郭 驍 中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司調(diào)度所

高速鐵路在運(yùn)營過程中常受到諸如事故、自然災(zāi)害、設(shè)備故障等不利因素的干擾，導(dǎo)致無法按圖組織行車，運(yùn)營系統(tǒng)安全性降低，繼而發(fā)生安全事故。面對(duì)各種不利因素引起的非正常情況，列車調(diào)度員須統(tǒng)籌考慮對(duì)運(yùn)輸生產(chǎn)多個(gè)方面的影響，結(jié)合應(yīng)急處置特征重新制定列車運(yùn)行調(diào)整計(jì)劃，確保高鐵運(yùn)營安全和運(yùn)行秩序的恢復(fù)。

國內(nèi)專家學(xué)者們?cè)诹熊囘\(yùn)行調(diào)整領(lǐng)域開展了廣泛而深入的理論研究，文獻(xiàn)建立了高速鐵路列車運(yùn)行調(diào)整策略優(yōu)化模型，構(gòu)建了情景—策略匹配表，并編寫算法進(jìn)行實(shí)例分析；文獻(xiàn)建立了列車到發(fā)順序優(yōu)化、動(dòng)車組運(yùn)用及周轉(zhuǎn)優(yōu)化等多個(gè)運(yùn)行調(diào)整模型，研究了列車運(yùn)行波動(dòng)時(shí)，到發(fā)線運(yùn)用計(jì)劃的調(diào)整原則和方法。

但在實(shí)際調(diào)度指揮中，傳統(tǒng)理論的調(diào)整方法有一定局限性，例如不完全適用于現(xiàn)行高鐵設(shè)備、規(guī)章制度和行車組織辦法；同時(shí)對(duì)于應(yīng)急處置中衍生出新的非正常情況時(shí)，運(yùn)行調(diào)整的彈性不夠等。因此，結(jié)合高鐵運(yùn)輸組織現(xiàn)狀，融合不斷變化的規(guī)章制度，模擬列車調(diào)度員在實(shí)際列車運(yùn)行調(diào)整過程中的思路和方法，對(duì)于研究我國非正常情況列車運(yùn)行調(diào)整技術(shù)至關(guān)重要。

1 非正常情況下列車運(yùn)行調(diào)整分析

1.1 高速鐵路非正常情況的含義

大多數(shù)情況下，動(dòng)車組、線路、通信信號(hào)、牽引供電等高鐵行車設(shè)備都處于正常工作狀態(tài)，整個(gè)鐵路系統(tǒng)能夠按既定運(yùn)輸計(jì)劃和行車組織方式開展運(yùn)輸生產(chǎn)活動(dòng)，一切主客觀條件都處于符合列車運(yùn)行的正常條件。然而在某些情況下，當(dāng)這些主客觀條件發(fā)生了不利于列車運(yùn)行的變化，使得鐵路系統(tǒng)偏離了既定計(jì)劃或行車方式，這些情況則稱之為列車運(yùn)行時(shí)的非正常情況?？蓪⒏咚勹F路非正常情況概括為：在高速鐵路運(yùn)輸組織過程中，發(fā)生行車設(shè)備故障、不良自然條件、人為因素影響等突發(fā)事件，導(dǎo)致行車條件改變，不能按既定運(yùn)輸計(jì)劃和行車組織方式完成運(yùn)輸生產(chǎn)的情況。

1.2 非正常情況下列車運(yùn)行調(diào)整周期

根據(jù)應(yīng)急處置的整個(gè)過程，可將非正常情況下列車運(yùn)行調(diào)整周期（簡稱非正常調(diào)整周期）分為三個(gè)階段：初發(fā)期、處置期和恢復(fù)期。通過對(duì)非正常調(diào)整周期的判定，可以追蹤檢查應(yīng)急處置的進(jìn)度，并選擇合適的運(yùn)行調(diào)整方法。各階段的具體工作見圖1。

圖1 非正常情況下列車運(yùn)行調(diào)整周期

1.3 非正常情況下列車運(yùn)行調(diào)整目標(biāo)

非正常情況對(duì)高鐵運(yùn)輸組織帶來的最直觀影響就是列車晚點(diǎn)，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生安全隱患及風(fēng)險(xiǎn)。列車調(diào)度員一方面需要嚴(yán)格按章執(zhí)標(biāo)，協(xié)調(diào)各部門進(jìn)行應(yīng)急處置，確保列車運(yùn)行安全；另一方面需要靈活運(yùn)用各種運(yùn)行調(diào)整方法，調(diào)整站車順序及時(shí)刻，充分利用通過能力和運(yùn)行圖緩沖時(shí)間，減少列車晚點(diǎn)及晚點(diǎn)傳播，盡快恢復(fù)運(yùn)行秩序。

非正常情況下列車運(yùn)行調(diào)整目標(biāo)可表述為列車運(yùn)行安全性、總晚點(diǎn)時(shí)間最少、始發(fā)晚點(diǎn)時(shí)間最少、總晚點(diǎn)列數(shù)最少、非正常調(diào)整周期持續(xù)時(shí)間最短等多個(gè)目標(biāo)，這些目標(biāo)綜合在一起也可作為評(píng)價(jià)列車運(yùn)行調(diào)整結(jié)果優(yōu)劣的指標(biāo)，而列車調(diào)度員的實(shí)際列車運(yùn)行調(diào)整過程，就是對(duì)各目標(biāo)統(tǒng)籌兼顧的體現(xiàn)。

（1）列車運(yùn)行安全性是鐵路運(yùn)輸最重要的目標(biāo)，無論采用何種運(yùn)行調(diào)整方法都必須在確保安全的前提下進(jìn)行。列車運(yùn)行安全性不僅指列車本身的安全，也包括所有與列車運(yùn)行有關(guān)的人員（含旅客、乘務(wù)人員、故障處理人員）、設(shè)備等的安全，以及作業(yè)過程的合規(guī)性、標(biāo)準(zhǔn)化等。

（2）總晚點(diǎn)時(shí)間最少，計(jì)算公式為：

式中：tD—列車總晚點(diǎn)時(shí)間；n—列車總數(shù)；m—列車停站總數(shù)；Tik-列車i在k站的實(shí)際到達(dá)時(shí)間；T'ik'-列車i在k站的圖定到達(dá)時(shí)間；wi-不同種類列車的權(quán)重。

（3）始發(fā)晚點(diǎn)時(shí)間最少。列車終到晚點(diǎn)時(shí)間超過站內(nèi)折返時(shí)間時(shí)，其后續(xù)交路列車則會(huì)始發(fā)晚點(diǎn)，并往后續(xù)多趟交路列車?yán)^續(xù)傳播，造成連帶晚點(diǎn)，延長運(yùn)行秩序恢復(fù)時(shí)間。優(yōu)先放行緊交路（折返時(shí)間短）的列車，可有效減少折返列車始發(fā)晚點(diǎn)，減輕列車晚點(diǎn)傳播，從而加快運(yùn)行秩序恢復(fù)。計(jì)算公式為：

式中：t始—始發(fā)總晚點(diǎn)時(shí)間；Ti始—列車i的實(shí)際始發(fā)時(shí)間；Ti始'—列車i的圖定始發(fā)時(shí)間。（4）總晚點(diǎn)列數(shù)ND最少，計(jì)算公式為：

（5）非正常調(diào)整周期延續(xù)時(shí)間是指從非正常情況發(fā)生起，經(jīng)歷初發(fā)期、處置期和恢復(fù)期，至恢復(fù)正常運(yùn)輸秩序所經(jīng)歷的時(shí)間。列車調(diào)度員通過合適的應(yīng)急處置及運(yùn)行調(diào)整，可減少中斷行車時(shí)間，提高區(qū)間和車站的通過能力利用率，盡快恢復(fù)運(yùn)行秩序。

1.4 非正常情況下列車運(yùn)行調(diào)整方法

列車運(yùn)行調(diào)整的實(shí)質(zhì)就是處理列車與列車，列車與區(qū)間、車站的關(guān)系，規(guī)定列車占用區(qū)間和到發(fā)線的合理時(shí)機(jī)?？筛鶕?jù)非正常調(diào)整周期、對(duì)列車運(yùn)行圖的影響程度，將非正常情況下列車運(yùn)行調(diào)整方法分為3級(jí)。

（1）Ⅰ級(jí)調(diào)整方法，指僅改變列車在車站的到發(fā)時(shí)刻、辦客股道等，對(duì)本線后續(xù)及鄰線列車影響較小的常規(guī)運(yùn)行調(diào)整方法，可用于非正常調(diào)整周期的任意階段，包括：

A1—扣停列車；

A2—變更越行方式及地點(diǎn)；

A3—有計(jì)劃扣點(diǎn)開車及人為控速；

A4—變更固定辦客股道或基本進(jìn)路。

（2）Ⅱ級(jí)調(diào)整方法，指改變列車在區(qū)間或站內(nèi)的行車方式，但不涉及列車圖定運(yùn)行徑路和停站的改變，對(duì)本線后續(xù)及鄰線列車均有一定影響的運(yùn)行調(diào)整方法，主要用于處置期和恢復(fù)期階段，包括：

B1—反方向行車；

B2—區(qū)間列車退行或返回后方站；

B3—啟用備用動(dòng)車組。

（3）Ⅲ級(jí)調(diào)整方法，指涉及列車運(yùn)行徑路、停站以及列車是否上線等，對(duì)本列或其他列車有較大影響的運(yùn)行調(diào)整方法，主要用于處置期和恢復(fù)期階段，包括：

C1—列車停運(yùn)；

C2—變更列車運(yùn)行徑路；

C3—增減辦客停站。

不同的運(yùn)行調(diào)整方法有其適用條件及使用限制，例如：扣停列車是為了確保行車安全，避免列車進(jìn)入故障地點(diǎn)或區(qū)間，從而引發(fā)安全事故或增加應(yīng)急處置的困難所采用的調(diào)整方法；反向行車，需考慮車站的線路設(shè)置是否具備列車在指定一個(gè)或多個(gè)區(qū)間的反向條件，并衡量對(duì)鄰線列車的影響；停運(yùn)列車時(shí)，停運(yùn)車站應(yīng)盡量選擇多股道、兩端咽喉區(qū)有渡線道岔或與動(dòng)車所相連接的較大客運(yùn)站，方便車底存放及回送，而停運(yùn)列車應(yīng)盡量選擇局管內(nèi)短交路，以及辦客站可由其他列車替代的列車，減少因車底維修、交路調(diào)整造成的空車底回送和對(duì)旅客出行的影響。

2 非正常情況下列車運(yùn)行調(diào)整實(shí)例分析

2.1 場景概述

以滬寧城際線某次應(yīng)急處置案例為藍(lán)本，設(shè)計(jì)非正常情況場景：

x年x月x日7：20，G7029次列車運(yùn)行至滬寧城際線蘇州城際場～蘇州園區(qū)間下行線K77+000處因車輪不旋轉(zhuǎn)緊急制動(dòng)停車，隨車機(jī)械師檢查發(fā)現(xiàn)1號(hào)車左側(cè)輪對(duì)輪緣中度擦傷，故障處理完畢后需限速45 km/h至就近車站換車。因蘇州園區(qū)不具備車底停放條件，G7029次返回后方站蘇州城際場，上海虹橋站開熱備動(dòng)車組0G8002次至蘇州城際場替換G7029次并組織旅客換乘。蘇州城際場工務(wù)人員乘坐后續(xù)首列列車至區(qū)間停車檢查緊急制動(dòng)區(qū)段的鋼軌，發(fā)現(xiàn)鋼軌被擦傷，暫時(shí)無法處理，傷軌地段限速80 km/h運(yùn)行。

按照非正常調(diào)整周期將本次應(yīng)急處置流程概括如下：

（1）初發(fā)期：7:20～7:25，G7029 次區(qū)間故障，列車調(diào)度員扣停后續(xù)列車。

（2）處置期：7:25～9:10，機(jī)械師下車檢查，鄰線列車扣停（會(huì)車側(cè)檢查時(shí)）或限速160 km/h（非會(huì)車側(cè)檢查時(shí)）；G7029次限速返回后方站；熱備動(dòng)車組0G8002次運(yùn)行至蘇州城際場，旅客進(jìn)行換乘；工務(wù)人員在蘇州城際場乘坐首列列車赴區(qū)間檢查線路；列車調(diào)度員安排下行線后續(xù)列車在各站的停車股道。

（3）恢復(fù)期：9:10～運(yùn)行秩序恢復(fù)，工務(wù)人員線路檢查完畢，開通區(qū)間，傷軌地段限速80 km/h運(yùn)行；列車調(diào)度員組織被扣停列車恢復(fù)運(yùn)行，對(duì)晚點(diǎn)列車交路進(jìn)行調(diào)整。

2.2 列車運(yùn)行調(diào)整方法運(yùn)用分析

從初發(fā)期至恢復(fù)期，選取基本圖7:00～12:00時(shí)間段內(nèi)上下行75趟列車運(yùn)行線，選用不同的列車運(yùn)行調(diào)整方法，人工鋪畫出運(yùn)行圖M1、M2。

對(duì)列車運(yùn)行調(diào)整方法的選用，M1、M2均采用了A1～A4（扣停列車、變更越行地點(diǎn)、扣點(diǎn)開車及人為控速、變更固定辦客股道）、B2（列車返回后方站）、B3（啟用備用動(dòng)車組）等6種Ⅰ、Ⅱ類調(diào)整方法，其中B2、B3為應(yīng)急處置所必須采用的調(diào)整方法。

不同的是，M1在下行線中斷行車期間，利用上行線反方向運(yùn)行了5趟列車，但造成上行列車不同程度晚點(diǎn)；此外，M1停運(yùn)了G7206/G7205次（G7029次后續(xù)交路，上海站～蘇州城際場～上海站）一對(duì)晚點(diǎn)短交路列車，以確保后續(xù)交路G7236次上海站正點(diǎn)始發(fā)，即使用了B1（反方向行車）、C1（列車停運(yùn)）兩種Ⅱ、Ⅲ類調(diào)整方法。而M2則是待區(qū)間開通后再放行列車，且未停運(yùn)任何列車，交路調(diào)整時(shí)均順延晚點(diǎn)。

2.3 結(jié)果統(tǒng)計(jì)與比較分析

根據(jù)2.2所述，可認(rèn)為M1、M2的運(yùn)行調(diào)整均符合列車安全性的要求，并選取總晚點(diǎn)時(shí)間（tD）、始發(fā)晚點(diǎn)時(shí)間（t始）、非正常調(diào)整周期延續(xù)時(shí)間（t持續(xù)）作為比較指標(biāo)，進(jìn)行列表統(tǒng)計(jì)。

對(duì)跨線列車，僅統(tǒng)計(jì)該列車在本線各站的晚點(diǎn)時(shí)分；對(duì)停運(yùn)列車的晚點(diǎn)統(tǒng)計(jì)，各站晚點(diǎn)時(shí)分均為該列車的總運(yùn)行時(shí)分加上終到折返時(shí)分；對(duì)非正常周期持續(xù)時(shí)間，本文以下行被扣停的晚點(diǎn)列車全部到達(dá)終到站（分界站）的時(shí)刻作為運(yùn)行秩序恢復(fù)時(shí)刻，即非正常周期終止時(shí)間，開始時(shí)間為列車停車時(shí)間。統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1。

表1 列車運(yùn)行圖調(diào)整結(jié)果統(tǒng)計(jì)

指標(biāo)的權(quán)重計(jì)算可利用層次分析法，構(gòu)建兩兩比較判斷矩陣，通過乘積根法計(jì)算出各指標(biāo)的規(guī)范化權(quán)系數(shù)，并對(duì)判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，得出tD、t始、t持續(xù)3個(gè)指標(biāo)的權(quán)重分別為 0.6（l1）、0.3（l2）、0.1（l3）。

兩種運(yùn)行調(diào)整方法的加權(quán)晚點(diǎn)指標(biāo)分別為：

tM1

2.4 結(jié)論

在本例中，M1的運(yùn)行調(diào)整結(jié)果優(yōu)于M2。與采用順延晚點(diǎn)的M2相比，M1選用反向行車，對(duì)減少列車晚點(diǎn)和恢復(fù)運(yùn)行秩序都具有良好的效果，且足以抵消對(duì)上行列車的晚點(diǎn)影響，此外，反向行車對(duì)于疏解在途擁堵列車和減輕各站股道運(yùn)用的壓力也有積極的影響。而停運(yùn)一對(duì)短交路列車，雖然造成旅客需改乘其他列車，但因這一對(duì)列車運(yùn)行徑路短、沿途辦客站均有較多列車可替代，對(duì)旅客出行影響并不大；同時(shí)，列車的停運(yùn)不但保證了G7236次及后續(xù)交路的正點(diǎn)（M2中G7236次始發(fā)晚點(diǎn)74 min，至本日交路結(jié)束均無法恢復(fù)正點(diǎn)），通過減少列車運(yùn)行線也減小了區(qū)間通行能力的壓力。由此可見，非正常情況下合理選用列車運(yùn)行調(diào)整方法能有效減少列車晚點(diǎn)、加快運(yùn)行秩序恢復(fù)。

3 結(jié)束語

本文通過高鐵運(yùn)營過程中遇有非正常情況時(shí)，在目前應(yīng)急處置輔助決策系統(tǒng)還未到位的情況下，模擬列車調(diào)度員的思路和決策進(jìn)行列車運(yùn)行調(diào)整，并進(jìn)行定性和定量的探討分析。建議采取人工智能、大數(shù)據(jù)系統(tǒng)進(jìn)一步分析其可行性，并開發(fā)相應(yīng)智能化系統(tǒng)，與調(diào)度集中系統(tǒng)相互集成，實(shí)現(xiàn)列車運(yùn)行調(diào)整與信號(hào)系統(tǒng)的自動(dòng)化控制，從而優(yōu)化應(yīng)急處置，保障高鐵運(yùn)營安全，提升旅客服務(wù)水平。