高速铁路运输组织

第八章高速铁路的运输组织引言：铁路的运营管理是管理科学的重要分支，既包括铁路运输组织，也包括铁路经营管理。高速铁路的运输组织是根据高速铁路的特点，研究一些有别于普通铁路运输组织中的一些技术问题。高速铁路的运运输组织是涉及高速铁路的技术经济优势能否充分发挥，能否最大限度地吸引客流，能否获得最佳的经济、社会效益的软件环境，是高速铁路技术的重要组成部分。本章主要探讨不涉及管理体制和管理模式的一些高速铁路的共性问题:•高速铁路的运营特点，即运营管理应达到的目标•高速铁路的市场预测，重点介绍预测方法；•高速铁路的客流组织，主要介绍旅客列车方案的设置，论述跨线客流输送方式的选择•高速铁路的列车运行图，重点论述高速铁路列车运行图的特点，运输图基本要素的确定，综合维修天窗的设置，列车运行图的编制等•高速铁路的区间通过能力，着重介绍高速铁路区间通过能力的特点，论述其计算方法•高速铁路的调度指挥，扼要论述高速铁路调度指挥的特点、机构设置、运行调整原则等；•高速铁路的社会成本，主要论述社会成本的概要念，计算方法、并结合京沪高速铁路项目进行社会成本分析第一节高速铁路的运营特点高速铁路的服务对象一、客运市场需求分析铁路客流中各种职务，低、中、高收入，各种旅行目的的旅客都有。铁路客流在各种出行距离所占的比例见表8.1.1。由表可见，铁路在中、长距离占绝对优势；但对行程在200km以内的量大的短途客流也很有竞争性，几乎可与公路平分秋色。这说明铁路适合于各种距离的旅客运输。表8.1.1京沪通道旅客出行距离别分布表单位：%距离(km)方式＜100100～300300～500500～700700～900900～11001100～13001300～1500＞1500铁路43.4448.8750.4361.9177.7277.3468.0589.8189.29公路56.5651.1348.9926.7217.099.051.3300民航000.5811.375.1913.1530.6210.1910.71合计100100100100100100100100100二、旅客出行方式及服务属性的选择旅客出行一般都选择自己最喜欢的交通运输方式，而交通运输方式的选择又受各自认为最重要的供给属性(即服务属性)的影响。供给属性包括安全性、运输速度、舒适性、方便性以及交通费用等。根据调查分析的结果，旅客对出行方式及服务属性的选择意向见表8.1.2和表8.1.3。表8.1.2旅客出行方式及服务属性选择单位：%*本表以直达(不换乘)代表方便性。首选交通运输方式首选服务属性项目旅客铁路公路民航安全速度舒适直达*费用全部旅客70.0523.646.3160.3816.029.237.446.93铁路旅客62.8113.949.556.637.07公费旅客69.1222.658.2361.9318.049.675.934.43自费旅客71.1424.094.7758.914.428.98.739.05首选交通运输方式(%)首选服务属性(%)项目月收入(元)铁路公路民族安全速度舒适直达*费用＜50057.4339.72.8751.2713.497.396.7221.13500～100058.0637.474.9261.2913.979.837.697.221000～150073.3016.899.1862.6316.248.438.574.131500～250057.949.5132.5562.2617.68.677.63.87＞250052.757.1440.1159.2519.6811.245.394.44表8.1.3不同收入水平的旅对出行方式及服务属性的选择*本表以直达(不换乘)代表方便性。上述统计分析可以看出，各种不同收入水平的旅客，无论是自费还是公费出行首选铁路者占大多数。旅行费用及收入水平不同的旅客对服务属性重要度的选择也有所不同。对各种旅客来说，最为关心的是安全，仅次于安全的要素是速度。票价被选择为第一重要因素的比例最低。随着收入的提高旅费不再是控制因素。三、高速铁路的市场定位高速铁路一般都是客运专线，其服务对象是旅客。由于列车运行速度高，服务范围广,且具有的一系列技术经济优势，使其在运输市场具有强劲的竞争能力。但为保持较高的旅行速度，高速铁路一般设站都比较少，因而沿线小城镇到发的零星客流不能吸纳。高速铁路的市场定位，即主要服务对象应是要求缩短旅途时间的中、长途客流和要求随时提供服务的量大的短途客流。未来的客流构成中，自费旅游、打工求职、探亲访友等出行目的旅客还会不断提高。旅游消费将逐渐成为一种大众消费方式，旅游客流将逐渐发展成为庞大的运输市场。此外，大型博览会、商品交易会、体育比赛的频繁举行是客运市场广阔的发展空间。这些客流在速度上都有较高的要求，是高速铁路的重要潜在客源。旅客有各种不同层次，要求提供服务的随意性较强。以最少的消耗，一流的管理，优质的服务，安全、正点地输送旅客，最大限度地吸引客流，获得最大的经济效益和社会效益，是高速铁路运输组织的根本任务。高速铁路的运输组织目标高速度高密度高正点率高可靠性高质量服务高市场占有率高社会经济效益第二节高速铁路的市场预测运量是决定高速铁路的技术标准和设备数量等的基础，是决定项目效益的最关键的因素之一，也是制定运营模式和行车组织方案的重要依据。一、国内外运量预测方法介绍：在以往的高速铁路的论证和评估工作中，沿用密度预测的方法来预测高速铁路的运量。这一方法在既有线的运量预测中是有效的，但具有很大的局限性，如用于未来的高速铁路的运量预测中会产生如下的问题：(a)随着市场经济的发展，既有铁路和未来的高速铁路都将受到来自航空和公路日益激烈的竞争，现行的密度预测方法很难反映各种运输方式间的竞争情况；(b)高速铁路虽然速度高，旅行时间少，但收取的票价较高，现行方法无法分析在票价变化的情况下旅客的承受能力；(c)现行方法只能提供区段密度，无法换算成始发-到达(OD)的客流情况，不能直接为行车组织工作提供依据；(d)在采用分段建设而不是一次贯通的方案时，无法用现行的运量预测方法来分析各段分步建设条件下运量的变化情况；(e)在进行项目的国民经济评价时，需要了解运量的构成情况，如多少运量是从其他方式吸引过来的，多少是诱发的等。现行方法无法提供这些信息；(f)最优的票价应是使项目的效益最高的票价，但现行方法只做密度的预测，与运价基本无关，这点显然与实际不符。二、国际通用的高速铁路运量预测方法1、四阶段法简介主要步骤：(1)各OD分区到发总量预测首先预测各OD分区中所有运输方式的发送和到达的总量，以此量作为总量控制的基础，一般在乘车率法的基础上，考虑人口和社会经济的发展来确定各分区的发送和到达的总量。(2)分布交通量的预测分布交通量指两个OD分区之间的交通量。其预测的目的是得出由由出发地到达目的地的交通流OD表。当前的OD表由统计结果来确定，以此为依据来得出预测年度的OD表。通常可使用以下两种方法：（a）现在图案法以当前OD交通流的实测值为基础，依将来各OD分区的发送和到达交通量的预测值得出预测年度的总OD交流量。(b)地区间的交通模型法即按两个OD分区的社会经济指标和OD对间的时间和距离等参数直接预测OD对间的总交流量，通常使用重力模型。①交通方式的分配目的是在得到了总交流量以后推算各交通方式所占的市场份额。在预测各交通方式的市场份额时考虑了以下因素：•旅行者的因素•交通方式的因②径路分配因通常的OD对中不只有一条径路，所以还必须预测上述交通量在这些径路间的分布情况，然后确定相关径路各区段的密度。在目前国际上的运量预测工作中，常采用根据各OD分区的社会经济参数和各运输方式的服务水平数据直接测算OD对间的总旅客交流量的方法，而将第一阶段取消，将四阶段法简化为三阶段法。其中“交通方式分配”部分是运量预测中最关键的部分，通常按照交通方式分配模型的类型对预测方法进行分类。目前国际上通用的交通方式分配模型主要有二种，一种为欧美国家常用的以LOGIT模型为中心的预测方法，另一种为日本新干线运量预测时采用的MD模型预测法，下面对以这两种模型为中心的预测方法进行详细的介绍。2、以LOGIT模型为中心的预测方法（1）主要步骤a.以主要运输方式目前的系统特征为基础，估计各运输方式的“效用函数”b.建立通道旅客直接需求模型c.利用直接需求模型预测未来年度在没有高速铁路条件下的运量发展情况d.建立“诱发运量模型”，计算当新的服务质量较高的运输方式-高速铁路投入运营后，将产生的诱增型运量e.建立“旅客出行方式选择模型”(或称“客运量分配模型”)，计算在高速铁路建成并投入运营后，各方式原有的旅客中将转而选择高速铁路的比例，从而计算出各方式转移到高速铁路的客流量f.将转移运量与诱发运量汇总，即可得高速铁路的总运量*其中直接需求的预测欧美国家多采用“重力模型”。（2）迭代方法：因为技术方案和行车组织方案能够影响投资、成本等技术经济参数和旅行时间、服务频率等服务水平参数，在国外的预测过程中常采用迭代方法来反技术条件和行车组织方案对于技术经济参数和预测结果的影响，步骤如下：a.取初始值(包括成本、服务水平等)，按上述步骤进行初步预测b.根据初步结果重作技术方案和行车组织方案，得出第二步技术经济参数和服务水平参数c.将上述第二步技术经济参数和服务水平数据作为外生变量输入预测模型，进行下一步预测(即第一次迭代)d.按上述过程重复进行第二、三．．．次迭代，直至收敛为止，此时运量与技术方案与行车组织方案间达成一个平衡的结构，可得出最优的票价和服务水平参数上述预测过程的框图如图8.2.1所示，其中虚框中所示的部分就是迭代过程。(3)模型的结构①直接需求模型最常采用的是“重力模型”，其基本结构如式8.2.1所示。kkkijEodkkijUSIAR)((8.2.1)式中ｋ—某种运输方式的代号；Ａ—常数；—od对间的社会经济数据，如GNP，人口，人均收入等；—为第ｋ种方式i-j间的表示广义成本的效用函数，包括直接费用和旅客所花费的时间(包括旅行时间，到达和离开站/场的时间和等候时间等)的价值之和，其表达式为：EodS/UijkkijkkijkkijkkijkkkijTwaBEgrTAccBTRIBCBBU54321/kijkkijkkijkkijkkkijTwaBEgrTAccBTRIBCBBU54321/(8.2.2)式中—为第ｋ种运输方式的效用函数的系数，其中B1k为常数，B2k～B4k分别为总成本、旅行时间、进出站时间和等候时间项的系数；—为第ｋ种方式i-j间的总成本(包括票价、附加费等）—第ｋ种方式i-j间的旅行时间；—第ｋ种方式在i-j间的进出站(场)时间(指从出发地到车站(机场)以及从车站(机场)到目的地所花费的时间；—为方式K在i-j间的等候时间。kB1kB5kijCkijTRIkijEgrTAcc/kijTwa既有方式旅客情况调查各OD点的社会经济参数调查用伯克森—泰尔法估计LOGIT模型中效用函数的系数各方式目前的技术经济参数直接需求模型输出结果：各OD间高速铁路交流量和辅助参数（最优运价、通道中各种运输方式的份额等）运量分配模型诱发运量预测模型各OD未来年度高速铁路运量的预测各OD中各运输方式未来年度市场份额的预测各OD未来年度有高速铁路条件下总运量预测机车车辆和其他设备的数量，运行图铺划最优运价率的确定高速铁路的建设和运营成本测算各OD中各运输方式未来年度无高速铁路条件下总运量预测各OD点的社会经济参数调查与上次预测结果接近吗？否是图8.2.1运量预测过程框图①运输方式分配模型采用LOGSUM算子估计在高速铁路建成前和建成后各种方式广义成本的变化，从而推算质量较高的新运输方式投入运营后可能产生的诱发运量的比例，其基本公式如式8-2-5所示。1)()(aijbijijUUIP（8.2.5）式中—OD对ij间的诱发率；ijIRbijU—高速铁路建成前(或无高速铁路条件下的)广义成本bIiibijULO