（交通运输规划与管理专业论文）重载运输装车区车流组织及相关问题的研究.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 摘、要 提高铁路输送能力有三种方法：提高列车重量、增加行车密度和提高行车 速度。现阶段我国铁路的行车密度已居于世界前列，提高货物列车行车速度的 发展空间也不大，特别是我国现阶段客货共线的情况下提高货物列车旅速非常 困难，所以只有提高列车重量有着较大的潜力。重载运输用于运输大宗货物效 率高，成本低，具有广阔的发展前景，成为许多国家铁路追求的现代化货物运 输方式。 铁路运输系统是一个环环相扣的大系统，重载列车的开行需要一系列配套 措施，同时也影响着其他相关因素，如列车编组计划、列车运行图和路网编组 站的合理分工等都需要重新调整，以适应重载列车的开行。车辆周转时间中的 1 3 消耗在装卸车站上“”3 ，合理调整重载运输中的点线能力协调问题瓶颈也在 点上，所以分析重载运输装车区车流组织理论，研究重载运输装车区列车优化 分布模型，合理组织重载运输装车区内车流，以完成货物直达运输计划就显得 特别重要。 本文在介绍了国内外重载运输的发展趋势和重载运输组织方式的基础上， 分析了开行重载列车所取得的经济效益。同时分析了装车区车流组织优化的理 论，结合开行重载列车所取得的经济效益，构建了重载运输装车区重载列车去 向优化分布模型，为装车区重载列车的开行和去向上编组站的合理分工提供了 参考依据。重载列车的开行离不开装车区各车流的合理组织，其中最重要的就 是货物直达运输方案的编制，因此在分析技术作业时间的基础上构建了直达列 车组织方案模型。本文采用定性与定量相结合的研究方法，在分析了重载列车 开行的一系列因素的基础上，构建了模型和算例，并用m a t l a b 设计了遗传算法 进行计算，为相关问题的解决提供了参考。 关键词：重载运输；装车区；车流组织；遗传算法 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 i 页 a b s 拄a c t t h e r ea r et h r e ew a y st oa d v a n c et h er a i l w a yl i n ec a p a c i t y t h ef i r s tw a yi s i m p r o v i n gt h ev e h i c l el o a d t h es e c o n da n dt h i r dw a y i si n c r e a s i n gt h et r a v e l i n g d e n s i t ya n d t h et r a v e l i n gs p e e d i ti sc l e a ri no u rc o u n t r yt h a tt h et r a v e l i n gd e n s i t yo f t h er a i l w a yi sv e r yh i g hi nt h ew o r da n di ti sl m r dt oi n c r e a s et h et r a v e l i n gs p e e d e s p e c i a l l yo nt h ec o l l e c t i o no fp a s s e n g e ra n df r e i g h tn o wc o m p a r e dw i t ht h eh u g e p o t e n t i a l i t yo fv e h i c l el o a d r a i l w a yh e a v yh a u lt r a n s p o r t a t i o ni su s e dt ot r a n s p o r t i a r g ea m o u n tf r e i g h ti se f f i c i e n t ，c o s ti sl o wa n dh a v et h ev a s td e v e l o p m e n tp r o s p e c t i ti sb e c o m i n gt h em o d e mf r e i g h tt r a n s p o r tm o d ei nm a n yr a i l r o a dc o u n t r i e s r a i l w a yt r a n s p o r t a t i o ns y s t e mi st h a tar i n gi se n c i r c l e db yt h el a r g es c a l es y s t e m a r r e s t i n ge a c ho t h e r t h eh e a v yh a u lt r a i nr u n n i n gn e e d sas e r i e s o fs u p p o r t i n g m e a s u r e sa n de f f e c t i n go t h e rr e l e v a n tf a c t o r ss u c ha st r a i nf o r m a t i o np l a n ，t r a i n t r a n s p o r t a t i o nc h a r ta n dn e t w o r km a r s h a l l i n gs t a t i o nr a t i o n a ld i v i s i o n o n et h i r do f r a i l w a yw a g o nt u r n o v e rt i m ec o n s u m e so nl o a d i n ga n du n l o a d i n gs t a t i o n ，a tt h e s a r l l e t i m e ，t h eb o t t l e n e c ko fr e a s o n a b l ea d j u s t i n gt h er a i l w a yh e a v y h a u l t r a n s p o r t a t i o nl i n ea n ds t a t i o n sa b i l i t yi so n et h ep o i n t , s oi ti sv e r yi m p o r t a n tt h a t a n a l y s i n gt h eh e a v yh a u ll o a d i n ga r e aw a g o nf l o wo r g a n i z i n gt h e o r y , s t u d y i n gt h e o p t i m i z a t i o no fh e a v yh a u ll o a d i n ga r e at r a i nd i s t r i b u t i n ga n dr a t i o n a lo r g a n i z i n g h e a v y h a u l l o a d i n ga r e a i n n e rw a g o nf l o wt o a c c o m p l i s h t h e g o o d sd i r e c t t r a n s p o r t a t i o np l a n b a s e do ni n t r o d u c i n gt h ed e v e l o p i n gt r e n do f h o m ea n da b r o a dr m l w a yh e a v yh a u l t r a n s p o r t a t i o na n dt h eh e a v yh a u lo r g a n i z a t i o nm o d e ，t h i sp a p e rh a v ea n a l y s e d e c o n o m i ce f f e c tg o tb yr u n n i n gh e a v yh a u lt r a i n ，a tt h es a m et i m e ，a n a l y s e dt h e h e a v yh a u ll o a d i n ga r e aw a g o nf l o wo r g a n i z i n gt h e o r y , l i n k e du pe c o n o m i ce f f e c tg o t b yn m n i n gh e a v yh a u lt r a i n ，f o u n d e dh e a v yh a u ll o a d i n ga r e ah e a v yw e i g h tt r a i n s e r v i c e ss e l e c t i o n ，w h i c hh a v ep r o v i d e dt h er e f e r e n c eb a s i sf o rr u n n i n go f h e a v yh a u l m i na n dr e a s o n a b l ed i v i s i o no ft r a i nf o r m a t i o np l a n t h er u n n i n go fh e a v yh a u lr a i n i su n a b l et ob es e p a r a t e df r o mt h er e a s o n a b l eo r g a n i z a t i o no fw a g o nf l o w , i nw h i c h 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 il 页 t h em o s ti m p o r t a n ti se s t a b l i s ht h e g o o d s d i r e c t t r a n s p o r t a t i o np l a n b a s e do i l a n a l y s e d as e r i e so fc o r r e l a t i v ef a c t o r so fr u n n i n gh e a v yh a u lr a i n t h r o u g ht h e q u a l i t a t i v ea n dq u a n t i t a t i v ea n a l y s i sm e t h o d ，t h ep a p e rf o u n d e dr e l a t i v em o d e la n d e x a m p l e ，c a l c u l a t e dt h e mb yu s i n gm a t l a b t oh a v ed e s i g n e dt h eg e n e t i ca l g o r i t h m ， w h i c hp r o v i d e dr e f e r e n c ef o rc o r r e l a t e dp r o b l e m k e y w o r d s ：h e a v yh a u lt r a n s p o r t a t i o n ；l o a d i n ga r e a ；w a g o nf l o wo r g a n i z a t i o n ； g e n e t i ca l g o f i t h m 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 第1 章绪论 1 1 选题的意义 在现代交通运输体系中，铁路是重要的运输方式。铁路运输有着成本低、 运距长、受自然环境影响小等优点，发展铁路对于实施国家的可持续发展战略 有着重要的意义。随着国民经济的快速增长，我国铁路运能与运量的矛盾日趋 紧张。我国铁路从建国初期的2 万多公里发展到了现在的7 4 万公里，在线路质 量、牵引动力、通信信号以及运营管理等方面的技术装备都有较大的提高，但 从整体水平上与国际先进水平还有较大差距。提高铁路输送能力有三种方法： 提高列车重量、增加行车密度和提高行车速度。现阶段我国铁路的行车密度已 居于世晃前列，提高行车速度( 指货物列车) 的空间也不大，特别是我国现阶 段客货共线的情况下提高旅速更难，所以只有提高列车重量有着较大的潜力。 重载运输用于运输大宗货物效率高，成本低，具有广阔的发展前景，成为许多 国家铁路追求的现代化货物运输方式。 发展铁路重载运输不仅能提高其重载运输线路的经济效益，降低运输成本， 而且还能改善工作运营指标和提高其劳动生产率等。以大秦线为例，根据铁道 部跨越式发展的战略规划，2 0 0 4 年1 2 月2 3 日，大秦线提前8 天实现了全年运 量1 5 亿吨的任务，比当年设计运量超运5 0 0 0 万吨，而目前世界上还没有一条 铁路线路年运煤量超过1 5 亿吨。2 0 0 5 年大秦线实现了煤炭运量2 亿吨。要满 足大秦线运量不断增长的需求和充分利用机车车辆资源，大秦线须不断增加开 行重载列车的重量和数量，2 0 0 4 年1 月6 日起，大秦线湖东- o p 村南间增开9 0 0 0 吨重载列车，且在以后逐步增加开行列数。大秦线重载列车数占总列数的3 7 9 5 ，而发运量占大秦线运量的4 7 1 2 。由此可见，重载运输对大秦线实现运量 目标至关重要。重载运输不仅增加了大秦线的运量，同时也为铁路部门增加了 运输收入。以北同蒲线大新站装1 列同一煤种同到站的不同重量列车的收入 支出数据为例，6 0 0 0 吨列车比普通列车多支出电费2 4 2 4 元，但比4 5 0 0 吨普通 列车多收入8 5 8 9 9 2 元，所以重载运输在提高运输能力、加快机车车辆周转、节 约能源、降低成本方面有着很大的作用。同时，据1 9 9 8 年资料统计，大秦线职 工平均完成的换算周转量运营1 0 年平均达到2 0 9 4 7 万换算吨公里人年，比 全路平均人均换算周转量7 0 万换算吨公里人年要高出近3 倍，这对提高经 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 济效益有着重要的作用。再从社会效益上看，大秦线的开通，极大地缓解了全 国能源紧张状况，带动了陕西、宁夏、内蒙古等地经济的发展，也促进了华东、 华北地区经济的发展。大秦线的成绩证明了重载运输是提高运输能力，降低运 输成本，取得明显经济效益的重要手段，是铁路扭亏为盈，转变经济增长方式 的重要内容，也是巩固、拓展铁路大宗物资运输市场份额的重要方式。 我国的重载运输起步于8 0 年代，现仍处于推广的初期，我国缺乏开行重载 列车的牵引动力，缺乏性能良好的重载车辆，且目前线路和桥梁结构设计荷载 等级都在限制着重载列车牵引重量的进一步提高，在重载运输的运营管理、行 车指挥方面与国外铁路差距更大。 从行车组织方面考虑加大重载运输，其措施有：( 1 ) 大力加强货流和车流 组织、积极组织直达货物列车，开行重载列车，尽力固定编组，固定机车、固 定列车运行时刻。努力提高货车静载重，坚持满轴开车，减少欠轴。( 2 ) 在客 货混跑的线路上，客货速度比直接影响客车扣除系数值，从而影响区间输送能 力。客车速度越高，客车扣除系数越大。所以，在客货混跑的线路上应该加大 货物列车的行车速度。但在开行重载列车的运输组织工作中还存在着一些问题。 如对开行重载列车的认识不足，重视不够。由于在日常运输组织工作中重载列 车没有考核标准，所以多开少开重载都一个样，而重载多开了反而影响了分界 口列车交接对数。因此，对组织重载列车工作积极性不高，造成重载列车不能 按照图定要求开满。要解决这个问题，不但要从思想上高度重视，还要建立一 套完整的考核、评比、奖励办法，以推动重载列车继续发展。在现在以市场经 济为导向的情况下，要加大开行重载列车的力度，特别是诸如南北走向的哈大、 京沈、津浦、京广及东西走向的陇海、胶济、浙赣等线，不仅货运量大，客运 量更大，它们担负了全国铁路总运量5 0 以上。而在这些铁路干线上大多开行 5 0 0 0 吨及其以上整列式重载列车的情况下，如何确定干线连接的装车区的重载 列车开季亍方案，使得装车区所开出的所有列车( 包括重载列车和非重载列车) 取得的经济效益最好具有重要的现实意义，因此重新制定这些具有开行重载列 车条件的装车区内车流的编组计划，建立装车区开行重载列车的合理分布优化 模型就显得更加重要。 铁路运输系统是一个环环相扣的大系统，要按质按量地完成运输计划，不 仅要系统内部的车、机、工、电、辆的协调配合，还要解决好货源、发货和分 配的相互衔接，产销平衡，做到产、运、销三者之间的相互协调。而在装车区 内部就是要处理好装车区内部的车流组织，从空车的到达，送车装货，取车编 组直至编组成列送出装车区都要合理优化。而要实现这一系列作业的协调优化， 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 其重点就是货物直达运输计划的编制，基于此，本文最后一章就货物直达运输 计划进行了相关的探讨。 1 2 国内外重载运输发展概况 1 2 1 国外重载运输发展概况 世界铁路重载运输的萌生可以追溯到上世纪5 0 年代，战后经济发达国家铁 路进入内燃化和电气化时代，由于内燃、电力机车比蒸汽机车性能优越、操作 便捷、更易于采用，通过多杌牵引方式可以获得更大的牵引总功率，从而牵引 更多的车辆，大幅度增加列车重量，扩大运输能力，加快货物运输，减少运营 成本，提高运输效益。因此，以开行长大列车为主要手段的重载运输应运面生。 6 0 年代中期长大列车投入正常运行，此后重载运输技术迅速推广。1 9 7 8 年，第 一届国际重载大会在澳大利亚佩思召开，1 9 8 5 年国际重载运输协会正式成立， 重载运输逐步成为了铁路货物运输领域的先进生产力代表，不但是营业线路技 改、挖潜、扩能的有利措施，也是新线建设、提高运能和降低运营成本的好办 法。纵观世界各国铁路重载运输，根据货源、货流的具体情况采取的不同组织 模式分为三种。分别是以北美为代表的单元式重载列车( 包括美国、加拿大、 巴西、澳大利亚、南非等国) ；以前苏联为代表的组合式( 合并) 超重、超长重 载列车和整列式重载列车。 当前世晃范围内重载运输技术如雨后春笋，生机勃勃。其技术水平集中体 现在两个方面：一是提高轴重。提高轴重是重载列车降低运行成本的最有效的 措施。2 0 0 3 年国际重载专家技术会议上提到了当前国际重载铁路最大轴重已达 3 5 7 t ，正在积极研究3 9 t 轴重的可行性。目前美国、加拿大、澳大利亚等国的 重载铁路轴重普遍达到3 2 5 t 3 5 7 t 、瑞典、巴西重载列车轴重己提高到3 0 t ，南 非重载列车轴重已提高到2 6 t ( 窄轨) ，而俄罗斯正在将重载货车轴重提高到2 7 t ， 加紧研究3 5 t 轴重的轨道部件。二是提高列车牵引质量。目前重载列车牵引质 量普遍在2 万t 左右。美国、加拿大等重载单元列车牵引重量普遍由1 5 0 0 0 t 向 1 8 0 0 0 t 发展，而且有向更重方向发展的趋势，南非、澳大利亚的重载单元列车 牵引质量已超过2 万t 。澳大利亚b h p 重载铁路正在预备进行8 2 0 0 0 t 牵引重量 的单元列车试验。从2 0 0 3 年国际重载专家技术会议上发表的论文中还可以看到 当前重载运输技术水平还体现在以下两个方面：一是各国重载铁路的重载运量 及收入都达到了历史最高水平。美国2 0 0 2 年铁路重载运输中煤运周转量高达 3 4 6 6 亿吨英里，运煤收入高达8 1 8 1 亿美元，创历史最高水平。澳大利亚昆士 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 兰铁路、b h p 铁矿铁路及南非铁路的重载运量及收入同样均达到历史最高水平。 二是欧洲铁路开始在客货混运、国际联运的铁路干线上发展2 5 t 轴重的重载列 车。继中国铁路成功地在全国既有干线上既开行提速旅客列车，又开行5 0 0 0 t 以上重载货物列车，成为客货混跑线路上实现提速、重载目标的国际首例，欧 狮铁路在快速干线上开行发展2 5 t 轴重重载列车，这将是重载技术取得新进展 的又一亮点。 1 2 2 国内重载运输发展概况 中国铁路重载运输的发展，大体上可归纳为：通过两种途径，经历了三个 阶段和采用三种不同的运输组织模式。所谓两种途径就是新建大能力、高标准 的重载列车运输专线和有计划地对既有线进行配套改造同时并举。经历三个阶 段和采取三种运输组织模式，即第阶段自1 9 8 4 年至1 9 9 0 年，主要为改造旧 线，开行组合式重载列车。利用双机牵引在各大干线组织开行了6 5 0 0 t 8 0 0 0 t 的组合列车，极大地缓解了繁忙干线紧张的能力，对促进国民经济的发展做出 了重要贡献。第二阶段自1 9 9 0 年至1 9 9 2 年，新建大同至秦皇岛铁路运煤专线， 开行单元式重载列车。大秦铁路是借鉴加拿大、澳大利亚等国开行重载单元列 车的经验，在国内新建的第一条双线电气化重载运煤专线，全长6 5 3 公里。1 9 8 8 年试验开行了单机牵引6 0 0 0 吨，双机牵引1 0 0 0 0 吨单元式重载列车。1 9 9 2 年底 正式开行列车重量为6 0 0 0 吨和万吨的单元列车。第三阶段为1 9 9 2 年以后，对 沿海繁忙于线逐步进行改造，开彳亍整列式重载列车。在几大干线上多开行5 0 0 0 t 的重载列车，在大秦线已经成功地组织开行了5 0 0 0 t - 1 0 0 0 0 t 的整列式重载列车 和单元式重载列车，且2 0 0 4 年大秦线成功地完成了1 5 亿吨运量的任务。实践 证明，只有因地制宜，不拘一格，综合采用不同重量级别，不同组织形式的重 载列车，才能最大限度地提高列车平均牵引重量，取得最佳的经济效益。 我国幅员辽阔，资源分布不均，从我国国情出发，发展铁路重载运输有着 广阔的前景，但我国重载运输起步较晚，要大力发展铁路重载运输，就要从硬 件和软件两方面同时着手，特别是硬件方面和国际水平差距较大。硬件设备方 面主要涉及到的是：机车牵引力功率的提高、车辆转向架的改进、制动装置的 改进、车辆轴重的增加、线路的改造和延长车站股道有效长等。软件方面主要 是运输组织管理和行车组织方面的调整编组站的分工和列车运行图。 我国重载铁路运输通过二十几年的发展，取得了显著的成效，特别是大秦 线的开通和几大干线重载列车的开行，极大地缓解了我国铁路运能紧张的状况。 但是，纵观世界重载铁路的发展情况，可以看出我国重载铁路还有很多地方还 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 有待改善和提高。除了机车牵引力、车辆转向架、车辆轴重等硬件技术的问题， 其中在运输组织等软件方面存在的主要问题有：一是对重载运输盼重要性和迫 切性认识不足，重视不够，一些铁路局不将重载列车纳入日常运输组织工作考 核中，导致重载列车不能按照计划开满；二是某些干线上开行单方向的重载列 车，或部分区段开行重载列车，车流接续和运行调整存在着一定困难：三是某 些区段轻质货物所占比例较大，列车换长制约了重载列车的开行：四是干线上 各区段的牵引定数不一，导致机车调度和车站工作组织出现困难，出现重载列 车普通列车争流的局面( 当重载列车和普通列车到达同一到站，都实行长交路 时，重载列车和普通列车出现牵引机车使用上的冲突，就出现了重载列车和普 通列车争流的局面) 。针对以上问题，要加大重载运输的发展，需要采取的措施 有：一是要深化对发展重载运输重要性和迫切性的认识，制定全路重载运输的 发展规划和实施方案；二是适当提高牵引机车功率，发展大型化货车，同时抓 紧落实重载运输配套装置的改造、推广及应用；三是适当延长车站股道长度， 强化线桥承载能力，将重载列车的换长延长至8 5 0 ；四是加强重载运输的日常 考核力度，制定开行重载列车的奖励办法：五是重新调整编组站的分工并重新 编制列车运行图，即开行重载列车运输时如何调整编组站的分工，合理组织车 流的同时，同时调整和重新编制列车运行图，使其适应均衡铺画重载列车运行 图的需要。 1 3 主要研究内容 本文研究的主要内容有： 1 铁路重载运输的经济效益分析 分析开行一列重载列车所取得的经济效益与哪些因素有关，如何计算所取 得的经济效益。 2 重载运输装车区车流分布优化模型的建立 以系统工程的观点和方法，以市场经济理论为导向，建立在具备开行重载 列车的装车区开行重载列车的合理分布优化模型。 3 装车区内车流组织优化分析 如何才能在装车区按照列车编组计划的要求完成货物直达运输方案任务。 分析货物直达运输方案的内容及其影响因素，分析装车地不同直达开行方案下 技术作业时问的影响因素，建立货物直达运输方案优化模型。 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 第2 章重载运输装车区车流组织分析 2 1 铁路重载运输概述 2 1 1 铁路重载运输的概念 铁路重载运输，是指在一定的铁路技术装备条件下，扩大列车编组长度， 大幅度提高列车重量，采用大功率机车( 双机、或多机) 牵引的运输方式。铁 路重载运输涉及至q 铁路运输组织改革、设备改造、运营和经济方面等因素，主 要有货流和车流、机车牵引动力、车站到发线有效长、车辆装载能力和制动装 置，以及轨道结构强度等复杂问题。 铁路重载运输的标准定义，1 9 9 4 年国际重载运输协会给出铁路重载运输必 须满足以下三条标准中的至少两条： 1 经常定期开行或准备开行总重至少为5 0 0 0 吨的单元列车或组合列车： 2 在长度至少为1 5 0 k m 的线路区段上，年计算量至少达2 0 0 0 万吨以上； 3 经常、正常开行或准备开行轴重2 5 t 以上( 含2 5 t ) 的列车。 2 1 2 铁路重载运输组织方式及适用条件 2 1 2 1 铁路重载运输组织方式分类 世界各国铁路组织重载运输，根据货源、货流的具体情况，采取了以下不 同的组织模式： 1 单元式重载列车 单元式重载列车以北美为代表( 包括美国、加拿大、巴西、澳大利亚、南 非等国) 。单元式重载列车的概念是：由固定的机车、车辆组成为个运营单元， 并以此作为运营的计费单元。运营特点是货物品类单一、流向固定、列车重量 在1 0 0 0 0 吨至2 5 0 0 0 吨之闯；采用多机牵引和遥控操纵装置，机车挂于列车头 部和三分之二处：从装车点到卸车点之间固定循环拉运，装卸车时机车和车辆 不进行摘钩，途中没有任何调车作业，按照修程规定，整列车进段检修。 2 组合式( 合并) 重载列车 组织超重、超长的组合式重载列车以前苏联为代表。组合式重载列车的概 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 念是指两列同方向上运行的货物列车合并为一个列车，列车重量在6 0 0 0 吨 1 0 0 0 0 吨之间，机车分别挂于列车头部和中部，实质上是两列货物列车利用一条 货车运行线。不仅节省了运行线，而且成倍增加列车重量，把增加行车密度和 提高列车重量结合起来，从而最大限度地挖掘铁路既有技术设备的潜力，扩大 线路的输送能力和输送能力，有效地缓和了繁忙干线的紧张状况。 3 整列式重载列车 整列式重载列车的概念是，由大功率内燃或电力机车单机或双机牵引，列 车重量在5 0 0 0 吨以上，机车挂于列车头部，站线有效长度要与列车长度相配。 整列式重载列车采用普通货物列车的作业组织方法，列车到达、解体、编组、 出发、取车、送车、装车、卸车和机车换挂作业均与普通货物列车相同，只是 牵引重量较一般列车大幅度提高。 2 1 2 2 重载运输的特点与适用条件 1 单元式重载列车 单元重载列车是加速货物送达和机车车辆周转的有效运输组织形式。单元 列车的组织是建立在货流稳定、集中、大量的基础上，以产、运、销相互协调 一致，装、运、卸各个环节能力相互配合为基本条件。一股由生产单位和消费 者双方签订长期供货合同，铁路则在供应合同的基础上，按照运量、运距和列 车周转时间来选定列车的最佳组成和运行方案。 在货源充足、品类单一、产销关系稳定的大宗散堆装货物( 如煤炭、矿石、 粮食等) ，可组织开行装卸车地之间的单元式重载列车。但是，这种重载运输方 式要求装、运、卸各环节技术设备协调配套，装车采用不停车作业方法，设置 装车环形线及高效率装车设备( 大容量储煤仓、定量漏斗等自动化设施1 ：卸车 地采用不摘钩卸车作业方法，设置卸车环形线及高效率卸车设备( 翻车机、底 开门车辆等) 。 2 组合式重载列车 组合式重载列车对设备要求简单，具有一定的扩能效果，作为辅助手段， 发挥可分可合灵活机动特点，在一些能力饱和区段作为缓解运能不足的措施以 节省运行线保证大修工务天窗和留有弹性。组合列车的运营特点是，组织灵 活。针对线路的繁忙程度，货流、车流的集散情况，装卸站的位置和编组站的 线路布置，因地制宜地进行组合和分散。 3 整列式重载列车 整列式重载列车是既有繁忙干线上扩能、发展重载远输的主要形式适量 延长全线一部分既有车站到发线的有效长，采用大功率机车牵引能大幅度地 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 提高铁路输送能力。 2 1 3 重载运输装车区运输组织模式分析 我国现阶段开行的重载列车主要是单元式和整列式重载列车。根据装卸区 的货源情况、技术设备和装卸能力，线路条件、机车、车辆和技术站作业设备 等主要技术条件的情况，重载运输装车区可灵活地组织开行单元式重载列车， 整列式重载列车和非重载列车混合开行的组织模式。由于组合式重载列车开行 要采用同步式操纵技术，我国现阶段极少开行组合式重载列车。以大秦线为例， 设计到达秦皇岛三四期煤炭组织单元列车、牵引质量为1 0 0 0 0 t 、6 0 0 0 t ，2 0 0 4 年 开行少部分1 0 0 0 0 t 列车，其余组织5 5 0 0 t 单元列车。2 0 0 5 年，开行的1 0 0 0 0 t 列车的数量逐步增加，最多达到5 0 对d 。在我国其它繁忙干线开行的重载列车 也主要是5 1 ) 0 0 - 6 0 0 0 吨列车。 单元式重载列车的运输组织模式一般采取整列装车、整列运输、整列卸车、 整列回空的闭环式重载运输组织模式，在技术条件允许的条件下开行单元式重 载列车减少了很多中问站的技术作业，加速了车辆的周转，提高了线路的输送 能力，同时增加了经济收入，在货流和技术条件允许的条件下开行单元式重载 列车显然是最优的选择。所以，在重载运输装车区列车编组计划中对于有条件 开行单元式重载列车的车流应优先组织开行单元式重载列车，本文不讨论开行 单元式重载列车和非重载列车的优化分布关系，主要讨论整列式重载列车与非 重载列车的优化分布关系。整列式重载列车的运输组织模式和普通列车作业方 式相同，但开行整列式重载列车主要目的在于提高区段的运输能力，因此一般 以不停车通过全区段为原则，但要求有编解作业的两端技术站和有交会及越行 的少数中间站，其站线有效长要能满足整列式重载列车的停站要求。所以本文 讨论的整列式重载列车不在途中技术站进行编解技术作业，只在装卸地和第一 技术站或最终编组站进行编组或解体作业。 2 1 4 铁路重载运输的经济效益分析 铁路运输业是社会经济最主要的基础结构之一，维系着全国城乡的政治、 经济、文化的交流。运输业的性质决定了运输业本身的效益远小于其所创造的 社会效益。因而开行重载列车的经济效益要特别注重社会效益的分析。 开行重载歹i 车的经济效益应该从其社会效益和企业效益共同分析。 其社会效益反映在开行重载列车对社会的贡献。从定性方面分析，繁忙千 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 线开行重载列车带来的社会效益主要表现在：一方面开行重载列车能加速车辆 和机车的周转，减少人力和物力的投入。此外，由于运输能力的提高，还能诱 发出更大的运输需求，必将带动沿线城镇开发，促进沿线经济进一步繁荣，进 而带动整个国民经济的发展，改善国民经济状况。同时将会带动和促进相关产 业、高新技术的发展，开行重载列车还能促进铁路行业及其他行业的科技进步， 提高科技水平，这些都是开行重载列车带来的社会效益。 其企业效益反应在繁忙干线开行重载列车所需的投入和产出效果，是项目 的直接效益。从投入看，开行重载列车，其机车、车辆、线路、轨道、道岔和 信号等设备的技术标准都要相应提高，对这些设备的改造都要带来投资和维修 成本的增加。从产出看，开行重载列车加速了机车和车辆的周转，提高了铁路 在各种运输方式中的竞争力，可以为铁路吸引更多的运量。 企业效益可以通过财务盈利能力等指标定量地反映，而社会效益有些可以 定量地反映，有些只能作定性的分析。开行重载列车的经济效益应综合考虑社 会效益和企业效益，从宏观和微观两方面评价项目的经济可行性。 分析开行重载列车的经济效益的方法可以用“全部费用收益法”和“有无 对比法”。“全部费用收益法”是把开行重载列车的繁忙干线作为一个整体，分 别计算分析年度开行重载列车和不开行重载列车的全部投资、费用及收益，然 后分析比较。而“有无比较法”只考虑开行重载列车和不开行重载列车两种情 况下在投资、费用及收益方面的差异情况，相同部分不予以考虑，计算增量指 标，评价增开重载列车后的经济效益。 “全部费用收益法”可以全面综合地反映开行重载列车的投资、运营成本 和收益，其评价指标有开行重载列车和不开行情况下的经济效益的绝对指标， 也有方案对比的楣对指标。其缺点是，计算工作量大。尤其是现行的管理体制 及成本核算体系下，要把固定资产投资及成本费用分配到一条线上是非常困难 的。丽且由于人们普遍关心的是开行重载列车后能否比不开行重载列车创造出 更大的经济效益，用这种方法计算出的绝对成本效益指标显得并不十分重要。 “有无对比法”是以增量指标作为项目经济可彳亍性的依据。首先计算经济 效益分析年度有项目和无项目( 即开行重载列车和不开行重载列车) 两种情况 下的费用和收益，主要计算差异部分的值，对于相同部分或者变化不大的部分 不予以考虑，因此，计算出的费用和收益不是完全的费用和收益。然后通过这 两套数据的差额( 即增量数据，包括增量投资、增量费用、增量收益) 计算增 量指标，再计算增量投资收益及投资回收期指标，与铁路的基准内部收益率及 西南交通大学硕士研究生学位论文第10 页 投资回收期指标对比，作为评价开行重载列车后经济效益的部分考虑，对不相 同部分略去。同时，增量指标反映了开行和不开行重载列车经济效益的变化情 况，为了开行重载列车而增加的投入能带来多大的经济效益得到了反映。因此， 这种方法可以作为评价繁忙干线开行重载列车经济效益的实用而有效的方法。 设开行列从装车地s 到卸车地t 的重载列车，其成本支出为c 嚣，其成 本支出由以下内容组成 c 美运行距离x 列车公里成本+ 列车停留时间列车停留小时成本+ 沿途无调作业费用+ 编解重载列车的费用值 ( 2 1 ) 若开行一列从装车地s 到卸车地t 的非重载列车，其成本支出c 茹蠢的表达 式为 c 茹矗= 运行距离列车公里成本+ 列车停留时间列车停留小时成本+ 沿途无调作业费用+ 编解非重载列车的费用值( 2 - 2 ) 重载列车的基本开行总重至少为5 0 0 0 吨，假设重载列车用两台d e 牵引， 非重载列车用一台d f 4 牵引。运用“有无对比法”只计算开行重载列车比非重 载列车多消耗的增量值，所以开行重载列车在线路上比非重载列车多出的消耗 为c 缝黯。设每台机车走行的费用为嘞牟走行万元列车公里，则有 c 线碚= 车走行列车运行距离 ( 2 - 3 ) 设重载列车的列车停留时间成本比非重载列车的列车停留时间差值设为 c 停留，其主要组成部分为车列集结时间引起的差值，其沿途无调作业费用差值 设为c 无置，这两个差值按照其实际消耗值进行计算。 编解重载列车的费用值与编解非重载列车的费用值差用c 蝙解表示，编解重 西南交通大学硕士研究生学位论文第”页 载列车费用的增加值可由两部分组成，即有 c 壕肄2 c 函+ c k ( 2 - 4 ) 式中c 妊为在装车地s ( 包括装车地临近编组站) 编成重载列车时，相对于非 重载列车的费用增加值；c 叠解为在卸车地t ( 包括卸车地临近编组站) 解体重 载列车时，相对于非重载列车的费用增加值。重载列车编解费用的增加具体表 现在其作业时间上的延长，设珞缩为在装车地s 编成重载列车时，相对于非重 载列车的作业时间延长，名群为在卸车地t 解体重载列车时，相对于非重载列 车的作业时间延长，其中 a 弓睛= 刍蛆+ 嚷技+ 略发 ( 2 5 ) 式中嚷组为延长的列车编组时间；磕拉为延长的列车出发技术检查时间：略发 为延长的列车待发时间。 叱解2 吆技+ 解+ 蜴解 ( 2 6 ) 式中舀技为延长的列车到达技术检查时闯；咯解为延长的车列待解时闯：咯解 为延长的车列分解时间。 综合上述公式( 2 3 ) 至( 2 - 6 ) ，可得重载列车比之非重载列车总的费用增值 a c 霎蒜叠为 a c 霎茄盖= 厶c 线路+ a c 停w + a c e a + a c 编解( 2 - 7 ) 设开行s 至t 重载列车相对于开行非重载列车而增加的运营收入为w ，蓝， 重载列车增加了列车牵引重量，能比非重载列车产生额外的运费收入，设因增 加牵引重量而产生的额外运费收入为嘞井收入万元吨公里，所以有 a w g 益= 嘞外收入牵引重量运行距离 ( 2 8 ) 综合上述公式( 2 7 ) 、( 2 8 ) 有开行一列装车地s 至卸车地t 的重载列车相 对于非重载列车所取得的经济效益w 苴( 开行列重载列车所得增益减去相 对增加的消耗的所得即为所取得开行重载列车取得的经济效益) 为 西南交通大学硕士研究生学位论文第12 页 w 产= 龋严一c ；蒜盖 ( 2 - 9 ) 从上面的公式可以看出列车牵引重量越大，运行距离越远，开行重载列车 取得的经济效益就越大。重载列车的运行速度对重载列车也有一定的影响，所 以重载列车的开行在提高牵引质量的同时，其他方面也需迸一步提高。 2 2 重载运输装车区车流组织优化相关问题分析 2 2 1 重载运输装车区车流组织优化的意义 重载列车，除了必须具备机车车辆、工务工程、轨道结构、通信信号、操 纵制动和行车组织管理等软硬件条件外，还有站场的能力以及两端的装、卸车 及港口能力问题。装、卸、运的协调配套，实质是高一层次的综合交通运输规 划大系统的研究以及铁路建设和运输的系统工程研究，需要尽快由有关部门协 商解决否则，将严重制约重载运输的发展。 要解决好铁路重载运输中的点线能力协调问题，必须要解决好枢纽内部线 路、运营设备、客运设备的能力配套，另须解决的就是装、卸以及港口能力 的协调配套。 要按质按量地完成运输任务，不仅要处理好编组站内部各系统设备能力协 调问题，还有一个重要环节就是和装、卸、港口能力协调的问题。这是有关大 系统的点线能力的配套问题。这个环节不沟通，将严重影响区间能力的发挥。 当前我国点线能力不协调主要是点的方面问题，主要是编组站和装卸站间协调 问题没解决好。就装车站来看，须解决好装车能力和铁路区间能力的协调。要 提高装车站的装车能力，除了更新、增加技术设备外，加强装车区的车流组织 将很大程度上提高装车区的装车能力。 2 2 2 重载运输装车区车流组织的概念 车流组织是铁路行车组织的一项重要工作，它包括车流径路的选择、货物 列车编组计划的制定以及日常车流推算与控制等主要内容。 在铁路网上，装车站把装出的重车向卸车地点输送就构成了重车流：卸车 站把卸后的空车送往装车地点又形成了空车流。流向有同有异、流量有大有小、 流程有长有短且各站设备条件和作业能力又不尽相同，如何把这些重空车合理 地组织成列流，以保证各站所产生的车流都能迅速而又经济地送到其目的地， 西南交通大学硕士研究生学位论文第13 页 这就是车流组织要解决的核心问题。 装车区车流组织的主要任务是通过规定到达装车区内的各空车流、各装车 点装出的重车流的组织方案和始发列车编组计划等措施，力求做到充分发挥装 车区内各项技术设备潜力，减少装车区内各装车点车流改编作业并最大限度地 缩减车辆在装车区内的运行时间、集结停留时间和保障装车区内畅通并有良好 的运行秩序。 装车区内的车流组织具体办法体现在装车区列车编组计划中，装车区内的 车流可大致分为：到达装车区准备装车的空车流和各装车点装出的重车流。 装车区内空车流组织。到达装车区进行装车的始发直达的整列空车，般应 经由联络线、环线直接送到装车站而不在编组站进行作业，接入装车区内装车 的其它空车则须在装车区临近编组站进行改编作业，依所需车种、车数选编成 组由小运转列车转送至装车站或装车点。 装车区自装车流组织。装车区内一般有装车数量大、流向比较集中的工矿企 业、基地仓库等，具有组织装车地直达运输的巨大潜力。为了缓解装车区附近 编组站作业困难应最大限度地把装车区内产生的车流组织起来，以减轻编组站 改编作业的负担。为此，对有大宗稳定输出车流的装车区，可循环集结方法全 部组织为始发直达列车，有条件时并可使之不进编组站而经由迂回线、联络线、 环线直接交出；对未编入始发直达列车的零星车流，应按列车编组去向组织成 组装车，以小运转列车输送到指定站中转。 重载运输装车区是指在货流和技术设备条件上都满足组织重载列车的各相 邻装车站组成的区域( 范围) 。优化重载运输装车区车流组织的目的就是要在一 定的运输设备和一定的运输任务条件下，合理地规划与选用运输设备，制定出 最优的装车区直达车流组织优化方案，使得装车区总的经济效益达到最大，这 不仅涉及到装车区直达列车编组计划的编组，而且装车区直达运输方案的编制 也很重要。 2 2 3 重载运输装车区车流组织优化的内容 我国重载运输的发展已经由单一的煤炭运输，发展到一般货物运输；由大 秦线发展到主要繁忙于线。现阶段我国繁忙干线上逐渐增加了整列式重载列车 的开行，大秦线上发展到了单元式重载列车和整列式重载列车同时开行，并不 断扩大单元式重载列车的开行比重。通过大秦线和繁忙干线重载列车开行的实 践证明，重载运输对于提高线路输送能力有着显著的成效，所以对于加快装车 区重载列车的开行势在必行。 西南交通大学硕士研究生学位论文第14 页 我们知道车流组织包括货物列车编组计划和车流径路两方面的内容，其主 要任务是确定车流在铁路运输网络上最佳的去向分布和车流的有调作业地点， 合理利用各种设备能力，为铁路运输组织工作创造一个相对稳定均衡的作业环 境，车流组织优化是通过优化列车编组计划和车流径路来实现的。装车地列车 编组计划规定了装车区内产生的所有重车流在哪些车站编成列车，编组哪些种 类和到达哪些车站( 卸车站或解体站) 的列车，以及各种列车应编入的车流内 容和编挂办法等。 随着重载列车开行对数及其范围的扩大，现有的编组站分工方案不再是个 很合理的方案，对