200 km/h动力集中型动车组运用模式探讨

贺俊源，徐利民, 李 博, 周 进, 刘宁馨

（1.中国铁道科学研究院 研究生部，北京 100081；2.中国铁道科学研究院集团有限公司 运输及经济研究所，北京 100081)

随着我国铁路事业快速稳步发展，铁路运输网络逐步形成，截至2019年底，全国铁路营业里程达到13.9万km[1]，其中按速度200 km/h标准运营的铁路线路有39条，合计运营里程达9 071 km，这些线路本线大量运用时速250 km/h及以上动车组，高速度等级动车组在低速度等级线路上本线专用，产生线车速度不匹配、经济性不优等问题[2]。目前新式200 km/h动力集中型动车组(以下称200 km/h动力集中型动车组)正处于设计研制阶段，为更好匹配我国200 km/h速度等级线路，在分析200 km/h动力集中型动车组特点，探析其运用需求的基础上，研究在不同场景中的运用模式，为200 km/h动力集中型动车组的研制、生产与实际运用提供参考。

1 200 km/h动力集中型动车组现状

1.1 国内外动力集中型动车组运用

国外动力集中型动车组主要在欧洲国家广泛运用。欧洲国家200 ～ 300 km/h速度等级铁路线路，大量运用动力集中型动车组，其中以法国TGV系列、德国ICE1/ICE2、英国IC系列等为典型代表。法国轨道交通系统主要由干线铁路(含高速铁路线、大区间列车线)、区域铁路、市郊快速铁路等构成，法国TGV因其动力车轴重大，一般编组较长，主要用于干线铁路运输，承担远距离城市及法国各行政大区之间的旅客输送任务。德国ICE1/ICE2动车日常维修主要在汉堡(ICE1)、柏林(ICE2)进行，由于运用场景不同，动力车和拖车的磨损、折耗过程并不同步，动力集中型动车组的动力车和拖车装备可以分别更新，互不影响且更方便[3]。欧洲国家运用200 ～ 300 km/h动力集中型动车组情况如表1所示。

表1 欧洲国家运用200 ～ 300 km/h动力集中型动车组情况表Tab.1 Operation of 200 ～ 300 km/h power-concentrated EMUs in European countries

我国动力集中型动车组已在多条既有干线上成功运用。中国标准动车组复兴号系列产品CR400型、CR300型、CR200J型动车组中，CR200J型动车组为时速160 km/h动力集中型动车组，其作为铁路旅客运输的新型运载工具，可在既有普速线路上运行，满足客货混线铁路开行动车的迫切需求，促进普速铁路捷运化[4]。截至2019年底，CR200J型动车组已在京沪线(北京—上海)、京广线(北京西—广州)、京九线(北京西—深圳)、兰渝线(兰州—重庆北)等多条既有干线或客货共线铁路上投入运用。CR200J型动车组可根据运输需求，实现1 M + (9 ～ 18) T+1 M(其中M表示动力车，T代表拖车)灵活编组，动车组在两端头车设置可与其他普速机车车辆通用的詹式车钩，保证CR200J型动车组与其他机车车辆进行连挂、救援的互通性，并且CR200J动车组检修与既有机务、车辆一体化管理模式一致，在客整所内进行检修。

1.2 200 km/h动力集中型动车组特点

200 km/h动力集中型动车组是在既有160 km/h动力集中型动车组(CR200J型动车组)的基础上，进行全新优化设计的一款新式动力集中型动车组，其主要具备以下特点。

（1）可以灵活编组运用。200 km/h动力集中型动车组编组可根据不同线路特征，客流需求情况灵活调整编组辆数，实现资源优化配置。基本编组形式为2组及其以上基本编组单元列车(指由合理的动车拖车组成的列车，一般不进行再拆解)之间的重联。

（2）可以利用既有检修资源。200 km/h动力集中动车组与CR200J型动车组采用相同的管理模式，即采用机务、车辆一体化管理模式，D1至D2修推荐在客整所内整列完成，动车(段)所设施能力富裕情况下，亦可在动车(段)所内进行。D3及以上修程动力车和拖车分别回送机务段、车辆段或主机厂完成。相较于动力分散型动车组，200 km/h动力集中型动车组能灵活利用既有线检修资源和动车段所检修资源，检修周期较动力分散动车组缩短，并可通过摘解、换挂等方式缩短临修时间。

（3）具备一定成本优势。按相同座间距设置，200 km/h动力集中1 M 7 T动车组定员与250 km/h动力分散4 M 4 T定员接近。参照CR200J型动车组技术方案，200 km/h动力集中型动车组预估购置成本、全寿命周期高级修成本较动力分散型动车组低，具有一定的经济优势[5]。

（4）提高舒适性。200 km/h动力集中型动车组拖车车顶与车下设备少，较分散型动车组客室空间更大，如按3层卧铺或双层客车设计，定员更多。动力集中动车组拖车车顶无受电弓，车下无主变压器、牵引变流器、牵引电机等大功率电气设备及齿轮箱传动设备，电磁噪声及设备振动噪声小，旅客舒适性更高。

1.3 200 km/h动力集中型动车组运用需求

根据200 km/h动力集中型动车组技术特点，按照200 km/h干线铁路、200 km/h城 际 铁 路、200 km/h特殊条件线路及200 km/h动车组卧铺列车4种运用场景，分析200 km/h动力集中型动车组在不同场景下的运用需求如下。

（1）满足200 km/h干线铁路对于线车速度匹配、检修能力均衡利用的需求。经梳理，设计时速200 km/h干线铁路大量运用时速250 km/h及以上动力分散型动车组(折算成标准动车组共167组，占比逾80%)，高速度动车组在低速度线路上运行，无法发挥速度优势，且这些动车组采购与检修成本较高，造成动车组资源的浪费。对全路25个枢纽地区的检修设施能力利用情况进行调研，共有23个枢纽地区的客整所(包括机务段、机务折返段、车辆段、综合维修段、客机所等单位)检修能力负荷小于动车段(所）(包括城际动车所、动车运用车间等相似单位)的能力负荷。既有动车段(所)检修能力普遍较饱和，部分动车段(所)能力严重超负荷，难以支撑客流增长、加开动车组列车的实际需要，另一方面随着既有普速列车开行比例的减少，既有客整所的检修能力往往有富余，造成目前检修能力利用不均的局面。

（2）满足200 km/h城际铁路对于调整列车编组的需求。200 km/h城际铁路一般距离较短，客流需求呈现早晚高峰多、平峰少，以及周末多、其他工作日少的特点。目前分散型动车组短编多以8辆固定编组为主，只能通过增减列车开行频次，适应客流需求的变化。如果可以实现按需灵活地调整编组辆数，在客流需求小时开行超短编组(8辆以下)动车组，将有效减少运营成本，在客流需求大时开行超长编组(16辆以上)动车组，将增加客票收入。部分200 km/h旅游线路，旅游淡季客流需求极少，因而在旅游淡季降低动车组编组辆数，减少动车组资源的浪费，从而降低运营成本。

（3）满足200 km/h特殊条件线路对于动车组性能需求。在一些特殊条件线路，如川藏铁路(成都西—拉萨)受制于地形高差、地震频发、复杂地质、季节冻土、山地灾害、高原缺氧及生态环保等工程难题，线路最高设计速度只可达200 km/h，且对动车组气密性、牵引制动能力等动车组性能提出了更高的要求。目前200 km/h速度级动力分散型动车组无密封折棚风挡与压力波保护装置，车厢的气密性差，难以满足30‰坡道以200 km/h运行的牵引制动能力需求，需要重新设计牵引系统。

（4）满足200 km/h动车组卧铺列车对于满足旅客舒适性的需求。在现有200 km/h速度级动力分散型动车组中，靠近动车受电弓、电气和传动设备的席位，噪声振动影响更大，旅客舒适性差。由于车上有受电弓，车下有电气和传动设备，动力分散型动车组无法最大化利用车体空间，动车组卧铺列车目前仅满足设计2层卧铺，无法实现更大定员的3层卧铺。

2 200 km/h动力集中型动车组运用模式

动车组运用模式主要分为动车组的运用、检修和备用方式3个方面，不同运用模式下动车组的运用效果和质量不尽相同。200 km/h动力集中型动车组作为新型动车组，与传统分散型动车组的运用模式不完全一致，需从动车组运用、检修和备用方式3方面，设计不同运用场景下200 km/h动力集中型动车组的运用模式。

2.1 200 km/h动力集中型动车组运用方式

动车组运用方式包括动车组的车底运用范围、运用方式、编组方式等。车底运用范围包括本线运用和跨线运用；动车组运用方式包括固定运用、半固定运用及不固定运用等，目前我国动车组车底运用方式都是采用固定运用的形式，固定运用可分为站间运用和套跑运用[6]，站间运用指动车组在2车站组成的固定区段中往返运用，套跑运用是指动车组担当一个区段运行线的任务后，又担当另一个区段运行线任务；编组形式包括固定编组和灵活编组，编组长度需满足相应线路车站站台与到发线长度。根据不同的运输需求和运用场景，200 km/h动力集中型动车组运用方式情况如表2所示。

表2 200 km/h动力集中型动车组运用方式情况Tab.2 Operation mode of 200 km/h power-concentrated EMU

（1）对于200 km/h干线铁路动车组列车，可采用本线或跨线运用，本线按200 km/h运行，若跨线线路速度不大于200 km/h，亦可采取跨线套跑运用的方式，不会影响线路运输能力，2种运用方式均可满足线车速度匹配的需求。若跨线线路速度大于200 km/h，需评估跨线运行对线路能力造成的影响，综合考虑运用方案是否可行。对于客流相对稳定的线路，可采取固定编组形式，对于客流波动较大，周期性明显的线路，可采用灵活编组的形式。

（2）对于200 km/h城际铁路动车组列车，可采用本线站间运用为主的运用方式，主要服务大城市与周边小城市间的通勤需求。目前城际铁路多采用8辆短编，可根据客流需求变化灵活编组，实现平峰低密度短编组开行，高峰高密度长编组开行。在动车组运用过程中，基本编组单元列车的重联与拆解作业时间应满足交路的接续时间要求。

（3）对于200 km/h特殊条件动车组列车，以川藏铁路为例，应根据牵引制动特性与旅游淡旺季客流特点，灵活采用动车组运用策略，在淡季缩短编组辆数，减小开行频次，降低运用成本，并可跨线套跑其他线路，增加运输收益。

（4）对于200 km/h动车组卧铺列车，主要服务于有夕发朝至需求的大城市间，多为点到点或沿途大站间的运输，在周五、周日等夕发朝至需求旺盛的时间段，采取灵活编组或加开列车的形式，适应客流变化。制定200 km/h动车组卧铺列车开行方案，需综合考虑天窗、乘务交路、检修时间等因素。

2.2 200 km/h动力集中型动车组检修方式

根据200 km/h动力集中型动车组检修特点，检修方式可分为固定检修和灵活检修。固定检修是指固定在动车段(所)内进行检修作业；灵活检修是指综合考虑动车段(所)检修能力负荷、动车组走行距离等因素，灵活安排在客整所或动车段(所)内进行检修作业，可有效解决检修能力利用不均的问题。200 km/h动力集中型动车组检修方式情况如表3所示。特殊条件线路动车组因修程修制可能与既有车不一致，推荐在动车段(所)内进行专门检修，其余类型列车都可灵活安排检修方式。动车组卧铺列车有晚间运用、日间检修的特点，其余类型列车检修都应安排为夜间检修。当采取灵活编组运用时，动力车与拖车的走行里程和运用周期可能无法保持一致，需要分别进行分拆检修。

表3 200 km/h动力集中型动车组检修方式情况Tab.3 Overhaul mode of 200 km/h power-concentrated EMU

开行200 km/h动力集中动车组均具备与动车段(所)，以及既有线检修资源(客整所、机务段、车辆段)连接条件。为满足200 km/h动力集中型动车组在客整所整备检修需求，客整所需要具备挂网条件，配套不落轮镟修库，轮对踏面、受电弓检测棚等设施[7]。为满足D3及以上检修需要，在机务段、车辆段内增设部分专用的检修及调试设备。

200 km/h铁路线路可以分为按250 km/h设计并按200 km/h运营的高速铁路、按200 km/h设计运营的铁路线路以及200 km/h城际铁路，分别适用《高速铁路设计规范》《铁路线路设计规范》及《城际铁路设计规范》[8-10]，根据相应设计规范要求，200 km/h线路动车走行线限制坡度和困难坡度一般较区间正线高，200 km/h动力集中型动车组检修方式应满足动车走行线坡度要求。

2.3 200 km/h动力集中型动车组备用方式

目前我国动车组备用方式都是采用固定备用的形式，热备动车组替换下线列车承担图定列车任务，应保证按原计划实现旅客运输任务，不改变旅客的出发和到达时刻、旅客乘车舒适度等。因此，在列车定员、速度等级等方面，热备车应该向下兼容下线车，以保证运输任务不受影响。200 km/h动力集中型动车组备用方式情况如表4所示。

表4 200 km/h动力集中型动车组备用方式情况表Tab.4 Standby mode of 200 km/h power-concentrated EMU

根据“高速热备低速，大定员热备小定员”的热备原则，当采取灵活编组运用时，热备动车组编组应按照最大编组。动车组卧铺列车采用3层卧铺或双层客车设计，定员较大，若采用不同型动车组来兼容热备，可能会增加备用动车组数量，从而增大动车组运营成本，特殊条件动车组列车因自身检修运用特点，推荐同型动车组热备。其他类型列车可采取不同类型动车组兼容备用。

3 结束语

作为一种新式动车组装备，200 km/h动力集中型动车组具有一定的比较优势和良好的运用前景，结合200 km/h动力集中型动车组的运用特点与运输需求，合理利用配套设备设施，科学制定200 km/h动力集中型动车组的运用模式，为200 km/h动力集中型动车组成功运用提供理论与技术支持，对于完善我国动车组装备系列产品，优化铁路客运服务供给体系，更好满足旅客出行需求等方面发挥重要的作用。针对200 km/h动力集中型动车组运用模式，还需要做更加深入的技术经济比较研究与运行试验，综合考虑各影响因素，以论证运用模式的实际可行性。