田婉琪，趙 鵬，喬 珂，宋文波

TIAN Wanqi1，ZHAO Peng2，QIAO Ke3，SONG Wenbo4

（1.北京交通大學(xué) 軌道交通運(yùn)行控制系統(tǒng)國(guó)家工程研究中心，北京 100044；2.北京交通大學(xué) 交通 運(yùn)輸學(xué)院，北京 100044；3.北京交通大學(xué) 國(guó)家軌道交通培訓(xùn)與認(rèn)證研究中心，北京 100044；4.中國(guó)鐵路成都局集團(tuán)有限公司 成都北車(chē)站，成都 610500)

《中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》(2018 年調(diào)整)[1]提出鐵路網(wǎng)的遠(yuǎn)景規(guī)劃應(yīng)適應(yīng)全面建設(shè)小康社會(huì)的目標(biāo)要求，擴(kuò)大規(guī)模，完善結(jié)構(gòu)，提高質(zhì)量，快速擴(kuò)充運(yùn)輸能力，迅速提高裝備水平。目前，我國(guó)的鐵路網(wǎng)已初具規(guī)模。東部地區(qū)鐵路網(wǎng)比較稠密，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)較高，而西部地區(qū)路網(wǎng)稀疏，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)較低，主要以大能力區(qū)際干線和煤運(yùn)通道為主，快速鐵路網(wǎng)建設(shè)相對(duì)落后[2]。相對(duì)一般鐵路而言，稀疏鐵路是指客貨運(yùn)量較少、運(yùn)行速度較慢、線路條件復(fù)雜的一類(lèi)鐵路線路，主要分布于我國(guó)人煙稀少、地勢(shì)地貌環(huán)境惡劣、交通不便捷的地區(qū)。我國(guó)典型的稀疏鐵路線路有青藏鐵路、川藏鐵路、南疆鐵路、敦格鐵路、和若鐵路等，以西部地區(qū)較為典型，除此之外，東北也有少量稀疏鐵路。目前，稀疏鐵路線路技術(shù)相對(duì)落后，運(yùn)營(yíng)條件普遍較差，運(yùn)輸組織管理水平受限[3]，針對(duì)稀疏鐵路的基本特征研究及運(yùn)輸組織研究較少。分析稀疏鐵路線路的基本技術(shù)特征、社會(huì)環(huán)境特征，提出稀疏鐵路運(yùn)營(yíng)主要存在問(wèn)題?；谙∈梃F路的運(yùn)輸需求特征，分析稀疏鐵路的3 種典型的運(yùn)輸組織模式，對(duì)稀疏鐵路的“無(wú)人化”和“免維修”運(yùn)輸組織管理進(jìn)行探討。

1 稀疏鐵路的特征分析

1.1 基本技術(shù)特征

稀疏鐵路這類(lèi)特殊而重要的線路，除了具備大部分普通鐵路承擔(dān)客貨運(yùn)輸、加強(qiáng)區(qū)域合作和經(jīng)濟(jì)聯(lián)系、帶動(dòng)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展等作用外，還具有貫徹我國(guó)民族政策、加強(qiáng)民族團(tuán)結(jié)、維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定以及促進(jìn)國(guó)際交流等特殊作用。特別是在國(guó)家軍事戰(zhàn)備以及災(zāi)害救援等特殊時(shí)期，可以起到鞏固國(guó)防、加強(qiáng)國(guó)家資源調(diào)配等方面的特殊作用[4]。稀疏鐵路在平日承擔(dān)的客貨運(yùn)量較少，但在特殊時(shí)期應(yīng)具備通過(guò)調(diào)度指揮實(shí)現(xiàn)高密度、大運(yùn)量的運(yùn)行條件。因此，優(yōu)化運(yùn)輸組織方式，提高運(yùn)輸效率對(duì)稀疏鐵路的運(yùn)營(yíng)管理具有重要意義。我國(guó)典型的稀疏鐵路線路主要特征包括以下方面。

（1）分布地區(qū)。稀疏線路的起訖點(diǎn)一般位于我國(guó)偏遠(yuǎn)山區(qū)、高原地區(qū)等，或沿線多途徑偏遠(yuǎn)山區(qū)、高原地區(qū)等，周?chē)鷧^(qū)域未形成鐵路網(wǎng)或交 通網(wǎng)。

（2）運(yùn)量范圍。稀疏線路沿線人口密度較低，出行需求和對(duì)外交流較少，客貨運(yùn)量一般較小。但部分地區(qū)富含礦產(chǎn)能源、動(dòng)植物資源等，貨運(yùn)量相對(duì)較大。

（3）運(yùn)行速度。由于地形地貌特征的制約，稀疏鐵路線路曲線較多、平面性差，線路允許速度偏低，大部分線路的允許速度為100～140 km/h。

（4）單復(fù)線設(shè)置及閉塞方式。稀疏鐵路受自然條件限制，建設(shè)難度大，初期一般建設(shè)為單線鐵路，復(fù)線率低。因?yàn)檫\(yùn)量較小，同時(shí)受地形和牽引能力的影響，稀疏鐵路多采用半自動(dòng)閉塞方式。單線半自動(dòng)閉塞鐵路的運(yùn)力在線路投入運(yùn)營(yíng)初期基本與運(yùn)輸需求相適應(yīng)。

（5）車(chē)站設(shè)置。西部地區(qū)人煙稀少、人口密度較低，車(chē)站設(shè)置相對(duì)稀疏，站間距長(zhǎng)，區(qū)間列車(chē)運(yùn)行時(shí)分長(zhǎng)，行車(chē)密度較低。在各類(lèi)別的車(chē)站中，中間站和“無(wú)人站”占比較大，編組站較少，車(chē)站編組作業(yè)能力低。

例如，青藏鐵路是具有代表性的稀疏鐵路。青藏鐵路線路設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)如表1 所示。

表1 青藏鐵路線路設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)Tab.1 Design and technical parameters of Qinghai-Tibet Railway

1.2 經(jīng)濟(jì)社會(huì)環(huán)境特征

稀疏鐵路所處地區(qū)自然環(huán)境條件復(fù)雜，地理位置特殊，鐵路建設(shè)和運(yùn)營(yíng)技術(shù)難度相對(duì)較大。這些因素對(duì)稀疏鐵路線路的建設(shè)、機(jī)車(chē)車(chē)輛設(shè)計(jì)、牽引供電方式、列控系統(tǒng)、調(diào)度指揮、運(yùn)營(yíng)安全等各個(gè)方面都提出了更高的要求。典型的稀疏鐵路線路所在區(qū)域的經(jīng)濟(jì)社會(huì)包括以下特征[5]。

（1）礦產(chǎn)、動(dòng)植物等自然資源豐富。

（2）自然環(huán)境復(fù)雜，地質(zhì)條件差，氣候惡劣。西南地區(qū)地勢(shì)高峻，地貌結(jié)構(gòu)以山地、高原為主，西北地區(qū)地形復(fù)雜，山地、高原、盆地、丘陵、平原等各種地形俱全。氣候惡劣，大風(fēng)、雨、雪頻繁，高寒、缺氧問(wèn)題嚴(yán)重。復(fù)雜的自然環(huán)境使鐵路線路的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)維護(hù)難度加大。

（3）少數(shù)民族聚居，社會(huì)文化環(huán)境特殊。稀疏鐵路沿線地區(qū)傳統(tǒng)觀念和意識(shí)強(qiáng)，對(duì)外交流機(jī)會(huì)少，對(duì)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)新觀念、新習(xí)慣的適應(yīng)程度偏弱，少數(shù)民族地區(qū)的宗教影響較強(qiáng)。

（4）地區(qū)存在較長(zhǎng)的國(guó)境線。我國(guó)西部地區(qū)共與12 個(gè)國(guó)家接壤，陸地邊境線長(zhǎng)度超過(guò)1.8 萬(wàn)km， 約占全國(guó)陸地邊境線的91%；與東南亞許多國(guó)家隔海相望，有大陸海岸線1 595 km，約占全國(guó)海岸線的10%。

（5）鐵路網(wǎng)稀疏落后，交通運(yùn)輸不發(fā)達(dá)。我國(guó)西部地區(qū)面積占全國(guó)的55%，而鐵路營(yíng)業(yè)里程僅占全國(guó)的25%左右[6]，且運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)密度低，線路質(zhì)量差，各種運(yùn)輸方式缺乏合理分工，發(fā)展不協(xié)調(diào)。目前，我國(guó)西部地區(qū)運(yùn)能不完全適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要，妨礙了東、西部交流，不利于西部沿邊地區(qū)經(jīng)濟(jì)的繁榮。

（6）經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對(duì)落后，沿線未形成完整的經(jīng)濟(jì)帶。西部地區(qū)原有經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)比較薄弱，西藏、青海、寧夏、甘肅的GDP 遠(yuǎn)低于其他省、市、自治區(qū)，該地區(qū)的鐵路網(wǎng)的發(fā)展受到很大限制。

1.3 主要存在問(wèn)題

稀疏鐵路所服務(wù)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)環(huán)境的特殊性，決定了稀疏鐵路在前期規(guī)劃、建設(shè)和后期運(yùn)營(yíng)管理、使用維護(hù)等多個(gè)方面均與一般鐵路線路有一定差別。目前存在的問(wèn)題主要包括以下方面。

（1）稀疏鐵路規(guī)模小、質(zhì)量差、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)低、地區(qū)周?chē)葱纬赏暾穆肪W(wǎng)。

（2）現(xiàn)有交通基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)水平落后，如西部鐵路的復(fù)線率低，僅為15.4%，低于全國(guó)水平近19%[7]。由于稀疏鐵路以單線為主，運(yùn)行速度較低，閉塞方式多采用半自動(dòng)閉塞，再加上牽引設(shè)備不足，嚴(yán)重制約了線路的運(yùn)輸能力。

（3）與東部經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的聯(lián)系通道較少，既有通道運(yùn)輸能力基本飽和，不能滿足以長(zhǎng)途、快速為主的客流出行需求

（4）不具備在特殊時(shí)期(軍事戰(zhàn)時(shí)、搶險(xiǎn)救災(zāi)等)高密度、大運(yùn)量運(yùn)行的條件，不支持通過(guò)調(diào)度指揮實(shí)現(xiàn)線路運(yùn)量大幅度提升。

2 稀疏鐵路運(yùn)輸組織模式分析

2.1 稀疏鐵路運(yùn)輸需求特點(diǎn)

稀疏鐵路運(yùn)輸需求主要受到稀疏鐵路所在地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)特征、既有交通運(yùn)輸結(jié)構(gòu)、資源的分布及開(kāi)發(fā)利用、國(guó)家政策扶持、地理人口特征5 個(gè)方面因素的影響[7]，其特點(diǎn)主要包括以下方面。

（1）需求總量相對(duì)較少。稀疏鐵路所在地區(qū)自然條件惡劣，吸引范圍內(nèi)人煙稀少，本地人口活動(dòng)頻率較低。運(yùn)輸需求總量相對(duì)一般線路較少，尤其是客運(yùn)量。2014 年西部地區(qū)旅客發(fā)送量為4.34 億人，僅占全國(guó)旅客發(fā)送量的18.63%，其中地區(qū)內(nèi)旅客發(fā)送量3.33 億人，占西部地區(qū)旅客發(fā)送量的76.75%；而西部發(fā)往東部的旅客發(fā)送量為1.01 億人，占西部旅客總發(fā)送量的23.25%[8]。與東部地區(qū)相比，西部地區(qū)人員交流需求有很大的增長(zhǎng)空間。貨運(yùn)方面，2014 年西部地區(qū)鐵路貨運(yùn)量為9.95 億t， 占全國(guó)鐵路總貨運(yùn)量的32.48%，貨運(yùn)流向主要為東部地區(qū)，貨運(yùn)品類(lèi)構(gòu)成以煤炭、焦炭、鋼鐵等大宗物資為主，其中煤炭的貨運(yùn)量占總貨運(yùn)量的54.57%[8]。

（2）以貨運(yùn)為主運(yùn)距較長(zhǎng)。由于廣大的西部地區(qū)人口稀少，而能源、資源非常豐富，目前西部地區(qū)的鐵路運(yùn)輸以貨運(yùn)為主。為促使資源優(yōu)勢(shì)向經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)變，貨物運(yùn)輸將在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)在鐵路運(yùn)輸中占主導(dǎo)地位。西部各省區(qū)大多處于工業(yè)化起步階段，其工業(yè)產(chǎn)品附加值低，主要以原料和半成品運(yùn)輸為主，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理。在相同的工業(yè)產(chǎn)值的情況下，西部地區(qū)所產(chǎn)生的貨運(yùn)量、貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量均較大，運(yùn)輸距離長(zhǎng)。

（3）運(yùn)輸需求逐漸增長(zhǎng)。隨著西部大開(kāi)發(fā)的不斷推進(jìn)和“一帶一路”倡議的實(shí)施，在今后較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，西部鐵路運(yùn)輸需求將隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展逐漸增長(zhǎng)。運(yùn)量的生成與地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)有很大關(guān)系。2018 年西部12 省區(qū)市鐵路客運(yùn)周轉(zhuǎn)量為3140.84 億人公里，占全國(guó)鐵路客運(yùn)周轉(zhuǎn)量的22.20%。2016—2018 年，西部地區(qū)鐵路旅客周轉(zhuǎn)量從2633.12 億人公里增長(zhǎng)為3140.84 億人公里，年增長(zhǎng)率為9.6%。隨著西部開(kāi)放步伐的逐步加快，東、西部經(jīng)濟(jì)文化交流的日益繁榮，西部客運(yùn)需求必然快速增長(zhǎng)。因此，西部鐵路運(yùn)輸需求的規(guī)模和數(shù)量在較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)將保持快速增長(zhǎng)勢(shì) 頭[9]。2016—2018 年西部典型省、自治區(qū)旅客周轉(zhuǎn)量如表2 所示；2016—2018 年西部地區(qū)(12 省、市、自治區(qū))總旅客周轉(zhuǎn)量如表3 所示[10]。

表2 2016—2018 年西部典型省、自治區(qū)鐵路旅客周轉(zhuǎn)量 億人公里Tab.2 Railway passenger turnover (2016-2018) in typical provinces and autonomous regions in Western China

表3 2016—2018 年西部地區(qū)(12 省、市、自治區(qū)) 鐵路旅客周轉(zhuǎn)量Tab.3 Railway passenger turnover (2016-2018) in Western China (12 provinces, municipalities and autonomous regions)

（4）運(yùn)輸需求在季節(jié)和時(shí)間上和具有較大波動(dòng)性?？瓦\(yùn)方面，西部地區(qū)自然條件惡劣，吸引范圍內(nèi)人煙稀少，本地人口活動(dòng)頻率較低，客流大多來(lái)自外線，旅客運(yùn)輸在季節(jié)、時(shí)間上有較大波動(dòng)性?？瓦\(yùn)需求具有總量規(guī)模小、增長(zhǎng)快、季節(jié)波動(dòng)性大、外來(lái)旅客為主體的旅游客流比重大等特征。貨運(yùn)方面，西部地區(qū)的貨運(yùn)需求具有明顯的地域性、季節(jié)性和方向上的不平衡性。鐵路大宗貨物的運(yùn)輸需求取決于國(guó)土資源開(kāi)發(fā)程度和公路運(yùn)輸集散 能力。

2.2 運(yùn)輸組織模式分析

稀疏鐵路作為特殊的鐵路線路，存在多種不同的運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景。因此，需要根據(jù)其線路技術(shù)特點(diǎn)、客貨運(yùn)量的特征，對(duì)原有的鐵路運(yùn)輸組織模式進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，采用與稀疏鐵路特征相匹配的運(yùn)輸組織模式。為滿足稀疏鐵路在特殊情況下的運(yùn)輸需求，調(diào)度中心的系統(tǒng)中應(yīng)根據(jù)不同的運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景設(shè)計(jì)匹配多套運(yùn)行模式，并針對(duì)每種模式制訂預(yù)案，實(shí)現(xiàn)在突發(fā)事件發(fā)生時(shí)的快速應(yīng)對(duì)和調(diào)整。依據(jù)不同場(chǎng)景下運(yùn)輸組織的要求，稀疏鐵路的運(yùn)輸組織模式可以分為以下幾類(lèi)。

（1）日?？拓浶枨筮\(yùn)輸組織。稀疏鐵路日常運(yùn)輸組織依據(jù)需求特征按照計(jì)劃執(zhí)行，組織方式與一般鐵路相同。該模式下，稀疏鐵路運(yùn)輸需求隨時(shí)間波動(dòng)，列車(chē)的運(yùn)行密度也隨之波動(dòng)。在小運(yùn)量條件下，這種需求的波動(dòng)加大了運(yùn)輸組織難度，降低鐵路運(yùn)營(yíng)效益。因此，可以基于運(yùn)輸需求，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)列車(chē)開(kāi)行密度的調(diào)整，加強(qiáng)需求與運(yùn)力的綜合平衡，提高二者之間的匹配程度，達(dá)到兼顧需求和效益的目標(biāo)。

（2）軍事戰(zhàn)時(shí)運(yùn)輸組織。軍事戰(zhàn)時(shí)應(yīng)滿足高密度、大運(yùn)量運(yùn)行的條件，需要支持通過(guò)調(diào)度指揮實(shí)現(xiàn)線路大運(yùn)量的運(yùn)輸條件。同時(shí)，還應(yīng)充分考慮軍事運(yùn)輸需求的特點(diǎn)，建立和完善軍事運(yùn)輸能力后備和運(yùn)輸后勤保障體系，滿足軍事運(yùn)輸中危險(xiǎn)品和闊大貨物運(yùn)輸需求，保證高效優(yōu)質(zhì)完成軍事運(yùn)輸任務(wù)。線路通過(guò)能力條件允許時(shí)，可以通過(guò)調(diào)整運(yùn)行圖、提高牽引質(zhì)量和行車(chē)密度的方式提高運(yùn)輸能力。當(dāng)區(qū)間已經(jīng)達(dá)到最大通過(guò)能力上限時(shí)，可以考慮提高信號(hào)系統(tǒng)性能，改善設(shè)施設(shè)備條件，從根本上提高線路區(qū)間通過(guò)能力。

（3）災(zāi)害事故運(yùn)輸組織。稀疏鐵路線路容易出現(xiàn)自然災(zāi)害，針對(duì)自然災(zāi)害的類(lèi)型，建立和完善災(zāi)害事故預(yù)警系統(tǒng)，形成多級(jí)應(yīng)急響應(yīng)和應(yīng)急機(jī)制，加強(qiáng)預(yù)警系統(tǒng)自動(dòng)化管理，提高重點(diǎn)流程的響應(yīng)和處理效率。

2.3 “無(wú)人化”和“免維修”運(yùn)輸組織管理分析

由于稀疏鐵路線路沿線人煙稀少、自然條件較為惡劣，運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本較高，我國(guó)稀疏鐵路應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)“無(wú)人化”和“免維修”的運(yùn)輸組織管理，適應(yīng)將來(lái)運(yùn)輸需求的增加和應(yīng)對(duì)突發(fā)事件對(duì)運(yùn)力的要求。

（1）研發(fā)適應(yīng)稀疏鐵路的列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)，采用先進(jìn)的移動(dòng)閉塞或自動(dòng)閉塞技術(shù)，加強(qiáng)對(duì)列車(chē)運(yùn)行的保障，實(shí)現(xiàn)無(wú)人區(qū)列車(chē)運(yùn)行控制信息化和中間站行車(chē)作業(yè)自動(dòng)化。

（2）采用高可靠的固定設(shè)備，盡量減少設(shè)備檢修和維護(hù)工作量。同時(shí)，應(yīng)用先進(jìn)的固定設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和監(jiān)控技術(shù)，建立基于網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的稀疏鐵路綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，為設(shè)備維護(hù)和施工組織提供決策依據(jù)。

（3）實(shí)現(xiàn)智能運(yùn)營(yíng)維護(hù)，建立硬件系統(tǒng)綜合維修基地，改革設(shè)備修制、修程，減少維修工點(diǎn)和維修人員。維修工作人員的配置應(yīng)盡量滿足“一職多能，兼職兼崗”的要求。

（4）施工機(jī)械化、科學(xué)化。針對(duì)稀疏鐵路特殊的自然環(huán)境以及惡劣的工作環(huán)境，為了提高設(shè)備維修和施工組織的效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，在各種設(shè)備維修和施工作業(yè)中應(yīng)盡可能實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。

（5）列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)應(yīng)含有多套運(yùn)行模式，預(yù)設(shè)多種運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景預(yù)案，能實(shí)現(xiàn)突發(fā)事件發(fā)生時(shí)的快速響應(yīng)。

3 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)稀疏鐵路線路的基本技術(shù)特征、運(yùn)輸需求特點(diǎn)，稀疏鐵路線路日常運(yùn)輸需求量較少，而在特殊時(shí)期應(yīng)具備高密度、大運(yùn)量運(yùn)行的條件，能夠支持通過(guò)調(diào)度指揮實(shí)現(xiàn)線路大運(yùn)量的運(yùn)輸條件，將來(lái)的發(fā)展方向是實(shí)現(xiàn)基于動(dòng)態(tài)間隔的運(yùn)能可配置的新型列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)技術(shù)，即根據(jù)運(yùn)輸需求實(shí)現(xiàn)列車(chē)運(yùn)行組織的實(shí)時(shí)調(diào)整、配套運(yùn)輸設(shè)備智能調(diào)整和維護(hù)，提高運(yùn)輸能力和運(yùn)輸效率。