出品 | 網(wǎng)易新聞
作者 | 逸辰，工程科技領(lǐng)域研究人員
截止今年12月底，中國的高鐵里程突破3.5萬公里，占全球高鐵里程的三分之二還多。而在中國的眾多高鐵線路中，京滬高鐵絕對是可圈可點(diǎn)的一條。
作為世界上一次建成里程最長、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)最高的高速鐵路，京滬高速鐵路正線全長達(dá)到了1318km的驚人長度，總投資約2209億元，平均每公里造價1.676億元。
它也是中國乃至世界上最賺錢的高鐵線路，憑借著巨大的客流量，在每公里票價僅為日本新干線四分之一的情況下，京滬高鐵全年的營收達(dá)到了三百多億元，凈利潤一百多個億，相當(dāng)于每三天就凈賺1個億。
而且，京滬高速鐵路全線采用動車組列車運(yùn)行，為沿線旅客出行帶來了極佳的乘坐體驗。
（一）縱貫三市四省，累計發(fā)送旅客超10億人次
從線路走向來看，京滬高速鐵路縱貫北京、天津、上海三大直轄市及河北、山東、安徽、江蘇四省，全線共設(shè)24個車站。
在2016年修訂的《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》中，京滬高速鐵路被賦予“八縱八橫”高速鐵路主通道之一的重要地位，足以看出其在中國高速鐵路網(wǎng)中的分量。
?。v貫三市四省的京滬高速鐵路線路示意圖）
從運(yùn)量角度來看，根據(jù)京滬高速鐵路招股說明書：截至2019年9月30日，京滬高速鐵路全線累計開行列車99.19萬列，累計發(fā)送旅客10.85億人次，可以說，京滬高速鐵路的運(yùn)行取得了極大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。
京滬高速鐵路開行的動車組列車包括本線列車和跨線列車，本線列車即為全程在京滬高速鐵路上運(yùn)行的動車組列車，而跨線列車即為有部分運(yùn)行區(qū)段位于京滬高速鐵路上，但起點(diǎn)站、終點(diǎn)站至少有一個不在京滬高速鐵路上的動車組列車。
（具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的中國標(biāo)準(zhǔn)動車組“復(fù)興號”動車行駛在京滬高速鐵路上）
從速度角度來看，北京至上海列車最短運(yùn)行時間已經(jīng)縮短到4.5小時以內(nèi)，對于乘客而言，這個速度足以一日在京、滬之間輕松實(shí)現(xiàn)往返，帶來了極大的便利。
2011年1月9日，在京滬高速鐵路先導(dǎo)段運(yùn)行試驗中，新一代“和諧號”CRH380BL高速動車組最高速度達(dá)到487.3公里/小時，要知道，這個速度已經(jīng)接近噴氣飛機(jī)低速巡航的速度，如此驚人速度足以使京滬高速鐵路相較航空運(yùn)輸具有極強(qiáng)的競爭力。
中國高鐵一次次刷新世界鐵路運(yùn)營試驗最高速，不斷上演“京滬奇跡”。
（二）先進(jìn)軌道交通裝備，不同型號各顯神通
當(dāng)高鐵線路修建完成后，接下來就要選擇合適的動車組列車。
這里進(jìn)行一個簡單科普，很多人對“高鐵”、“動車組”、“動車”這幾個概念分不清。
簡單來說，“高鐵”是指設(shè)計速度在一定閾值以上的高速鐵路線路。根據(jù)中國國家鐵路局定義，中國高鐵為設(shè)計開行時速250公里以上（含預(yù)留）、初期運(yùn)營時速200公里以上的客運(yùn)列車專線鐵路。
而“動車組”為若干節(jié)帶驅(qū)動力的車廂（簡稱“動車”）、若干節(jié)不帶驅(qū)動力的車廂（簡稱“拖車”）的組合，以8輛編組動車組為例，分為4動4拖，6動2拖。
?。?動4拖動車組編組結(jié)構(gòu)示意圖，作者自繪）
一般來說，高鐵上幾乎可以開行各種型號的動車組，但動車組不一定運(yùn)行在高鐵上。
我們平常所說的“G”字頭列車為高速動車組列車、“D”為一般動車組列車、“C”為城際動車組列車。
眾所周知，動車組列車的編組數(shù)決定了一列車能夠運(yùn)送的旅客數(shù)量。
在實(shí)際運(yùn)營中，一般會采用8輛短編組列車，但在國慶、春節(jié)等客流高峰期，鐵路部門會采用重聯(lián)的方式將兩列8輛短編組列車重聯(lián)為16輛編組列車，增加了列車編組數(shù)，同時增加了運(yùn)送旅客數(shù)量。
?。ā八{(lán)海豚”CR400AF型動車組、金鳳凰”CR400BF型動車組重聯(lián)運(yùn)行）
動車組重聯(lián)雖然解編較為靈活，但是列車中間的車頭影響載客能力，而且中間的“重聯(lián)”部分乘務(wù)員、旅客也無法通過。因此，中國陸續(xù)研制出16輛、17輛不同編組的系列化“復(fù)興號”動車組。
?。ú煌吞杽榆嚱M技術(shù)指標(biāo)，作者根據(jù)公開數(shù)據(jù)自繪）
采取研制出的新型號16輛編組、17輛編組長編組動車組列車后，單次列車運(yùn)送旅客的數(shù)量增加了，同時車頭的損耗也減少了。
另外，對于旅客來說，以往重聯(lián)的“復(fù)興號”無法從車廂頭部走到尾部，而長編組列車卻可以滿足這個需求，也方便了動車組乘務(wù)員的乘務(wù)工作。
（三）先進(jìn)的運(yùn)行控制系統(tǒng)，堪稱保證行車安全的“最強(qiáng)大腦”
京滬高速鐵路上動車組列車能夠以高速安全運(yùn)行，離不開中國先進(jìn)安全、自主可控的列車控制系統(tǒng)。
京滬高速鐵路裝備的是CTCS3級列車運(yùn)行控制系統(tǒng)，為基于無線傳輸信息并采用軌道電路檢測列車占用的列控系統(tǒng)，面向區(qū)段是300km/h及以上高速鐵路。
?。–TCS-3級高鐵列車運(yùn)行控制系統(tǒng)原理圖）
CTCS-3級列控系統(tǒng)包括車載設(shè)備、地面軌旁設(shè)備、室內(nèi)設(shè)備三部分。
車載設(shè)備由車載安全計算機(jī)（VC）、GSM-R無線通信單元（RTU）、軌道電路信息接收單元（TCR）、應(yīng)答器信息接收模塊（BTM）、記錄單元（JRU/DRU）、人機(jī)界面（DMI）、列車接口單元（TIU）等組成；
地面軌旁設(shè)備主要有：由ZPW-2000系列軌道電路、應(yīng)答器（含LEU）、GSM-R通信接口設(shè)備等組成；
室內(nèi)設(shè)備主要有：RBC（無線閉塞中心）、TCC（列控中心）、臨時限速服務(wù)器、計算機(jī)聯(lián)鎖、GSM-R移動交換中心、CTC（行車指揮中心）。
?。–TCS-3級高鐵列車運(yùn)行控制系統(tǒng)各部分設(shè)備）
根據(jù)中國鐵路通信信號官網(wǎng)介紹：依據(jù)行車計劃，CTC（行車指揮中心）主動生成列車進(jìn)路序列，計算機(jī)聯(lián)鎖根據(jù)該序列排列車站列車進(jìn)路，并將進(jìn)路信息通過信號安全數(shù)據(jù)網(wǎng)發(fā)送給RBC（無線閉塞中心）和TCC（列控中心），由無線閉塞中心和列控中心運(yùn)算生成行車許可，分別通過GSM-R無線網(wǎng)絡(luò)和ZPW-2000軌道電路及應(yīng)答器發(fā)送給車載設(shè)備，根據(jù)收到的行車許可，車載設(shè)備生成目標(biāo)距離連續(xù)速度模式曲線，監(jiān)控列車運(yùn)行。
?。ɑ跍?zhǔn)移動閉塞的速度一目標(biāo)距離曲線模式，作者自繪）
如圖所示，CTCCS3系統(tǒng)下，在后方運(yùn)行的動車組列車以禁止信號或前方動車組的尾部為目標(biāo)點(diǎn)，系統(tǒng)計算出一個重要參數(shù)——后車距離前車目標(biāo)點(diǎn)距離，同時考慮前車的運(yùn)行速度、線路條件（坡度、曲線半徑等）、動車組性能參數(shù)，計算出后車的允許速度曲線。
值得指出的是，為了安全性考慮，在動車組列車實(shí)際運(yùn)行中，實(shí)際速度曲線位于允許速度曲線下方，最大限度地保證了高速動車組列車行車安全。
（四）“按流開車”定期調(diào)整，設(shè)計列車開行方案大有講究
以上三部分對高鐵線路、動車組列車、列車運(yùn)行控制系統(tǒng)進(jìn)行了介紹，接下來讓我們來到線路運(yùn)營的階段，也就是要解決“車如何開”的問題，這就涉及到編制京滬高速鐵路列車的開行方案。
什么是列車開行方案？列車開行方案就是確定列車開行的起點(diǎn)站、終點(diǎn)站、經(jīng)停站以及不同形式列車的開行對數(shù)，開行方案的設(shè)計要遵循“按流開車”的原則，即根據(jù)實(shí)際沿途車站的客流需求設(shè)計最合適的開行方案，并根據(jù)實(shí)際客流的變化對列車開行方案定期進(jìn)行調(diào)整。對開行方案進(jìn)行優(yōu)化，可有效提升客座率、列車開行質(zhì)量。
（列車停站模式形式示意圖，作者自繪）
?。ㄗⅲ耗Ｊ?、模式4在京滬高速鐵路運(yùn)營中未實(shí)現(xiàn)，此處為保證模式全面，故列出）
從定性的角度來說，顯然應(yīng)該讓客流量比較大的站多停幾趟列車，讓客流量比較小的站少停幾趟列車，但實(shí)際的動車組運(yùn)營計劃是十分精確的，定性分析遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，必須給出上行、下行方向的列車具體開行數(shù)。
一般來說，列車從北京出發(fā)前往其它站為下行方向，列車從其它站開向北京為上行方向，沿途的停站模式又可分為一站直達(dá)、大站停、擇站停、站站停等模式。在一條線路的實(shí)際運(yùn)營中，可能采取上述4種模式中的數(shù)種。
在確定開行方案時，不僅要考慮旅客乘車的方便程度，也要考慮鐵路運(yùn)輸部門的運(yùn)營成本等因素，要在旅客和鐵路部門的成本之間取得一個平衡，確定出較為合適的列車開行方案。
（五）出行高峰期一票難求，京滬高鐵運(yùn)力能否進(jìn)一步提升？
當(dāng)京滬高速鐵路列車開行方案確定下來后，接下來將形成京滬高速鐵路列車運(yùn)行圖。
什么是列車運(yùn)行圖？列車運(yùn)行圖規(guī)定了列車在鐵路區(qū)間運(yùn)行及在車站到發(fā)、通過的時刻，是組織列車運(yùn)行的一個重要技術(shù)文件。
列車運(yùn)行圖如下圖所示：中國的列車運(yùn)行圖以橫軸表示時間，以縱軸表示距離，水平線表示各車站的中心線，水平線之間的間隔表示車站之間的距離，運(yùn)行圖上的斜直線直觀地展示了列車在不同時刻的位置，稱為列車運(yùn)行線，運(yùn)行圖上所標(biāo)的數(shù)字表示列車在沿途車站的停車、發(fā)車或通過時分。
?。熊囘\(yùn)行圖示意圖）
?。ㄗⅲ褐猿霈F(xiàn)運(yùn)行線交叉，是因為上行、下行兩個方向的列車行車計劃均放在一張圖中）
觀察列車運(yùn)行圖可以看出，衡量京滬高速鐵路運(yùn)輸能力的指標(biāo)主要是列車開行數(shù)量，而列車開行數(shù)量主要由最小列車追蹤間隔、列車開行速度決定，京滬高速鐵路設(shè)計目標(biāo)時速為350km/小時，設(shè)計區(qū)間最小列車追蹤間隔3分鐘。
值得指出的是，鋪畫京滬列車運(yùn)行圖時，不可能將一天24h均利用上，這是因為高速鐵路存在“天窗期”，為施工和維修作業(yè)預(yù)留時間。
為了保證高鐵動車組行車安全，天窗一般是在午夜至凌晨，在列車停運(yùn)的幾小時內(nèi)，鐵路工人進(jìn)行施工或?qū)€路、供電、通信設(shè)備等進(jìn)行檢查、維修。
近年來，客流量的不斷增長使京滬高速鐵路接近飽和運(yùn)行，沿途各站經(jīng)?！耙黄彪y求”，在此背景下，京滬高鐵面臨對列車運(yùn)行圖、行車調(diào)度指揮等進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)一步提升運(yùn)輸能力的情況
結(jié)語
作為京滬經(jīng)濟(jì)走廊的重要組成部分，京滬高鐵極大地帶動了沿線城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，以京滬高速鐵路為代表，中國高鐵在工程建設(shè)、裝備制造、運(yùn)營調(diào)度等方面總體技術(shù)水平已進(jìn)入世界先進(jìn)行列，成為中國的一張閃亮名片。
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