王志远，刘 斌，马彩雯，万 超，殷 路

(1.大连交通大学交通运输工程学院，辽宁大连116028;2.西南交通大学交通运输与物流学院，四川成都610031)

0 引言

湖北城际铁路是投资巨大的经营性资产，由于自身的资本结构、投融资模式、运营成本等因素，投入运营后将会面临严峻的经营形势.目前国内外对于降低亏损的研究集中在两个方面:一是增加营业外收入.郑捷奋、刘洪玉提出了基于轨道交通的土地利用、增值及返还策略［1］，叶霞飞、蔡蔚构建了地价差模型［2］.二是确定合理的列车开行方案.范英书等对京津城际铁路开行方案进行了为满足旅客出行需求的单目标优化［3］;曲思源等对沪宁城际铁路列车开行方案的整体有效性和技术有效性加以例证分析［4］;蒋丽华详细论证了城际铁路公交化运输组织须满足三个开行条件，并对多目标问题进行了分析［5］，但是以上研究在优化城际铁路开行方案时没有对动车组选型方案进行优化.晏锐认为目前我国动车组选型方法不仅应充分考虑将来整个客运专线网动车组技术的一致性，还应考虑与香港铁路动车组运行互通的可能性［6］;马大炜考虑沪宁城际铁路动车组选型问题时，依次考虑了列车编组辆数、牵引动力配置方式、牵引功率和技术速度等级、动车组的制造、运营和维修成本、以及运输组织相关问题等动车组选型相关因素［7］.

本文结合湖北城际铁路的运能、旅行时间、运营模式(直通、大站停、小站停等)要求，分析了购置成本、运营和能耗、列车舒适度等不同因素，并将动车组选型方案与交路计划的优化协同考虑.实证表明，合理选择动车设备有助于简化运输组织工作、节省城际铁路运营成本.结合武冈武黄两线交叠的客流特点，对交路进行优化，也有利于减少套跑，简化运输组织工作.

1 原方案概述

根据原方案，城际铁路各线开行站站停及大站停两种列车，大站停列车越行站站停列车.其中，站站停列车采用160～200 km/h的CRH2动

图1 原方案列车交路

车组，大站停列车采用300 km/h的CRH3动车组.动车编组分为8辆编组和4辆编组两种形式.列车交路如图1所示.

2 动车组选型

2.1 动车组选型方法及依据

动车组选型应根据功能定位、技术指标和运输组织模式来确立动车组选型的原则，对直达动车选型、站停动车选型分别按列车编组、线路条件、购置维修、运营能耗等方面对不同动车组选型方案进行筛选，最终得出较为合理的动车组选型方案.

2.2 . 湖北城际动车组选型分析

2.2.1 线路条件分析

原方案中，城际铁路开行列车中大站停列车和站站停列车分别采用300 km/h和160～200km/h两种运营速度(其中武黄线在武汉枢纽内运行速度为120 km/h，武咸线在DK0～DK8段运行速度为80～120 km/h).

根据线路特点(表1)，由于300 km/h的运营速度要求最小曲线半径为4 700 m，结合既有高速铁路的运营实际认为，300 km/h的运营速度在武汉城际铁路各线上难以充分实现.

表1 武汉城际铁路线路概况 km

2.2.2 旅行时间计算

为保证“武汉城市群1 h交通圈”的可达性，兼顾降低动车组成本，我们对不同速度条件下，四线动车的旅行时间进行计算.考虑常规区间和非常规区间对旅行速度的限制，计算不同运营速度和开行方案下的旅行时间，计算结果如表2.

表2 各线路不同运营速度和开行方案下的旅行时间 min

首先假设各运行区间没有限速，并采用公式(1)～(4)分别对武冈、武黄、武孝、武咸四线的旅行时间、最高运行速度进行估算.这一估算表明，300 km/h的最高运行速度不能充分发挥速度优势，尤其是在站站停运营模式下，不能开行.

将300 km/h动车组与200 km/h动车组的大站停运行时分进行比较，在大站停模式下，最高时速300 km/h的动车组最多比200 km/h节约7.2min，各线平均节约时分6 min.

同理最高运行速度200 km/h相对于最高运行速度160 km/h的动车组，其旅行时分均有一定节省.

综上，湖北城际铁路动车组选型备选方案为:①最高运行速度200 km/h的动车组采用大站停模式开行，最高运行速度160 km/h的动车组采用站站停模式开行;②湖北城际铁路圈统一采用最高速度200 km/h的动车组，开行模式为大站停和站站停两种;③最高运行速度300 km/h的动车组开行大站停模式，最高运行速度200 km/h的动车组开行站站停模式列车.

2.2.3 选型方案分析及确定

根据表2的计算结果，方案③可以获得最小旅行时分，但是最高速度300 km/h动车组购置成本相对较高，在城际铁路开行初期，客流强度弱，方案③相对于其他方案所节省的旅行时分培植的客流短期难以承担动车购置的成本差.

根据表2的计算结果，方案①相对于方案②旅行时间较长，且在武咸线折返一次已经超出武汉城市圈2小时的周转要求;同时采用不同速度的动车组，也会为动车的运输组织带来一定的难度.

故综上考虑，选用最高运行速度为200 km/h的动车组.同时，根据以上的运营速度，优化方案中的列车车型将只选择CRH2A型动车组一种.因为CRH2A型动车组较CRH3型动车组来说，具有低成本、低能耗的特点，更适合武汉城际铁路各线的实际运输需要.

另外，根据表3，武汉城建铁路还可选择2012年新下线的CRH6型动车组.

表3 不同车型的运营速度与载客人数

3 交路优化

动车组运行速度高，则相同时间动车组周转次数多，反之则周转次数少.考虑动车组选型变化对原有交路计划的影响，进一步调整并优化原交路，简化原有运输组织工作.

3.1 客流分析

武黄线与武冈线间的跨线客流较多，主要由于葛店南前两线共线.结合表4中的数据，可以认为该部分城际间跨线客流为武冈线客流.

表4 武汉城际铁路各线间的跨线客流量 人/日

3.2 断面客流分析

从断面客流表(表5)中可以看出，武孝线全线客流比较平均，没有太大的客流断面;武黄线则在葛店处有较大的客流断面，结合本线葛店到鄂州的断面客流和武冈线葛店到黄冈的断面客流来看，可以认为该客流断面是由于武冈线与武黄线在葛店南前共线、葛店南后分线所致，真正武汉至黄石的客流应在葛店之后，其客流较为平均;武咸线则在纸坊处出现最大客流断面，认为近半数客流目的地为纸坊.

表5 武汉城际铁路各线断面客流量

3.3 原交路方案优化

原方案中，武汉城际铁路共有10条交路，最长交路132 km，最短交路21 km.其中包含有大量长短交路套跑形式.在汉口站折返的交路5条，在武昌站折返的交路5条，在武汉折返的交路1条，过江交路4条.由于交路多，组织管理复杂，故需要对其进行优化.原方案中部分交路简化的原则如下:

其一，是客流预测结果及高峰小时客流断面比例图，如图2.如纸坊站断面客流较大，恰好近似于咸宁站客流量的2倍，因此考虑在纸坊站开行短交路，在咸宁站设立长交路折返点.短交路的 开行频率是长交路的两倍.

图2 武咸线逐年高峰小时断面客流比例图

其二，考虑初期客流强度小，对于区段内有大量径路相同且到发时刻均衡的客运专线采用动车组本线循环套跑方案有利.如武昌到黄石两条交路合并约简为一条;汉口-武昌-咸宁段，因汉口-武昌段与孝感-咸宁段具有相同径路，因此约简汉口-武昌段，后武昌-咸宁段具有相同径路的客运专线有两条，约简一条即可.

其三，对于大交路内含小交路的套跑方案，应在约简后尽可能保留折返点.

遵循上述原则，交路结果优化如图3所示.

图3 优化方案列车交路

优化后的交路方案共有6条交路，过江交路为2条，只有1条交路套跑，交路形式简单.按此交路组织运输，能够有效控制运输成本.对于近中期，该交路满足运输需求.对于远期，则可以依据实际客流调整交路.同时，根据各线各时段客流、交路情况及上述的开行频率，推算得各交路逐年分时段所需动车组数量.其中，武孝线因由两条过江交路构成，故以汉口站的发车频率为基准确定所需动车组数量，武昌、武汉站则据此交替发车.

原方案中采用300和160～200 km/h两种运营速度，优化后统一采用200 km/h的CRH2A或CRH6型动车，相对原来的CRH3与CRH2A混跑方案，现方案简化了运输组织工作，节约了设备购置成本.

原交路套跑较多，因此存在一定的列车虚糜损失，现方案以客流特点为依据减少套跑，简化运输组织工作，减小了列车虚糜损失，节省城际铁路运营成本.

4 结论

综上所述，通过动车组选型方案的优化和城际列车运行交路优化，本文对降低湖北城际铁路初期运营所需的内部成本进行了实证分析.分析表明，在动车组选型和交路优化角度缩减运营成本，可以带来显著的效果.实证研究也表明，动车组选型和交路优化对运营成本的其他方面有间接或直接的影响，在城际铁路运营成本中也占有较大比重，因此，对城际铁路成本和效益进行评估时，应注重动车组选型和交路优化.

［1］郑捷奋，刘洪玉.深圳地铁建设对站点周边住宅价值的影响［J］.铁道学报，2005，27(5):13-20.`

［2］叶霞飞，蔡蔚.城市轨道交通开发利益还原方法的基础研究［J］.铁道学报，2002，24(1):98-104.

［3］范英书，王全义，李珂.京津城际铁路运行图优化研究［J］.中国铁路，2012(9):25-27.

［4］曲思源，徐行方.基于DEA的城际铁路列车开行方案评价［J］.华东交通大学学报，2012，29(1):83-89，98.

［5］蒋丽华.城际铁路“公交化”运输组织相关问题的探讨［D］.成都:西南交通大学，2009.

［6］宴锐.广深港客运专线动车组选型研究［J］.铁道勘测与设计，2005(4):102.

［7］马大炜.沪宁城际铁路动车组选型研究［J］.现代城市轨道交通，2005(3):1-4.