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客运专线列车开行模式确定方法
客运专线列车开行模式确定方法
第31卷第6期
20l0年12月
大连交通大学
JOURNALOFDALIANJIAOTONGUNIVERSITY
Vo1.31No.6
Dec.2010
文章编号:
1673-9590(2010)06—0006—05
客运专线列车开行模式确定方法
张琦
(北京交通大学交通运输学院,北京100044)
摘要:
针对快速客运网背景,将列车开行模式问题定位为列车运行区段与列车类别的协同优化确定问
题.通过对列车开行模式类型的分析,提出以运输效用为核心的客运专线列车开行模式确定方法.分析
列车开行模式的适用条件,研究列车发车间隔,技术成本系数与旅客时间价值三类因素作用下列车开行
模式选择的临界水平.应用数值模拟方法,对路网范围内两类列车开行模式方案进行对比分析.模拟试
验的结果显示:
列车通达运行范围以技术条件为界的开行模式方案换乘次数较少,平均直达里程较长,
且列车无欠速运行.
关键词:
客运专线;列车开行模式;运输效用;临界水平
文献标识码:
A
0引言
我国已进入客运专线大规模建设时期,既有
线提速改造也已取得巨大成果.铁路快速客运网
的形成将显着提升铁路客运市场的技术条件与服
务水平,改变现有铁路客运网络结构布局,有助于
突破铁路客运在长距离运输能力上的瓶颈制约,
整体提升铁路旅客运输服务质量.由于未来铁路
快速客运线网背景下的旅客需求与生产要素将发
生巨大变化,旅客列车开行模式的理论与方法面
临的应用环境和适用对象也将随之改变.同时,我
国铁路客运在运输组织,市场需求等方面存在多
层面,多形式的复杂特征,这些实际情况对旅客列
车开行模式的确定方法也提出了新的要求.既有
相关研究¨主要针对特定干线高速铁路运输组
织模式展开.本文以快速客运网为背景,对列车开
行模式问题进行定位
1客运专线列车开行模式问题分析
客运专线列车开行问题广义而言可理解为协
调两类平衡关系的问题,即:
其一平衡客运需求与
运输资源的关系,其二平衡旅客出行收益与运输
企业效益的关系.旅客列车开行方案以此两类关
系协调为目标,得到旅客列车的对数,类别,运行
区段,停站和编组辆数等要素的综合技术方案.列
车开行模式问题是列车开行方案制定的先决条
件.本文将列车开行模式问题定位为列车运行区
段与列车类别的协同优化确定问题.依据对应的
技术条件的不同,可以细分为以下两种类型:
(1)技术条件相同的相邻区段直达与中转列
车开行问题
这类问题主要针对区段客流密度波动的现实
条件,研究长短途列车配合开行问题.
(2)技术条件差异的相邻区段直达与中转列
车开行问题
这类问题综合考虑客流,成本等因素,研究不
同类别列车运行区段配合问题,即列车设计速度
与区段设计速度差异情况下的列车开行问题,包
括高速列车下线运行问题,中速列车上线运行问
题等.
2客运专线列车开行模式确定
2.1客运专线列车开行模式确定方法
列车开行模式的确定分为以下4个步骤(图1):
首先,分析客流需求特征与运输资源条件,得
收稿日期:
2010-05—24
基金项目:
国家自然科学基金资助项目(60674012);铁道部科技研究开发计~,](2008X004一B)
作者简介:
张琦(1982一),女,讲师,博士,主要从事运输组织现代化及系统仿真的研究
E-mail:
zhangqi.bjtu@t63.corn.
第6期张琦:
客运专线列车开行模式确定方法7
到列车开行模式确定依据的基础;
第二,以基础分析作为规律发掘的依据,通过
影响因素及其作用关系的分析,得到各类模式的
适用条件与临界水平;
第三,以模式适用条件为基础标准,综合客流
与运输条件的基础结果,针对具体对象进行技术
经济分析,得到列车开行模式应用的初步方案;
第四,根据初步方案涉及的范围,应用路网范
围或区段范围的模拟方法对初步方案进行分析验
证,并得到列车开行模式应用的辅助决策建议.
基础条件方法
规律
发掘
模
式
适
用
条
件
分
析
参数标定
临界
水平
技
术
经
济
分
析
初步
方案
图1列车开行模式确定思路
2.2客流需求特征分析
国外高速铁路的成功运营经验显示:
对客
流需求特征的有效掌握对制定科学合理的列车开
行方案具有决定性的重要作用.客流需求特征分
析可以以客流历史数据与客流调查数据为基础进
行.内容主要涵盖客流分布特征,客流波动特征与
客流选择特征.
客流历史数据分析是指通过对客票记录,客
运统计等历史数据的多角度分析,掌握客流的历
史分布规律,发掘既有运营方案条件下旅客的需
求及行为规律.
客流调查数据分析是指通过针对旅客及潜在
旅客的RP和/或SP调查j,并对调查数据进行
分析,发掘并预测旅客需求及行为趋势.
2.3列车开行模式适用条件分析
对采用不同开行模式条件下,产生的运输效
用进行衡量,可以作为列车开行模式适用条件分
析的手段.这里将运输效用定义为特定运输需求
与资源供给条件下运输行为主体总收益的经济折
算值.基于运输效用的模式分析方法以客票收入,
时问成本和技术成本为基本衡量要素,分析其
综合衡量结果随影响因素的变化规律,确定临界
水平,提出列车开行模式的适用条件.
运输效用:
客票收入一时间成本一技术成本
U=P—'一C
时间成本:
T=(+oL)∞+
£
技术成本:
c=∑f×△×6zl
r
客票收入:
P=∑z××
其中为旅行时间;为换乘时间;为发车间
隔时问;o9为时间价值;为频率敏感价值;z为里
程;F为票价率;Ⅳ为乘车人数;AV为列车设计速
度与区段允许速度之差;6为技术成本系数;0为
换乘标识(1一换乘;0一不换乘).
2.3.1列车发车间隔
假设直达与中转两种开行模式(如图2),以
旅客出行时间成本为衡量指标,考察发车间隔时
间的作用,得到中转模式临界发车间隔的表达式
(式
(1)).采用中转模式的临界发车间隔与旅客
对频率敏感程度的关系曲线如图所示.
高速区段Ll高速区段L2
(300kin/h)(300kin/h)
300km/h
300km/h300kngh
图2比选模式示意图1
Uez=达8
中转:
中转+L,o
r,仲转≤
中转≤直达
直达模式
中转模式
◆12h+6h',.▲3h
…
一
t】●r一……
Ii-_一
0102030
旅客频率敏感价值/(元?
h)
图3中转模式的临界发车间隔与频率敏感价值关系图
图3中,三条曲线分别为直达列车发车间隔
取不同值的情况.当直达列车发车间隔一定时,随
着频率敏感价值的增大,采用中转模式的临界发
策
lII一
]引一
2O86420
∈窿垦针睬车辜导
8大连交通大学第31卷
车间隔与直达模式发车间隔的差距逐渐缩小.
2.3.2技术成本系数
假设300km/h列车下线直达与不同速度列车
中转两种开行模式(如图4),以旅客出行时间成本
与技术成本为衡量指标,考察技术成本系数的作
用,得到中转模式临界欠速运行里程的表达式(式
(2)).这里的技术成本系数指因高速列车欠速运
行而导致的单位成本.采用中转模式的临界欠速里
程与技术成本系数的关系曲线如图5所示.
高速区段Ll
(300km/h)
高速区段L2
(200kin/h)
直达模式
h_—一
O—一一---O中转模式……一俣
图4比选模式示意图2
达+L2FA+LzAV8
转=(L2
+rw)+LEFB
(2)
中转≤直达
其中为300km/h列车票价率;F为200km/h
列车票价率;vA为300km/h列车旅行速度;v8为
200km/h列车旅行速度.
互\
掣
田
呔
兽
埤
E-
_._-w=5元/ll+w=l0元/Il_?
w=l5元/h
.\
.-l\
..—,'二—,
—--..■'1
00.00050.001
技术成本系数/(元?
h-)
图5中转模式的临界里程与技术成本系数关系图
图5中,三条曲线分别为旅客时间价值取不
同值的情况.随着技术成本系数的增加,中转模式
临界欠速里程逐渐缩短,这种趋势随时间价值的
增加而趋于明显.
2.3.3时间价值
假设200km/h列车上线直达与不同速度列
车中转两种开行模式(如图6),以旅客出行时间
成本与技术成本为衡量指标,考察旅客时间价值
的作用,得到中转模式临界上线运行里程的表达
式(式(3)).采用中转模式的临界上线里程与时
间价值的关系曲线如图所示.
高速区段L1高速区段L2
(300km/h)(200kin/h)
A
o_-一一一一一一
2
—
00k
—
m/h
一一一一一一-_o直达模式
姜
噩q
磐
廿
一一--o中转模式C■_-…■…?
■,i偎A
图6比选模式示意图3
达=
L1
+LIF8+.△V8
中转=(L1
+)+.
中转≤直达
煮
f=0.25h+f0.5h+tlh
1
f
l
■▲
\\
人■L一一■
时间价值/(元?
h)
图7中转模式的临界里程与时间价值关系图
(3)
图7中,三条曲线分别为换乘时间取不同值
的情况.旅客时间价值水平较高时,才有必要考
虑采用200km/h动车组上300km/h区段运行
的模式.
3路网集散模拟
明确模式适用条件后,可以针对具体OD进
行技术经济分析,得到列车开行模式的初步方案.
之后再通过路网范围内的运输效用分析进行验证
和调整.
在此提出两个模拟的路网范围的开行模式方
案(图8):
∞∞加∞∞∞∞加0
第6期张琦:
客运专线列车开行模式确定方法9
方案一:
(1)列车通达运行范围以规划区段为界;
(2)干线高速列车在城际线路下线延伸服务.
海口
(a)方案一示意图
哈尔滨
吉林
方案二:
(1)列车通达运行范围以技术条件为界;
(2)干线与城际线路通过中转列车方式服务
列
主…1.300-350km/h
运—200,-250~,Jh
弃齐暗尔,
p哈尔演
图8开行模式模拟方案
其中,列车通达运行范围指列车直达运行范
围.图8(a)中,当OD点在相同规划区段(即图示
相同线型区段)内时,其间开行直达列车;当OD
点分属不同规划线路区段时,其问采用在衔接节
点中转换乘的开行模式.图8(b)中,当OD点在
相同运营时速区段(即图示相同线型区段)内时,
海口
(b)方案二示意图
其间开行直达列车;当OD点分属不同运营时速
区段时,其问采用在衔接节点中转换乘的开行模
式.图8中标明的节点是该方案条件下大量始发
终到列车的集散节点.应用数值模拟方法对两个
模拟方案进行仿真试验,得到指标取值及对比情
况见附表.
附表路网分析方案对比
路网分析可以给出不同模式方案下的效用指
标,便于根据具体需求进行决策.
4结语
本文提出了客运专线列车开行模式的一种确
定方法,研究了列车服务频率,技术成本和旅客时
间价值三类因素作用下选择列车开行模式的临界
水平,并应用数值模拟方法对路网范围内两类列
车开行模式条件下的相关指标进行了对比分析.
客运专线列车开行模式的确定必须以详尽的
客流历史数据分析与客流调查工作为基础.列车
开行模式确定过程中应用的效用指标的计算依赖
10大连交通大学第31卷
于准确的参数标定与长期的验证反馈.同时,客运
专线列车开行模式的决策受综合因素影响,具体
的决策建议应当结合实际需求进行.
参考文献:
[1]何邦模.京沪高速铁路的运输组织模式[J].中国铁
道科学,1995,16(3):
13-23.
[2]彭其渊,阎海峰
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