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铁道运输与经济RAILW AY TRANSPORT AND ECONOMY第 45 卷 第 09 期列车运行图综合评价方法研究Research on Comprehensive Evaluation Method of Train Working Diagrams吴华WU Hua(中国铁路上海局集团有限公司 运输部，上海 200071)(Department of Transportation,China Railway Shanghai Group Co.,Ltd.,Shanghai 20007l,China)摘要：为提高列车运行图的编制质量和效率，及时指导运行图调整和辅助决策分析，探索运输企业专业部门间的数据共享模式，在既有列车运行图计算机编制系统的基础上设计列车运行图综合评价方法及功能。该综合评价方法集成、融合运行图编制数据、机辆运用数据和客运数据，打破铁路专业部门间的数据壁垒。面向运行图编制和运行图执行2个阶段，分别提出指标计算体系。前者着力于计算数量、质量等静态指标，而后者关注于适应性评价和动态性能分析。基于多部门列车运行图评价需求，构建基本分析和环比/同比分析的运行图对比分析方法，输出准确、规范的指标数据和分析报表，能够帮助铁路局集团公司对运行图编制质量进行合理、有效及快捷评价。关键词：列车运行图；评价需求；数据融合；指标评价；功能设计Abstract:In order to improve the quality and efficiency of train working diagrams,timely guide adjustment and auxiliary decision analysis,and explore the data sharing mode among professional departments of transportation enterprises,based on the existing compute-aided train diagram system,the comprehensive evaluation method and function of train working diagram were designed.The comprehensive evaluation method integrated and fused the train timetable data,vehicle operation data,and passenger ticket data,breaking the data barriers between professional railroad departments.It proposed the corresponding index calculation system for two stages:train working diagram preparation and train diagram execution.The former stage focused on the calculation of static indicators such as quantity and quality,while the latter stage was concerned with adaptive evaluation and dynamic performance analysis.Based on the multi-sectoral evaluation requirements,the paper constructed the comparison analysis methods:basic analysis and month-on-month/year-on-year analysis.The method outputs accurate and standardized data and analysis reports,which can help the railroad group companies to make reasonable,effective,and fast evaluations of the quality of train working diagram.Keywords:Train Working Diagram;Evaluation Requirement;Data Fusion;Index Evaluation;Function Design文章编号：1003-1421（2023）09-0049-07 中图分类号：U292.4+1 文献标识码：ADOI：10.16668/ki.issn.1003-1421.2023.09.08引用格式：吴华.列车运行图综合评价方法研究J.铁道运输与经济，2023，45(9)：49-55.WU Hua.Research on Comprehensive Evaluation Method of Train DiagramsJ.Railway Transport and Economy，2023，45(9)：49-55.-49吴华 列车运行图综合评价方法研究0引言列车运行图作为铁路运输生产的综合性计划和行车组织基础，针对列车运行图编制、执行2个阶段，如何评判运行图的质量直接关系到铁路的运输能力、效益及安全。列车运行图的评价体系和理论研究较为丰富1-4，但实现对列车运行图的指标自动计算和评价分析，进而落地形成辅助决策评价功能的却很少5-6。因此，基于列车运行图编制系统，从运行图多阶段、多维度的评价需求出发，研究列车运行图综合评价方法十分必要。中国铁路上海局集团有限公司(以下简称“上海局集团公司”)的列车运行图评价工作由各个部门依据其关心的指标组织相关人员统计，过程仍然多依赖于人工而缺乏计算机的辅助计算。近年来，随着列车运行图编制周期的缩短和列车开行对数的不断增加，各部门的统计工作压力不断加大。当前年度列车运行图编制次数至少6次以上，上海局集团公司2022年6月列车运行图开行动车组旅客列车达1 053.5对，普速列车达216.5对，统计频率高、数据量大，工作人员疲于指标计算而难以进一步评价运行图编制质量。因此，通过分析上海局集团公司运行图评价工作目前存在的问题，剖析列车运行图评价需求，以此为导向研究列车运行图综合评价方法及功能设计。1运行图综合评价需求分析（1）各专业各部门独立评价，重复性工作多。列车运行图编制、发布后，运输部主要统计客货列车速度指标、区段通过能力利用率等轮廓指标；机务部统计机车投入台数、平均日车公里等；客运部统计客车开行对数、定员周转量等。各部门关心目标不同，但指标之间并非完全独立，如列车速度类指标计算与开行对数相关，客运部在客流分析中也需要运输部、车辆部统计的多项指标。造成不少基础性的指标统计重复，浪费大量的人力资源。（2）无法及时反映运行图的编制质量，统计周期较长。各个部门仍然多采用人工作业形式计算运行图指标，如对于运输部所整理的各区段列对能力汇总表，主要依据各条线路的列车运行图，并结合本次编图变化，进而汇总高速铁路/客运专线、普速铁路各个区间的旅客列车、回空、货物、单机通过数量。其中，仅高速铁路/客运专线部分就有99个区段/分界口需要统计。而且不少区段统计规则繁琐复杂需要有经验的工作人员进行判别。整个过程耗时1周，差错率也较高，在当前客车“一日一图”服务模式的推进下，人工统计已难以为继。（3）忽略不同版本运行图之间的比较，指标评价主观。在运行图评价工作中，指标需要对比其在不同对象之间或不同时期的变化才能评价不同时期版本运行图的编制质量。而当前对于不同版本运行图的各项指标未有系统性的整理，某一版本的指标优劣评判多由人员的主观判断，可靠性较低。随着市场化列车运行图编制周期的缩短，不同版本运行图之间的指标数量关系和趋势分析应当有所体现。（4）局限于运行图静态性能分析，缺乏运行图执行效果研究。列车运行图性能应由静态指标和动态性能体现，动态性能是指列车运行图在实施过程中承受各种随机因素扰动的能力，即当列车运行偏离基本计划时，根据列车调度人员的调整措施，列车运行图从计划无效向计划有效转化，使列车恢复按图行车或减少偏离的能力7。此外，列车运行图执行后可以获得客流数据，运行图的运能运量问题也需要加以考虑。基于对上述问题的分析，列车运行图综合评价功能应实现以下目标。实现多部门数据融合。能够读取列车运行图智能辅助编制系统导出的运输接口数据文件，即调度指挥管理信息系统(DMIS)、客货时刻(KHSK)、铁路运输管理信息系统(TMIS)3种列车时刻接口文件中的任意1种。同时融合机辆数据和客票数据，实现信息的数据化、格式化、规范化。构建完备的指标评价体系。克服各部门运行图独立评价的局限性，建立一套基于运输整体效能的列车运行图综合评价指标体系，挖掘更多在铁路大运输层面上的综合性指标。具备多阶段、多版本评价功能。面向运行图编制完毕及运行图执行期2个阶段，从静态性能和动态性能出发，同时结合客运运能运量匹配分析，综合评估列车运行图的编制质量。2运行图综合评价方法及功能设计运行图综合评价功能将底层基础数据划分为-50吴华 列车运行图综合评价方法研究3类，分别为内部固定数据、外部接口数据和内部新生数据。评价数据关系图如图1所示。（1）内部固定数据。由路网拓扑数据及指标统计规则构成，如线路区间长度、车次种类、枢纽车站车场等数据。（2）外部接口数据。分别是列车运行图智能辅助编制系统的KHSK接口文件、机辆运用系统的运用计划接口文件和客运系统的客票数据接口文件，列车运行图综合评价功能需要实现外部接口数据的清洗、集成和自动化处理。（3）内部新生数据。为运行图指标评估数据和运行图编制方案数据，如列车开行对数、动车组车底能力、车次能力等数据。人工一次性对基础数据进行维护，周期性自动推送运行图、机辆运用、客流数据，不定期自动评价运行图并输出相关指标。列车运行图综合评价功能由底层数据层驱动，计算于应用层，最终反馈于展示层。数据层通过外部接口文件获得运行图评价基础数据，经过处理后储存、更新到数据库服务器平台。同时作为应用层实现的基础，也服务于底层数据资源的开发和利用。应用层由基础数据管理、运行图指标计算、运行图执行效果分析和运行图对比分析 4 类功能组成。展示层实现各专业部门人员对列车运行图评价指标和报表的查看与汇总。综合评价功能组成图如图 2所示。3运行图综合评价功能实现3.1基础数据管理基础数据管理模块首先包含用户管理功能，根据用户信息为不同部门、角色和权限提供不同功能。此外有路网数据管理、运行图数据管理、机辆运用计划管理以及客运数据管理功能。使用数据库技术上传、保存、交互数据，形成基础信息数据库。具体功能如下。（1）路网数据管理。此管理功能包括路网版本关联层 服务层 数据维护模块 基础数据 数据层 运行图数据 客流数据 机辆运用数据 运行图指标评估数据 运行图编制方案数据 一次性，人工 数据推送模块 周期性，自动 运行图评价模块 不定期，自动 指标输出模块 内部固定数据 外部接口数据 内部新生数据 不定期，自动 运行图编制系统 运行图数据 已有指标数据 机辆运用系统 机车/车底运用计划 动车组运用计划 客运系统 OD客流数据 列车售票数据 图1评价数据关系图Fig.1Evaluation data relationship 基础数据管理 应用层 数据层 运行图、机辆、客运数据 运行图指标计算 运行图执行效果分析 运行图对比分析 展示层 各专业部门统计人员 查询 评价 输出运行图评价报表 数据集成 数据自动化处理 外部数据接口 存储与更新 路网数据管理 运行图基础数据管理 机辆运用计划管理 客运数据管理 运输能力指标计算 运营效益指标计算 服务质量指标计算 适应性评价 动态性能分析 基本分析 环比/同比分析 图2综合评价功能组成图Fig.2Comprehensive evaluation function composition-51吴华 列车运行图综合评价方法研究管理、区间及特殊区间管理、区段管理、车站及车场管理4项子功能。路网版本管理：满足用户对历史路网的查看、当前路网的编辑和保存以及新路网的创建。操作路网通过开发的网络拓扑绘图工具实现，能够绘制管内高速铁路和普速铁路的线路、区间和车站，操作便捷，后期容易维护。区间及特殊区间管理：区间数据包含区间名称、所属线路、区间方向、区间距离以及是否为特殊区间5个属性，是统计区段通过列车数的最小单元。其中，区间距离主要用于后期计算速度类、走行公里类指标；区间方向用于区分列车走行方向；特殊区间用于标记需要特殊计算方法的区间。区段管理：设置区段所包含的区间，可以选择管内全部线路或单条线路查看、保存、修改和添加。车站及车场管理：管理车站站名、所属线路、是否合并车场、车站类型以及是否为关键枢纽车站(依据枢纽在路网中的重要程度和办理列车数量划分)。（2）运行图基础数据管理。在运行图接口数据导入前，需要先录入管内车次种类数据，根据车次号的头部字母和其后数字范围判定列车的种类信息，包括客货分类、一级分类、二级分类、是否为高峰线车、直通/管内等。所读取的列车运行图KHSK数据接口文件是采用UTF-8编码的Txt文件，含有列车车次、站序、车站名、到点、发点共5个字段。单个接口文件记录约12万条列车运行数据，参考文献8所使用的数据解码方法，导入后定义运行图名和发布日期。（3）机辆运用计划管理。用户需要先选择对应的运行图版本才能导入动车组运用计划接口文件，导入后将自动计算对应运行图版本的动车组指标数据。（4）客运数据管理。客运数据导入也需对应运行图版本，导入后实现选定日期、时段、线路、粒度客流的查询和Excel及Txt文件的导出。3.2运行图综合评价体系当列车运行图编制完成后，由于还未有客流数据和实绩运行图数据，此阶段输出的指标以运行图相关的速度、数量等静态指标为主。指标计算前需要选择当前运行图或历史运行图中单幅运行图。运行图综合评价方法借鉴既有线和高速铁路列车运行评价指标体系，从运输能力指标、运营效益指标、服务质量指标三维度切入以体现总体运输效能。列车运行图三维度综合评价体系如图3所示。（1）运输能力指标。列车运行图运输能力体现为列车(含动车组、客车等)、机车的运用指标，反映运输设备的使用数量和使用质量。其中，动车组使用系数定义为完成运行线数量使用动车组数与使用动车组数完成运行线数量的比值；图定能力利用率为所有区段图定开行列车列数与区段通过能力之比的加权值。（2）运营效益指标。列车运行图的运营效益指标体现为列车、机车在投入使用后所反馈的技术指标，涵盖列车的速度指标、机车/动车组日车公里、关键枢纽车站能力利用率等。速度类指标包含列车技术速度、旅行速度(均分种类、分等级、分线列车运行图三维度综合评价体系运输能力指标列车开行对数及比例机车使用数量运输能力数量指标运输能力质量指标动车组/客车车底使用数量定员周转量动车组使用系数运营效益指标服务质量指标机车使用系数图定能力利用率运营效益数量指标运营效益质量指标列车速度类指标机车日车公里动车组日车公里机车周转时间动车组平均接续时间关键枢纽车站能力利用率动车组运用均衡度客运服务质量指标货运服务质量指标客运服务频率停站方案的均衡性列车到发时间合理性系数直通/直达列车数目列车运行线分布的均衡性始发、技术直达列车比重直通货物列车平均接续时间快运货物列车开行对数货物列车平均直达速度直通/直达列车旅行速度图3列车运行图三维度综合评价体系Fig.3Three-dimensional comprehensive evaluation system of train working diagram-52吴华 列车运行图综合评价方法研究路)、速度系数等9。列车、机车运用指标为机车日车公里、动车组日车公里、机车周转时间、动车组平均接续时间10。动车组运用均衡度的计算公式参考文献11。关键枢纽车站能力利用率体现枢纽车站的繁忙程度，是指枢纽车站在一昼夜内所能通过或接发的最多列车对数(或列数)与最大能力的比值。（3）服务质量指标。列车运行图服务质量指标是对所提供旅客、货物运输服务质量的评价，由客运服务质量和货运服务质量指标组成。对于客运服务质量指标，进一步细分为车站服务质量指标和网络服务质量指标。车站服务质量指标有客运服务频率、停站方案的均衡性和列车到发时间合理性系数，该3个指标计算方法参考文献2。网络服务质量指标有直通/直达列车数目、直通/直达列车旅行速度和列车运行线分布的均衡性，运行线均衡性计算方法参考文献1，12。3.3运行图执行效果分析运行图的执行效果主要通过运行图适应性和动态性能2个维度来体现，核心在于对客运数据和实绩运行图数据的分析。对于运行图适应性，关注运行图客运运能运量是否匹配；对于动态性能，体现于列车运行图的晚点指标。（1）适应性评价。该功能用以展示和挖掘运能运量供需匹配关系，主要由运输部和客运部的专业人员使用以分析开行方案合理性。首先导入客票数据，可以查看路网中各个OD客流的大小。接着统计OD间的开行对数，由列车定员数据计算得到OD间的输送能力大小。依据票卡的途径数据，计算各个车次在各个线路、区间的客座率大小、旅客发送量等指标，由此组成运能运量匹配评价指标体系13。当运能运量不匹配时，用户可以对列车开行径路、列车停站方案等进行简单的动态调整，并重复进行匹配评价，以期获得轮廓性的运行图调整办法。运能运量供需匹配评价及其调整方法如图 4所示。（2）动态性能分析。在列车运行图编制执行后，动态性能用以评价图定列车是否按图行车的执行兑现率情况。一般而言，列车运行图的通过能力利用率越高，设置的缓冲时间总和就越少，动态性能就越差5。动态性能分析包括内容较多，而晚点分析仅是其中一项。列车晚点是列车运行图在执行过程中受到各种扰动的综合表现形式，可以将其作为评价列车运行图动态性能的依据14。用以计算晚点指标的运行图实绩数据与运行图接口数据格式基本相同，在选定列车运行图导入多日实绩数据后，计算该列车运行图晚点指标15。列车晚点分析指标体系如图5所示。此外，可以按日查看晚点列车的详细情况，包括列车车次、类型、途经车站、图定到发时间、实际到发时间、中间站晚点时间、始发站晚点时间等信息，可以为编图人员调整列车运行图缓冲时间和停站方案做依据。3.4运行图对比分析考虑到不同专业部门用户所关注的目标和对象不同，查看、使用的指标集也不同，运行图对比分析需要能根据用户关心的重点指标进行个性化拾取。因此，面向多部门用户设计列车运行图对比分客运数据 列车运行图数据 上海局集团公司路网拓扑基础数据 路网OD对客流加载 列车运能 旅客发送量 客票出售率列车客座率 候补兑现率 运能运量供需匹配评价 是否调整 列车开行对数、开行径路、停站方案等调整 是 评价结果 否 图4运能运量供需匹配评价及其调整方法Fig.4Evaluation of capacity and volume supply and demand matching and its adjustment method列车运行图晚点分析 列车平均晚点列数 列车平均晚点时间 列车平均晚点概率 列车平均连带晚点概率 列车平均晚点传播区长度 图5列车晚点分析指标体系Fig.5Train late analysis index-53吴华 列车运行图综合评价方法研究析功能，分为基本分析和环比/同比分析模块。在评价指标选取方面，应根据专业部门人员的登录信息自动推荐该部门相关的生产指标，也可以根据需要勾选所关心的指标以构建定制化的评价体系。（1）基本分析。基本分析是对单幅列车运行图的“全局指标评估”和“局部指标评估”评价。前者展示单幅运行图的大类指标，而后者侧重于单个对象指标。如对于运输能力中的列车定员周转量指标，“全局指标评估”展示高速铁路动车组旅客列车、普速旅客列车、特快货物班列等大类车次的平均定员周转量，“局部指标评估”是对大类车次中任意车次的定员周转量查看。（2）环比/同比分析。环比/同比分析是对多幅列车运行图对比评价，可以勾选比较多幅历史运行图或历史同类型运行图。在基本分析的“全局指标评估”和“局部指标评估”基础上，进一步拓展为“全局对比分析”和“局部对比分析”，以体现指标随运行图版本的变化趋势，并提供表格、柱状图、折线图3种可视化方式。3.5运行图评价报表输出运行图评价输出的报表分为指标可视化分析图表、运输基础性报表、运行图对比分析报表3类，以满足用户多样化、详尽化的图表输出需求。（1）指标可视化分析图表输出。是单个指标在不同对象之间或在不同时期的对比，体现数值区别或变化趋势。可视化展示采用基于JavaScript的开源可视化图表库ECharts，涵盖各行业图表，实用性强、兼容性好。（2）运输基础报表输出。此功能是对运输部旅客列车对数统计表、区段列车对数统计表、区间通过能力汇总表 3 张重点指标表的计算机自动、快速、准确输出。所输出的Excel表格列间距、行间距、布局及字体均适应实际需要，符合专业人员的阅读习惯。（3）运行图对比分析报表输出。展示基本分析报表和环比/同比分析报表，包含用户所选的指标名称、指标数值和运行图版本等信息。环比/同比分析报表含有指标极大值、极小值、平均值、平均增长率等信息，并以颜色标识和区分。运行图对比分析报表输出功能具备Excel及Pdf的格式输出和打印。4运行图综合评价方法应用效果列车运行图综合评价方法自2022年6月在上海局集团公司落地运用，为2022年第四季度图(以下简称“第四季度图”)和 2023 年春运图(以下简称“春运图”)的编制提供决策支持，形成以运行图数据流、机辆运用数据流为核心，客运数据流为市场导向，综合评价体系为挖掘分析手段的运行图调整优化体系。（1）通过对比分析功能展现三维度运行图指标数据的变化，基于此，编图人员能够从客运、机辆等多角度优化调整列车运行图。在运输能力方面，第四季度图对区段列对数和区间通过能力汇总分析，调整相关列车径路后改善沪昆线上海南春申区段(减少1.5对旅客列车)、北仑线邱隘北仑区段(减少0.5对图定货物列车)等近10个紧张区间的通过能力。在运营效益方面，统计6月图和第四季度图276个动车组运用交路的平均接续时间，结合动车组检修计划优化其中的 35 个重点关注交路，平均接续时间降低约5.7%。此外，春运图调整中优化上海虹桥、杭州东、南京南等15个关键枢纽车站能力利用率，如杭州东宁杭甬场能力较为紧张，于是利用沪杭长场分担中转动车组列车1对。在服务质量方面，依据6月图和第四季度图的列车停站不均衡性等指标，调整29列高速动车组旅客列车的停站方案。（2）借助运行图执行效果分析功能，推进旅客运输工作向市场导向型发展。在运能运量适应性评价方面形成运力精准投放的客运组织方法，如借助于 6 月图和第四季度图的运能运量适应性分析结果，对于运行区段为合肥南连云港的管内列车G7740/37/40 次、G7739/8/9 次高速动车组旅客列车，分析发现在南京南连云港区段客座率近100%，二等座候补人数常居满位。上海局集团公司采取缩线运行将运行区段缩短为南京南连云港，车次调整为G8367/6次、G8365/8次。在列车晚点分析功能方面，统计近15条客运专线在管内的列车晚点指标，调整优化沪宁城际铁路(南京上海)、宁杭高速铁路(南京南杭州东)、合杭高速铁路(肥东桐庐东)、连淮扬镇铁路(连云港丹徒)等8条客运专线的运行图缓冲时间。-54吴华 列车运行图综合评价方法研究5结束语列车运行图综合评价方法实现运行图数据、机辆数据和客运数据的交互、融合，从总体运输效能层面促进各专业部门间的数据共享，便于各专业部门统一思路、统一目标，从而保证运能、运力投放更加精准，运输产品设计更加合理。该综合评价方法在上海局集团公司使用半年多以来，历经2次调图，评价结果准确，辅助日常编图及运营效果显著，在提升旅客列车整点率、提高动车组旅客列车及普速旅客列车客座率、货物列车提速及调车机车运力投放等方面取得较好的经济效益。在铁路“一日一图”运营模式的推进下，能够有效指导运行图编制及优化调整，对于提高列车运行图编制管理水平具有重要的支撑作用。参考文献：1 马建军，许 红，胡思继，等.京沪高速铁路列车运行图指标评价体系的研究J.北方交通大学学报，2003(5)：46-50，81.MA Jianjun，XU Hong，HU Siji，et al.Study of Index Evaluation System of Train Working Diagram on Jinghu High Speed Railway LineJ.Journal of Northern Jiaotong University，2003，27(5)：46-50，81.2 李 俊，俞 涛.高速铁路列车运行图评价体系研究J.铁路计算机应用，2013，22(10)：5-8.LI Jun，YU Tao.Research on Train Diagram Evaluation Index System of High Speed RailwayJ.Railway Computer Application，2013，22(10)：5-8.3 彭其渊，鲍晶晶，文 超，等.高速铁路列车运行图评价理论与方法J.西南交通大学学报，2013，48(6)：969-974.PENG Qiyuan，BAO Jingjing，WEN Chao，et al.Evaluation Theory and Method of High Speed Train DiagramsJ.Journal of Southwest Jiaotong University，2013，48(6)：969-974.4 李羽逍，倪少权，高 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