2 0 0 1 年1 1 月2 1 日，全国铁路实施第4 次大面积提速和新的列车运行图。提速 范围基本覆盖全国较大城市和大部分地区，对武昌至成都、京广线南段、京九线、浙 赣线、沪杭线和哈大线进行提速。 2 0 0 3 年，中国第一条快速客运专线，秦沈客运专线正式运营，设计时速为2 0 0 k m ， 基础设施预留有提速至2 5 0 如m 的条件。 2 0 0 4 年4 月1 8 日，全国铁路第五次大面积提速。开行1 9 对直达特快列车，部 分列车时速2 0 0 公里。 2 0 0 7 年4 月1 8 日，准备了十年之后，我国铁路开始了其第六次大提速。铁路的 最高时速增至了2 5 0 k m 。此次提速涉及到京哈、京沪、京广、陇海、兰新、浙赣、胶 济等1 8 条线路。在客运方面还大量推出了城际快速客车和夕发朝至、一站直达特快 旅客列车。此次提速最大的亮点就是c r h 2 型动车的投入使用，促进了我国铁路的高 速化。 2 0 0 8 年奥运前夕，作为奥运配套工程的京津城际开通运营，最高时速更是达到 了3 5 0 k i n 。将两地之间的旅行时间缩短至了不到3 0 r a i n 。京津城际也成为世界上旅行 速度最高的线路。与此同时国家发展与改革委员委出于多方面的考虑对我国的铁路中 长期路网规划做了进一步的调整，调整后的规划使我国的铁路网将日趋全面与完善， 尤其是客运专线网，基本覆盖了我国经济与人口发达的地区。 2 0 1 2 年，京沪高速铁路将建成通车。届时，京沪高速铁路将成为世界上线路最 长的高速铁路。 2 0 2 0 年，我国将拥有1 6 万公里的客运专线。 我国的高速铁路之路历尽艰辛，终于迎来了其建设的新篇章。 铁路硬件的高速发展对铁路管理也提出了更高的要求。多年来，各界的铁路工作 者、科研工作者在铁路的管理上进行了大量的研究。开行方案就是其中一个重要的研 究方向。 文献【1 3 】对高速列车停站影响进行了分析，建立了高速列车开行方案的多目标 西南交通大学硕士研究生学位论文 第5 页 o 1 规划数学模型，构造了一条有5 个车站的线路，依次优化直达列车、1 站停列车、 2 站停列车和3 站停列车。并用朱松年老师提出的有序组合树法进行求解。文献【2 】 在确定列车的开行方案时考虑了路网上的客流分配，分别从客流分配、铁路企业和旅 客的各自效益以及停站方案几方面建立了模型。对于停站方案采用的是遗传算法，并 用武广客运专线的实例对模型及其算法进行了验证。文献【1 5 】将列车开行方案与旅 客换乘方案结合起来考虑，同时还考虑了路网上的客流分配，以此建立了旅客列车的 双层规划模型，并用模拟退火算法进行了求解和优化。文献【1 8 】考虑了旅客的消费 层次、列车的跨线运行范围和运行速度、旅客的换乘、夕发朝至列车的开行等多方面 的问题后给出了列车开行方案的编制原则。在确定旅客列车开行对数的时候提出了按 照旅客的不同的消费层次来确定各种不同类型的列车的开行比例。并以京沪高速铁路 为背景编制了其列车的开行方案。文献【1 2 】将旅客换乘方案的选择归结为弹性需求 下的用户平衡分配问题，利用铁路与旅客间的博弈关系，建立了基于弹性需求的旅客 列车开行方案的双层规划模型，并设计了基于模拟退火算法求解的优化算法。文献【7 】 将直通旅客列车开行方案的确定归结为二分图的最大权匹配问题，通过计算得到一个 优化的初始方案，以此为基础，通过经济有利性评价来适当的调整线路，使得线路的 负载分布均匀以减少运载能力的虚糜。 以往的开行方案的制定多是从客流密度最小的客流区段出发，确定开行距离最远 的列车数。对于剩余的客流，继续按前面的方法确定开行距离最远的列车数，依次循 环，直达把客流完全吸收，然后根据站间客流量及客流的层次来确定不同类别列车的 开行数量。但是此制定方法存在以下两个问题。一是站间的客流量及客流层次对于确 定不同类别列车的开行比例存在一定的难度，二是一味追求开行距离长的远程列车， 在线路上站间有较大旅客交流的情况下，会造成停站列车的比例增大，极大的增加了 长途旅客的在途时间【l8 1 。 本论文拟采用的方法是首先确定研究线路上的运输模式、列车等级等前提因素。 然后在所研究的线路上大致的划分客流层次，后依照客流层次的划分情况来确定不同 层次的旅客的时间价值。再根据各站间的o d 情况，大致确定出各区段所需要的列车 的开行数量。由于组织直达运输既能方便旅客，节省旅客的出行时间和换乘次数又能 增加铁路部门的旅客周转量和提高铁路部门在市场经济条件下的市场竞争力。所以在 保证列车上座率的条件下，要尽量的组织直达运输。这种思路考虑了旅客的需求而不 仅仅是从铁路部门所追求的旅客周转量出发。 西南交通大学硕士研究生学位论文 第6 页 1 3 论文的主要内容及技术路线 1 3 1 论文的主要内容 随着客运专线的不断规划、修建，我国的铁路网将会由新建的客运专线和既有的 普速线共同构成，路网情况十分复杂，同时也会使本就十分复杂的旅客列车开行方案 更加的复杂。本文将研究日本、德国、法国等国家高速铁路开行方案，分析其开行方 案的优缺点及其应用在我国高速铁路开行方案上的可行性；在查阅资料与文献的同 时，结合高速铁路开行方案研究领域的最新研究动态，确立开行方案的模型并予以求 解；并建立路网，以其为例确定其开行方案。 本文研究的主要内容包括以下几方面： 1 、分析总结发达国家高速铁路开行方案的相关优缺点； 2 、从铁路部门和旅客等多方面着手来分析客运专线列车开行方案的各个影响因 素，并建立客运专线旅客列车开行方案的模型； 3 、对模型进行合理的简化后建立路网采用合理的求解方法对模型进行求解。 4 、利用计算机进行编程，对站点较多的情况进行求解。 1 3 2 论文的技术路线 本论文首先需要分析发达国家先进的高速铁路技术，与我国国情相比较后，充分 学习他们先进的、优秀的开行方案理念。随后系统的分析研究开行方案的各个影响因 素，以满足旅客运输需求并兼顾铁路部门收益为出发点，确定列车开行方案的模型， 并对部分因素进行合理的简化及量化。随后建立一个小型的路网，在确定其客流数据 的基础上，对路网上的列车开行方案进行定性分析和定量计算。确定各区段列车的开 行数量及停站方案。最后，利用计算机编程的方法，对于站点较多的情况对其进行列 车开行方案的确定。确定其列车的开行数量和停站方案。 苴要耋鎏奎主要主至耋兰兰垒鎏兰兰：至 第2 章国外高速铁路开行方案特点 1 9 6 4 年，世界上第一条高速铁路日本的东海道新干线面世，2 1 0 k m h 的速度 将东京大阪的运行时间缩小了半。它的通车不仅为日本创造了良好的经济效益 和社会效益，而且也在世界范围内掀起了一股高速铁路的热潮。更是将铁路是夕阳产 业的这一论调彻底打破。自此后各国都在竟相修建本国的高速铁路。 21 日本高速铁路开行方案的特点 1 、日本高速铁路概况 作为高速铁路先驱的日本，其高速铁路为全部修建标准轨新线，与窄轨的既有线 不互遥。据2 0 0 2 年底统计资料显示，日本高铁拥有东海道、山阳、东北、上越、长 野5 条新干线，同时还拥有山形和秋田两条小型新干线。新干线的运营总长度达到 2 0 4 9l k m ，小型新干线的总长度为2 7 5 9 k m 。日本新干线路网图如图2 。1 所示。 圉2 1 日本新干线路阿图 新干线的运营开通使得客流量激增，为了提高运输能力以更好的为国民经济服 务，新干线一直在采取各种有效的措施。如采用高速度的新型动车组、提高速度、加 大列车开行密度等。其中最显著的就是新干线的开行方案。 2 、日本高速铁路的列车种类 以日本的东海道干线为例，东海道新干线上运行的列车有“希望”号、“光”号 和“回声号”三种。现服务于他们的是n 7 0 0 系、7 0 0 系、5 0 0 系和3 0 0 系这几种不 西南交通大学硕士研究生学位论文 第8 页 同速度的车型。东海道新干线上共有1 7 个车站，“希望”号是特快列车，在东海道 线路内最多只停东京、品川、新横滨、名古屋、京都及新大阪六个车站；“光 号是 快速列车，比希望号停车稍多般为8 1 2 个；“回声 号则是几乎各站均停的列车。 列车种类的多样化以及客流层次的有效划分有利于满足乘客多样化的需求。 3 、日本高速铁路的列车开行对数 仍然以东海道新干线为例，列车的开行对数反应在列车时刻表上就是每小时开行 多少列车。如1 9 9 3 年3 月，在东海道新干线上每小时开行1 列“希望”号，7 列“光” 号，3 列“回声”号，1 9 9 7 年修改列车运行图后，每小时最多可发1 2 列“希望 号。 同时，列车也采用长编组、多定员的方式，一般为1 3 0 0 人每列。当时日均客流量已 高达3 7 万人次，故日均发车2 8 5 列以满足庞大的客流量。据最新的数据显示各条新 干线上开行的列车对数又有大幅度的提升，如表2 1 所示。 表2 - 1 新干线列车开行对数 4 、日本高速铁路的列车运行区段 由于日本的既有线全部都是1 0 6 7 m m 的窄轨，而新干线则是1 4 3 5 m m 的标准规。 既有线和高速线不兼容，所以新干线上列车全部采用全高速一换乘的模式，高速列车 的运行区段全部都在新干线上。新干线上开行“翼型 列车来连接新干线与小型新干 线，以秋田小型新干线为例，“小町”号列车( e 3 系) 与“山谷回声 号合并组成的 高速列车在新干线上以高速运行到盛冈衔接站，然后一分为二，“小町 号下到经过 改造的秋田线继续以1 3 0 k m h a 的速度运行；从既有线上新干线运行时列车在盛冈站两 两组合后，在新干线上继续以高速运行。【1 】这样的运输组织方式适合能力紧张的线路， 在运行图上不占用过多的运行线但是对列车的正点率要求较高。 5 、日本高速铁路的列车停站方案 在新干线上，不开行途中不停站的一站直达列车，但几乎各条线路都有较为复杂 的停站方案，如东北新干线、上越新干线及长野新干线上列车的停站方案都在3 0 种 以上，尤为突出的是1 9 9 7 年时，东海道新干线就采用了各种列车6 0 种不同的停站方 式，以吸引各方面的客流。多样的停站方案能吸引多方面的客流且能扩大新干线的辐 射圈进步带动沿线尤其是车站附近的经济发展。 6 、日本高速铁路的列车运行图 新干线的运行图采用的是标准规格的方式，以小时为单位，每小时铺设大致相同 的列车运行线。如东海道新干线，每小时铺设1 列希望号列车、7 列光号列车和3 列 西南交通大学硕士研究生学位论立第9 页 回声号列车组成基本运行囤。这样沿线各站的列车时刻( 同一型号的列车的起停时分) 除小时不同外，分秒基本相同，极大的方便了旅客的记忆和乘车。同时，沿线连接既 有线和支线的车站上，支线到发列车的时刻与新干线列车到发时刻相应固定设置便 于旅客在新干线列车和既有线、支线列车之间的换乘i ”。 从上面各方面的分析我们可以看出所有这些做法都是为了最大限度地便利旅客 乘降和换乘，以吸引客流、提高新干线与其他交通工具的竞争能力。同时也明确新干 线运输组织的目标是保证行车质量，最大限度的满足旅客运输的需求。 2 2 法国高速铁路开行方案的特点 1 、法国而逯铣路概况 法国是继新干线之后欧洲第一个开始铁路高速之路的。1 9 8 1 年，法国第一条高 速铁路东南线南段2 7 5 公里开通投入运营，其最高运营时速达2 6 0 k i n 。截至目前 法国拥有了东南线、大西洋线、北方线、地中海线等多条高速铁路。其路网分布如图 2 2 所示。 其中：红色线路为已建成的高速铁路，棕色线路为正在建设的高速铁路，深蓝色 线路为经济复苏计划建设的高速铁路，浅蓝色线路为计划2 0 2 0 年前建成的高速铁路。 在铁路高速化的道路上，法国从来没有停止过前进的脚步。从1 9 9 0 年的 5 1 5 3 k m h 的试验速度到2 0 0 7 年的5 7 4 1 8 k a h 的世界纪录都见证了高速铁路的无限潜 力。 图2 - 2 法国高速铁路线路图 西南交通大学硕士研究生学位论文 第1 0 页 法国高速铁路具有成熟的运输组织经验，根据市场需求所设计的行车组织方案能 够保证高速铁路及整个路网运行的整体可靠性，并且获得良好的整体经济效益，从以 下几个方面可以窥见端倪。 2 、法国高速铁路列车种类 迄今为止，法国已经开发三代t g v 高速列车，列车的型号也较多，部分为国外 的高速铁路设计，大部分都在t g v 系统中运行。在t g v 系统中列车的速度等级是一 样的，只是停站方案有所不同。在t g v 列车里有一等车和二等车之分，不同的时间 段，旅客对他们的需求量是不同的。如周末时旅客对二等车的需求要比平时多2 3 倍。 3 、法国高速铁路列车开行对数 t g v 的列车开行采用高密度和小编组的方式，据2 0 0 4 年的调查数据显示，2 0 0 4 年，t g v 系统日均开行6 6 5 列，其中周一至周五日均开行6 0 0 列，周末的时候则日 均开行7 5 0 列。其中，地中海线的能力比较富余，每目开行的高速列车只有6 5 对。 发车频率上，高峰期巴黎北线最小追踪间隔为3 m i n ，其它线为4 m i n ，在高峰期的时候， 列车连续追踪最多可以连续追踪4 列。各线的编组情况如表2 - 2 所示。 表2 2 法国t g v 各线编组情况 同时，t g v 系统充分利用t g v 高速列车可以连挂的特性，在一天、一周及例外 的高峰时刻，实行两组列车联挂编组，以运载更多的乘客。为了吸引客流，方便旅 客，要尽量提高发车频率，并且根据需求作灵活的变动。如对从星期一到星期五中午 及对周末的运输需求进行分析后，发现两者大不相同，周末对二等车的需求要比平时 大2 3 倍，因此建立两个不同的行车组织方案来满足需求【l 】。 4 、法国高速铁路列车运行区段 法国的高速线与日本的新干线不一样，它们能和既有线路网兼容，所以高速列车 的运行区段不仅仅是高速线还包括既有线。也就是在不中断运行的情况下，让原先在 高速客运专线上行驶一段或全段的高速列车驶入既有线。这样能大大延伸高速列车的 服务范围，虽然法国只拥有1 5 4 0 k i n 的高速铁路，但是他的服务范围却超过了6 0 0 0 k m 。 5 、法国高速铁路列车停站方案 和日本的新干线不一样，新干线上所有的动车组都会在首都东京及特大型城市停 站，而t g v 系统中为了减少列车中转、提高直达比例，列车在很多大城市都不停站， 如里尔与里昂、马赛以及蔚蓝海岸间不停靠巴黎，巴黎与马赛、蒙彼利埃以及蔚蓝海 岸间不停靠里昂，巴黎与布鲁塞尔间的t h a l y s 不停里尔。 西南交通大学硕士研究生学位论文 第1 1 页 同时由于高速列车服务城市数量受到限制，为了保证旅客的通达性，高速列车的 停站方案有很多种。如有6 列不停站列车开往马赛，而有1 l 列停站列车服务于阿维 尼翁和埃克斯普罗旺斯。有8 列开往波尔多中途不停站，而有1 4 列停站列车服务于 普瓦提埃、昂古莱姆以及其它小城。有9 列从巴黎至伦敦的欧洲之星列车不停站，另 有8 列停站列车服务于里尔、加莱或阿什福德。 6 、法国高速铁路列车运行图 法国累积了2 0 多年运营实践的经验，现在已经成为了一个成熟的、高效的、高 收益的系统。尤其是在制定列车开行方案方面十分注重运用科学的手段和方法。t g v 承担了巴黎与各省市之间，以及省间主要部分的运量。在各主要起讫点间使用固定节 拍式的时刻表，这种方式有利于简化列车运行图，方便车站的换乘并且便于乘客记忆。 但同时又使列车的运行图不具有灵活性，时刻表的调整和改进都有相当的困难。除此 之外，t g v 系统十分注重客流的变化不同时期开行不同编组的列车且每年分4 个时 期制定开行方案，每个方案以周为循环。时刻表的安排能充分利用t g v 高速列车可 双向运行的特性，按照折返时间要求尽量把某一方向的列车时刻表和反方向的列车时 刻表衔接起来。这样可以使得列车利用率大大提高，达到良好的整体效益。 2 3 德国高速铁路开行方案的特点 1 、德国高速铁路概况 7 德国于2 0 世纪8 0 年代开始重视高速铁路的发展。德国高速铁路网建设，不同于 以新建为主的日本和法国。他们一方面是修建新线，如科隆一法兰克福、纽伦堡英戈 尔斯达特高速客运专线；斯图加特至曼海姆、威尔茨堡至汉诺威客货混行高速线等。 另一方面则是既有线提速改造，如汉堡至柏林、慕尼黑至英戈尔斯达特。其铁路路网 图如图2 3 所示。 德国现有的高速铁路线共有五条，他们分别是1 9 9 1 年开始运营的汉诺威一维尔 茨堡、曼海姆一斯图加特；1 9 9 8 年通车的汉诺威一柏林；2 0 0 2 年通车的科隆一法兰 克福以及2 0 0 6 年通车的纽伦堡一英戈尔斯塔特。由图2 3 可以看出，不同于日本的 新干线和法国的t g v ，德国的i c e 系统并没有形成网络，产生这样的情况是由于德 国的既有铁路的线路质量较高，可以允许时速达到1 6 0 2 0 0 公里，针对这样的国情， 德国的高速铁路不会脱离原有铁路网的基础。特殊的国情与不成网的高速铁路系统使 得i c e 的开行方案与其它国家也稍有不同。 耍要耋鎏銮兰要主竺塞兰兰簦堡苎要：至 圈2 3 罐国i c e 铁路羽 2 、德国高速铁路列车种类 现在服务于i c e 系统的列车有以下五种，他们分别是i c e 1 。i c e 2 。i c e 3 i c e - t 和i c e - t d 。其中i c e - t 和i c e t d 这两种列车是摆式列车，它们不是以直线上的最 高速度作为目标，而是欲保持车辆在弯道上的平均速度服务于多弯的山路。由于德国 国内的人口以及中型城市的分布较为平均，从图2 - 3 中可以大致看出，德国境内的i c e 线路的主要目的是连接各个大城市以形成完整的路网，与日本的新干线和法国的 t g v 系统所追求的提高首都与其它城市的交通，追求点对点问的最短行车距离有所 不同。所以在i c e 系统中列车的等级是一样的，只有一个等级。 3 、德国高速铁路列车开行对数 i c e 系统进行分时段的客货混运。客运从清晨6 ：0 0 开始营运，最晚到2 4 ：0 0 。 夜间2 1 ：o o “：o o 是货物列车的开行时间，在2 1 ：0 0 2 4 ：0 0 之间是客货列车混运 时间。 为了实现旅客乘车的方便与快捷，德铁i c e 实行固定时间间隔的“节拍式”开行 方式。在德国几乎所有的大城市间都按二小时为基础节拍开行不用换乘的直达列车， 保证主要城市间不换乘快速到达。这些二小时节拍的列车在路网上的繁忙区段就形成 了重叠，通过合理的运行图安排，可构成繁忙区段一小时甚至是半小时的节拍，如图 2 4 所示。比如科隆一藁茵美茵高速客运专线实行的就是每小时单方向4 列高速列车 的运行计划。客运列车从清晨6 ：0 0 开始运营，最晚到2 4 ：0 0 。节拍式的运输使得 在每条线上每天每方向大约开行旅客列车1 5 列。 西南交通大学硕士研究生学位论文 第13 页 4 、德国高速铁路列车运行区段 德国的高速铁路系统并不成网，所以i c e 动车组不仅要在客运专线上运行，还要 在客货混运的高速线甚至是普速的既有线上运行。如图2 4 所示，从汉堡慕尼黑的 列车，汉堡汉诺威段为提速改造的既有线，速度为1 6 0 2 0 0 k m h ，汉诺威维尔茨堡为 新建的2 5 0 3 0 0 k m h 的客货混运的高速线路，纽伦堡英戈尔斯塔特则为新建的客运 专线。 5 、德国高速铁路列车停站方案 德国是多中心城市分散型的路网布局，铁路网的目的就是衔接各个相距较远的主 要的大城市，所以德国的高速列车普遍停站较多，从图2 - - 4 中也可以看出，各运行 线上几乎每个站都有停站。只是在早晨及黄昏列车需求量极大的时间段里，在各大城 市间推出了i c e 特快i c es p r i n t e r ，它减少了停站个数，如从法兰克福一柏林它 就是不停站的一站直达。 6 、德国高速铁路列车运行图 在i c e 系统的运行图里，动车组的铺画实行节拍式，也就是按固定相等的运行间 隔开行；以前大多是1 h ，目前根据运量需要在有的区段铺画了3 0 m i n 的节拍运输， 这种铺画方式能为大多数旅客全天提供均衡的列车。节拍时间容易记忆，便于旅客对 车次的选择，极大地方便了旅客，同时也有利于高速铁路吸引更多的客流。不仅如此， 运行图的铺画中十分注重列车的接续，以方便乘客的换乘，为此甚至做到牺牲列车旅 行速度和正点率的地步。比如说在路网枢纽站组织两列车同时到达同一个站台，这样 旅客可不必等候，直接从有这条线的列车换乘到另一条线列车上。 同时，根据客流的情况，运行图还铺画开行了分支小列车。如图2 4 中的粗红线 所示，列车从柏林运行到哈姆之后，列车分解为2 个短列，一个短列由哈姆开往杜塞 尔多夫，另一个短列由哈姆开往科隆。相反，两个短列分别从杜塞尔多夫和科隆开到 哈姆时则合并后再开往柏林。i c e 2 型动车组适宣于开行这种类型的列车，其长度为 i c e l 型列车的一半，可以很容易的实现2 列连挂行驶，也能很快分解成2 个短列。 这种分支小列车的铺画开行有利于节省动车的用量，避免虚糜，同时也可以节省运行 线。 耍里至鎏查兰堡圭翌茎圭篓堡鲨兰兰：要 圆b a h n 2 4 各国经验总结 图2 4i c e 路网及列车开行线路 1 、以旅客运输需求为导向 有需求才会有市场，高速铁路是为广大旅客服务的，纵观以上铁路发达的国家无 一不是把旅客的需求的放在第一位。瓜e a s t 非常重视旅客满意度，提出用顾客满意 度作为衡量其服务是否成功的标准，并根据旅客需求不断改进经营管理方式和运输组 织技术，推出各种适应旅客需求的运输产品。 s l 同时薪干线的运输组织基本步骤是， 从分析旅客运输需求开始确定开行列车种类及制定列车开行方案，在形成基本列车运 行图后，又以此为基础，充分考虑旅客的季节性需求和临时性运输需求，最终形成实 施列车运行图，以此作为列车运行的实施计划。法国的t g v 在设计行车组织方案时 就首先从市场需求的角度考虑行车组织方案的基本设计要求，并由此来确定初步的方 案。随后再根据这些需求来决定每一列车的精确调度。他们为了吸引客流和方便客流 西南交通大学硕士研究生学位论文 第1 5 页 经常根据需求来做灵活的变动。德国的i c e 上列车的节拍性运输及分支列车的开行等 无一不是以旅客的需求为导向。 2 、列车开行密度大 高速铁路通常是修建在人口密集、经济发达、贸易往来和人口流动频繁的地区间， 所以客流量一般都较大。因此，列车的开行密度一般都较大。日本国铁( j r s ) 铁路 总长约2 00 0 0k m ，每日开行2 60 0 0 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2 0 0 - - 3 5 0k m 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o 5 h 或每1h 开行1 列，高峰时段开行频率会更高。 由于人口密度低，城市规模小，列车编组较少，同一方向列车密度比日本低。 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，i c e 列车与i c e 、i c 、e n 、e c 、r e 、i r e 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。根据欧洲列车时刻表中列车起讫点的统计表明，几乎所有t g v 列车的起点或终点都在里尔、巴黎和里昂。为了保证旅客换乘的方便，一方面，综合 交通枢纽使得旅客可以实现列车与其他城市交通方式的便捷换乘；另一方面，列车准 时性较高，列车换乘时间一般设置1 0r a i n 左右，节省旅客的换乘等待时间。欧洲高 速铁路与一些既有线路都采用周期性的列车运行图，在一个运行图周期里