于周期性列車運(yùn)行圖的加線技術(shù)研究分析

1、 于周期性列車運(yùn)行圖的加線技術(shù)研究 高琪摘 要：周期性列車運(yùn)行圖是國(guó)外高速鐵路普遍采用的運(yùn)行圖模式，但我國(guó)高速鐵路點(diǎn)多、線長(zhǎng)、面廣、跨線列車多， 一些線路只能采用部分列車周期運(yùn)行、部分列車非周期運(yùn)行的模式，即周期與非周期相結(jié)合的模式。國(guó)外對(duì)純周期運(yùn)行圖編制已有完善的編制理論和系統(tǒng)，但國(guó)內(nèi)外對(duì)周期+非周期模式運(yùn)行圖編制理論的研究還不是很多。本論文是在周期列車運(yùn)行圖的基礎(chǔ)上，研究非周期列車運(yùn)行線的加線技術(shù)，這是周期+非周期模式列車運(yùn)行圖編制的一個(gè)重要方面。是實(shí)現(xiàn)周期與非周期相結(jié)合的列車運(yùn)行圖編制的關(guān)鍵技術(shù)之一。Key：列車運(yùn)行圖；非周期運(yùn)行線；加線模型“十一五”期間，高速鐵路的發(fā)展已經(jīng)成為了舉國(guó)上

2、下關(guān)注的焦點(diǎn)。按照新調(diào)整的中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃，到2012年，中國(guó)將建成以北京為中心的8小時(shí)高速鐵路交通圈，到2020年我國(guó)將建成總長(zhǎng)1.8萬公里，聯(lián)結(jié)30多個(gè)大城市的高速鐵路網(wǎng)。高速鐵路的發(fā)展既面臨著難得的歷史機(jī)遇，也面臨運(yùn)輸需求迅速增長(zhǎng)和運(yùn)營(yíng)組織要求不斷提高的嚴(yán)峻考驗(yàn)。1 我國(guó)高速鐵路列車運(yùn)行圖的特點(diǎn)（1）列車開行早晚高峰更加明顯高速鐵路為旅客出行提供快捷、方便的旅行條件是其運(yùn)輸組織工作的出發(fā)點(diǎn)，目前，我國(guó)鐵路客流平均行程為400公里，這說明大部分的客流出行規(guī)律大體上是早出晚歸，高速鐵路也符合這一規(guī)律。高速鐵路的列車運(yùn)行圖其列車運(yùn)行線的安排必須滿足旅客出行規(guī)律的要求。對(duì)于一條普通鐵路而言，由于

3、旅客列車對(duì)數(shù)較少，高峰時(shí)段旅客列車密集到發(fā)的情況不十分明顯，而高速鐵路在高峰時(shí)段旅客列車，尤其是短途旅客列車幾乎是按最小列車追蹤間隔密集到發(fā)。由于高峰時(shí)段大量列車密集到發(fā)，造成運(yùn)力資源利用極不均衡，高峰時(shí)段全部投入運(yùn)用，非高峰時(shí)段大量閑置。因此，高速鐵路應(yīng)對(duì)其高峰時(shí)段的運(yùn)輸能力（如到發(fā)線通過能力）、供電能力、動(dòng)車組需要量進(jìn)行檢算。（2）高速線與既有線的銜接緊密高速鐵路在開通后的一段時(shí)間內(nèi)將有一定數(shù)量旅客列車跨線運(yùn)行，即使在后期進(jìn)入全高速階段，高速列車也還可能下高速線或從既有線上高速鐵路運(yùn)行。這就勢(shì)必存在高速線上的列車與全路直通客車方案的銜接問題。高速線與既有線列車運(yùn)行線的銜接相當(dāng)重要，因?yàn)樗?/p>

4、接關(guān)系著整個(gè)列車運(yùn)行圖的布局、高速列車的設(shè)定順序等重要原則。（3）列車運(yùn)行圖上出現(xiàn)有效時(shí)間帶高速鐵路一般以夜間某個(gè)時(shí)間段作為“天窗時(shí)間（以0：006：00為例），一來供線路及牽引供電設(shè)備的養(yǎng)護(hù)維修用，二來在高速鐵路未成網(wǎng)前，客專上列車的運(yùn)行時(shí)間都比較短，0：006：00無人乘車。由于“天窗多采用矩形，列車在0：00.6：00點(diǎn)內(nèi)無法行車，形成一張非閉合的列車運(yùn)行圖，因此，對(duì)不同運(yùn)行距離和運(yùn)行速度的列車就形成了不同的有效時(shí)間帶。2 加線問題和列車運(yùn)行圖調(diào)整問題的區(qū)別與聯(lián)系（1）很多情況下，加線問題所添加的為高峰線，插入難度大編制“周期+非周期模式列車運(yùn)行圖，需要在高峰周期圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行抽線和加線

5、調(diào)整而成，通常來說，周內(nèi)工作日和周末或不同季節(jié)的運(yùn)行圖都需要根據(jù)客流的波動(dòng)在出行的高峰時(shí)間段插入新的運(yùn)行線以滿足出行需求。在能力緊張的區(qū)段添加運(yùn)行線，加大了運(yùn)行圖的調(diào)整難度。（2）加線問題屬于全局優(yōu)化問題，調(diào)整范圍大添加運(yùn)行線主要有：利用運(yùn)行圖預(yù)留通過能力直接插空加線；對(duì)原運(yùn)行線進(jìn)行調(diào)整的方法。高速鐵路的能力利用率高，在周期圖中預(yù)留的通過能力十分有限，因此，加線過程中主要是采用對(duì)原運(yùn)行線調(diào)整的方法。在高速鐵路上，由于運(yùn)行了不同速度等級(jí)的列車，并且添加的非周期運(yùn)行線都有始發(fā)時(shí)間的約束，這使得添加的運(yùn)行線在其始發(fā)時(shí)間范圍內(nèi)難以組織追蹤運(yùn)行，通常情況下需要改變列車的發(fā)車順序，加大了調(diào)整范圍。（3）調(diào)

6、整手段不同既有線運(yùn)行圖調(diào)整的問題中，只是影響晚點(diǎn)列車的后續(xù)列車，并且各列車的始發(fā)時(shí)間不能早于原圖的發(fā)車時(shí)間。而加線過程是一個(gè)編制列車運(yùn)行計(jì)劃圖的過程，加入一條運(yùn)行線，不只是影響加入線的后續(xù)列車，前行列車也要加入到調(diào)整的隊(duì)列中，并且在調(diào)整中，列車發(fā)車時(shí)間不受必須晚于原圖時(shí)間約束。高速鐵路在進(jìn)行加線時(shí)可以借鑒既有線運(yùn)行圖調(diào)整的方法，同時(shí)也應(yīng)該考慮高速鐵路運(yùn)營(yíng)的特點(diǎn)，設(shè)置合適的調(diào)整方法。3加線過程中的調(diào)整方法在加線過程中，列車運(yùn)行調(diào)整手段主要采用以下兩種方式，深度搜索和廣度搜索。深度搜索是通過對(duì)每列車f的車計(jì)劃進(jìn)行重新設(shè)定，廣度搜索是通過對(duì)每個(gè)車站k的站計(jì)劃重新設(shè)定。（1）深度搜索必須對(duì)每列車設(shè)定其

7、在各站的到發(fā)時(shí)刻，在列車f沿全線各站設(shè)定完畢后，才開始對(duì)列車i+1進(jìn)行設(shè)定。這種方法在后續(xù)車計(jì)劃與前行車計(jì)劃發(fā)生沖突時(shí)，必然導(dǎo)致只能更改后車計(jì)劃。否則將導(dǎo)致設(shè)定過程的反復(fù)進(jìn)行。按車計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整的弱點(diǎn)在于易導(dǎo)致運(yùn)行計(jì)劃的大面積改變，而且后續(xù)列車的調(diào)整無法充分利用。（2）廣度搜索就是在各站對(duì)所有通過本站的列車的發(fā)車次序和到發(fā)時(shí)分進(jìn)行重新設(shè)定。新增列車只影響本站及后續(xù)未設(shè)各站的列車，而這種影響可以通過區(qū)間調(diào)整的補(bǔ)償而降低。這種方法使得各站能根據(jù)當(dāng)時(shí)的具體情況充分利用行車裕度靈活地決定列車在本站發(fā)車的最佳次序和到發(fā)時(shí)分，并且已設(shè)各站的調(diào)整不影響其他站的調(diào)整，從而可以較靈活地實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行計(jì)劃的實(shí)時(shí)調(diào)整。從

8、定量的角度對(duì)周期圖編制的密度和結(jié)構(gòu)進(jìn)行反饋如果是在周期圖高密度，能力緊張的情況下，插入非周期運(yùn)行線會(huì)使得周期結(jié)構(gòu)破壞較大，周期圖的優(yōu)勢(shì)無法體現(xiàn)出來，因此，有必要在周期圖編制前期，對(duì)運(yùn)行圖的合理密度和冗余時(shí)間分布做一個(gè)定量分析，為非周期運(yùn)行線的插入預(yù)留能力，使得“周期+非周期模式”列車運(yùn)行圖的編制結(jié)果更加科學(xué)。非周期性運(yùn)行線加線過程中的周期性調(diào)整問題，周期性調(diào)整是指，當(dāng)插入的非周期運(yùn)行線影響的周期數(shù)比較多，為了盡可能地保證運(yùn)行圖的周期性，可以對(duì)每個(gè)周期都進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，使得運(yùn)行圖仍然保持周期性。本論文的加線模型還不能處理這種情形，這種調(diào)整更為復(fù)雜，是一個(gè)值得進(jìn)一步研究的問題。高速鐵路大規(guī)模成網(wǎng)，高

9、密度運(yùn)行是我國(guó)高鐵發(fā)展的趨勢(shì)，隨著高速鐵路之間、高速鐵路與既有線之問銜接點(diǎn)的增多，給加線帶來了更多銜接方案的約束，增加了加線的難度，如何在大規(guī)模成網(wǎng)的條件下完成就“周期+非周期模式”運(yùn)行圖的編制，值得進(jìn)一步的研究。結(jié)束語(yǔ)列車運(yùn)行圖的鋪畫是高速鐵路運(yùn)輸組織工作的核心，我國(guó)高速鐵路“點(diǎn)多、線長(zhǎng)、面廣、跨線列車多”，各條線里程、運(yùn)營(yíng)條件、客流條件差別較大，一些運(yùn)營(yíng)情況較簡(jiǎn)單的線路國(guó)外的周期性列車運(yùn)行圖的模式仍然適用，而對(duì)于情況復(fù)雜的線路完全照搬國(guó)外周期圖模式將有一定困難。是在此背景下，研究了周期性列車運(yùn)行圖的拓展問題，結(jié)合周期性列車運(yùn)行圖的優(yōu)勢(shì)，探索了適合于我國(guó)高速鐵路的列車運(yùn)行圖模式，并為這種新模式列車運(yùn)行圖的編制提供了理論依據(jù)和技術(shù)支持。Reference：1聶磊，張淵，武鑫. 計(jì)算機(jī)編制周期性列車運(yùn)行圖關(guān)鍵技術(shù)J. 中國(guó)鐵道科學(xué)，2014，35（01）：114-121.2馮玉婷. 淺議計(jì)算機(jī)編制周期性列車運(yùn)行圖關(guān)鍵技術(shù)J. 計(jì)算機(jī)光盤軟件與應(yīng)用，2014，