铁路枢纽城市的客运铁路列车开行计划优化

铁路枢纽城市的客运铁路列车开行计划优化

谢邱铭

中国铁路北京局集团有限公司天津客运段  天津  300143

摘要：随着我国城市化进程的加快和人口的增加，铁路运输的需求量越来越大，为提高铁路运输效率，缓解交通压力，对旅客列车开行方案进行优化已成为当务之急。基于此，本文对铁路枢纽城市的客运铁路列车开行计划优化进行研究，以期为相关人员提供参考。

关键词：铁路枢纽；枢纽城市；客运铁路列车

前言：

深圳是一座具有活力的大都市，它所面对的交通需求越来越大，因此，如何对其进行合理的调整是非常重要的。深圳北站，深圳站，机场东站，坪山站等重点车站的改造与扩建，并进行新的线路与设备的规划，将有力地提升轨道交通容量，满足日益增长的客流需要。

1 城市内客运铁路运营模式

对大城市而言，采取传统的经营方式有一定的局限性。城市中心地区的客运枢纽基本处于饱和状态，运力紧缺，制约着轨道交通的进一步发展。而在城市中心区周边，土地资源不足，很难满足未来的客流需求。但是，由于城市周边地区的客运站及线路利用率较高，造成了一定的运力浪费。同时，城市边缘地区的居住人口逐渐增多，而传统的城市交通组织方式已无法满足日益增长的乘客需求。

由于城郊车站具有整备、列检的功能，而且中央车站还可以进行停站通过作业和一些始发终到作业，因此，“外围发车，中心停靠”的运作方式，能够使各条线路的资源共享得到最大程度地发挥，从而使其运转效率得到更大的提升，从而缩短乘客在路上的时间，提高乘客的服务效率。在为乘客提供服务方面，该模型能够将各个次中心与中心地区连接起来，满足地区与中心地区的快速连接，增强中心城区与城郊的轨道连接，为城郊乘客提供方便、舒适的客运服务[1]。在运行组织与资源共享方面，这种方式能够实现不同线路、站间列车维修基地、动车运用所等资源的共享，同时降低中央枢纽车站等配套设施对土地的要求，为未来线路接入留下灵活性。

深圳北站、深圳站地处市中心，受周边用地条件所限，很难通过改建来提高车站容量。因此，有必要采取其它方式来减轻交通压力。另外，在郊区的机场东站和平山站也要进行改造，以适应日益增加的客流需求。目前，规划在机场东站、坪山站新建4台8线，扩建8台16线站台，并进行相关设施建设。此举将有效地提高客运枢纽的承载能力，提高客运能力，从而更好地适应日益增长的旅客需求。另外，由于深圳高房价、土地紧缺等因素，住宅用地不断扩大，对城市周边城市轨道交通的需求也越来越大。为此，在进行城际轨道交通网的规划时，应结合周边区域的发展要求，对新建站点及线路进行合理的布局，以满足居民出行的需要。

2 枢纽城市的列车开行计划模型

本文提出一种兼顾车站容量、区间容量、运力约束的列车开行方案优化模型。在此基础上，以起、止、发车对数为主要参数。在此模型中，我们假定在线路上停留的列车数量不多于这条线路的出发对数，这里 i为站点， s为停靠站， j为线路，表示线路j上i始发的列车且≤。在此基础上，提出了一种基于约束条件的列车开行方案。以乘客出行便捷度及线路运力为优化目标。以客流与列车运行对数的乘积作为度量指标，反映了乘客出行的便利性。相应地，可将最优目标函数表达为：

在此基础上，将所建立的模型转化成混合整数线性规划（MILP)，并利用已有的求解程序来解决。本研究利用 Visual Studio+ Lpsolve程序，对所得到的解析结果进行了有效的处理。该模型旨在综合考虑各种约束条件，寻求在满足站点容量与线路运力约束的前提下，改善乘客出行便利性的优化方案。

3 案例分析

3.1项目现状及规划概况

深圳作为一个铁路枢纽城市，目前的铁路布局呈现出"双十字"的特点。目前已有多条铁路线路投入运营。未来，深圳的轨道交通枢纽布局将呈现"三主四辅"的格局，即横向上将有深汕高速铁路、厦深铁路、深茂铁路、深南高速铁路、深河高速铁路等跨线运营能力的铁路线路。虽然深圳已经具备跨线运营的能力，但目前深圳轨道交通主要采取从市区出发，中途有选择地停靠市郊车站的列车运行方式。然而，一些线路和站点的运力利用并不平衡，例如机场东站的运力利用率不到20%。

针对这一现状，可以基于以上的优化模型，重新调整列车开行计划，以提高客流运输的便捷性，同时充分利用各线路和车站的能力。通过合理安排列车的始发站、停靠站和开行对数，可以实现更加高效的铁路运输[2]。这意味着未来可能会对运力利用不平衡的站点和线路进行调整，以更好地满足旅客需求。

2.2项目分析

采用 Visual Studio+ Lpsolve软件，联合求解深圳铁路枢纽各车站的运行方案，得出了优化方案，见图1。在优化方案下，深圳、深圳北、西丽三个中心城区的站场容量利用已趋饱和。为此，将一些火车的发车操作转移到城郊站，如机场东站、坪山站[3]。

图1 综合考虑列车开行计划

图1所示的一些线路使用了“周边出发，中间停车”的运行方式。以厦深线为例，每日都有4对火车从深圳西区的机场路出发，途经位于市区的西丽车站。该项目主要是为了解决西部郊区巨大的旅客运输需求，同时也是连接深圳西部与中部的重要通道。深茂铁路每日开出26对火车，经停市中心区的西丽车站，满足了东部郊区部分旅客的需要。另外，也有一些“中央出站，周边停”的运行方式，例如深永高速铁路21对出站在深圳北站，在机场东站停靠

[4]。

通过分析，得出了在最优开行方案中，将"周边出发，中间站"的方式结合起来，可以提高乘客的便利度。优化后的目标函数值为556,307万人次，而现有模型中的目标函数是445,046万人次，整体提高22.5%。可以看出，“市郊出发，中心停靠”的模式的确可以便利城市内的铁路乘客，降低城市内部的客流量，并提高路网容量和提高乘客的服务水平[5]。

4 结论

本文通过分析研究，提出了一种新的优化方案，即通过调整列车运行方案，提高列车运行效率，减轻城市交通压力，更好地满足人民群众出行的需要。通过对列车发车时刻及班次的合理安排，实现换乘和衔接的优化，为旅客提供更加便捷、高效的轨道交通服务，提升旅客的出行感受。但是，在对铁路列车运行方案进行优化的过程中，必须考虑到居民出行需求、线路运行效益和站点设施的匹配程度。研究结果表明，通过对铁路枢纽型城市旅客列车运行方案的优化，能够有效地推动城市交通的发展，提升城市的运力与效率，提升旅客的出行质量。这既是对城市可持续发展的必然要求，更是满足了人们对便捷、高效和绿色出行的期待。

参考文献：

[1] 李金山,郝志丹,陈兴斌."站城融合"背景下大型铁路枢纽交通设计要点[J].城市轨道交通研究, 2023, 26(8):1-6.

[2] 陈美琪.城市铁路综合客运枢纽智慧公交体系研究——以苏州北站为例[J].中国建设信息化, 2023(7):63-67.

[3] 吕昭.基于"两塬夹一川"地貌格局下的西安东站综合客运枢纽规划研究[J].铁道标准设计, 2023, 67(4):8.

[4] 何红,雷美凤,刘璎慧.基于旅客出行特征的城际铁路列车开行方案优化研究——以广清城际和广州东环城际铁路为例[J].交通科技与管理, 2022(001):000.

[5] 蒋士朋,胡俊豪,袁宇晨.铁路综合客运枢纽换乘效率优化研究[J].交通企业管理, 2023, 38(6):51-54.

作者简介：谢邱铭(1994.5-)，女，汉族，山东济宁，大学本科，助理工程师，研究方向：铁路客运。