高速铁路开通后既有线能力优化利用特征分析

徐利民

（中国铁道科学研究院 运输及经济研究所，北京 100081）

我国铁路既有线(以下“既有线”主要指在运输通道内与新建高速铁路平行的普速铁路)长期以来一直采用客货共线的运输组织模式，主要干线的运输负荷始终居高不下，客货运输能力的矛盾十分突出，主要表现在：运输能力不能满足客货运输需求，提升运输质量受到制约，客运高速与货运重载相互冲突等。为此，我国在既有繁忙通道规划建设了多条高速铁路，开行高速化旅客列车运输产品，分流既有线中、高端客流，减轻既有线运输负担，使既有线向“以货为主，兼顾客运”的运输组织模式过渡和发展。通过研究高速铁路开通后路网结构的变动带来的运力资源配置变化，针对既有线货运市场的转变特征提出相应的运输产品结构，探讨既有线能力的优化利用和运输组织的创新模式[1]。

1 国内外高速铁路开通后既有线运输组织特点概述

针对高速铁路开通后既有线的运输组织问题，国外主要采用客货列车分线运行的方式。许多国家在客货运输繁忙的通道上，修建客运专线或多线铁路，将客运从客货混运的模式中分离出来，从而获得运输能力的较大提高。根据发达国家经验，两地之间 2条平行的复线铁路往往根据列车速度进行分工，客货运输比重一般是 9 : 1和 1 : 9，并不是绝对地实行客货分线，有些特殊的快运货物列车和速度较慢的旅客列车可以不受所谓“客运/货运专线”的限制。

在高速铁路开通后，国外铁路部门充分利用既有线的设施设备，其货运产品结构向快捷化方向发展。例如，法国铁路快速货物列车平均运行速度由以往的 120～140km/h普遍提高到 160km/h，多采用“夕发朝至”模式开行，列车运行图相对固定。以“160 货物列车”产品为例，通常每周一至周四夜间双向对开，编组为 20～22 辆，载货约为800t，列车总重约为 1100t；由 TGV 高速旅客列车改造而成的高速邮政列车，其运营速度与高速旅客列车一样高达 270km/h。法国铁路还将进一步研究通过开行客货混合高速动车组提高货物列车运行速度，不断提升铁路货运的市场竞争力。

我国铁路既有线一直实行客货共线的运输模式，在一些繁忙干线，同一条线路上既要开行旅客列车，又要开行时速不足 80km的货物列车，致使既有线的运输能力受到影响。随着高速铁路的建成，既有线运输能力逐步释放，限制型运输状况将得到缓解，这样为区域间形成大能力货物运输通道提供了保证，货物运输市场格局也逐步由卖方市场向买方市场转变。例如，京沪高速铁路开通后，既有京沪线(北京—上海) 大部分区段的图定旅客列车每日开行对数都有不同程度减少，减少对数在10～30 对之间；各区间旅客列车所占比例有所下降，部分区间下降幅度达 20%；而京沪线大部分区段图定货物列车每日开行对数都有不同程度的增加，增加对数平均在 10～20 对之间，其中增加最多的达到 69 对；各区间货物列车所占比例有所上升，部分区间上升幅度达 20%。因此，针对既有线运输能力的变化，其运输组织原则和办法、车流径路安排、列车编组计划乃至运输组织模式等也将发生重大变化，进而对铁路运输产品结构和运力资源配置产生重要影响。

2 国外既有线能力优化利用主要特征

2.1 法国既有线能力利用主要特征

2.1.1 高速铁路开通后既有线运用主要特征

（1）适应市场需求，提升路网能力调整空间。法国铁路从市场需求角度考虑行车组织方案的基本设计要求，如发车频率、中间停站数量、列车开行列数与时段配合等，在方案确定的过程中，特别注意提高列车正点率和有效利用高速动车组。在客运方面，以市场需求为导向，根据客流量大小配备相应的列车对数，小编组、高频率是法国铁路客运的一个主要特点；在货运方面，允许开行编组辆数低至 10 辆的快运货物列车，全方位满足客户多样化的运输需求。这种能力利用方式使铁路列车的满员率/满轴率较高，停站较少则使列车起停站时间缩短，从而提高列车平均速度。但是，在这种能力利用方式下，线路能力利用率下降，而且为了满足最大运输能力的要求，需要增加列车的数量和存车场的规模，同时还要增加沿线检修段的数量，从而减少列车回空空驶。

（2）无缝衔接，客货列车跨线运行。为了充分利用既有线的基础设施和运能，高速列车也在既有线上运行。同样，高等级的货物列车可以跨线运行，提高其送达速度，如“Sernam200”的最高运营速度达到 160km/h。法国铁路的高速铁路里程仅 1850km，但 TGV 列车的服务里程却超过7500km，通达 180多个城市，既有线仍然是法国铁路路网的主要组成部分。高速铁路与既有线相互兼容的网络意味着法国高速列车必须满足 2种线路的所有要求，包括不同的信号系统必须相互兼容，车辆的限界、车地板高度必须与既有线的要求一致。

（3）减少速差，不同速度等级列车混合运行。目前，法国铁路在既有线上运行高速列车、夜行列车、省际列车、远郊列车、普通货物列车、快速货物列车等不同速度等级的列车。其中，高速列车速度为 160km/h及以上；夜行列车主要为欧洲的跨境运输服务，运行特点是夕发朝至，其最高运行速度达 180km/h；省际列车旅行速度在 80km/h左右，主要是由于每隔 15～20km需要停靠 1个车站；普通货物列车的平均运行速度为 100km/h；快速货物列车则达到 140～160km/h。由此可见，法国铁路既有线虽然运行不同速度等级的列车，但速差并不大，白天主要运行下高速线的 TGV、省际列车、远郊列车、普通货物列车和部分快速货物列车，夜间主要运行夜行列车、快速货物列车和部分普通货物列车，更加有效地利用好既有线能力。

（4）开发新产品，丰富完善运输产品结构。近 20多年来，法国铁路一直推行巩固整列直达运输、推动联合运输、缩减集结式运输的货物运输政策，随着既有线列车运行速度不断提高，逐步形成南北快速货物运输通道。法国铁路根据市场需求，充分利用高速铁路和动车组开发新的货运产品，不断丰富完善运输产品结构体系，而且还重新整合货运站点，积极开展公铁联合运输，延伸服务链条，全面升级货运服务质量[2]。

2.1.2 高速铁路开通后既有线能力优化运用主要特征

（1）提高既有线列车速度。为了适应市场需求，巩固和拓展客货运市场，客运高速化、货运快速化成为法国铁路努力的发展方向，尤其是在既有线上通过升级改造既有线基础设施不断提高客货列车速度，货物列车速度提高至 120km/h以上，而在南北方向的既有线上有的货物列车速度已经达到140～160km/h。据统计，目前法国铁路货物列车速度达到 160km/h的占 7.92%，旅客列车速度均达到 160km/h及以上。目前，最高速度在 160km/h及其以上的线路有 10729km，在 200km/h及其以上的线路有 2717km，270～300km/h的新建高速铁路有 1311km。由此可见，既有线提速线路占整个法国铁路快速线路的主要部分，既有线提速改造是法国铁路提高列车运行速度的重要途径。

（2）构建大能力运输通道。①客运能力通道。法国铁路通过高速铁路修建和既有线提速改造，构建了以高速铁路为骨干、以既有提速线路作为重要补充的快速客运网络。快速客运网络能够实现法国主要城市高速铁路通达，如巴黎至里昂、波尔多、图卢兹、勒芒等，同时既有线与高速铁路相互衔接，延伸了 TGV 列车的服务范围，充分利用了既有线的能力，使既有线的网络优势和高速铁路的快速性相得益彰。②货运能力通道。法国南北铁路货运通道包括：TGV 北方线里尔—巴黎，TGV东南线巴黎—瓦朗斯，TGV 地中海线瓦朗斯—马赛，TGV 西南线巴黎—图卢兹。随着高速铁路的开通运营，巴黎—里昂等南北方向繁忙干线的既有线能力得到逐步释放，为全面提升货物运输服务质量提供了条件，法国铁路的快运货物列车主要运行在里尔—马赛、里尔—图卢兹、里尔—佩皮尼昂、里尔—韦尼雪、巴黎—马赛、巴黎—图卢兹、瓦朗斯—马赛等线路上，南北方向的线路附近分布着许多工业制造商，零库存运作的物流理念使其对货物的运达速度十分敏感，因而 140～160km/h的货物列车几乎完全在南北向开行。

（3）改造既有车站。为了使高速铁路与既有线相互兼容，高速列车可以驶进城市中心，法国在修建高速铁路时，采用新建线路与既有线改造相结合的政策，这促使历史悠久的车站参与改造，既有利于综合治理城市环境，又有利于实现多种运输方式的无缝衔接。法国铁路通过对既有车站改造满足高速铁路运行要求，这是法国对既有铁路能力优化利用的一大特点，也是我国铁路值得借鉴的地方。

2.2 德国既有线能力优化利用主要特征

德国在既有线运能提升的研究方面，除了传统的改扩建方法外，还提出在不改变“线路基础设施数量”前提下的其他扩能措施，包括以下 4个方面[3]。

2.2.1 提高每列车的运能

每列车的运能取决于列车允许长度、建筑接近限界和列车满载程度，这些因素是提高列车运能的研究重点。增加列车允许长度、提高列车满轴程度主要适用于德国境外已经开行长大列车的国际通道；扩大建筑接近限界和利用量载规限界监测装置简化对运输的管理。通过开行长大列车扩大运输能力示意图如图1 所示。

图1 通过开行长大列车扩大运输能力

2.2.2 减少每个占用单元的能力耗费

列车在一个占用单元上的能力耗费主要由列车运行图计划占用时间和计划外占用时间组成。计划外占用时间包括原晚点和前行列车晚点造成的继发晚点，后者在几次列车的运行线有推移作用时才产生，可以对线路、进路节点和车站股道的能力耗费分别进行研究，占用时间的组成如图2 所示。技术改进措施如下：①减少在线路区段和枢纽的计划占用时间，包括减少预占用时间、运行时间、后台占用时间、运行时间追加等；②减少在线路区段和枢纽的原发晚点，包括减少在基础设施公司(或运输公司) 影响范围内的原发晚点；③减少在车站股道上的计划占用时间，包括减少时刻表规定停车时间及其追加停车时间，减少接发车办理时间；④减少在车站股道上的原发晚点，包括减少在基础设施公司(或运输公司) 影响范围内的原发晚点。

2.2.3 减少每个路网单元的能力耗费

每个路网单元的能力耗费主要指运营状况所决定的等候时间，其长短取决于列车运行线的不平行程度、列车运行偏离运行图的程度和同步时间。技术改进措施如下：①减少在线路区段和进路节点上的计划外占用时间，包括优化列车运行图结构、协调列车运行速度、让速度接近列车连发运行；②减少在线路区段和进路节点上的计划外等候时间，包括优化调度指挥、减少运行波动；③减少在车站股道上的计划等候时间，包括优化列车运行图结构、减少计划同步时间；④减少在车站股道上的计划外等候时间，包括优化调度系统、减少计划外的同步时间。

2.2.4 优化整个路网的能力耗费

整个路网的能力耗费由路网单元内的能力耗费和路网单元之间的等候时间组成。因此，可能的改进措施如下：①从整个路网角度优化每个路网单元的能力耗费，包括不同速度的列车分线运行(客货分线运行) 和优化关键区段的运行间隔；②减少路网单元之间的等候时间，优化运行图结构和行车调度；③利用运输不繁忙的线路，即选择合理的迂回径路，以均衡整个路网的运输负荷。

图2 占用时间的组成

3 我国高速铁路开通后既有线运行组织特点

3.1 旅客列车数量及种类减少

高速铁路开通前，既有线运行动车组列车、直达特快列车、特快旅客列车、快速旅客列车、普通旅客列车、快运货物列车、普通货物列车、摘挂列车等多种列车，客货列车速差较大。高速铁路开通后，高速铁路开行高速旅客列车和中速动车组列车，既有线开行货物列车和低速旅客列车，实现不同速度等级的列车分线运行，列车运行速度差异较小。主要线路高速铁路开通前后既有线始发终到旅客列车开行数量统计如表1所示。

由表1 可以看出，高速铁路开通后，既有京沪线始发终到旅客列车日均共减少7列，其中特快旅客列车减少2列，动车组列车减少5列；既有京广线北京—郑州段始发终到旅客列车共减少 8 列，其中快速旅客列车减少 2 列，动车组列车减少 6 列，动车组列车全部转移至高速铁路，既有线运行的旅客列车种类减少1种；既有哈大线始发终到旅客列车共减少 1 列，为普通旅客列车。

3.2 列车速差减少

高速铁路开通前，既有线上运行着多种列车，其中，动车组列车、直达特快列车、特快旅客列车、快速旅客列车、普通旅客列车的最高运行速度分别为 250km/h、160km/h、140km/h、120km/h和 100km/h；小于1500t 的快运货物列车最高运行速度为 120km/h，普通货物列车的最高运行速度为120km/h。高速铁路开通后，250km/h的动车组列车转移至高速铁路运行，高速铁路仅运行最高运行速度为300km/h的高速动车组列车和 250km/h的动车组列车；既有线运行的列车中，最快的是时速为160km的直达特快列车，在旅客列车运行数量减少的同时，不同列车之间的速差也随之减小。

3.3 既有线货运能力提升

高速铁路开通前，既有线客货列车速差较大，同时旅客列车阶段集中，扣除系数较大，运输能力损失严重。高速铁路开通后，由于高速铁路分流既有线部分客流，既有线旅客列车的数量、种类均有减少，不同种类列车间的速差降低，运输能力得到充分释放[4]。释放的运输能力，用于增开货物列车，提升既有线货物列车运输质量。据统计，京津城际铁路(北京南—天津) 开通后，京沪线丰台西—南仓段图定货物列车增加 4 对/d，年货物输送能力增加1095万 t；胶济高速铁路(红岛—新济南东) 开通后，既有胶济线图定货物列车增加 11 对/d，年货物输送能力增加2920万 t；武广高速铁路(武汉—广州南) 开通后，既有京广线武汉—广州段图定货物列车增加 33 对/d，折合日均增加4000车，年货物输送能力增加8760万t；郑西高速铁路(郑州东—西安北) 开通后，既有陇海线郑州—西安段图定货物列车增加 5 对/d，年货物输送能力增加 1460万 t；沪宁城际高速铁路(上海—南京)开通后，既有京沪线上海—南京段图定货物列车增加32 对/d，年货物输送能力增加8395万t。这 5条高速铁路运营后释放的既有线货运能力，每年合计超过 2.2 亿 t，大大提高了既有线的货物运输能力。

表1 主要线路高速铁路开通前后既有线始发终到旅客列车开行数量列

3.4 平行既有线能力协同释放

高速铁路开通前，由于干线运输能力紧张，原运输通道可能存在部分运输需求转移至其他平行线路，导致货物迂回运输，运输距离及时间均增加。高速铁路开通后，既有线货物运输能力得以释放，相应的运输需求回流至干线，经最短径路运输，从而减轻两翼平行线路的运输压力，运输组织方式更加合理。例如：2009年底武广高速铁路开通后，既有京广线武汉—广州段运能得到极大释放，原先由于京广线能力紧张而调整至焦柳线 (月山—柳州南)、京九线(北京西—九龙红磡) 等运输的日均1300车货物，正逐步调整回既有京广线，减轻了京九和焦柳等线路的运输压力，缩短运输距离200km以上，提升了运输效率，给进出华中、华南物资运输带来极大便利，有力地保证湖北、湖南、广东等地电力和钢铁等重点企业的正常生产和人民群众的生活需求。

3.5 货运产品质量进一步提升

高速铁路开通后，铁路运输能力、运输效率的提升为丰富完善货运产品体系提供了运力条件。一方面，可以加大对既有货运产品的品牌开发，提高产品的开行质量，打造货运精品；另一方面，可以以市场为导向，积极开发新的货运产品，按照客户的不同运输需求，组织开发限时运达、水铁联运、空铁联运、公铁联运、国际联运等特色产品，探索客车化开行模式，面向客户提供多样化、个性化服务。例如：武广高速铁路开通后，既有京广线武汉—广州段货运产品质量进一步得到提升，主要表现在：①加大直达列车开行密度，由原日均开行15列提高到 20 列左右；②进一步扩大直达服务范围，将主要电厂、钢厂的大宗物资运输需求逐步形成稳定的货运产品，开行 11个经既有京广线武汉—广州段大宗货源点到点班列；③围绕“京广货运快速化”进一步优化货运产品，在岳阳、长沙、株洲、湘潭、衡阳至广州间开行 12 列点对点一站直达城际班列，在长沙—江村间组织夕发朝至、朝发夕至城际快运班列，将运行时间压缩到12h 以内，形成城际间小批量、多批次、快捷的货运班列产品，满足不同企业和客户的需求；④在岳阳—衡阳、武汉—广州、韶关—平湖南等区域开行国际联运班列和小汽车班列等 6个货运新产品。这些新产品的开发，为客户提供了更多的选择，不仅能够满足客户对于货物运输时效性的要求，还能够为客户减少占用资金，全面提升运输服务质量，进一步满足了客户多样化的运输需求。

3.6 运输调度难度降低

高速铁路开通前，既有线由于列车种类多、速度差异大，日常运输调度组织难度较大。高速铁路开通后，实施客货分线运行，高速铁路开行高、中速动车组列车，既有线开行的旅客列车数量及种类减少，由于高速铁路、既有线列车速度差异均缩小，日常运输调度组织难度降低；另一方面，不同种类的列车速差减小，相对于高速铁路开通前既有线多列车种类、多速度等级，安全风险在一定程度上降低，安全可靠性得以加强，关系国民经济的重点物资运输得到进一步保障，社会的运输需求满足率持续提高，保障了经济的持续稳定运行，创造了较好的社会经济效益。高速铁路开通后通道内既有线运行组织特征如表2 所示。

4 结束语

国外高速铁路开通后，结合客货运市场需求，在平行和关联的既有线上仍然持续进行升级改造，成功地释放既有线能力，并利用既有线的通过能力构建了更为完整的快速客运网络和大能力货物运输通道；同时，非常重视不改变“线路基础设施数量”前提下的其他扩能措施。在我国，随着大量的高速铁路投入运营，在平行和关联的既有线上旅客列车数量及种类减少，列车速差减少，调度难度降低，安全性提高，既有线能力协同释放，运能得到充分利用，社会经济效益良好。尽管经济周期的波动给铁路运量增长带来一定困难，但既有线运能的总体提升，为铁路提升市场竞争力，进一步提高运输产品质量，满足客户的多样化需求，向适应市场和效益型运输模式转变打下坚实的基础。

表2 高速铁路开通后通道内既有线运行组织特征

[1]徐利民，贾永刚，韩雪松，等. 高速铁路开通后既有线能力利用及运力资源优化配置技术研究[R]. 北京：中国铁道科学研究院，2013.

[2]徐利民. 我国铁路客货分线运输发展研究[J]. 铁道运输与经济，2012，34(11)：20-27.

[3]Aadreas Oetting，Jan Glienicke. Freefloat——提高既有线路网运能的技术创新[J]. 铁路技术评论，2012，52(5)：41-45.

[4]贾永刚，徐利民. 高速铁路对既有线区间通过能力的影响研究[J]. 铁道运输与经济,，2013，35(12)：14-18.