基于旅客出行特征的城际铁路列车开行方案优化研究

 　　摘要 列车开行方案是连接客流分配与制定列车时刻表的桥梁，一般包括列车的运行区段、开行频率、停站方案以及编组计划等内容。列车开行方案的确定受到诸多因素的影响，其中，客流是确定旅客列车开行区段和开行对数的基本依据。为了更好地服务城际铁路旅客的出行，提高城际铁路在运输市场的竞争力，需要基于旅客的出行特征，不断优化列车开行方案。文章从采用多种停站模式、大小编组列车、大小交路混跑三个方面提出了优化城际铁路列车开放方案的建议。

　　关键词 城际列车;旅客出行特征;列车开行方案

　　中图分类号 U292 文献标识码 A 文章编号 2096-8949(2022)01-0035-03

　　《公路工程》(原《中南公路工程》)于1975年创刊，是中国公路行业综合技术类科学技术期刊。同时也是“公路运输类中文核心期刊”、“中国科技论文统计源期刊”和“中南公路科技情报网网刊”。专门刊载道路、桥梁及交通工程的理论研究与工程应用文章。

　　0 引言

　　国家《中长期铁路网规划(2016—2025)》提出，要在优先使用高速铁路、普速铁路运营城际列车满足城际客流需求的同时，规划建设服务通勤功能和带动新型城镇化发展，有效连接各区域内部城市的城际铁路。近几年，国家多部委相继联合发布了《关于促进市域(郊)铁路发展的指导意见》等文件，明确提出要通过顶层设计有序推进多制式轨道交通系统发展，进一步打造轨道上的现代化都市圈，推动干线铁路、城际铁路、市域(郊)铁路、城市轨道交通“四网融合”。城际铁路是专门服务于相邻城市间或城市群的铁路客运专线。目前我国城际铁路的“上座率”整体不高，特别是线路开通初期客流低迷，致使大部分运营企业出现亏损。究其原因，一是由于大多数城际铁路还处于客流培育期，且培育时间较长;二是由于城际铁路现有运营模式与客流现状不匹配，主要体现在列车开行方案上。

　　1 城际铁路列车开行方案研究现状

　　1.1 列车开行方案研究现状

　　根据城际铁路的通勤特性，满足短途客流并且实现公交化的运营，按需调配列车运行图，目前国内城际铁路列车运行图可细分为日常运行图、周末运行图以及节假日运行图，其中节假日运行图以及周末运行图通常为线路高峰时段运行图。

　　城际铁路的技术标准一般以建立独立的高速铁路系统为主，线路上一般只运行本线高速列车，但是存在部分城际铁路与其他技术标准的客运专线相衔接，出现跨线列车的运行情况。在优化停站方案方面，邵长虹等通过采用先编制本线编制满能力规格化列车运行图，后采用选线的方式编制跨线列车运行线的创新模式，提出基于规格化运行图的高速铁路列车停站方案设计方法。这种方法是一种满足列车服务频率、均衡性、可达性、最大化利用通过能力的实用高铁停站方案设计方法，实现了京沪高速铁路列车停站方案与列车运行图的协同优化。但是，启发式求解方法不能保证求解出的停站方案为最优，还将进一步研究数学模型的精确求解算法，完善基于规格化列车运行图的京沪高速铁路列车停站方案设计方法，为高速铁路列车停站方案设计提供研究依据[1-2]。

　　在优化换乘接续方面，李天琦、聂磊等建立了基于换乘接续优化的高铁周期性列车运行图多目标混合整数规划模型，在CPF模型和研究成果的基础上做出优化改进，从换乘频率、动态接续、换乘时间3个方面提高换乘服务质量。模型引入客流OD换乘服务频率约束和最小化换乘服务频率欠缺值的优化目标，使模型不仅考虑了部分OD因无列车直达而产生的旅客换乘需求，同时兼顾为列车直达服务频率不足的客流OD增加快速换乘服务。他还提出针对车站接续能力、列车合理接续数量以及接续鲁棒性等换乘接续设计的精细化问题有待进一步研究[3]。

　　1.2 国内城际列车开行方案现状

　　铁路旅客列车开行方案确定了旅客列车运行区段、列车种类、径路、开行对数及车底担当局的计划。城际铁路是一种区域性的轨道交通系统，主要服务于城市经济圈内中心城市、副中心城市、城市所辖城镇之间客流[4]。列车开行方案作为城际铁路日常运营组织的基础，确定了列车开行对数、停站方案、编组类型等。通过调研发现，目前国内城际铁路开行方案主要存在以下特点：

　　(1)发车间隔较大。以广清城际铁路为例，发车间隔达到30 min，这致使旅客候车时间过长，未实现“公交化”，不利于在客流培育期吸引和稳定客流。

　　(2)列车停站模式单一。目前城际铁路多采用站站停的停站模式，单一的停站模式不能适应现有客流时空分布，致使沿线车站服务频率与需求不匹配，从而增加旅客换乘时间、在途旅行时间，且导致运能浪费、增加列车停站成本。

　　(3)列车编组模式单一。由于城际铁路客流时空分布不均，单一编组模式下，列车运力不能得到充分运用，造成运能浪费、企业亏损。运营企业为了止损将会减少列车开行对数或减少停站，致使列车发车间隔增大、部分车站服务频率降低，形成恶性循环[5-8]。

　　目前大多数学者在对开行方案优化时采用双层规划模型，通过考虑列车总运行成本、旅客总旅行时间、流失客流数量以及列车开行数量等因素来对开行方案进行优化[9-10]。通过对城际铁路日客流调研得知，城际铁路客流需求具有明显的时变特性，同一OD对间的客流需求会随着时间的变化而变化。因此，研究基于旅客出行特征的列车开行方案的优化以及提高城际铁路的服务水平有利于城际铁路的客流吸引力。

　　2 廣清城际和广州东环城际铁路旅客出行特征

　　2.1 乘客居住地离站点较远，出行频率较低

　　通过对广清城际和广州东环城际客流OD进行调研，发现目前大多数乘客的居住地都是距离广清城际、广州东环城线路较远的地方，乘客乘坐城际铁路的频率并不频繁，大多数人尚未乘坐过广清城际、广州东环城际。选择乘坐广清城际和广州东环城际的乘客大多是为了通勤或者通学的需要。同时，由于广清城际、广州东环城际线路开通时间较短，相关站点的服务设备设施不够完善，附近的配套服务和交通设施还不够完善，导致乘客出行的不便;再者，存在可替代交通方案，乘客可选择乘坐地铁从白云机场北站到广州北站，而高铁与普速也有从广州到清远的线路安排。给旅客的选择较多，城际铁路的吸引力不够。具体的问卷调查得出的乘客居住地至车站距离以及每周乘坐次数的数据分别如下表1、表2所示。

　　2.2 多为通勤客流，早晚高峰期间客流量显著增加

　　通过对广清城际和广州东环城际的客流进行调查分析，得知目前工作日客流量集中在早晚高峰时段，且满载率仍处于较低水平;从客流周分布数据看出，周末客流量较工作日客流量显著增加，究其原因主要是由于沿线的旅游资源对客流的吸引;从客流OD分布数据来看，始发终到乘客占绝大多数，中间站客流占极少数。因此，准确把握城际旅客出行特征及需求，并以此为依据来调整列车开行方案，最大限度地吸引客流是城际铁路运营企业需要重点研究的问题。

　　2.3 线路较为独立，还未与其他线路形成良好接续

　　广州东环城际铁路由北段一期(花都站至白云机场北站)、北段二期(白云机场北站至竹料站)以及南段(竹料站至番禺站)组成，北段原属穗深城际铁路新白广段，南段原属广佛环线城际铁路。目前，只开通了北段一期花都站至白云机场北站，广州东环城际铁路北段二期与南段仍在建设中，建成后将与广佛南环城际铁路实现互联互通。因此，目前还未与新白广城际等其他城际铁路线路相连贯通，路网结构较简单，且处于开通初期，客流吸引量十分有限。

　　2.4 沿线车站的土地开发不够，客流量增长较为缓慢

　　城际轨道交通的定位为都市圈、经济区中各城市间，服务对象为中短途旅客，城际铁路建成后，可以提高城市群、经济区等區域的综合竞争水平，发挥中心城市的辐射带动，功能及周边城市间的互补协调功能，有利于经济与社会的一体化实施，促进经济和社会的多元发展，进一步规划好各城市间的合理分工[11]。

　　广清城际轨道交通是广州至清远城际间的快速通道，主要承担广州市和清远市间及粤北地区与珠三角区域的客流与沿线城镇间客流，能够加强广州作为国家中心城市和广州至清远1小时城市圈的核心作用，是提高区域土地开发、满足沿线居民高质量便捷出行的绿色交通方式，有效支持沿线城市和周边村镇的发展。但城际铁路沿线站点土地的开发也会直接影响到城际铁路客流的吸引。截至目前，广清城际开通时间近1年，但由于沿线车站的土地开发不够，导致目前沿线的客流量仍处于较低水平。

　　3 广清城际铁路运输组织优化建议

　　3.1 实施城际铁路公交化运营模式

　　城际铁路公交化运营模式相比传统铁路运营模式，需要在票务服务、车站服务、列车服务等方面进行改进，提高城际铁路的服务水平，吸引更多的客流。

　　票务服务方面，倡导实行多元化票制并且提升购票、退票的便捷性。同时，广清城际与广州东环城际作为国内首创的由地铁公司运营城际铁路线路的代表，在票务服务方面应当适应公交化运营的需求，努力实现与地铁车票互联互通，实现“一票通”，减少旅客出行链障碍，提高旅客的出行效率。

　　车站服务方面，与地铁、高铁、普铁实行安检互认，乘客候车模式也可参考城市轨道交通候车模式，乘客刷票进站后可直接进入站台候车，无须在候车厅等待;同时，站台上安装站台门，提高乘客候车的安全性和舒适性;车站进出站口的设计要与城市发展相融合，方便旅客的出行。

　　列车服务方面，推行不限车次、不限座位、随到随走的运输组织模式，旅客可根据自身情况选择无座位乘车或等候下一趟列车，提高乘客乘车的灵活性。

　　3.2 采用多种停站模式

　　固定停站模式的列车开行方案难以适应城际铁路客流时空分布的不均衡性。探索基于旅客出行需求特征，采用多种停站模式的列车开行方案，能够较大程度地实现列车运能与客流时空分布的匹配，满足旅客出行的同时，降低企业运营成本。广清城际和广州东环城际铁路沿线车站较少，且中间车站进出站客流也较少，因此，综合企业运营成本以及旅客出行需求，采用一站直达、站站停和大站停相结合的停站方案，高峰时期可多开一站直达和大站停列车，平峰时期可采取一站直达与站站停相结合的停站方案。具体停站方案如图1所示。

　　3.3 采用大小编组列车混跑和大小交路套跑模式

　　无论是在城市轨道交通还是城际铁路中，相较于单一编组，大小编组能使运能与客流的时空分布更加匹配，缓解运能浪费、部分车站服务频次较低、旅客候车、换乘及在途旅行时间长等问题，合理采用大小编组模式，将提高城际铁路“上座率”，降低列车运营成本。

　　大小交路(套跑)运营模式在城市轨道交通中应用广泛，这种运营组织形式适用于区段客流密度差距较大的情况。因此，在城际铁路运营中使用大小交路模式，一方面能适应目前城际铁路的客流时空分布特征，另一方面能减少上线列车数，在满足旅客出行需求的同时，合理配置运能，节约列车运营成本。

　　4 结语

　　广清城际、广州东环城际铁路作为新开通的城际铁路线路，目前还未与新白广城际等其他城际铁路线路相连贯通，路网结构较简单;且处于开通初期，客流量较少。因此，运营企业需要基于旅客出行特征优化列车开放方案，灵活运用多种停站方案、大小编组列车混跑和大小交路套跑模式，并且在票务服务、车站服务、列车服务等方面提高城际铁路的吸引力，吸引更多的客流。

　　参考文献

　　[1]陈钉均，高天，吕苗苗，等.高速铁路列车运行方案图优化编制研究[J].计算机仿真，2018(10)：214-218+471.

　　[2]邵长虹，吕苗苗，邹葱聪，等.基于规格化列车运行图的京沪高速铁路列车停站方案设计[J].铁道运输与经济，2018(7)：1-6.

　　[3]李天琦，聂磊，谭宇燕.基于换乘接续优化的高铁周期性列车运行图编制研究[J].铁道学报，2019(3)：10-19.

　　[4]贺涛，施福根，张杰.城际客运专线通过能力研究[J].中国安全生产科学技术，2005(4)：42-45.

　　[5]姜明媚.城际铁路列车停站方案优化研究[D].北京：北京交通大学，2015.

　　[6]孙仁杰，卢源.基于京津旅客出行特征的城际铁路通勤出行研究[J].智能城市，2017(6)：63-64.

　　[7]杨晓燕.成绵乐城际铁路旅客出行行为特征分析[D].北京：北京交通大学，2011.

　　[8]田宇璐.长株潭城际铁路规格化列车开行方案优化[J].智能城市，2020(20)：11-13.

　　[9]董乐谦，张琦.考虑多种交通方式的高速铁路列车开行方案优化研究[J].铁路运输与经济，2021(7)：16-17.

　　[10]秦进，谭宇超，张威，等.基于时空网络的城际高速铁路列车开行方案优化方法[J].铁道学报，2020(2)：1-10.

　　[11]孟昕馨.城际铁路站点土地开发规模研究——以广清城际铁路为例[J].交通信息与安全，2015(33)：106-107.

《基于旅客出行特征的城际铁路列车开行方案优化研究》

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