每三天就净赚1个亿,京沪高铁这么牛!

作者:逸辰,工程科技领域研究人员来源:网易新闻发布时间:2020-01-06

作为京沪经济走廊的重要组成部分,京沪高铁极大地带动了沿线城市经济的发展。

      截止今年12月底,中国的高铁里程突破3.5万公里,占全球高铁里程的三分之二还多。而在中国的众多高铁线路中,京沪高铁绝对是可圈可点的一条。

  作为世界上一次建成里程最长、技术标准最高的高速铁路,京沪高速铁路正线全长达到了1318km的惊人长度,总投资约2209亿元,平均每公里造价1.676亿元。

  它也是中国乃至世界上最赚钱的高铁线路,凭借着巨大的客流量,在每公里票价仅为日本新干线四分之一的情况下,京沪高铁全年的营收达到了三百多亿元,净利润一百多个亿,相当于每三天就净赚1个亿。

  而且,京沪高速铁路全线采用动车组列车运行,为沿线旅客出行带来了极佳的乘坐体验。

  (一)纵贯三市四省,累计发送旅客超10亿人次

  从线路走向来看,京沪高速铁路纵贯北京、天津、上海三大直辖市及河北、山东、安徽、江苏四省,全线共设24个车站。

  在2016年修订的《中长期铁路网规划》中,京沪高速铁路被赋予“八纵八横”高速铁路主通道之一的重要地位,足以看出其在中国高速铁路网中的分量。

  

  (纵贯三市四省的京沪高速铁路线路示意图)

  从运量角度来看,根据京沪高速铁路招股说明书:截至2019年9月30日,京沪高速铁路全线累计开行列车99.19万列,累计发送旅客10.85亿人次,可以说,京沪高速铁路的运行取得了极大的社会效益和经济效益。

  京沪高速铁路开行的动车组列车包括本线列车和跨线列车,本线列车即为全程在京沪高速铁路上运行的动车组列车,而跨线列车即为有部分运行区段位于京沪高速铁路上,但起点站、终点站至少有一个不在京沪高速铁路上的动车组列车。


  (具有完全自主知识产权的中国标准动车组“复兴号”动车行驶在京沪高速铁路上)

  从速度角度来看,北京至上海列车最短运行时间已经缩短到4.5小时以内,对于乘客而言,这个速度足以一日在京、沪之间轻松实现往返,带来了极大的便利。

  2011年1月9日,在京沪高速铁路先导段运行试验中,新一代“和谐号”CRH380BL高速动车组最高速度达到487.3公里/小时,要知道,这个速度已经接近喷气飞机低速巡航的速度,如此惊人速度足以使京沪高速铁路相较航空运输具有极强的竞争力。

  中国高铁一次次刷新世界铁路运营试验最高速,不断上演“京沪奇迹”。

  (二)先进轨道交通装备,不同型号各显神通

  当高铁线路修建完成后,接下来就要选择合适的动车组列车。

  这里进行一个简单科普,很多人对“高铁”、“动车组”、“动车”这几个概念分不清。

  简单来说,“高铁”是指设计速度在一定阈值以上的高速铁路线路。根据中国国家铁路局定义,中国高铁为设计开行时速250公里以上(含预留)、初期运营时速200公里以上的客运列车专线铁路。

  而“动车组”为若干节带驱动力的车厢(简称“动车”)、若干节不带驱动力的车厢(简称“拖车”)的组合,以8辆编组动车组为例,分为4动4拖,6动2拖。


  (4动4拖动车组编组结构示意图,作者自绘)

  一般来说,高铁上几乎可以开行各种型号的动车组,但动车组不一定运行在高铁上。

  我们平常所说的“G”字头列车为高速动车组列车、“D”为一般动车组列车、“C”为城际动车组列车。

  众所周知,动车组列车的编组数决定了一列车能够运送的旅客数量。

  在实际运营中,一般会采用8辆短编组列车,但在国庆、春节等客流高峰期,铁路部门会采用重联的方式将两列8辆短编组列车重联为16辆编组列车,增加了列车编组数,同时增加了运送旅客数量。


  (“蓝海豚”CR400AF型动车组、金凤凰”CR400BF型动车组重联运行)

  动车组重联虽然解编较为灵活,但是列车中间的车头影响载客能力,而且中间的“重联”部分乘务员、旅客也无法通过。因此,中国陆续研制出16辆、17辆不同编组的系列化“复兴号”动车组。


  (不同型号动车组技术指标,作者根据公开数据自绘)

  采取研制出的新型号16辆编组、17辆编组长编组动车组列车后,单次列车运送旅客的数量增加了,同时车头的损耗也减少了。

  另外,对于旅客来说,以往重联的“复兴号”无法从车厢头部走到尾部,而长编组列车却可以满足这个需求,也方便了动车组乘务员的乘务工作。

  (三)先进的运行控制系统,堪称保证行车安全的“最强大脑”

  京沪高速铁路上动车组列车能够以高速安全运行,离不开中国先进安全、自主可控的列车控制系统。

  京沪高速铁路装备的是CTCS3级列车运行控制系统,为基于无线传输信息并采用轨道电路检测列车占用的列控系统,面向区段是300km/h及以上高速铁路。


  (CTCS-3级高铁列车运行控制系统原理图)

  CTCS-3级列控系统包括车载设备、地面轨旁设备、室内设备三部分。

  车载设备由车载安全计算机(VC)、GSM-R无线通信单元(RTU)、轨道电路信息接收单元(TCR)、应答器信息接收模块(BTM)、记录单元(JRU/DRU)、人机界面(DMI)、列车接口单元(TIU)等组成;

  地面轨旁设备主要有:由ZPW-2000系列轨道电路、应答器(含LEU)、GSM-R通信接口设备等组成;

  室内设备主要有:RBC(无线闭塞中心)、TCC(列控中心)、临时限速服务器、计算机联锁、GSM-R移动交换中心、CTC(行车指挥中心)。

  

  (CTCS-3级高铁列车运行控制系统各部分设备)

  根据中国铁路通信信号官网介绍:依据行车计划,CTC(行车指挥中心)主动生成列车进路序列,计算机联锁根据该序列排列车站列车进路,并将进路信息通过信号安全数据网发送给RBC(无线闭塞中心)和TCC(列控中心),由无线闭塞中心和列控中心运算生成行车许可,分别通过GSM-R无线网络和ZPW-2000轨道电路及应答器发送给车载设备,根据收到的行车许可,车载设备生成目标距离连续速度模式曲线,监控列车运行。


  (基于准移动闭塞的速度一目标距离曲线模式,作者自绘)

  如图所示,CTCCS3系统下,在后方运行的动车组列车以禁止信号或前方动车组的尾部为目标点,系统计算出一个重要参数——后车距离前车目标点距离,同时考虑前车的运行速度、线路条件(坡度、曲线半径等)、动车组性能参数,计算出后车的允许速度曲线。

  值得指出的是,为了安全性考虑,在动车组列车实际运行中,实际速度曲线位于允许速度曲线下方,最大限度地保证了高速动车组列车行车安全。

  (四)“按流开车”定期调整,设计列车开行方案大有讲究

  以上三部分对高铁线路、动车组列车、列车运行控制系统进行了介绍,接下来让我们来到线路运营的阶段,也就是要解决“车如何开”的问题,这就涉及到编制京沪高速铁路列车的开行方案。

  什么是列车开行方案?列车开行方案就是确定列车开行的起点站、终点站、经停站以及不同形式列车的开行对数,开行方案的设计要遵循“按流开车”的原则,即根据实际沿途车站的客流需求设计最合适的开行方案,并根据实际客流的变化对列车开行方案定期进行调整。对开行方案进行优化,可有效提升客座率、列车开行质量。

  

  (列车停站模式形式示意图,作者自绘)

  (注:模式1、模式4在京沪高速铁路运营中未实现,此处为保证模式全面,故列出)

  从定性的角度来说,显然应该让客流量比较大的站多停几趟列车,让客流量比较小的站少停几趟列车,但实际的动车组运营计划是十分精确的,定性分析远远不够,必须给出上行、下行方向的列车具体开行数。

  一般来说,列车从北京出发前往其它站为下行方向,列车从其它站开向北京为上行方向,沿途的停站模式又可分为一站直达、大站停、择站停、站站停等模式。在一条线路的实际运营中,可能采取上述4种模式中的数种。

  在确定开行方案时,不仅要考虑旅客乘车的方便程度,也要考虑铁路运输部门的运营成本等因素,要在旅客和铁路部门的成本之间取得一个平衡,确定出较为合适的列车开行方案。

  (五)出行高峰期一票难求,京沪高铁运力能否进一步提升?

  当京沪高速铁路列车开行方案确定下来后,接下来将形成京沪高速铁路列车运行图。

  什么是列车运行图?列车运行图规定了列车在铁路区间运行及在车站到发、通过的时刻,是组织列车运行的一个重要技术文件。

  列车运行图如下图所示:中国的列车运行图以横轴表示时间,以纵轴表示距离,水平线表示各车站的中心线,水平线之间的间隔表示车站之间的距离,运行图上的斜直线直观地展示了列车在不同时刻的位置,称为列车运行线,运行图上所标的数字表示列车在沿途车站的停车、发车或通过时分。


  (列车运行图示意图)

  (注:之所以出现运行线交叉,是因为上行、下行两个方向的列车行车计划均放在一张图中)

  观察列车运行图可以看出,衡量京沪高速铁路运输能力的指标主要是列车开行数量,而列车开行数量主要由最小列车追踪间隔、列车开行速度决定,京沪高速铁路设计目标时速为350km/小时,设计区间最小列车追踪间隔3分钟。

  值得指出的是,铺画京沪列车运行图时,不可能将一天24h均利用上,这是因为高速铁路存在“天窗期”,为施工和维修作业预留时间。

  为了保证高铁动车组行车安全,天窗一般是在午夜至凌晨,在列车停运的几小时内,铁路工人进行施工或对线路、供电、通信设备等进行检查、维修。

  近年来,客流量的不断增长使京沪高速铁路接近饱和运行,沿途各站经常“一票难求”,在此背景下,京沪高铁面临对列车运行图、行车调度指挥等进行优化,进一步提升运输能力的情况

  结语

  作为京沪经济走廊的重要组成部分,京沪高铁极大地带动了沿线城市经济的发展,以京沪高速铁路为代表,中国高铁在工程建设、装备制造、运营调度等方面总体技术水平已进入世界先进行列,成为中国的一张闪亮名片。

原标题:每三天就净赚1个亿,京沪高铁为啥这么牛?

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