高铁运营组织模式以及影响旅客开行方案的因素

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1、高铁运营组织模式以及影响旅客开行方案的因素第一章 绪论1.1研究背景及意义1.1.1研究高速铁路的背景随着经济的高速发展、生活节奏的加快以及世界人口的增长，人们对交通工具的质量要求也在不断提高。为了满足人们对交通工具的需要，高速铁路应运而生。世界各国根据自己国家的经济实力、科技实力、幅员、工商业布局、人口分布等具体国情，从国民的实际需要出发，采取高速铁路这种客运工具。目前，在发达国家和大多数发展中国家，高速铁路都在进行建设，由于国情原因，不同国家发展程度不同，技术水平也存在差别。在目前，随着公路、海运和航空的发展，铁路运输面临严峻挑战，这种发展趋势，必将促使铁路进行体制改革，带来运输手段的技术

2、创新，进一步实现铁路的重载化和高速化，进而实现铁路路网的现代化建设。 高速铁路的发展是世界大趋势。高速铁路问世以后，铁路改变了一度被人们认为是夕阳产业的状况，并出现生机，显示出强大的生命力。尤其是可以节约旅行时间、改善旅行条件、降低旅行费用。再加上国际社会，对人们赖以生存的地球的环境保护意识的增强，使得在世界范围内，高速铁路呈现出蓬勃发展的强劲势头。1.1.2 我国发展高速铁路的意义1.1.2.1 我国发展高速铁路的必要性高速铁路的发展是世界大趋势。高速铁路问世以后，铁路改变了一度被人们认为是夕阳产业的状况，并出现生机，显示出强大的生命力。尤其是可以节约旅行时间、改善旅行条件、降低旅行费用。再

3、加上国际社会，对人们赖以生存的地球的环境保护意识的增强，使得在世界范围内，高速铁路呈现出蓬勃发展的强劲势头。（1）发展高速铁路符合中国的国情。中国幅员辽阔、人口众多、资源分布不均、地区经济发展不平衡。长期以来，在我国交通运输体系中，铁路一直发挥着骨干的作用。一个时期以来，虽然国家加大了基础设施的投入，铁路建设步伐加快，铁路部门通过自身的提速挖潜，加之民航、水运和公路的分流， 在一定程度上，缓解了铁路旅客运输的紧张状况。但是，这种“ 平衡”是短暂的。每到节假日期间，全国各大火车站仍旧人满为患，一到春运和黄金周，更是上下动员，如临大敌。发展高速铁路，为解决这些问题，提供了一个很好的出路。 （2）高

4、速铁路对于就业和发展的带动和促进作用。高速铁路的兴建和正常运行，需要大批的修建人员。铁路建成后，将在沿线新形成大批的中、小城市，这将有利于农村的城市化进程，并能够带动沿线区与外界的物资、人员、 技术和商品的流通，吸引资本投入，形成新的经济发展产业群，进而为我国的城镇化、工业化、信息化建设，提供崭新的发展契机。高速铁路的兴建和正常运行，将创造很多新的就业机会，这将使我国目前产业结构调整的步伐加快，为企业产业链优化升级所产生的剩余劳动力，提供了就业分流的渠道，缓解了当前企业和单位的人事改革的压力。同时，作为新兴的高新技术产业，高速铁路还将推动相关配套产业的发展。 （3）北部湾地区加快高铁建设的必要

5、性。随着中国与东盟经贸关系的发展，以及中国一东盟自由贸易区建设进程的不断推进， 环北部湾地区，正在形成一个跨省区、跨国界的经济圈环北部湾经济圈。以中国和东盟这两大经济实体为依托，环北部湾经济圈，必将成为中国沿海地区，继环渤海经济圈、长三角经济圈、珠三角经济圈之后的新增长极。经济的高速发展，要求有配套的交通运输能力，保证物资的流通。因此，北部湾地区的高速铁路建设势在必行。同时，北部湾地区旅游资源发达，为了更好地发展旅游业，提供便利的交通条件，吸引外来游客，更要全力推进北部湾地区的高速铁路建设。（4）修建高速铁路有利于促进我国铁路装备水平的提高和科学技术进步铁路是我国国民经济的大动脉，在我国交通运

6、输体系中居于主导的骨干地位。但我国铁路的现状是路网不发达，技术装备较落后，运能和运量的矛盾比较突出，一些主要干线的能力利用程度已经趋于饱和，铁路负载水平居世界首位。长期以来，我国铁路往往只偏重于增加列车重量和行车密度，忽视了列车速度的提高。直到1997年，全国铁路旅客列车才开始普遍提高速度。因此，为了改变铁路落后、被动的局面，根本出路就在于依靠科技进步，大力发展高速技术。抓住高速化这一主题，不仅将有利的推动我国铁路技术装备现代化的进程，促进运输组织水平和服务质量的提高，彻底改变我国铁路技术落后的局面；还可带动我国多项高科技的进步与发展，缩小与技术先进国家的差距，为我国国民经济的腾飞和社会进步创

7、造更好的条件。1.1.2.2高速铁路对我国的影响从京津城际铁路，到武广高速铁路，再到郑西高速铁路，中国高速铁路，不断发展和进步，这将对于进一步扩大中国铁路的国际知名度，推出中国铁路技术，和标准体系，打造中国的铁路品牌，产生十分重要而深远的战略意义。 （1）提供运输便利。高速铁路将带来货运物流市场的巨大转变，大量工业产品，有了更为方便快捷的运输渠道，产品运输周期被缩短。 （2）促进城市间的交流合作。高速铁路高度发展，会引起“区域同城化”现象。城市圈内的不同城市之间，交流协作更加密切，各城市的优势，将得到更好发挥。高速铁路建成以后，有利于促进各地区间，信息流、资金流、技术流和人才流的流通，并能够带

8、动周边地区的发展，从而，带动一大批与之相关的产业的发展，如休闲娱乐业、商业、旅游业、办公业、金融业等。 （3）扩大直接投资。高铁的建设，对于钢铁和建材的需求量极大，这也有利于完善地方交通路网，使地方基础设施建设的步伐加快。 （4）带动旅游经济的发展。对旅游资源来讲，高速铁路是一种很好的宣传，高铁的到来，将为旅游业带来便利，从而带动沿线旅游经济的发展。1.2 国内外高速铁路的现状的分析1.2.1世界高速铁路的发展历程目前新建高速铁路和经过更新改造提高性能的线路是全球铁路网中增长最快的部分，在欧洲的发展更是方兴未艾。高速铁路是当今世界铁路高新技术的一项重大成就，在许多国家得到迅猛的发展，成为世界铁

9、路建设的新潮流。表1.1 世界高速铁路建设里程表时期建设年代参与国家建设项目数总里程第一次建设潮流19641990年日本、法国、意大利、德国93198公里第二次建设潮流20世纪90年代初法国、德国、西班牙、意大利、瑞典、英国、比利时、荷兰等81426公里第三次建设潮流20世纪90年代中期至今法国、德国、意大利、西班牙、俄罗斯、日本、韩国、中国台湾、英国、荷兰、澳大利亚等133509公里从表中我们可以看到，高速铁路的发展令人瞩目。现在，全世界投入运营的高速铁路已超过一万公里，世界各国都在积极发展高速铁路以缓解大部分铁路客运量，如日本4条新干线约占铁路总营业里程的9%，却承担了铁路旅客周转量的33

10、%；法国现有三条高速新线和TGV列车通行网络分别占法国铁路网总营业额里程的4%和18%，却承担了50%以上的旅客周转量；德国正在运营的高速线里程只占德国铁路总营业里程的1%，却承担着10%的旅客周转量。由此可见，发展高速铁路在不久的将来必然是潮流。1、60年代至80年代末期为高速铁路建设的第一次高潮。在这期间建设并投入运营的高速铁路有日本的东海道、山阳、东北和上越新干线；法国大西洋的TGV线、东南TGV线；意大利的罗马至佛罗伦萨线以及德国的汉诺威至维尔茨堡高速新线。这些高速铁路技术最发达的国家，共同推动了高速铁路的巨大发展，带来了高速铁路的第一次发展高潮。2、20世纪80年代末到90年代中期为

11、高速铁路网建设的第二次高潮。高速铁路建设在日本和法国所取得的成就影响了很多国家，促进了各国对高速铁路的关注和研究。第二次建设高峰于90年代在欧洲形成，所涉及到国家主要有法国、德国、意大利、西班牙、比利时、荷兰、瑞典和英国等。1991年瑞典开通了X2000摆式列车，1992年西班牙引进法、德两国的技术建成了471km长的马德里至塞维利亚高速铁路。1994年英吉利海峡隧道把法国与英国连接在一起，开创了第一条高速铁路国际联结线。1997年，从巴黎开出的“欧洲之星”又将法国、比利时、荷兰、和德国连接在一起。在这一时期的日本，因早已完成了新干线路网骨干结构的建设，高速路网的建设开始向全国普及发展。根据1

12、987年的计划，日本将再修建东北新干线（盛冈青森）、北陆新干线（高崎敦贺）、九洲新干线（福冈鹿儿岛）、九州新干线（福冈到长崎）、北海道新干线（青森札幌）等5条新干线，总长达到1440km。3、20世纪90年代中期至今形成了高速铁路建设的第三次高潮。这次高潮涉及到的国家有俄罗斯、日本、法国、德国、中国台湾、日本、澳大利亚、英国、西班牙等，形成了交通领域中铁路的一场复兴运动。第三次高潮正在建设中的高速铁路新线如表1.2。表1.2第三次高潮建设中的铁路新线时期国家或地域项目建设年代/年线路长度/km备注第三次高速铁路建设法国地中海线1995 1999303欧洲德国莱茵/美茵科隆纽伦堡茵戈施塔特慕尼黑

13、20001997 2003204171意大利罗马那不勒斯博洛尼亚佛罗伦萨2001200520478英国海峡隧道联接线（一期）1998200369西班牙马德里巴塞罗那19982004300荷兰安特卫普阿姆斯特丹1999200595俄罗斯莫斯科圣彼得堡1997654日本北陆、九州、东北新干线390亚洲韩国汉堡釜山1992426中国台湾台北高雄19972003345澳大利亚悉尼堪培拉20002003270澳洲总计1135091.2.2国外高速铁路的现状1.2.2.1 日本高速铁路状况日本是世界上第一个运营高速铁路的国家。从日本（也是全世界）第一条高速铁路东海道新干线于1964年报算起，日本的高速铁路

14、已经走过了将近40年的历史。日本的高速铁路的建设可以划分为三个阶段：第一阶段（19641975年），在人口稠密的地区修建高速铁路，如东海道新干线和山阳新干线等。第二阶段（19831985年），以开发沿线地区经济为目的，在人口较少的地区修建东北和上越新干线。高速铁路的功能从简单的缓解运输紧张发展到拉动经济发展的阶段，并初步形成了新干线网。第三阶段（1990年到现在），要满足舒适、快捷、安全、节能、环保和低噪声的要求。在均衡开发国土和可持续发展方面发挥积极作用。在这个阶段，不仅要提高既有线和新干线的速度，还要通过建设隧道和大桥用铁路网把四岛连接起来。形成由既有线和新干线组成的高速铁路网。截至200

15、6年初，日本新干线高速铁网由6条专用线组成，总长度为2175.2km，还包括2条改建线路山形线和秋田线。高速铁路网扩建计划预计至2013年，还将建设5条高速线，总长度为1141.3km。表1.3为日本目前的铁路新干线。 表1.3 日本高速铁路线线路线路长度/km开始运营年份/年最高速度/（kmh-1）东京大阪（东海道线）515.41964270大阪博多（山阳线）553.71972/1975（分阶段）300东京盛冈八户（东北线）593.01982/2002（分阶段）275东京新泻（上越线）269.51982275高崎长野（北陆线）117.41997260八代鹿儿岛（九州岛线）126.120042

16、601.2.2.2 法国高速铁路状况法国铁路在历史上对高速行车一直是情有独钟，并且还在国际上占有相当明显的优势。据统计,从1890年到1990年的一百年间，世界铁路共创造了17次铁路行车最高纪录，其中竟有9次是由法国铁路创造和保持的。1981年首次在欧洲运营的TGV列车(高速列车)， 是经特殊制造的用于巴黎一里昂之间的旅客运输， 最高速度为260km/h，后来速度提高到270km/h。目前这些线路称为LGV线路(高速运行线路) (表1.4 )表1.4 法国高速铁路状况线路线路长度/km开始运营年/份年最高时速（kmh-1）巴黎里昂（LGV东南线）4271981/1983270里昂瓦朗斯（LGV

17、东南线）831994270里昂环形线381992270巴黎勒芒/图尔（LGV大西洋线）2821989/1990300巴黎里尔加来/比利时边界（LGV北欧线）3331993320巴黎环行线1041995瓦朗斯马赛蒙彼利埃（LGV线）3022001300未来预计在法国国内还要建设 3条铁路线，长度为1191km，还有2条线路连接意大利(250km)和西班牙（340km)。当高速铁路网扩展计划完成时，总长度将达到 4500km。2007年4月3日，在法国新线 LGV东线141km区段，创造了轨道运行574.8km/h的新世界纪录。1.2.2.3 德国高速铁路状况德国第一批高速线路于1991年投入运营

18、，实现了“城间快车”构想。线路总长度达2620km，包括802km新建线路，只用于高速运行(表1.5 )。这里允许最高速度为280km/h (科隆法兰克福线路最高速度为300km/h )。此外，1200km线路区段经改造用于速度为200km/h的列车运行。在德国国内，615km普通线路允许最高速度为160km/h。ICE系列高速电动车组在这些线路上运行。预计高速线路网将进一步扩展 。表1.5 德国高速铁路的状况线路线路长度/km开始运营年份/年最高时速/（kmh-1）汉诺威维尔茨堡32719881991280曼海姆斯图加特991991280柏林汉诺威2641998280科隆法兰克福177200

19、2300（330） 1.2.2.4 西班牙高速铁路状况西班牙在这一领域的试验被认为是最先进的试验之一。目前，在西班牙国营铁路( RENFE) 网内有4条轨距为1435mm的高速线路(表1.6)，运行AVE系列高速列车。2005年2月，在马德里一莱里达区段采用了最高速度为350km/h的ETCS/ERTMS 1级欧洲运行控制系统。西班牙铁路还运用了欧洲速度最快的8辆编组电动车组Velaro E(在西班牙被称为AV ES103)。它们由西门子公司为长640km、设计速度为350km/h的马德里一巴塞罗那线路制造。新型电动车组实际上是德国ICE3车组的方案，采用分散牵引，电压为25KV。持续功率为8

20、800KW，32个轮对中有16个为动力轮对。 建成的长154.6km的科尔多瓦一马拉加复线是马德里一塞维利亚干线的支线。其设计速度为350km/h，而原来的速度只有220km/h。新线路将实施电气化，供电电压为交流225KV。新线路马德里一莱里达一巴塞罗那第二阶段(160km和两区段长180km的线路)的建设已经完成，并能保证与整个欧洲高速干线网连接。 表 1.6 西班牙高速铁路状况线路线路长度/km开始运营年份/年最高速度/（kmh-1）马德里塞维利亚4711992300马德里托莱多742005270马德里莱里达4812003/2005200（350）马德里巴塞罗那64020083001.2

21、.2.5意大利高速铁路状况意大利正式运营的高速线路有2条：新建专线罗马佛罗伦萨，长252km，用于运营旅客列车和货物列车，以及最高速度为250km/h的 ETR系列动车组；在建线罗马一那波利之间的第一阶段，长度为186km。2005年12月以来运营的高速列车最高速度为300km/ h (表 1.7)。 表1.6 意大利的高速铁路状况 线路线路长度/km开始运营年份/年最高速度/（kmh-1）罗马佛罗伦萨2521977/1992（分阶段）250罗马那波利（第一阶段）1861999/2005（分阶段）300高速网的扩建计划将新建复线区段，设计最高速度为300km/h，旅客列车和货物列车混合运行(表

22、1.7)。还计划开设2条国际线路：都灵一里昂(法国)长为250km(部分区段已于2006年2月开行)；维罗纳一慕尼黑(德国)长为 409km。表1.7 意大利铁路计划修建的新高速线路 线路线路长度/km计划竣工的年份/年都灵诺瓦拉（米兰）（第一阶段）842006年交付运营（都灵）诺瓦拉米兰（第二阶段）412009米兰博洛尼亚1822007年后博洛尼亚佛罗伦萨792008罗马那波利（下一个阶段）18.52008米兰维罗纳1122008维罗纳威尼斯1002008米兰热那亚5420081.2.2中国高速铁路的发展状况从20世纪80年代至今，我国社会各界对在中国修建高速客运专线的必要性和可行性做了大量

23、而有力的论证，认为在中国修建高速客运专线是社会发展的需要，是促进我国工业发展，科技水平提高以及改善我国交通运输落后面貌的重要手段。也是提高铁路运输能力，彻底解决运能不足和改善铁路旅客服务水平及服务质量的最有力措施。随着改革的深化，中国修建高速铁路已势在必行。国家发展与改革委员会（原国家计委）综合运输研究所关于运输政策的一项研究报告指出：建设以铁路为骨干的安全优质、高效、快捷的城际客运系统，是21世纪中国交通运输发展的必然选择，其根本措施就是建设高速铁路和快速客运专线。中国国际工程咨询公司在对京沪高速铁路进行评估时，组织各方面的专家进行广泛的调查研究，在充分考虑各种不同意见的基础上认定，在客货运

24、十分繁忙的京沪之间修建高速铁路是解决运能需求的有效措施，不仅可以提供长距离、高标准、高质量的旅行服务，满足安全、环保的要求，而且对沿线社会经济的发展有良好的推动作用。专家们初步研究表明，京沪高速铁路建成后，大大促进了沿线经济的发展，同时还可以增加就业机会，改善教育卫生状况和带动相关高科技产业发展等。1994年，我国第一条准高速铁路广州至深圳准高速铁路建成并投入运营，其旅客列车速度为160km/h200km/h，不仅在技术实现了质的飞跃，更主要的是通过科研与实验、引进和开发，为建设我国高速铁路做好了前期准备，成为我国铁路高速化的起点。2003年，我国第一条客运专线秦皇岛至沈阳客运专线建成并投入运

25、营，通过秦沈线的建成和运营实践，可以探索出适合中国国情的高速客运专线的技术标准、施工方案、运营管理及维护等一系列经验。根据我国中长期铁路网规划和铁路跨越式发展的思路。到2020年，我国将建立省会城市及大中城市间的快速客运通道，建成“四纵四横”铁路快速通道以及四个城际快速客运系统，建设客运专线1.2万公里以上，构成我国高速铁路的基本框架，以解决我国主干铁路运力不足和满足社会经济发展的需要。1.“四纵”客运专线北京上海客运专线，贯通了京津至长江三角洲东部沿海经济发达地区；北京武汉广州深圳客运专线，连接华北和华南地区；北京沈阳哈尔滨（大连）客运专线，连接东北和关内地区；杭州宁波福州深圳客运专线，连接

26、长江、珠江三角洲和东南沿海地区。2.“四横”客运专线徐州郑州兰州客运专线，连接西北和华东地区；杭州南昌长沙客运专线，连接华中和华东地区；青岛石家庄太原客源专线，连接华北和华东；南京武汉重庆成都客运专线，连接西南和华东地区。3.四个城际客运系统环渤海地区、长江三角洲地区、珠江三江洲地区、川渝地区城际客运系统，覆盖区域内重要诚镇。目前，京津城际客运专线、武广客运专线、西郑客运专线等已进入施工建设阶段。2008年，京津城际客运专线已投入运营。2010年我国将建成5000km客运专线，2020年建成12000km客运专线并形成客运专线网。 1.3 研究的主要内容随着客运专线的不断规划、修建，我国的铁路

27、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。本文将研究国外的几种高铁运营组织模式以及影响旅客开行方案的因素和编制旅客开行方案的原则等，并建立数学模型对旅客开行方案做进一步研究。第二章 高速铁路的运营组织2.1 国外高速铁运营组织模式 高速铁路在世界上许多国家得到了发展和运用，但是由于各国国情的不同，采用的运输组织模式也有所不同。目前，国外高速铁路采用的运输组织模式主要有以下几种： 1、“全高速一换乘”方案 采用这种模式时，高速铁路线上只运行高速列车，无跨线列车运行，直通客流大， 跨线旅客采用换乘的方式。这种模式适用于自成体

28、系的高速客运专线。日本新干线就是采用这种运输组织模式。其主要优点是列车运行速度高（可达到200300km/h以上)，列车追踪运行时间短(最小可达到23min)，运输组织简单，便于管理，运输能力大。其主要缺点是：跨线客流要全部在衔接的作业站进行换乘，延长了旅客的旅行时间使得部分客流可能会转向其他交通工具，给旅客带来不便和困难。 2、“全高速一下线运行”方案 采用这种模式时，高速铁路线上不仅仅运行本线高速列车，而且还运行跨线列车。在高速铁路线路上跨线列车按高速列车运行，下高速铁路线路后按普通线路允许的速度运行。这种模式适用于与普通线路相衔接的高速客运专线。法国高速铁路从整体上讲采用的就是这种模式。

29、由于采用这种模式时，高速铁路线路上运行的高速列车速度基本相同，所以高速铁路线路可以按平行运行图组织高速列车运行，通过能力将大大提高；同时，高速列车的下线运行，又增加了高速列车的通行网络，使高速线路的服务范围扩大，可以吸引更多的客流， 提高高速铁路线路的利用率，减少旅客换乘，能够较好地解决跨线旅客运输问题。但是这需要比较多的高速列车车底，而且还要求高速客运专线与既有线必须兼容。3、“混合运输上线运行”方案 高速线不仅运行高速列车，跨线列车由机车牵引的一般客车也在高速线上运行。其优点是提高了高速线的利用率，减少旅客换乘，较好地解决跨线旅客运输问题。其缺点是必须要求高速客运专线与既有线兼容通常会引起

30、客运专线通过能力紧张。4、“混合运输一客货共线”方案高速线不仅运行旅客列车包括高速列车和普通列车，还运行货物列车。例如：英国、德国、前苏联等国的高速铁路。其优点是线路的工程投资小。缺点是线路上由运行的客货列车速度差大（客车的速度一般为200km/h，货车的速度一般为100km/h），客车的扣除系数大，通过能力较小，列车的运行组织复杂；客车的最高速度也受到限制，一般只能达到160km/h200km/h，延长了旅客的旅行时间。2.2 客运专线运输组织模式的影响因素 1、客流量线路预测的客运量对客运专线运输组织模式的选择影响较大。当客运量比较大时一，就有条件采用全高速模式，因为从铁路部门的角度，高速

31、列车的上座率有保证，不会因客流不足而出现亏损的情况而从旅客的角度，全高速模式下，列车发车频率高，旅客可选择的车次多，有可能做到随到随走，出行方便。当客运量较低时，采用高中混跑模式或初期客货混跑模式，远期再转变为客运专用模式是比较切合实际的选择。因为从吸引客流的角度，开行一些票价较低的中速列车，有助于吸引消费层次较低的旅客，使其从其它交通方式或既有线转向客运专线，同时，这两种模式对于减轻既有线运输压力角度也会起到一定作用。客货混跑模式也是为了适应客运量不高的情况，同时提高线路利用率而采用的。因而，客货混跑、高中混跑、全高速三种模式适合被采用的程度随线路客运量的增加而增加。2、沿线经济发达程度线路

32、的客运量与线路沿线的经济发达程度是密切相关的。经济越发达，地区间、城市间的人员交流就越频繁，运输通道上的客流量就越大。同时，沿线经济越发达，旅客的消费水平也就越高，或者说，旅客更愿意支付客运专线较高的票价，从而客运专线采用高等级的运输组织模式的条件就越好。另外，当沿线城市比较密集时，客运专线可进一步采用城际模式。这种模式实行“公交化”运营，使城际交通更加便捷。3、线路性质我国客运专线是按“四纵四横”的网络形式规划的，为实现网络的完整性，因而规划了部分路网性的线路。另外，还有些客运专线规划的目的是为了缓解运输通道货物外运的压力。这些线路的客运量可能较小，不十分适合高等级的运输组织模式，应综合考虑

33、客货运输需求而选定。4、车辆购置数量由于我国自行生产的高速列车，在速度和质量上暂时还未达到广泛应用的要求，目前高速列车车辆主要依靠进口和与国外公司合作生产，因而高速列车车辆的购置费用相对昂贵。因而，在客运专线运营初期资金比较短缺的条件下，适当降低运输组织模式等级是比较适宜的。从这一点看，高速列车研制技术的国产化对我国客运专线的运营显得尤为重要。2.3 我国客运专线运输组织模式 我国客运专线大体上可以分为三种类型：速度在300km/h及以上的纯客运专线、城际客运专线以及速度在200250km/h的客货混跑型客运专线。1、时速为300km及以上客运专线的运输组织模式 (1) 客运专线只开行本线速度

34、在300km/h及以上的旅客列车(以下简称A类列车)，并且不组织旅客换乘，跨线旅客列车全部走既有线。 (2) 客运专线只开行本线的A类列车，但组织旅客在衔接站换乘。这个方案不仅不能解决武广既有线能力不足的问题 ，而且增加旅客换乘的麻烦。 (3) 客运专线上除开行本线 A类列车外，跨线高速列车走客运专线，并且采用A类列车方案，其余跨线列车仍走既有线。这个方案虽能增加客运专线一部分行车量，但将增加跨线高速列车的运营成本。 (4) 客运专线上本线列车采用A类列车方案，所有跨线列车均走客运专线并目采用A类列车方案。这个方案虽能解决既有线能力不足的问题，但会大大增加跨线列车的运营成本和费用，使大多数旅客

35、难以承受。 (5) 客运专线上本线列车和跨线列车共线运行，本线列车采用A类列车方案，所有跨线列车采用时速为200250km的旅客列车( 以下简称B类列车) 方案。 (6) 客运专线上本线列车和跨线列车共线运行，除本线列车全部采用A类列车方案外， 有条件的跨线列车也采用 A类列车方案，其余跨线列车采用 B类列车方案。 第5、6方案都能解决既有线能力不足问题，都能最大限度地增加客运专线的客流量，都不需要换乘，且能提高速度，缩短旅行时间，具有明显的优点。 根据我国高速铁路和客运专线分建成网、兼容运行的特点，并经过技术经济比较，建成的武广客运专线就是采用本线时速350公里高速列车与跨线时速250公里列

36、车共线运行方案。 2、时速为200250km/h客货混跑型客运专线的运输组织模式 时速为200250km/h客货混跑型客运专线，其运输组织模式主要有以下两种情况： 第一种是针对运营初期兼顾客货混跑模式的客运专线，如石太客运专线。这种情况下的运输组织模式为：客运专线上本线列车和跨线列车共线运行。除了本线旅客列车全部采用时速为200250km/h的动车组方案外，有条件的跨线旅客列车也采用时速为200250km/h的动车组方案；其余跨线旅客列车采用时速为160km/h的机车牵引列车方案并且全走客运专线；部分通过的货物列车上客运专线，但要求速度要达到160km/h 。在运行秩序出现问题时，以本线旅客列

37、车优先的原则进行运行调整。第二种是针对客货混跑模式的客运专线， 如合武、甬台温等客运专线。这种情况下的运输组织模式为：客运专线上本线列车与跨线列车共线运行，除本线列车全部采用时速为200250km/h的动车组方案外，有条件的跨线列车也采用时速为200250km/h的动车组方案，其余跨线列车采用时速为160km/h的机车牵引列车方案并且全部走客运专线；大部分货物列车上客运专线，但速度要达到 100km/h。在客运专线运营远期，可以根据实际情况来确定时速为200250km/h的客货混跑型客运专线的运输组织模式。如果客运专线能力不紧张，为了更好地发展我国的行包专列、集装箱运输和五定班列，在有固定货源

38、的基础上，如果这些列车在客运专线上运行的速度能达到 160km/h，可以有限制地组织这些列车上客运专线；如果客运专线能力利用率已经很高，货物列车则尽量不上客运专线；当行包专列的市场很大时，可以考虑在客运专线上开行少量的行包专列。 3 时速为200km城际型客运专线的运输组织模式在时速为200km城际型客运专线的运营初期，如果其能力不紧张，但是既有线能力非常紧张并且跨线车流比较多，部分跨全区段的旅客列车则可以上客运专线，但跨线旅客列车必须要求采用速度在160km/h以上的动车组。由于跨区段的跨线列车对客运专线的运输组织和能力的影响太大，而且上下线对动车组技术条件等要求过高，所以不考虑跨区段的旅客

39、列车上线问题。在时速为200km/h城际型客运专线的运营远期，随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，以及铁路线路等技术设备条件不断改善，将会逐步增加本线列车的数量和运行范围，减少跨线列车的比例，最终实现城际客运专线全高速客运的运输组织模式。 第三章 旅客列车开行方案的优化3.1 高速铁路的优势 高速铁路之所以受到各国政府的普遍重视决非偶然，是由于高速铁路克服了普通铁路速度较低的不足，是解决大量旅客快速输送问题的最有效途径，已成为世界各国铁路普遍发展的趋势。高速铁路与高速公路的汽车运输和长途航空运输比较，在各项技术经济指标中具有明显的优势，主要体现在以下几方面：（1）输送能力大。日本东海道新干

40、线年运量1.7亿人次，是航空10倍，高速公路5倍，但运输成本只是其1/5及2/5.(2)速度快，旅行时间短。以北京至上海为例，在正常天气情况，乘飞机的旅行全程时间（含市区至机场，候检等全部时间）为5小时左右，如果乘高速铁路的直达列车，全程旅行时间则为5h6h，与飞机相当；如果乘现有的铁路列车，则需要15h16h。（3）安全性好。高速铁路由于在全封闭环境中自动化运行，又有一系列完善的安全保障系统，所以其安全程度是任何交通工具无法比拟的。（4）受气候变化影响小。高速铁路不受恶劣气候条件限制，列车按规定时刻到发与运行，这是飞机、汽车及其他交通运输工具所不及的。（5）旅行方便、舒适。高速铁路列车车内布

41、置非常豪华，工作、生活设施齐全，座席宽敞舒适，走行性能好，运行非常平稳。减震、隔音的效果好，车内很安静。乘坐高速列车旅行几乎无不便之感，无异于愉快的享受。（6）能源消耗低；研究表明：高速铁路每人消耗的能源比最低，如表3.1。表3.1 每人消耗能源比对比表高速铁路小汽车飞机15.35.6.（7）对环境污染小。高速铁路与小汽车相比，排放的污染气体要少的多，如表3.2。表3.2 高速铁路排放污染物与小汽车对比表污染物每人公里排放污染量（g/人公里）小汽车高速列车CO9.300.06NOX1.700.43CH1.100.03(8)正点率高。西班牙规定高速列车晚点超5分钟就要退还旅客的全额车票费；日本规

42、定到发超过1分钟就算晚点。晚点超过2小时就要退还旅客的加快费。(9)占用土地少。一条双向四车道高速公路占地面积是双线高速铁路的1.6倍；一个大型飞机场占地面积相当于1000km双线高速铁路。（10）效益高、效益好。高速铁路投入运行以来，备受旅客青睐，其经济效益也十分可观。日本东海道新干线开通后仅7年就收回了全部建设资金，自1985年以后，每年纯利润2000亿日元。德国ICE城市间高速列车每年纯利润达10.7亿马克。法国TGV年利润达19.44亿法郎。总之，高速铁路的社会效益、经济效益有目共睹。高速铁路具有以上优点，然而社会经济效益良好更是一个突出的特点，也是高速铁路蓬勃发展的主要原因。高速铁路

43、具有很以下社会效益：一、提供大容量的交通，欧洲高速铁路每天3 0万人以上的运量，可以有效减少地面交通拥堵：二、环境友好，并具有较高的能源利用效率：三、有助于经济快速发展；四、有利于区域开发、优化国土结构和推进城市化发展。欧洲高速铁路土地占用仅为高速公路的1/3，能源效率一般是飞机的9倍，汽车的4倍。 3.2旅客我列车开行方案的定义旅客列车开行方案是指旅客列车运行区段、列车种类、开行对数的计划。旅客列车开行方案在铁路运输组织中占有极为重要的地位，是铁路旅客运输组织及运营的基础。旅客列车开行方案的确定是以客运量为基础，以客流性质、特点和规律为依据，科学合理地安排包括旅客列车开行等级、种类、起讫点、

44、数量、经由线路、编组内容、停站方案、列车客座能力利用、车底运用等内容，体现从客流到车流的组织方案。3.3客运专线旅客列车开行方案的影响因素影响旅客列车开行方案的因素有很多，如客流、列车径路、列车编组及定员、旅客的旅行时间消耗及效用等。下面就影响旅客列车开行方案的主要影响因素加以分析说明。3.3.1 客流正确计算和预测客流量是确定旅客列车开行方案的基础，“按流开行”是确定旅客列车开行方案首要的原则。各区段客流密度是检验开行方案的一个重要约束条件，要使旅客列车开行方案提供的客运能力与各区段客流密度相适应。客流密度的大小是确定开行方案的客流基础，在一定程度上决定着车流。3.3.2 铁路部门的成本及效

45、益 好的旅客列车开行方案能给运营者带来巨大的经济效益，但是单位时间内列车开行数量较多，列车开行等级较高，运营者的经营成本也就越高。因此，根据预测的客流列车若干可能的列车开行方案，确定其实际吸引客流以后，还要以效益为标准进行比选，最终确定两站之间单位时间内开行的列车数量和列车等级。3.3.3服务频率和运量关系服务频率是吸引旅客的至关重要的因素，直接反映出沿线各站旅客乘坐旅客列车的机会次数，显示出“方案”吸引客流的程度。服务频率和运量的关系可以用图3.1来表示服务频率高，运量增长，但服务频率达到一定的次数后，再增加服务频率对运量的影响就不大了。 图3.1 服务频率和运量关系图3.3.4 车站的能力

46、及通过能力在制定客运专线旅客列车开行方案时，列车开行的数量、运行径路等会受到客运专线上一些设备能力的限制，主要为车站的作业能力包括始发作业能力、接发车作业能力和终到作业能力和区间通过能力。车站始发列车的能力主要是受车站整备折返能力的限制，以及受到发线数目的影响，当车站始发能力不足时，可延长或缩短列车运行区段，以避开车站能力的限制。车站接发列车的能力主要受车站的到发线数目的限制，一定时间内在车站停站的列车不能超过一常数该数值可根据车站的到发线数目及车站的协调作业能力统计确定。此外还应考虑车站在政治、经济、文化、地理位置等多方面的因素，有时因车站地位的不同，可超越客流需要而延长运行区段。区间通过能

47、力是指在采用一定的机车车辆和一定的行车组织方法条件下，区间的各种固定设备，在单位时间内通常指一昼夜所能通过的最多列车数或对数。其大小主要决定于区间正线数、区间长度、线路纵段面、机车类型、信号、联锁、闭塞设备的种类。3.3.5 列车编组及定员列车编组为由固定数量和类型的车辆组成的固定车底。列车定员是列车编组中乘坐旅客的车厢的标一记定员之和，即一列车的席位数。列车编组内容主要根据列车起讫点城市的旅客经济水平，需求层次，旅客列车在途时间长短以及节假日客流波动等因素共同决定的。此外，列车编组数量与长短途列车的性质有关。短编组、高密度可大大提高服务频率，能较好地吸引客流，但当线路能力紧张时，大编组能够达

48、到充分利用能力的目的。高速线上开行的短途列车一般采用短编组、大密度，通过提高车次选择数量来吸引旅客长途列车则采用长编组，按一定的时间间隔开行，以充分利用区间的通过能力。确定列车定员的基本依据是服务频率，达到一定的服务频率，才一能完成预测的运量。列车规定的定员太少，不能满足实际的运量需求，会大大增加列车开行对数定员太大，将加大技术上的难度，在相同的速度下要求更大的列车牵引功率，同时会减少旅客可选择的车次数量。欧洲高速列车的定员一般不超过人，日本高速列车定员通常在人，我国客运专线旅客列车的定员数量，应当根据具体情况综合考虑各种因素确定。3.3.6 旅客的旅行时间旅客的旅行时间是旅客出行成本的重要组

49、成部分，可通过影响目标函数中的满意度，进而影响开行方案决策变量的取值，旅客的旅行时间是制定列车开行方案需要考虑的重要因素。为了减少旅客的旅行时间，提高旅客的满意度，需要对影响旅客旅行时间的各因素进行统筹考虑。旅客的旅行时间主要有候车时间、列车停站消耗的时间、列车运行过程中消耗的时间以及换乘时间四部分。对于一个理性的旅客而言，往往要提前了解列车的发车时间，不会提前太多到达车站候车，因此旅客的候车时间可认为是常数，在开行方案的优化过程中可以不考虑。旅客因列车停站消耗的时间主要与旅客选择的乘车方案中列车的停站方案有关。列车的停站方案主要与客流、列车的速度等级、车站的等级等因素有关，对于高速列车停站数

50、目较少，且停站时间较短，而中速列车则相对停站数目较多，停站时间相对较长车站等级高，列车在车站的停站时间也相对较长，但不是成正比关系。旅客在列车运行过程中的时间消耗是旅客旅行过程中的主要时间消耗，与列车在各区间运行的平均技术速度和区间里程有关，在列车运行径路确定的情况下，各区间的里程无法改变，因此要减少旅客在列车运行过程中的时间消耗只能提高列车在区间内运行的技术速度。列车运行的技术速度主要取决于列车的速度等级及线路类别。换乘时间是指旅客由于换乘列车而消耗的时间，主要与可选择换乘列车的开行密度有关。由于旅客的乘车过程也是一种体力消耗过程，当旅客乘车达到一定时间后，将会产生疲倦感，此时旅客一般不太愿

51、意再换乘。为避免频繁换乘，不宜让旅客换乘超过一次，即不宜安排中速一高速中速的换乘模式。同时换乘将影响旅客途中休息，增加疲劳，还可能因先乘列车晚点而漏乘后续列车，因此换乘还会给旅客的乘车带来一定的风险。当可选择换乘的列车数目较多时，可利用列车的平均时间间隔确定旅客换乘所需的时间，若可选择换乘列车数目较少时，可根据旅客换乘时间的统计数据确定。3.3.7 列车席位利用率席位利用率，即上座率、满员率。由于列车在各运行区段及车站上、下车的旅客不等，一昼夜不同时间段（或一年内不同时期）开行列车的乘车人数存在差异，列车上的席位不可能全程都有人乘坐。全程有人乘坐的席位与列车总席位之比就是席位利用率。对于一列车

52、而言，席位利用率的表达式为： （3-1）对一个运行区段、一条线路或者全路而一言，席位利用率的表达式为： （3-2） 式中：c为列车年实际运送旅客周转量（万人公里）；d为列车能提供的年席位公里，等于列车定员与列车年运行距离的乘积（万人公里）；c为一个区段一条线路或者全路实际年运送旅客周转量（万人公里）；d为一个区段、一条线路或者全路能提供的年席位公里（万人公里）。我国铁路旅客列车平均席位利用率多年来保持在70%左右，其中快速列车、特快、直通快车的上座率普遍较高，而慢车虚糜现象却较严重。席位利用率与列车运行线路、运行距离、旅行速度、开放时间、定员和停站次数等因素密切相关。为保证旅客运输质量，上座率

53、取值应严格控制，我国客运专线席位利用率的应当参考国外高速铁路的运营现状。3.2.8 列车票价票价是旅客选择出行方式的一个重要因素，直接关系铁路部门的收益和旅客的出行成本，所以列车的票价直接影响铁路部门收益和旅客的满意度这两个目标函数。在保证客流数量的基础上，提升票价可以提高铁路部门的收益，但是也很可能会降低旅客的满意度，特别是对于客运专线，其客流分担率受票价的影响比较明显。可选性强，且较为便宜的票价，可以在客流竞争上起到稳定客流的作用。3.2.9客流波动系数由于受季节、时间和环境等各方面因素影响，客流量每天都在变化。高峰月日均客流量与年日均客流量之比就是客流波动系数。分析我国铁路客流情况可知，

54、我国旅客运输市场需求在时间上和空间上都存在着不均衡性。我国主要铁路干线客流波动系数高达以上，为了适应我国旅客运输市场规律，在设计旅客列车开行方案时，以满足旅客平日出行需要为基本，考虑高峰日的客流波动，形成基本列车开行方案和高峰时期列车开行方案复合而成的旅客列车开行方案。3.2.10 其他影响因素除了上述六个影响因素外，客运专线旅客列车开行方案的编制还应受其他诸多因素的限制，如人为地对列车区间载客量进行限制。列车区间载客量限制是影响铁路部门收益的直接因素，列车的区间载客量反映了列车对客流的吸引情况，其大小取决于旅客对乘车方案的选择，即客流分配情况，这就要求在计算铁路部门收益之前根据开行方案中拟定

55、开行的列车对客流进行合理的分配。为了最大化列车吸引的客流，开行的列车应充分考虑旅客的出行需求、出行心理及旅客的性质、特点，通常情况下，列车的区间载客量应设定上下限，即保证铁路部门的收益，也保证旅客的乘坐不至于过分拥挤。3.3 编制旅客列车开行方案的原则一、提高列车旅行速度的原则随着人们时间价值的普遍提高，旅客对列车速度的要求也越来越高。铁路大提速的实施和技术装备现代化水平的提高，近些年我国铁路客车旅行速度已经有了较大幅度的提高，19802007年铁路客车的平均旅行速度从43.4km/h提高到68.9km/h。但是，这仅相当于西欧国家铁路20世纪50年代的水平，因此列车旅行速度是旅客列车开行方案

56、优化的重要原则。二、 到发时间适当原则合理的始发、终到时刻可以适应人们生活和出行的习惯，节省旅行时间，方便工作。有关调查表明，客车开行时间的不同对旅客的吸引程度的差异非常明显，对列车上座率也会产生很大的影响。因此适当的始发、终到时刻是铁路旅客列车开行方案优化应遵循的重要原则之一。三、合理编组原则开行方案要充分利用铁路的运输能力，提高效率，必须做到列车编组合理。中、短途客流量时段分布相对分散，且在途时间较短，因此对短途旅客列车应尽量采取小编组。对于长途旅客列车由于行车密度相对较小，因此应适当增加列车编组，合理利用设备能力。四、 合理停站原则我国人口众多分布广阔，地区间、地区内的旅客交流量均很大。

57、因此理论上说，停站越多吸引的客流也越多，对于某些旅客的出行也比较有利。另一方面，停站多必然降低列车的旅行速度，增加部分旅客尤其是中、长途旅客的在途时间，也会因此而失去一部分客流。因此，中、长途旅客列车的合理停站是优化旅客列车开行方案的又一重要原则。 第四章 旅客列车开行方案模型的建立4.1开行方案相关条件的假定为了实现前述的研究工作，在建立优化模型之前，必须对相关的影响因素或优化条件进行界定。一、系统封闭性假设假设本文研究问题所形成的系统是封闭的，系统状态的变化只取决于内部影响因素的变化。对于一个完整的参数集，一个确定的参数状态对应于一个确定的系统状态。系统的外部环境在一定时间和空间范围内不会

58、对系统状态的变化产生影响。二、相似性假设假设开行的列车具有很强的相似性，区间运行速度都是相同的，列车不会在运行过程中产生越行越行情况在运行图的编制过程中考虑，而且列车在不同的车站上的停站时间也相同具体的停站时间要通过与开行方案优化同步的客流输送方案形成后，根据沿途乘降旅客的数量，并且还要通过运行图的编制进行最终的调整后才能得到。并假设列车都具有相同的定员。三、能力限制假设一般来讲，客运专线上点线的关系是点车站的能力是小于线区间的能力的，但是车站能力往往会受到列车开行方案之外的多种因素的影响，例如车站内到发线的数量、列车的进路、列车的站内作业过程等等。这样就形成了在设计客运专线时，车站的能力要根

59、据区间行车量的大小来确定或者检算，使它能够具有适应区间车流的合理能力。因此，此处假设车站的能力不会影响列车的开行，即车站能力不会对列车开行的数量产生约束。而且也不去考虑车站内各种因素对列车开行方案的影响。另外，假设区间的通过能力也已经确定。四、确定性假设假设客运专线上所包含的任意点对之间的客流量均己知，并且在开行方案的制定过程中，不会产生诱发客流，即客流量不会随着列车开行方案的不同而改变。同时假定客运专线上车站的性质己经明了。假设始发终到车站已经确定，也就是只在确定的始发、终到站间开行旅客列车。同时动车基地方面的情况也己经确定。除此之外，还需满足不换乘原则，即短途旅客可以乘坐长途在其目的站停站

60、的列车，而长途旅客则不会乘坐短途列车在中途换乘。这样在模型中，无需考虑旅客的换乘情况。4.2列车类别的确定确定某一线路的开行方案时必须要了解此线路上的运输组织模式。确定本文中的运输组织模式为“全高速一下线运行”模式。由于运输组织模式采用的是“全高速一下线运行”模式，因而本线上的各类列车的速度将是一个级别的。当只运行一种运行速度的高速列车时，主要根据其停站的次数的多少进行划分，停站次数越少等级越高。因此在确定列车开行方案阶段，可按列车沿途停站比例分为直达列车、特快列车、快速列车、普通列车等。按照停站方式的不同，可以将列车分为以下几个类型。G1：一站直达高速列车，对于旅客交流量较大的主要始发终到客

61、运站间，开行部分沿途不停车的直达高速列车，以满足两点间直达客流的需要；G2：停站数量较少的高速列车，只在大站停靠，对于中长距离的高速列车，根客流需要，开行部分在大站全部停靠的列车，以提高各大站的服务频率；G3：停站数量占一半左右的高速列车，除在大站停靠外，还在沿途的站交错停站，对于中长距离的高速列车，根据客流，开行部分沿线车站交错停车的列车，以满足中间站旅客的乘车需要；G4：站站停高速列车，设计部分沿途均停车的高速列车，以满足相邻车站间客流的乘车需要，由于其主要服务于中间站到发的旅客，它的开行数量应尽可能的减少。由于票价的相同，因此客流将不存在层次的划分。4.3列车开行数量的确定列车开行数量的多少决定于旅客流的多少。它既又要不造成铁路部门列车的虚糜。要将客流转化成列流，此时可以采用如下公式。（对） （4-1）n：需要开行的列车对数，对；N：方向上或区段内年度客运密度，万人/年；：列车的定员，人/列：旅客列车的客座利用率，在列车不超员的情况下1;：客流波动系数，为最大月日均客流量与年日均客流量的比值。节假日如春运、黄金周时波动系数的取值要适当增大，由于各线路的系数值有所不同，有的线路取值高达以上，所以确定其取值时应按具体的线路进行查定。