高鐵建設論文：當代高鐵列車銜接芻議

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本文作者：郭根材聶磊賀振歡付慧伶冷暖暖工作單位：北京交通大學

網狀路網銜接方案特征分析

德國鐵路、瑞士鐵路網是網狀路網的典型代表.瑞士雖然國土面積小,但其鐵路運輸發達,形成以伯爾尼、洛桑、蘇黎世、圣加倫、巴塞爾和奧爾滕為中心的網狀路網.與瑞士鐵路相比,德國鐵路的車站數量與線路長度遠多于瑞士鐵路,運輸組織更復雜.網狀路網列車開行特點主要表現為起訖點相同的列車具有多條列車徑路.111運輸組織特點1運輸組織模式.瑞士鐵路采用完全周期的運輸組織模式,該種運輸組織模式具有較好的時刻表記憶性,為周期性銜接方案的編制提供了基礎.德國鐵路采用周期與非周期相結合的運輸組織模式.2直達與中轉相結合的客流組織模式.與法國相同,瑞士鐵路與德國鐵路均提供直達列車與中轉列車服務.瑞士鐵路周期性IC、ICN列車城際列車主要服務47個車站,僅有3016%的站間客流OD提供直達服務但服務頻率高,7212%的直達客流OD小時服務頻率在一列以上.3列車OD具有多條徑路.網狀路網的優點在于列車具有多條客流徑路.起訖點相同的多徑路列車在不降低列車起訖點服務頻率的同時,可提高列車服務節點數,例如表1顯示柏林與慕尼黑之間有兩條徑路.112銜接方案特點瑞士、德國的列車開行周期化程度高,列車銜接方案具有優質的服務特性.1銜接列車.德國與瑞士的周期列車間基本都存在一定銜接關系,只有部分周期列車的早班列車、末班列車,由于運行時間及天窗約束,不存在銜接關系.為了提高列車銜接穩定性,瑞士鐵路限制了銜接列車的銜接節點數量與銜接列車數量,一般1列車的銜接節點不超過兩個、銜接列車不超過4列,過多的銜接次數容易導致列車之間的晚點傳播.2銜接節點服務水平.與放射路網相比,網狀路網的銜接節點布局分散,銜接節點約占鐵路節點的1/4.根據銜接節點的服務頻率與服務范圍,銜接節點可以分為路網銜接樞紐、區域銜接樞紐、地方銜接樞紐,不同的銜接樞紐具有不同的服務水平,見表2.統計樞紐銜接服務客流OD數量時,僅考慮了銜接列車的停站,未考慮客流OD的銜接徑路,統計值可能偏大,兩列銜接列車的銜接服務客流OD的統計方法見下式Hhij=EmIS0i,m|Sj,nISj0,n|Siqmn1其中:H表示列車i與列車j在車站h接續服務的客流OD數量;m、n為車站;S0i為前序銜接列車i在銜接節點h前的停站集合;Sj0為后序銜接列車j在銜接節點h后的停站集合;Si、Sj分別為列車i、j的停站集合;q表示列車i與列車j在車站h接續服務的一個客流OD,取1.為避免銜接節點集中換乘,瑞士鐵路根據銜接節點換乘、到發線能力、及停靠列車數量等均衡編制了銜接列車到達節點的時間分布,一般大型樞紐的銜接列車到達間隔為30min、中小型樞紐為1h.3銜接頻率.銜接頻率取決于列車開行頻率,瑞士、德國銜接列車的周期等于列車開行周期,一般為1h或2h,德國與瑞士鐵路列車銜接周期一般為2h.4銜接方式.瑞士與德國鐵路一般采用通-通銜接,但瑞士更注重多列列車間的銜接,即多個方向的列車同時或前后到達銜接節點,所有銜接列車在銜接節點停車5~10min,實現各方向旅客同時換乘.德國鐵路設置重聯分解銜接,如柏林至科倫的周期性列車在哈姆重聯分解,分別通過杜塞爾多夫、伍柏塔爾兩條徑路到達科倫.列車重聯分解銜接對列車準點性要求較高.5銜接地點.瑞士和德國鐵路一般采用同站銜接,由于不涉及檢票工作,采用站臺銜接或通道銜接.瑞士伯爾尼銜接節點站臺銜接約占25%,通道銜接約占75%.6銜接時間.德國與瑞士的銜接時間相對較短,基本在3~20min之內,其中銜接時間在12min以內的分別占58%、79%,見表3.

放射路網銜接方案特征分析

法國高速鐵路網是放射型路網的典型代表,其高速鐵路主要包括東南線、大西洋線、北方線、東南延伸線、巴黎地區聯絡線、地中海線和東部線等7條線路,長度約1900km,結合普通鐵路形成了以巴黎為中心的放射型路網.放射路網列車開行特點主要表現在以中心樞紐為始發站、向周邊主要城市開行列車.211運輸組織特點法國高速鐵路運輸組織特點主要為:1周期與非周期相結合的運輸組織模式.法國主要城市間開行大量周期性列車與非周期性列車.周期列車通常始發終到中心城市,服務中心城市與其他客流較大的城市,基本周期為1h或2h,高峰小時周期縮短至30min.非周期列車主要服務于中心城市與客流較小的城市、或者兩個客流較小的城市,列車服務頻率較低.2中轉與直達相結合的客流組織模式.法國鐵路采用中轉與直達相結合的客流組織模式,不同距離客流OD的換乘方案比例不同.圖1顯示了法國不同距離OD的直達服務方案數量與換乘出行服務比例數據來源于2011年歐洲列車時刻表,可以看出旅客換乘出行方案比例隨距離明顯增加,500km以下的客流OD主要以直達服務為主,900km以上的客流OD主要以換乘服務為主.圖1法國高速鐵路不同距離的換乘比例Fig11TransferproportionbydistanceinFrenchhigh-speedrail212列車銜接方案特點法國鐵路的周期性銜接方案主要體現在路網中心節點,其他節點主要是周期列車與非周期列車的銜接.1中心節點銜接方案周期化.法國鐵路的中心節點巴黎至里爾、里昂、南特、斯特拉斯堡等城市開行周期列車,各方向在巴黎節點的換乘銜接具有周期特性,旅客在巴黎節點換乘便捷.2多點換乘銜接.對于直達服務頻率較低的客流OD,法國鐵路根據開行列車徑路在多個樞紐設計列車銜接關系提高客流OD服務頻率,避免單個樞紐銜接造成換乘客流集聚,例如里爾至尼斯的旅客可以在巴黎、馬賽、普羅旺斯換乘見圖2.圖2里爾至尼斯換乘銜接方案Fig12TrainconnectionplanofLilletoNice3同站銜接與異站銜接相結合.法國客運樞紐特點與我國類似,一個樞紐具有多個車站,各個車站連接不同方向,不同方向旅客換乘通過城市交通異站銜接,同時在銜接樞紐的臨近車站設計非周期列車與非周期列車同站銜接.如里爾去往馬賽方向的旅客可以在巴黎樞紐異站銜接,也可以在戴高樂機場TGV站同站銜接,但同站銜接服務頻率小于異站銜接服務頻率.4旅客換乘次數與銜接時間設計合理.過多的換乘次數會降低旅行舒適度,法國鐵路的旅客換乘次數一般不超過兩次.同站銜接時間較短,一般在30min以內;異站銜接時間較長,根據市內交通時間計算.

客運樞紐銜接組織方式

樞紐銜接組織方式與路網結構、樞紐的路網地位、區域客運徑路等有密切關系.歐洲客運樞紐銜接組織方式大致可以分為4種類型:平行組織、垂直組織、放射型組織和綜合組織.其中平行組織與垂直組織適用于同站銜接,放射性組織適用于異站銜接,綜合組織適用于大型樞紐.1平行組織.平行組織是根據列車的速度等級、運行方向,設計部分徑路重合的多列列車在換乘樞紐與相鄰車站銜接.由于銜接列車部分徑路重合、停站模式相同,換乘樞紐與相鄰車站具有相同的銜接服務特性,避免換乘客流集中.通常采用通-通銜接,適用于地方性銜接樞紐,如比爾、溫特圖爾等見圖3a.2垂直組織.垂直組織方式適用于兩條鐵路相交的客運樞紐,兩條線路獨立運營,列車不跨線,在銜接節點設置合理的到發時間實現兩條線路間旅客換乘,常采用通-通銜接,樞紐銜接數量要遠高于平行組合,該類銜接方式一般被區域性銜接樞紐采用,如奧爾滕樞紐見圖3b.垂直組織有利于減少車站咽喉列車徑路交叉干擾、提高通過能力.3放射型組織.放射型組織方式適用于多條線路引入的樞紐,樞紐具有多個車站,每個車站連接一個方向.樞紐作為多個方向列車的始發終到站,通過城市交通實現各個方向間的換乘銜接,通常采用始發終到銜接,如巴黎樞紐見圖3c.放射型組織多為異站銜接,對城市交通的換乘效率有較高的要求,但對列車的準點性要求較低.4綜合組織綜合組織方式采用兩種以上的組織方式設計樞紐銜接組織,常用于十字樞紐或丁字型樞紐.引入蘇黎世樞紐的鐵路線路為貫通線路與盡頭式線路,設計的銜接組織綜合了以上3種銜接組織方式.各種銜接組織方式都有其各自的特點,各個樞紐采用的銜接組織方式應根據樞紐的客流特點、換乘條件、到發線數量等因素設計.不同銜接組織方式的適用條件見表4.

對我國高速列車銜接方案編制啟示

我國高速鐵路網同時具備放射型路網與網狀路網相結合的特征,線路長度、速度等級、客流特點都與歐洲有較大的區別,尤其是我國高速鐵路部分OD具有多條客流徑路,如北京至西安間有3條徑路,每條徑路通過多個客運樞紐,使得我國高速鐵路列車銜接方案編制的復雜度更高.411運輸組織模式1周期與非周期相結合的運輸組織模式.我國高速鐵路點多、線長、客流分布不均衡,宜采用周期與非周期相結合的開行方案,形成周期與周期列車間的銜接方案、周期與非周期列車間的銜接方案.既有鐵路線路長、覆蓋范圍廣,為提高高速鐵路的客流服務范圍,應設計好高速列車與普速列車間的銜接.2直達與中轉相結合的客流組織模式.隨著我國高速鐵路成網,客流OD的旅行時間縮短,旅客出行隨意性增強,我國高速鐵路應根據客流特點采用直達與中轉相結合的運輸組織模式,兼顧企業與旅客的效益.在一定的客流條件下,距離較短的客流OD采用直達模式,距離較長的客流OD采用直達與中轉相結合的模式.低等級節點間直達服務頻率低,通過設計旅客在高等級節點換乘,彌補直達服務頻率的不足.412列車銜接方案1列車銜接方案與開行方案、運行圖一體化編制.列車開行方案與運行圖的性能直接決定列車銜接方案的編制質量,列車銜接方案對列車開行方案與運行圖具有反饋作用.通過列車銜接方案與列車開行方案統一編制,實現空間上的整體優化,通過與列車運行圖統一編制,實現時間上的整體優化.2多徑路多點銜接.編制高速鐵路列車銜接方案時,應根據客流流向設計多條客流徑路與銜接節點,實現多徑路、多節點銜接,使中轉換乘客流分布均勻,避免換乘客流集中,造成樞紐換乘接續能力的不足.3根據樞紐布局選擇不同銜接方式.我國高速鐵路網中存在多個丁字型線路交叉樞25第6期郭根材等:基于歐洲列車時刻表的高速鐵路列車銜接方案探討紐,根據樞紐聯絡線的設計,至少有一個方向形成折角列車,如北京開往大連的高速列車停靠沈陽北站時形成徑路折角,為保證旅客安全,需要調整座位方向,編制銜接方案時應重點保證該方向的銜接能力.根據我國鐵路樞紐與線路的關系,分為直線型樞紐、Y型樞紐、十字型樞紐、綜合樞紐,各類樞紐可采用的銜接組織方式見表5.

通過對歐洲列車時刻表數據的深入分析,對放射路網、網狀路網兩種典型路網的鐵路運輸組織模式及列車銜接方案特點進行了總結,歸納出換乘節點主要銜接組織方式有平行組織、垂直組織、放射組織、綜合組織等4類,給出了每種銜接類型的適用條件.最后,根據我國高速鐵路網特點,從編制思想、多徑路多點銜接、銜接方式選擇等方面給出歐洲經驗對我國高速鐵路列車銜接方案編制的啟示.德國、瑞士、法國的運輸組織模式及列車銜接方案為我國高速鐵路換乘客流組織提供了參考和借鑒.從上述分析中可以看出,歐洲列車銜接方案主要基于銜接節點布局及服務水平、銜接方式而設計,運輸組織模式對銜接方案的編制具有較大影響,我國高速鐵路列車銜接方案編制的關鍵性問題也在于此,對于這些問題還需要深入定量研究.