特别策划高速货运动车组合理运用方式探讨乔珂等高速货运动车组合理运用方式探讨乔珂 1, 杜会谦 2, 燕春光 2, 王伟 2, 赵鹏 (1. 北京交通大学国家轨道交通技术教育与服务中心, 北京 ; 2. 中车唐山机车车辆有限公司, 河北唐山 ; 3. 北京交通大学交通运输

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缠絮范
4 years ago
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1 高速货运动车组合理运用方式探讨乔珂 1, 杜会谦 2, 燕春光 2, 王伟 2, 赵鹏 (1. 北京交通大学国家轨道交通技术教育与服务中心, 北京 ; 2. 中车唐山机车车辆有限公司, 河北唐山 ; 3. 北京交通大学交通运输学院, 北京 ) 3 摘要 : 货运动车组是我国面向高铁快捷货运市场研发的新型动车组在分析货运动车组技术特点的基础上, 通过与既有高铁快运方式进行对比, 分析货运动车组的优势以及运输需求量货运作业过程运用和检修计划等方面的特殊性从目标市场运用范围和开行方式等方面提出货运动车组的合理运用方式, 为高铁正式开行货运动车组奠定基础关键词 : 高速铁路 ; 快捷货运 ; 货运动车组 ; 检修 ; 列车开行方案中图分类号 :U292 文献标识码 :A 文章编号 : X(2019) DOI: /j.issn x 引言随着互联网技术的扩张移动购物和电子商务的发展, 我国快递行业成为增速最快的行业之一, 快递业务量从 2008 年 15.0 亿件增长至 2018 年的亿件, 11 年间增长了 33.8 倍, 未来几年快递业务量仍将继续保持增长态势在需求量增加的同时, 顾客对快递的时效性安全性等的期望也越来越高, 需求层次更加多样化, 这对既有快递运输提出了新的挑战, 同时也为高铁发展快捷货运带来了机遇针对快捷货运市场基金项目 : 国家重点研发计划项目 (2017YFB ); 北京交通大学人才基金项目 (2017RC036) 第一作者 : 乔珂 (1988 ), 男, 助理研究员, 博士 qiaoke@bjtu.edu.cn 的变化, 我国铁路深化货运改革, 相继推出了极速达当日达次晨达次日达隔日达等高铁快递产品, 逐步形成了覆盖全国的高铁快运网络 [1], 并与顺丰速运京东物流等快递企业深入合作, 不断拓展高铁快运市场, 提升铁路快运服务水平目前我国高铁快运主要采用确认车捎带运输和专用车厢的形式, 运量相对较小, 在快递运输市场的份额不到 5% 为进一步提高高铁快运的竞争力, 提升铁路快运市场份额, 需要开发和设计专用的货运动车组, 以适应大规模快递运输的需求基于我国研发的货运动车组技术方案 [2], 结合快递运输和高铁运输组织的特点, 探讨分析未来高速货运动车组运用的特殊性和合理运用方式, 为高铁正式开行货运动车组提供参考 CHINA RAILWAY 2019/10

2 1 技术特点 1.1 技术参数为满足高铁的技术标准, 货运动车组的研制以我国时速 350 km 标准动车组为基础, 其编组形式动力配置以及转向架制动系统牵引系统网络系统等关键系统的结构和参数与标准动车组保持一致, 仅针对高铁快运的装载需求, 对底架外端墙车辆内部装饰辅助电气系统等进行了适应性改进, 主要技术参数见表 1 [2] 表 1 货运动车组技术参数序号技术指标参数 1 最高运行速度 /(km h -1 ) 环境温度 / -25 ~ 40 3 定员 / 人 2 4 轮周牵引功率 / kw ~ 编组形式 4M4T 6 动车组长度 /m ~ 中间车体长度 /mm 车体宽度 /mm 车辆高度 /mm 地板面距轨面高度 /mm 轴重 /t 转向架中心距 /mm 转向架轴距 /mm 载质量 /t ~ 115( 含集装器 ),~ 85( 净载质量 ) 15 容积 /m 3 ~ 装载门 ( 宽高 )/mm 从技术参数来看, 货运动车组基本保持了与客运动车组相同的性能, 能够适应高铁的运行条件, 并且与航空货机相比, 具有一定的优势和市场竞争力在运送时间方面, 虽然货运动车组的运行速度小于航空货机, 但考虑航空延误两端配送等因素, 在 500 ~ 1500 km 内其劣势不明显在载质量方面, 航空常见的波音 757 全货机的载质量约为 30 t, 而货运动车组的载质量可以达到 115 t, 是航空全货机的 3.8 倍, 优势明显 1.2 与既有高铁快运方式技术特点对比目前, 我国已开展了捎带运输确认车运输专用车厢客货混编等 3 种方式的高铁快运服务与既有方式相比, 货运动车组具有一些新的特点 : (1) 装载能力既有方式均是依托客运动车组, 利用车厢内的空余空间或是拆除部分车厢座椅设置专用车厢放置快递货物, 因此单列车的载货能力偏小按照理想情况估计, 捎带运输的整列装载量约为 500 kg, 确认车整列装载量约为 6 t, 专用车厢单节车厢的装载量约为 5 t, 而货运动车组的净装载量就可达 85 t, 是既有高铁快运方式的 10 倍以上, 可以极大地满足快运市场需求 (2) 包装条件受客运动车组的车门宽度座椅和行李架布置等条件限制, 既有方式对货物的包装条件有一定的要求, 目前多使用集装箱和集装袋, 集装箱的尺寸为 715 mm 545 mm 410 mm, 集装袋的尺寸为 mm mm, 其中, 集装箱容积小, 对货物尺寸要求高 ; 集装袋为柔性包装容器, 对货物形状适应性强货运动车组为适应大批量的货物运输, 开发了与货运车厢相匹配的 2 种新型集装器,Ⅰ 型集装器尺寸为 mm mm mm,Ⅱ 型集装器尺寸为 mm mm mm 新型集装器的尺寸较大, 可以兼容集装箱和集装袋的优势, 既对货物的形状有较好的适应性, 也能保证装载空间的利用率 (3) 装卸条件由于既有方式的货运量较小, 同时受高铁场站设施条件限制, 目前装卸作业以人工搬运为主, 以简易机械 ( 如电动助力叉车电动地牛小拖车 ) 为辅, 货物进入车厢后, 由人工进行集装箱和集装袋的码放等工作 [3] 为适应大运量的货物快运需求, 货运动车组设计了大开度装载门带有万向球和滚柱装置的专用货运地板以及与集装器配套的站台过渡板等装置, 方便使用叉车等进行机械化装卸按照设计方案, 单车装满所需时间约为 20 min, 可有效提高装卸作业能力和效率综合来看, 货运动车组的运量更高, 对货物的包装条件限制更少, 装卸效率更高, 但也需要有相应的场站设施条件等支撑 CHINA RAILWAY 2019/10-7 -

3 2 运用的特殊性及要求 2.1 运输需求量高铁快运产品主要以文件印刷品 3C 电子产品服装鞋帽等商务文件和电商包裹为主, 该类运输需求特征随时间地区的不同有较大的差异, 货物的流向也呈现区域不均衡等特点, 既有方式由于单列车的运输能力较小, 可以较好地匹配此类需求但货运动车组的运输能力极大提高, 只有较大数量的运输需求才能满足列车开行的经济性条件, 如果高铁快运投入运营后无法获得足够数量的货源, 将会给铁路经营部门造成较大亏损因此, 为满足货运动车组开行条件, 一方面需要创新铁路与快递企业的合作方式, 充分激发货运潜能 ; 另一方面需要在运价服务质量等方面对标公路和航空, 保持一定的竞争力, 吸引更多货源 [4] 2.2 货运作业过程高铁开展快捷货物运输, 作业过程主要有货物受理装卸以及运输等, 需要车站具备仓储装卸搬运信息服务等功能, 以保障运输服务既有方式的货运量较小, 货运安检装卸等作业地点在铁路客运车站即可, 但大部分新建高铁车站缺少适合货运的设施设备, 装卸搬运分拣的效率比较低因此, 铁路部门通过预先规划货物装卸作业区域增设专门储物设备等措施来提高作业效率, 尽量减少对旅客的影响和占用站台的时间货运动车组专用于货物运输, 货运量很大, 有大规模的货物装卸作业, 集装器具的尺寸更大, 需要使用更多的自动化装卸机械, 站台占用时间也更长, 既有的高铁站台并不适应这些要求, 需要考虑新的货运作业地点按照成本线路信号等条件, 不同的学者提出了在高铁车站或动车段 / 所附近新建货运作业线利用既有线货运站和既有中铁快运行包作业基地等货运动车组作业基地建设或改造方案 [5] 新建高铁车站货运作业线的成本较高, 实施难度较大, 施工周期也较长, 但从高铁快捷货运长期发展的角度来看是比较有利的 ; 利用既有线货运站或中铁快运行包作业基地的成本较低, 在高铁车站和既有线有联络线信号系统能够兼容的条件下, 可以安排货运动车组下线进入既有货运站和基地作业, 充分利用已有的仓储安检等设施为满足货运动车组快速装卸的需求, 还需要采取重新布置站台高度购置自动升降台提升信息化水平等措施 2.3 运用和检修计划高铁的运输组织涉及列车开行方案和运行图编制动车组运用与检修线路能力利用等多个方面既有方式利用客运动车组的富裕能力, 不需要考虑列车开行方案编制动车组运用与检修等问题, 在保证货运作业条件下, 运输组织相对简单, 而货运动车组则需要重点考虑这些问题在列车开行方案和运行图编制方面, 货运动车组需要单独制定列车开行方案和运行图, 编制时的约束条件较多, 首先要合理利用高铁的线路能力, 不能影响客运动车组的开行 ; 其次货运动车组的开行计划必须与快运货物运输需求相匹配, 满足快捷货运的时效性要求 ; 最后, 还要考虑货运作业时间等, 编制的难度较大在动车组运用方面, 为充分发挥货运动车组的作用并提高其使用效率, 可能需要采用跨线运行的组织方式, 并适当增加所承运的快运产品的种类以扩大需求量因此, 货运动车组的运用方式应该更加灵活, 交路范围及交路长度也应更广, 不再拘泥于既有的固定交路甚至固定线路模式, 具备跨越不同速度等级线路运行的能力在动车组检修方面, 由于货运动车组的关键系统与客运动车组保持一致, 基本可以利用现有的动车段或动车所进行检修作业, 但需要对货运专用地板等货运设备进行专门检修, 增加货运相关的检修作业内容 3 合理运用方式 3.1 市场定位合理的市场定位是货运动车组运用的前提条件从我国快递市场来看, 干线运输市场是货运动车组的目标市场 [6] 目前, 快递干线运输主要由公路和航空完成, 公路运输的市场份额达 80% 以上, 航空运输的市场份额约 15%, 铁路运输的市场份额不到 5% 但随着快运需求量的进一步增长, 公路和航空都面临着运输能力紧张的问题, 货运动车组以其在速度安全性 CHINA RAILWAY 2019/10

4 准时性等方面的优势对快递和物流企业有很强的吸引力因此, 对接各快递企业需求, 货运动车组应在各大城市节点间开拓干线运输市场 3.2 运用范围理论上货运动车组适合运行于所有高铁线路以及城际线路, 但货运动车组的购置成本配套设施设备改造成本和运营成本都较高, 因此, 其运用应定位在货运需求量较大对该类型动车组有较强需求的线路上根据国家邮政局 2018 年统计数据, 我国东部中部和西部分别完成快递业务量亿件 62.4 亿件和 39.7 亿件, 东部地区快递业务量比重达 80% 左右, 业务量排名前 15 位的城市也主要集中在东部, 分别是广州金华上海深圳杭州北京东莞苏州成都泉州揭阳武汉温州宁波和南京, 货运动车组应主要在这些城市节点间开行上述城市主要分布于我国高铁网的京沪通道和京港澳通道沿线, 所以, 京沪高铁沪杭高铁杭深高铁宁杭高铁京广高铁广深港高铁等线路适合开行货运动车组需要注意的是, 部分货运量适合的线路同时也是运能紧张的线路, 货运动车组在这些线路上开行时需要充分考虑线路能力, 要在不影响客运动车组运行秩序的前提下合理编制列车开行方案和运行图此外, 对于部分线路能力富裕的高铁, 也可以根据快运需求的增长情况, 探索开行货运动车组, 既可提高线路能力利用率, 又可增加运输企业收入 3.3 开行方式为提高竞争力, 货运动车组应主要采用点对点开行的组织模式, 根据快捷货物运输需求的实际分布情况, 确定各 OD 点间的直达列车开行方案为充分扩大货运动车组的开行数量和覆盖范围, 在不完全具备点到点直达运量的 OD 点间, 也可利用货运动车组本身具有的快速装卸设备, 考虑开行在中间站进行中转换装的列车 (1) 无论何种组织模式, 货运动车组的始发终到站的运输量较大, 需配套的物流作业环节较多, 对货物作业场地及设施条件的要求较高现有的高铁车站均不具备进行该货物作业的可能性, 而对现有站台及设备进行改造的难度较大, 因此应考虑在高铁车站以外设置专业化的场所 (2) 中途换装模式下, 在中途站主要需完成集装器具的中转换装作业, 需要的具体条件包括货物作业办理场地货物存放场地安检场地搬运通道 [7] 站台装卸货位快速装卸机具等考虑到中途换装货物的作业量较小, 实际上上述要求对空间的需求量并不大现有高铁车站站台长度一般都超过 500 m, 对其中部分区域进行改造, 布置上述货物作业设施具有一定的可行性为避免对旅客上下车造成影响, 站台上的货物作业地点应尽可能设置于站台两端, 需中转的集装器具也应尽量集中装载在动车组的端部车厢, 车站货运设施的具体布置方式则需进行进一步的评估研究 (3) 货运动车组开行时, 为减少对既有客运动车组运行的影响, 在通过能力相对紧张的高铁线路上, 应选择相对空闲的运行时间段 ; 在通过能力相对富裕的高铁线路上, 应按照快捷货物运输需求的特点和要求选择合适的时间段在与客运动车组存在一定速差的线路上, 可以选择运行速度相近的客运动车组共同构成列车组, 以降低对高铁线路运输能力的影响此外, 对于次日达隔日达等高端产品, 可以考虑开行夜间运行的列车 [8-10] 4 结束语为满足日益增长的快捷货运市场需求, 提高高铁快运的市场竞争力, 我国已完成新型货运动车组样车的研制与捎带运输确认车等既有快运方式相比, 货运动车组在装载能力包装条件和装卸条件等方面都具有较大优势, 但在货运量货运作业过程运用与检修等方面具有其特殊性, 同时考虑经济性等因素, 需要合理确定其运用方式在市场定位方面, 干线运输市场是货运动车组的目标市场, 应注意与航空和公路形成良好的竞争和协作关系 ; 在运用范围方面, 短期内适合货运需求量较大的线路, 长期看在运输能力富裕的线路开行货运动车组可以提高运输企业收入 ; 在开行方式方面, 货运动车组应主要采用点对点开行的组织模式, 并设置专业化的作业场所未来随着货运动车组技术和配套设施设备的完善, 需要结合详细的节点需求和线路能力利用情况, 进一步研究具体的作业场所选址车站设施改造等问题 CHINA RAILWAY 2019/10-9 -

参考文献 [1] 张钰梅, 张才春, 李海鹰. 利用高速动车组列车开展快捷货运的探讨 [J]. 铁道运输与经济,2013, 35(11):64-70. [2] 丁立卿, 熊力, 梁永廷. 高速货运动车组的研制 [J]. 中国铁路,2017(11):96-103. [3] 霍明坤. 基于空铁博弈的高铁快递列车开行方案设计研究 [D]. 北京 : 北京交通大学,2018. [4] 仇戈, 周健.

5 参考文献 [1] 张钰梅, 张才春, 李海鹰. 利用高速动车组列车开展快捷货运的探讨 [J]. 铁道运输与经济,2013, 35(11): [2] 丁立卿, 熊力, 梁永廷. 高速货运动车组的研制 [J]. 中国铁路,2017(11): [3] 霍明坤. 基于空铁博弈的高铁快递列车开行方案设计研究 [D]. 北京 : 北京交通大学,2018. [4] 仇戈, 周健. 高速铁路快运发展对策的探讨 [J]. 铁道运输与经济,2018,40(5): [5] 董恺凌. 高速铁路快捷货物运输组织相关问题研究 [D]. 成都 : 西南交通大学,2014. [6] 周建勤, 米晓芳. 我国铁路现代物流发展模式探究 [J]. 铁道运输与经济,2014,36(10): [7] 周红云. 高铁极速达快运产品发展策略研究 [J]. 铁道运输与经济,2018,40(7): [8] 方奕. 德国铁路高速货运产品设计和实践经验 [J]. 中国铁路,2018(1): [9] 郭帅, 郭彦, 张建平. 铁路快捷货运产品优化研究 [J]. 中国铁路,2019(3): [10] 解筱文. 采用智慧众包物流模式发展高铁快运的研究 [J]. 中国铁路,2018(5): 责任编辑李凤玲收稿日期 Utilization Plan for High-speed Freight EMU Trains QIAO Ke 1,DU Huiqian 2,YAN Chunguang 2,WANG Wei 2,ZHAO Peng 3 (1. State Research Center of Rail Transit Training and Accreditation,Beijing Jiaotong University,Beijing ,China; 2. CRRC Tangshan Co Ltd,Tangshan Hebei ,China; 3. School of Traffic and Transportation,Beijing Jiaotong University,Beijing ,China) Abstract:The high-speed freight EMU train is a new type of EMU train developed by CR for high speed freight transport. After analyzing its technical characteristics and making comparison with the existing high speed rail freight express, the paper explores the strengths of the freight EMU train and its features in transportation demand, operation process and utilization and maintenance plan. The paper also proposes rational utilization plan for the trains in terms of target market, application scope and operating scheme, laying solid foundation for the operation of high-speed freight EMU trains. Keywords:high speed railway;express freight;freight EMU train;inspection & maintenance;train operating scheme CHINA RAILWAY 2019/10

第期曹源等形式化方法在列车运行控制系统中的应用

第期曹源等形式化方法在列车运行控制系统中的应用第卷第期年月交通运输工程学报曹源唐涛徐田华穆建成为了确保列车运行控制系统设计和开发的正确性比较了仿真测试和形式化种能够验证系统设计正确性的方式根据列车运行控制系统对安全的苛求性提出了个与系统安全相关的重要特性即实时性混成性分布并发性反应性并分析了与这些特性相关的具体形式化方法通过对每种形式化方法的数学基础和应用范围的分析和归类给出了各种方法的优势和不足