一种高密度建设的超大城市铁路互联互通运营组织方法与流程

本发明属于铁路运营组织方案优化技术领域，具体涉及一种高密度建设的超大城市铁路互联互通背景下的列车运营组织方法。

背景技术：

随着国家高速铁路发展进程进一步加快，铁路在国民经济生活中的地位也逐步提高。铁路线网及枢纽的规划布局和运营组织对城市的发展、居民交通出行具有重要影响，其方案是否合理，将直接影响到铁路投资建设效益及乘客出行服务水平。当前，国内许多大城市的发展面临空间、用地资源约束，铁路枢纽网络与城市的结合更加紧密，加之乘客出行需求日趋多元化，特别是对出行时间成本的要求提高，使得铁路的运营组织需要打破传统的模式，向更加高效、集约、可持续的方向转变。

国内外学者在铁路运营组织模式方面进行了众多研究，主要集中于铁路运营组织模式优化、铁路网络互联互通等方面。针对区域和城市的铁路运营组织模式、列车始发停靠车站方案研究方面，田婉琪等【田婉琪,赵鹏,乔珂,宋文波.我国稀疏铁路基本特征及运输组织模式研究[j].铁道运输与经济,2020,42(02):1-5.】分析了稀疏铁路运输组织的三种模式，为优化铁路运输系统设计提供支撑。吕苗苗等【吕苗苗,倪少权,张强峰.基于区域协同的高速铁路客运组织创新模式研究[j].交通运输工程与信息学报,2019,17(03):80-4+117.】、【邹葱聪,吕苗苗,吕红霞,张姣.京沪高速铁路列车运行模式研究[j].铁道运输与经济,2020,42(03):7-11.】为解决铁路线路通过能力利用率低和能力利用不均衡等问题，提出了区域内客流直达为主、跨区域客流换乘为主的高速铁路旅客运输组织模式，即“区域网直达+跨区域换乘”的运营模式。邓晓庆等【邓晓庆,孙永海,徐旭晖,周军.城市空间结构目标约束下高铁综合枢纽布局——新一轮铁路枢纽布局规划思考[j].城市规划,2018(z1).】在城市空间优化、铁路客流服务、近远期运营水平等多目标约束下，提出了基于深圳铁路枢纽布局方案的一站始发、多站停靠的运营组织模式，对于多中心、组团式空间结构的城市具有一定借鉴意义。张玉召等【张玉召,张红伟,文娟娟.车底需要数最少的旅客列车始发范围优化模型[j].铁道工程学报,2011,28(04):111-4.】研究了高速铁路跨线列车始发范围的合理确定方法，对各种方式进行跨线的列车合理始发范围进行了分析研究。杨杰【杨杰.基于路网的城市轨道交通运输组织行车策略研究[d]；北京交通大学,2007.】对路网结构下的运输组织进行了研究，并联系实际的客流时空变化特征，并以“放射性环状”路网为背景，提出了从中心发车的运营模式。陆遥【陆遥.京沪高铁通过能力利用优化研究[d]；石家庄铁道大学,2018.】建立基于节点服务频率的停站方案优化模型，论证了周期性开行模式对提升高速铁路通过能力利用的效力。

铁路网络互联互通相关研究方面，禹丹丹【禹丹丹，徐会杰，姚娟娟等.国外都市圈轨道交通互联互通运营对我国的启示[j].综合运输2019(5).】通过简析互联互通网络化运营的理念、目标和基本条件，深入总结东京、伦敦、巴黎等都市圈轨道交通互联互通的线网体系和运营模式方面的特点，对我国都市圈在合理构建轨道交通线网体系和灵活选择运输组织方式方面提出建议。p.angeloudis【p.angeloudis,d.fisk,largesubwaysystemsascomplexnetworks[j].physicaa,367(2006):553–558.】分析了铁路网络之间的互联互通，并研究互连互通铁路网的可靠性和脆弱性。duenas-osorio和vemuru【l.duenas-osorio,s.m.vemuru,cascadingfailuresincomplexinfrastructuresystems[j].struct.saf.31(2009):157–167.】提出了一种研究互连互通铁路网络的方法，并基于该方法获得互联互通铁路网络的影响结构评价。liuhaizhou，zhoutao【haizhoul,taoz.discussiononconnectionmodebetweenmetropolitansuburbanrailwayandurbanrailnetwork[j].urbanrapidrailtransit,2015.】分析了国际大都市郊区郊区铁路网与城市轨道网之间的连接方式的基本情况，总结了进入火车站，进入城市中心区，在周边地区截取和联合的四种连接方式，讨论了四种模式的优缺点。王伟立【王伟立.市域铁路与国铁互联互通的技术条件研究[j].铁道工程学报,2013,30(6):92】以温州市域铁路s1线为例，全面分析了市域铁路与国铁互联互通存在的问题，即牵引方式、供电制式、信号系统和兼容的限界；并分析了国铁动车组上线后会对市域铁路的行车能力、运营组织、运营管理造成的影响。

现有的铁路运营组织方案研究和实践存在如下问题：

第一，现有研究主要在广泛层面提出普适性的铁路运输组织模式理论，以及铁路始发车站、停靠车站的选取分析方法，没有针对城市空间、土地资源极其紧张的高密度建设的超大城市国家铁路运营组织模式分析。

第二，该领域最新的技术前沿已经关注了铁路互联互通运输组织模式，但主要集中在国家铁路网络本身或不同制式铁路间的互联互通模式分析，尚未有市域范围内国家铁路枢纽网络互联互通的规划研究。

第三，现有的铁路运营组织方案主要从满足铁路线路、车站的运输能力等方面制定，较少从集约高效利用城市铁路枢纽用地、合理选择配套设施空间、满足乘客铁路乘车需求等方面来进行运营组织方案优化。

技术实现要素：

高速铁路运营组织模式是影响高铁网络能力利用的重要因素。本发明的主要目的是针对高密度建设的超大城市提出一种创新性的国家铁路运营组织方法，集约高效利用紧缺的城市空间、土地，系统整合城市内部的铁路枢纽场站、线路通道资源，实现铁路枢纽网络的互联互通，提升铁路运输能力和服务效率。

本发明的技术方案如下：

一种高密度建设的超大城市铁路互联互通运营组织方法，步骤如下：

1)将城市郊区枢纽站定位为铁路主客站，办理始发终到作业且具备整备、列检功能，并配建大型动车所；

2)将城市中心枢纽站定位为辅客站，办理停站通过作业和部分始发终到作业，中心站的站场规模较主客站有所缩减，不需配建大型动车所，始发终到作业开行的比例可根据具体情况灵活调整；

3)从城市西侧郊区枢纽站始发列车，停靠中心枢纽站、东侧郊区枢纽站后向外发送；或者从城市东侧郊区枢纽站始发列车，停靠中心枢纽站、西侧郊区枢纽站后向外发送，并实现“双向对开”。

本发明提出的“外围发车、中心停靠”国家铁路互联互通运营组织方法相对于现有技术具有如下技术效果：

一是能够解决高密度建设的超大城市中心区铁路客流聚集、但铁路枢纽布局空间局限的矛盾，缓解传统运营模式下城市中心区枢纽用地紧张、车站和线路能力过于饱和的问题，减少中心枢纽站动车所等配套设施用地，转移至空间、用地条件相对充裕的外围地区，同时将中心枢纽部分始发终到功能移至城市外围枢纽，提升外围枢纽的接发车能力，既满足中心区铁路客流的需求，又减轻中心区土地利用和城市交通的压力。

二是能够缓解城市内部铁路枢纽网络能力利用不均衡的问题，通过枢纽之间的铁路通道实现单条线路多站服务，外围发车、停靠中心，东车西发、西车东发，满足了空间跨度较大的超大城市中心区和不同外围片区的乘客就近乘车的需求，提高城市铁路车站和线路的能力利用率，提升铁路运行效率和客运服务品质，也为远期铁路通道的接入预留发展弹性。

三是能够为高密度建设的超大城市的铁路枢纽功能布局规划决策提供一种新思路，为既定铁路设施条件下的运营困境提供一种新的运营组织解决方式，为城市高质量发展提供重要支持，发明成果可以用于指导高密度建设的超大城市的国家铁路线路、枢纽、配套设施的规划建设。

附图说明

图1“中心发车，停靠外围”运营模式示意图。

图2“中心发车，不停靠外围”运营模式示意图。

图3“外围发车，停靠中心”运营模式示意图。

图4“外围发车，不停靠中心”运营模式示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

1、铁路运营组织模式

铁路运营组织模式根据发车方向和停靠区位主要分为四种，分别如附图1-4所示：

(1)中心发车，停靠外围：铁路自城市中心区客运站始发，经停郊区客运站后对外运行；

(2)中心发车，不停靠外围：铁路自城市中心区客运站始发，不经停郊区客运站直接对外运行；

(3)外围发车，停靠中心：铁路自郊区客运站始发，经停中心区客运站后对外运行；

(4)外围发车，不停靠中心：铁路自郊区客运站始发，不经停中心区客运站直接对外运行。

不同模式的优缺点对比分析见表1。

表1不同铁路运营模式的对比分析

其中“中心发车，停靠外围”是国内外较为常见的运营模式，例如国内的上海，由于地理特征，上海铁路枢纽以上海站、上海虹桥站为主，由中心区上海站始发的旅客列车中途停靠虹桥站后向外发送。国外东京、柏林等大城市也多采用这种一站始发、多站停靠的运营组织模式，例如位于柏林都市核心区的中央火车站，分为地下和高架两个部分，南北向高速铁路线路在中央站地下部分始发终到并在外围车站停站通过。

2、铁路枢纽功能分析

结合城市空间结构、国家铁路网络布局、铁路出行需求特征等因素，综合规划决策城市铁路枢纽的选址、功能定位和建设规模。

在城市中心区布设铁路枢纽并作为铁路主客站对外发送列车，有利于加强城市中心的对外辐射，客流服务便捷，但同时受限于中心区紧张的空间、土地条件，难以保证大型枢纽站的规模和配套设施(动车所、停车线等)用地，并且庞大的铁路设施和换乘客流对城市中心区的空间结构、土地利用、综合交通会产生较大影响，大量的始发终到客运业务也会造成城市中心客运站的能力紧张。而在城市外围地区布设铁路枢纽并作为铁路主客站对外发送列车，有利于带动外围地区发展，郊区空间、用地条件相对中心区更为充足，能够充分利用车站和线路能力，并配建大型动车所等设施，但客流服务不够便捷，增加了铁路乘客的市内出行时间，特别对于空间尺度较大的超大城市来说，郊区枢纽站增加的乘客市内出行时间一般在1小时以上，影响了铁路服务水平。

对于高密度建设的超大城市而言，中心区铁路枢纽空间、用地资源十分有限，传统的“中心发车，停靠外围”的运营组织模式会使得中心区车站和线路能力过于紧张，而车站改扩建难度较大、配套设施用地条件不足，车站周边交通疏解压力大。更适宜按照中心枢纽站为辅客站、郊区枢纽站为主客站来进行规划布局，由郊区站承担主要的始发终到、列车检修整备功能，将中心区铁路枢纽站的设施和交通压力转移至郊区，同时通过灵活的运营组织方式满足中心区的庞大客流需求，处理好供给与需求的矛盾。

3、国家铁路互联互通运营组织方法

针对高密度建设超大城市中心区铁路客运站用地十分紧张、能力基本饱和而外围地区用地条件充裕、能力利用不足的问题，本发明以“外围发车、中心停靠”为基础提出了一种高密度建设的超大城市铁路互联互通运营组织方法，具体为：

1)将城市郊区枢纽站定位为铁路主客站，办理始发终到作业且具备整备、列检功能，并配建大型动车所；

2)将城市中心枢纽站定位为辅客站，办理停站通过作业和部分始发终到作业，中心站的站场规模较主客站有所缩减，不需配建大型动车所，始发终到作业开行的比例可根据具体情况灵活调整；

3)从城市西侧郊区枢纽站始发列车，停靠中心枢纽站、东侧郊区枢纽站后向外发送；或者从城市东侧郊区枢纽站始发列车，停靠中心枢纽站、西侧郊区枢纽站后向外发送，并实现“双向对开”，通过既有和新增国家铁路市域通道，实现城市内部铁路枢纽互联互通，网络化运营组织，做到外围东部车站发车可以在中心区和外围西部停靠，反之外围西部车站发车可以在中心区和外围东部停靠。

以上所述之实施例仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出更多可能的变动和润饰，或修改均为本发明的等效实施例。故凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明之思路所作的等同等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围内。