基于客流需求分析的高速铁路谱系化列车产品设计

旅客运输铁道运输与经济 RAILWAY TRANSPORT AND ECONOMY 文章编号：1003-1421(2020)04-0054-07   中图分类号：U293   文献标识码：ADOI：10.16668/j.cnki.issn.1003-1421.2020.04.10基于客流需求分析的高速铁路 谱系化列车产品设计A High-Speed Railway Lineage Train Design based on Passenger Demand Analysis胡弼丞，聂 磊，朱 恺，梅正男HU Bicheng, NIE Lei，ZHU Kai, MEI Zhengnan（北京交通大学 交通运输学院，北京 100044)(School of Traffic and Transportation, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China)摘 要：铁路谱系化旅客列车产品是服务于多种需求和不同类型旅客，便于旅客辨识、记忆和准确选择，有利于铁路分类配置运输资源和分层提供运输服务，而目前我国铁路谱系化列车产品特征尚不清晰。在分析荷兰、德国和日本铁路谱系化列车产品的基础上，针对我国高速铁路客流按出行目的和节点等级进行需求分析。提出我国高速铁路谱系化列车产品框架设计，最后以京沪高速铁路为例进行车站节点分级、列车谱系划分和分层级的客流结构分析，给出按停站的谱系化列车产品分类设计，为高速铁路谱系化列车产品设计提供研究依据。关键词：高速铁路；谱系化；列车产品；客流需求；京沪高速铁路Abstract: Lineage train products serve passengers with various demands and of diversified types, and the resulting train products are convenient for passengers to identify, remember, select accurately, and for railways to allocate transport resources and provide transport services hierarchically. However, the train lineage characteristics in China are still unclear now. This paper analyzes the lineage train products of Netherland, Germany and Japan and the demand of China's high-speed railway passenger flow according to the travel purpose and node grade, puts forward the frame design idea of China's high-speed railway lineage train products on the basis of learning from foreign experiences, concludes the hierarchical passenger flow structure with Beijing-Shanghai High-Speed Railway as the background, and gives suggestions on train classification design according to stops, providing methods and references for the design of high-speed railway lineage train products. Keywords: High-Speed Railway; Lineage; Train Products; Passenger Flow Demand; Beijing-Shanghai High-Speed Railway54第42卷 第4期旅客运输基于客流需求分析的高速铁路谱系化列车产品设计 胡弼丞 等铁道运输与经济传统的铁路旅客运输产品从“核心产品”“形式和车站自行车租赁等特色服务。产品”和“附加产品”3个层次进行定义，“谱（2）列车产品谱系分析。荷兰铁路列车产品谱系化”定义一般存在于相对技术方面的研究。“谱系结构主要为：“谱”层级根据出行需求划分维度，系”中的“谱”有传承性的含义，“系”有系列化的包括高速列车和普速列车的日常出行需求；“系”含义。从纵向的时间角度来讲，某一“谱”下的列层级根据停站模式划分维度；“子系”层级根据一车产品，随着历次的调图，列车属性应对先前的日内开行时间划分维度。荷兰铁路列车产品的谱系列车有继承、保持一定的稳定性；从横向的差别角划分维度如表1所示。度来讲，不同“系”中的列车产品，形式层和附加表1 荷兰铁路列车产品的谱系划分维度层产品的属性组合应有显著的区别。铁路谱系化旅Tab.1 Spectrum and dimensions of train products in the Netherland客列车产品是服务于多种需求和不同类型的旅客，铁路列车产品谱系化层级同时具有旅客辨识度的旅客列车产品组合。同一谱谱系子系系内各种产品应当具有类似的组成[1]，可以采用惟高速Thalys平日——一的产品结构树进行管理，通过构型树实现配置铁路ICE 3M平日——管理。国外铁路由于市场竞争激烈，旅客列车有列车British rail class平日——较为明确的产品谱系划分，而我国高速铁路列车起Intercity direct平日大站停白天讫点多、停站模式多、停站规律性较弱、开行时普速铁路Intercity平日择站停白天/夜间刻不够规律化，不同列车在装备设施、客流组织、列车(0 : 00—4 : 00)服务水平、票价方面区别较小，列车产品谱系化Sprinter平日站站停白天/夜间不明晰，不同层级客流与列车种类匹配关系不够明1.2 德国铁路确。因此，通过分析国外铁路谱系化列车产品经验，（1）列车产品。德国铁路主要客运产品有高速为我国高速铁路谱系化列车产品设计提供借鉴。列车、普速列车、国际列车和夜间列车等[3]。德国铁路列车分为长途列车、短途列车2种体系。在长1 国外铁路谱系化列车产品分析途体系中，ICE (Inter City Express)，即城际特快列国外很多国家采用周期性列车开行方式，每个车不是所有线路均有，停站主要为大站，ICE是德周期时间内(通常为1 h)的列车开行数量、等级、国境内最快的列车，其停站一般为2 ~ 3站；IC (Inter 停站和到发顺序等基本是相同的；并且普遍划分车City)即城际列车，停站与班次比ICE多，列车速站节点等级，对应开行停靠车站等级和次数不同的度比ICE稍慢；EC (Euro City)即欧洲城市列车，列车；国外的普速列车种类多，高速列车种类较连接了很多欧洲的大城市。在短途体系中，有RE 少，一般按停靠车站的等级和数量不同分为不同层(Regional Express)、RB (Regional Bahn)等列车类型，次的列车，分别服务不同节点等级间的客流。还有市郊列车S-bahn，其具有城市公交的特性。1.1 荷兰铁路（2）列车产品谱系分析。德国铁路列车产品谱（1）列车产品。荷兰铁路主要列车产品有高速系结构主要为：“谱”层级根据出行需求划分维度，铁路列车(国际)和普速铁路列车[2]，NS公司是荷主要针对有周一到周日的每日出行、周一到周五的兰国营铁路公司，负责荷兰铁路运营。高速铁路列工作日出行、不定期时间出行等需求，以及夜间、车包含许多跨国列车，例如连接阿姆斯特丹、布鲁国际出行需求，与荷兰铁路“谱”层级划分维度相塞尔和巴黎的Thalys列车；普速铁路列车包含服比，德国铁路“谱”层级划分维度更为细致；“系”务于大城市间客流的快速列车Inter City (IC)和服层级与荷兰相同，根据列车停站模式划分维度；“子务于大到小城市客流的慢速列车Sprinter等。荷兰系”层级根据列车运距范围划分维度，其中全程与铁路列车开行规律，而且票制灵活，提供通票等服区间以不同列车开行线路为准。德国铁路列车产品务，同时提供租车、打车和车站停车等一般性服务的谱系划分维度如表2所示。第42卷 第4期55旅客运输铁道运输与经济 基于客流需求分析的高速铁路谱系化列车产品设计 胡弼丞 等表2 德国铁路列车产品的谱系划分维度需求针对有每日出行需求、周末出行需求、旅游季Tab.2 Spectrum and dimensions of train products in Germany+特定时间出行等需求的旅客，与荷兰和德国“谱”铁路列车产品谱系化层级层级划分维度的依据相同，和德国一样划分细致，谱系子系ICE-588每日择站停全程但是又各有特色；“系”层级，大部分列车根据停ICE-90每日择站停区间站模式划分维度，还有一些列车根据开行主题或开高速ICE-704每日择站停区间行目的划分维度；“子系”层级根据列车运距范围铁路列车ICE-1128工作日大站停区间划分维度，与德国相同。日本铁路列车产品的谱系ICE-888工作日择站停全程划分维度如表3所示。ICE-1684不定期择站停全程表3 日本铁路列车产品的谱系划分维度EC-122每日大站停—Tab.3 Spectrum and dimensions of train products in JapanRE-4006每日站站停—铁路列车产品谱系化层级普速IC-2024工作日择站停—谱系子系铁路全程列车RB-58110不定期站站停—希望号-1每日大站停NJ-40420夜间——光号-491每日大站+部分全程EN-452国际——高速中等站停铁路回声号-855每日站站停全程德国铁路列车产品开行模式相较于荷兰更加列车希望号-151不定期大站停全程灵活，列车种类较多。发达的换乘服务在乘客无太阳新干线主题足浴主题—法选择最适合自己的直达列车时，可以选择其他现美新干线主题艺术鉴赏主题—梓号-5每日择站停区间谱系或中转，有效提供了多样的乘车方案。列车富士回游号工作日站站停全程发车频率越高，周期内能够提供换乘的列车越多，普速铁路富士回游号-91周末站站停区间大大减少了旅客的等待时间，提高了出行灵活性。列车梓号-3旅游+特定时期择站停全程由于部分高速铁路列车在普速铁路上运行，部分普速列车也在高速铁路上运行，表2的列车产品仅为伊豆蟹号旅游观光目的—高速列车和普速列车的代表客运产品。1.4 启示1.3 日本铁路国外铁路在设计客运产品之前就制定谱系，列（1）列车产品。日本铁路客运公司是以原日本车开行方案和运行图的编制与调整形成约束的做法国铁民营化改革后成立的6家JR客运公司为主[4]，值得借鉴。尽管我国对货运物流产品谱系化已经重点以JR东海公司新干线列车产品为日本高速列进行研究[5]，而由于高速铁路客流服务对象多，高车为代表，以JR西日本公司的梓号列车为普速列速列车产品谱系规律较弱、列车之间的特征模糊。车为代表，主题列车多家JR客运公司都有，旅游因此，需要结合不同高速铁路特征的差异性，深列车产品JR西日本公司的伊豆蟹号为代表等。其入研究客流特征与列车属性之间的关系，提出高速中，日本特色列车产品紧密结合本国文化，如普速铁路列车产品谱系。例如，可以按周期模式开行线上的Hello Kitty列车与皮卡丘列车均出自日本设的列车和按非周期模式开行的列车进行设计，而周计师，各观光列车结合沿途风景及旅游服务，许多期开行列车又可以按节点等级划分为停站规律化列列车上均印有列车主题相关LOGO；针对亲子旅客车和非规律停站列车，还有服务于夜间长距离出的东海道新干线亲子列车等创意充满人文特色；同行旅客的夜间动卧列车，服务于通勤通学客流的通时，新干线可以直接通过地铁换乘，虽然票价较勤通学列车，以及服务于旅游客流的区域旅游列贵，仍然有很多旅客选择乘坐新干线列车出行。车，服务跨方式出行的联程运输列车等多种类型列（2）列车产品谱系分析。日本铁路列车产品谱车等。同时，利用高速铁路不同技术类型的车底，系结构主要为：“谱”层级根据出行需求划分维度，如新型动卧、双层动车组、动力集中型动车组和56第42卷 第4期旅客运输基于客流需求分析的高速铁路谱系化列车产品设计 胡弼丞 等铁道运输与经济灵活编组动车组等，配备相应的设备设施，设计(以下简称“小站”) 3个等级，也可根据需要增加相应的丰富服务项目和票制票价，提供高品质、等级。其中，大站所在节点为省级或副省级行政中多样化和个性化的综合列车服务产品。心，中站所在节点通常为地级市或者客流量较大的县级市，小站所在节点一般为县级市及其以下的行2 我国高速铁路客流需求分析政中心。划分车站等级后，可以根据各等级节点出高速铁路谱系化列车产品设计时，需要考虑起行旅客更好地确定客流流向。讫点、停站、列车种类和列车编组以适应不同的（2）基于高速铁路OD等级划分客流。通过确客流需求，而且针对客流需求进行分析是高速铁路定每个OD对起讫点的节点等级，得到OD等级的谱系化列车产品设计的基础。分类。针对3级节点系统，客流OD有以下9类：2.1 按出行目的大站—大站、大站—中站、大站—小站、中站—大一般情况下，高速铁路包含的客流成分有商务站、中站—中站、中站—小站、小站—大站、小流、通勤通学流、探亲流和学生流等。商务流大站—中站和小站—小站客流。然后计算不同OD类多往返于大城市之间，部分往返于中小城市，商型的客流量，作为不同等级列车的开行依据。务流一般承受票价水平较高，也更愿意上停站较（3）高速铁路车流匹配。研究车流匹配有利少的列车以更快达到目的地，对出行服务质量要于确定每个谱系下的客流需求、不同客流层级的服求高；探亲、旅游流等则在大中小城市均有往返，务指标和各层级的划分标准，为谱系化列车产品下由于自费为主，除了少量收入较高旅客外，通常分析客流需求提出方法论，是高速铁路谱系化产品要求票价适中，有一定的舒适度；通勤通学流主建模的基础。基于高速铁路OD等级划分的客流类要分布在大中城市之间，随着新型城镇化的发展，别，确定每类客流的车流匹配原则如下。①大站—小城市往大中城市的通勤通学流会逐步增加，对票大站客流：一般由大站车直达输送，客流较小的可价经济性要求高，更希望票制灵活。高速铁路客由大带中列车直达输送、不具备直达条件的可由大流需求如表4所示。站车中转。②中站—中站客流：一般由大带中列车2.2 按节点等级直达输送，客流小的可由大中小列车直达输送、不（1）高速铁路车站节点等级划分。设计停站首具备直达条件的可由大带中列车中转。③小站—小先应划分车站等级，对车站所在城市节点进行等级站客流：一般由大中小列车输送，不具备直达条件划分，根据节点等级确定列车开行原则，是重要的的可由大中小列车中转。④大站—中站客流：一般求解策略之一[6]。基于我国高速铁路网中各车站的由大带中列车直达输送；客流较小的可由大中小列日均客流量、现有服务水平、车站规模、所在城市车直达输送、不具备直达条件的可由大站、大带中的行政属性和动车段所布局等相关指标，运用聚类列车中转。⑤大站—小站客流：尽量由大中小车列分析将我国高速铁路网中的车站进行分级。一般车车直达输送；不具备直达条件的可由大站、大中、站等级包括一级节点车站(以下简称“大站”)、二大中小列车中转。⑥中站—小站客流：尽量由大中级节点车站(以下简称“中站”)和三级节点车站小车列车直达输送、不具备直达条件的可由大站、表4 高速铁路客流需求Tab.4 High speed rail passenger flow demand客流服务对象需求特征客流分布较大部分商务流、高端旅游流，服务频率高、速度快、能固定座席、良好的到发时刻、部分高端探亲流、少量通勤通学流准点率高、舒适度高、能承受较高票价大城市为主、中小城市少量部分商务流，较大部分旅游流，服务频率较高、速度较快、固定席位与自由席均有、中等城市为主大城市、小城市部分探亲流、通勤通学流良好的接续、票价适中少量少量商务流，部分旅游流、探亲流，保证必要的频率、较多自由席，良好的接续，提供 部分通勤通学流月票、周票等零活票制，票价较低中小城市较多、大城市少量第42卷 第4期57旅客运输铁道运输与经济 基于客流需求分析的高速铁路谱系化列车产品设计 胡弼丞 等大中、大中小列车中转。和次数差别化的列车产品，车站按3级节点划分，以某年客流为基础，得到京沪高铁23个车站节点3 我国高速铁路谱系化列车产品设计等级及客流占比，京沪高速铁路节点等级及客流占我国高速铁路谱系化列车产品设计是向不同客比如表6所示。流需求的旅客群体提供差异化表5 高速铁路谱系化列车产品设计的铁路客运产品，基于旅客自Tab.5 Train product lineage design of high-speed railway身属性和出行目的，不同类型列车谱系化层级列车对应不同的需求。根据车产品谱系子系孙系站节点等级划分，一般可开行X1号日常大站停长途周期、非周期大站车、大中站车、大中小站X2号日常大站停+中站择站停长途/中长途/短途周期、非周期车3类列车。此外，还有部分X3号日常大站停+中站择站停+小站择站停短途周期、非周期特殊需求的列车比如针对季节表6 京沪高速铁路节点等级及客流占比增开的旅游列车、针对夜间出Tab.6 Beijing - Shanghai line node grade and passenger flow ratio车站数量发送客流行需求开行夜间车等。节点车站/个占比/ %3.1 高速铁路谱系化列车产品大站北京南、天津南、济南西、徐州东、南京南、上海虹桥 673.0框架设计中站德州东、沧州西、曲阜东、常州北、无锡东、苏州北、1020.9（1）总谱模块。谱模块包泰安、蚌埠南、镇江南、昆山南含两个层级：“总层级”和“谱小站廊坊、宿州东、定远、枣庄、丹阳北、滁州、滕州东 7 6.1层级”。总层级是谱系化设计的研究对象，即为高3.2.2 列车谱系划分速铁路旅客列车产品。谱层级将旅客按不同出行需根据京沪高速铁路列车开行情况分析，京沪高求划分，然后设计相应“谱”层级列车服务一定类速铁路列车产品的谱系划分情况如表7所示。别的客流。按目前国内外开行高速列车种类和服务表7 京沪高速铁路列车产品的谱系划分情况的大类旅客需求，结合“一日一图”，谱层级列车Tab.7 Lineage of Beijing-Shanghai High-Speed Railway train products包括日常、周末、节假日等列车。谱系化层级（2）总系模块。系模块可纵深式划分为“系” 谱系子系“子系”和“孙系”等层级，每层级对应一种或几大站停种形式高速列车产品维度。总系模块设计的目的，日常大站停+中站停组合长途/中长途/中途/短途是将每个谱层级对应的旅客需求进一步细分，使各大站停+中站停+小站停组合系列的高速列车能更好地满足特定类型的旅客需3.2.3 客流密度分层级分析求。总系模块中的层级依照谱层级列车特性而定。客流密度指在一定时期内，某条线路(区段)（3）谱系化列车产品设计。以高速列车日常谱或某铁路运输企业及全国路网平均每公里营业线上为例，其总系模块自上而下纵深扩展可设计为根据所承载的旅客周转量。选取2018年某段时间下行列车停站模式划分“系”层级、根据运距划分“子方向平均的客流数据，得出京沪高速铁路总区段客系”层级、根据开行规律划分“孙”系层级。形流密度图。京沪高速铁路总客流密度图如图1所示。成类似日本新干线“希望号”“光号”和“回声号”将京沪高铁9类OD客流分3个层级，得出其区系列列车，本质上为起讫点不同、停站不同的列车段客流密度图及最大最小客流区段。产品，高速铁路谱系化列车产品设计如表5所示。（1）第一层级。仅有大站，客流OD为大站—3.2 京沪高速铁路谱系化列车产品设计分析大站客流。北京—天津南为最大客流密度区段，南3.2.1 京沪高速铁路车站节点分级京南—上海虹桥为最小客流密度区段。第一层级客基于京沪高速铁路车站节点分级形成停站等级流总密度图如图2所示。58第42卷 第4期旅客运输基于客流需求分析的高速铁路谱系化列车产品设计 胡弼丞 等铁道运输与经济（2）第二层级。仅考虑大站与中等站及中等站间客流，客流OD度为大站—中站、中站—大站、中密流站—中站客流。第二层级最大最小客客流区段如表8所示。第二层级总北廊天沧德济泰曲滕枣徐宿蚌定滁南镇丹常无苏昆上客流密度图如图3所示。京坊津州州南安阜州庄州州埠远州京江阳州锡州山海南南西东西东东东东南南南北北东北南虹（3）第三层级。大中小站均桥车站有，客流OD为小站—小站、大图1 京沪高速铁路总客流密度图站—小站、小站—大站、中站—小Fig.1 Total passenger flow density of Beijing-Shanghai High-Speed Railway站、小站—中站客流。第三层级最大最小客流区段如表9所示。第三度层级总客流密度图如图4所示。密流3.2.4 按停站的列车分类设计客分层级的车客流密度分层级分北廊天沧德济泰曲滕枣徐宿蚌定滁南镇丹常无苏昆上京坊津州州南安阜州庄州州埠远州京江阳州锡州山海析对9类客流OD分3个层级对京南南西东西东东东东南南南北北东北南虹桥沪高速铁路各客流区段密度进行了车站分析。第一层级客流主要由大站车图2 第一层级总客流密度图输送、少量由大中站车输送；第二Fig.2 Level 1 total passenger density map层级客流主要由大中站车输送、少表8 第二层级最大最小客流区段量由大中小站车输送；第三层级客Tab.8 Level 2 maximum/minimum passenger flow section流主要由大中小站车输送。大站OD客流大站—中站中站—大站中站—中站车通常在客流区段较大的大站间开最大区段南京南—镇江南昆山南—上海虹桥常州北—无锡东最小区段苏州北—昆山南沧州西—德州东沧州西—德州东行，一般起讫点间的大站均停站，个别客流超大的起讫点间可考虑开行直达列车；大中站车一般在客流度密区段较大的大站间、或有始发终到流客技术条件的大站与中等站间开行，一般客流交换频繁的大中站车在起北廊天沧德济泰曲滕枣徐宿蚌定滁南镇丹常无苏昆上京坊津州州南安阜州庄州州埠远州京江阳州锡州山海讫点间的大站、中站均停站，如果南南西东西东东东东南南南北北东北南虹桥停站过多影响旅速，可以大站均停车站站、中等站择站停；大中小站车一图3 第二层级总客流密度图Fig.3 Level 2 total passenger density map般在客流交换频繁的大站间、或有始发终到技术条件的大站与中等站间开行，但开行西—上海虹桥、徐州东—上海虹桥、南京南—上海距离不宜过长，有条件的应该站站停，如果停站虹桥间的大站车。过多影响旅速，可以大站均停站、中小站择站停。（2）根据第二层级设计京沪高速铁路间的大中（1）根据第一层级设计京沪高速铁路间的大站站车。图3显示北京南往各中等站的客流明显多，车。建议开行北京南—上海虹桥间大站均停列车及建议开行北京南—上海虹桥间大中站车，如果大中直达列车；北京南—济南西间客流相对较大，可开站均停，停站过多、旅速偏低，建议大站均停，中行北京南—济南西间大站均停列车；为保证大城市站选择4~6站停；为保证中等城市早晚客流出行，早晚客流出行，可开行少量济南西—南京南、济南可开行少量济南西—南京南、济南西—上海虹桥、第42卷 第4期59旅客运输铁道运输与经济 基于客流需求分析的高速铁路谱系化列车产品设计 胡弼丞 等表9 第三层级最大最小客流区段Tab.9 Level 3 maximum/minimum passenger flow sectionOD客流小站—小站大站—小站小站—大站中站—小站小站—中站最大区段定远—滁州北京南—廊坊滁州—南京南曲阜东—滕州东滁州—镇江南最小区段廊坊—滕州东滁州—南京南济南西—滕州东滁州—镇江南曲阜东—滕州东徐州东—上海虹桥、南京南—上海虹桥间的大中站车，在旅速允许情度况下尽量大中站均停，也可大中站密流客择站停。（3）根据第三层级设计京沪高北廊天沧德济泰曲滕枣徐宿蚌定滁南镇丹常无苏昆上铁间的大中小站车。图4显示出第京坊津州州南安阜州庄州州埠远州京江阳州锡州山海南南西东西东东东东南南南北北东北南虹三层次客流大致可划分为3个客流桥车站密度区段，分别为：北京南—济南图4 第三层级总客流密度图西、济南西—南京南、南京南—上Fig.4 Level 3 total passenger density map海虹桥，建议开行北京南—济南西、济南西—南京and Application of Aviation Productlineage Configuration 南、南京南—上海虹桥之间大中小站列车。其中北Management Model[J]. 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