于丽颖 边广伟 王相平

1 概述

随着武广客运专线的投入运营，我国的客运专线建设揭开了神秘的面纱，《中长期铁路网规划》中明确了全国铁路客运专线网的宏伟蓝图，到2020年将建成1.2万km的客运专线，2 000 km的城际客运线路，建成“四纵四横”铁路快速通道以及三个城际快速客运系统。而动车组将成为在客运专线上运行的唯一车型，动车组的运用计划将会影响整个客运专线运营效率和效益。通过合理安排动车组的使用，缩短动车组的非生产时间，来提高动车组的利用率，进而减少动车组使用数量，将是节约资金、减少投资、提高效率的有效途径[1]。

影响动车组利用率的因素很多，其中最重要的就是动车组运用方式。而影响运用方式的因素主要有动车组整备、修程、维修基地分布，维修天窗的设置方式，动车组运用中周转接续时间标准和周转接续安排计划等等[2，3]。各国为提高动车组利用率根据各自的实际情况采取了不同的方法，法国TGV根据高速铁路以巴黎为中心的特点灵活的采用套跑方式最大限度的提高动车组利用率，日本则采用调动动车组的方式来提高动车组的利用率，使得东海道—山阳新干线动车组的备用率为5.5%，东北—上野新干线动车组的备用率仅为3.3%[4]。我国既有铁路的客车车底使用方式是车底有固定的配属，车底在配属段和折返段之间运行，车底运行区段固定。因此，参照既有铁路客车车底运用方式，根据客运专线动车组可运行的区段形式，将动车组的使用划分为固定运行区段的运用方式、不固定运行区段的运用方式、周期性运用方式和放射式运用方式四种运用方式[5]。

2 常见的几种运用方式

2.1 固定运行区段的运用方式

与既有铁路车底运用方式一致，动车组只在固定的区段内往返运行，我们把动车组的这种使用方式称为固定运行区段的运用方式，简称固定方式。固定方式又分为站间固定方式和两区段套跑方式。站间固定方式是指动车组只在车站A、车站B之间接续周转运行(见图1);套跑方式是指动车组可以在AB及BC两个区段运行，根据运行图情况，动车组终到B站之后，可以挂运行线到达C站，也可以挂线返回A站，终到A站的动车组只能挂线运行到B站，终到C站的动车组也只能挂线运行到B站[6](见图2)。

采用固定使用方式的优点在于动车组在固定的区段内运行有利于动车组的管理，可以根据区段内客流特点采用不同的编组方案，动车组的运用组织相对比较容易。

2.2 不固定运行区段的运用方式

这种方式以客运专线全线为统一系统，充分考虑动车组的维修问题和动车组的使用效率问题，它的含义是，在假定各动车组之间没有差别的情况下，不固定各动车组的运行区段，根据需要可以在任何客运区段之间运行[7]，如图3所示。

图3中动车组 1可以根据需要运行 2，4，7，11，72五条运行线，也可根据需要运行2，6，9，22四条运行线，还可根据需要运行2，51，52，62等其他运行线没有限制。动车组可以连续运行不同运行线的基本原则是满足动车组转线、整备等接续时间要求。

与固定方式比较，在不固定方式下，动车组可在任何区段间运行，因此，在动车组使用过程可以根据其运行状态对必须要在综合维修中心进行维修的动车组预先安排其运行交路，使其通过综合维修中心所在地，从而得到及时维修，这样就能比较灵活地解决运行与维修的配合问题，实现运用计划和维修计划一体化的思想。另外，只要满足接续时间要求，动车组就可运行不同的运行线，从而提高动车组的使用效率，减少动车组的使用数量。因此，在客运专线和高速铁路运营初期，动车组数量相对不足的情况下，不固定方式可能是动车组使用比较合理的方式。但是由于周转接续安排比较紧密，当出现一些大的随机干扰时，运用计划的调整比固定方式更容易受到影响，恢复调整更加困难。

2.3 周期性运用方式

周期性运用方式是不固定运行区段运用方式的一种特殊情况，其具体含义是:假设各种不同型号的动车组运行区段不固定，即可以在任何客运区段运行，那么当且仅当动车组回到其始发站，并且保证在此过程中至少有一次经过具有一级或者二级维修条件的车站，且在车站停留时间不小于其相应的作业时间标准，称这一封闭循环的运用过程为动车组周期性运用方式[2]。

但是，周期性运用方式存在一些局限性:

1)在周期性运用方式下，只要求经过具有一级或者二级维修条件的车站，因此，动车组的维修计划也只能局限在一级或者二级维修上，所以对运用计划的编制周期较短;2)在周期性运用方式下，要求至少有一次经过具有一级或者二级维修条件的车站，因此，在建立交路的过程中，动车组可能多次返回其始发站，这样将会构成不严格的TSP问题;3)在周期性运用方式下，动车组从始发站出发，经过若干交路段后，又返回其始发站，因此，对每个始发站都要求有一定的存车能力和一定数量的动车组。

2.4 放射式运用方式

放射式运用方式也是不固定运行区段运用方式的特殊情况，它是以一个动车段或区域调度所为中心，发散式地运用动车组[8]。在这种运用方式下，动车组围绕所隶属的动车段或调度所进行不固定方式的运用，因为从动车组检修场所的作业性质看，动车运用所与动车段的区别起于三级维修上，即动车段主要承担动车组的三级、四级、五级修程作业;动车运用所主要承担动车组的一级、二级修程作业，因此，每当所配属的动车组进行一次三级维修时，就相当于本动车组完成了一次运用循环，从这个意义上讲，可以将动车组运用问题在三级维修层面上转换为TSP问题，循环周期变大。放射式运用方式不仅具有不固定方式的优点，而且还可依据本区域的地理、气候等特点，配置不同种类的动车组。

3 举例

以京津城际客运专线为例来探讨各种运用方式所适合的线路。2008年8月1日京津城际客运专线正式通车运营，全长117 km，上下行运行时间约为29分30秒，列车速度为330 km/h，为更好地输送京津城际之间的客流，计划开行100对列车。其中北京设动车段，京津城际客运专线上运行的列车需要到北京动车段进行检修，采用固定运行区段的使用方式，开设0:00～6:00的矩形天窗，进行仿真模拟，仿真中采用9组动车组铺画了101对列车运行线，采取紧接续方式，即在满足各种时间参数的情况下，列车按最小立折作业时间标准进行折返，根据仿真模拟结果可以得出列车开行方案和具体指标，如:动车组利用率平均为89%，最高的利用率为94%，最低的为 86%，接续总时间平均为324 min。从结果可以看出，在城际客运系统等距离较短的客运专线采用固定运行区段的使用方式可以减少动车组的周转时间，提高动车组的运用效率，增加列车开行对数，基本能达到“火车开行公交化”。但是对于武广客运专线、京沪高速铁路这种长大距离的客运专线来说，若采用固定方式则会在动车组的运用上造成动车组非生产时间长、利用率低等问题，最终导致使用的动车组数量会比较多。因此对于此种类型的客运专线应考虑采用非固定的运用方式。

4 结语

动车组的运用方式问题是一个比较复杂的问题，可以通过一些数学模型来解决，但是在实际的运用方式的确定上应结合每条客运专线的特点来决定采用何种方式。同时也应考虑到客运专线上列车种类及列车开行方式等因素，比如有些客专在运营初期采用的是高、中速列车混跑的形式，那么中速动车组可以采用固定运行区段的方式，而高速动车组可以采用不固定的方式。

综合考虑方方面面的因素来确定动车组运用方式，这也是今后继续研究的方向。

[1] 彭其渊，魏德勇，闫海峰.客运专线运输组织[M].北京:科学出版社，2006.

[2] 赵 鹏.高速铁路动车组和乘务员运用问题的研究[D].北京:北方交通大学博士学位论文，1998.

[3] 聂 磊，赵 鹏，杨 皓，等.高速铁路动车组运用的研究[J].铁道学 报 ，2001 ，23(3):1-7.

[4] 钱立新.世界高速铁路技术[M].北京:中国铁道出版社，2003.

[5] 赵 鹏，富井规雄.动车组运用计划及其编制算法[J].铁道学报 ，2003 ，25(3):1-7.

[6] 陈广秀，毛 旭，陈立君.动车组编制计划系统研究与设计[J].铁道运输与经济，2007，29(1):76-78.

[7] 赵 鹏，杨 浩，胡安洲.高速铁路动车组不固定区段使用问题[J].铁道学报，1997，19(2):15-20.

[8] 王相平.高速铁路动车组运用计划研究[D].兰州:兰州交通大学硕士学位论文，2008.