（交通运输规划与管理专业论文）山区铁路区间通过能力加强的研究.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 捅斐 铁路运输系统是我国交通运输系统的重要组成部分。随着我国国民经济 和社会发展对铁路运输的需要，特别是在我国社会主义市场经济不断发展的 条件下，人民生活水平日益提高，运输市场需求不断加大，尤其是山区，铁 路建设远远不能满足需求增长的需要。为了适应社会主义市场经济发展的需 求，必须要有充足的运力作保证，扩大运能，提高经济效益和社会效益。 论文依据我国山区铁路的现状和特点，通过对通过能力的研究，分析影 响和限制通过能力的因素并对这些影响因素进行定量的分析和计算，阐述了 山区铁路运输设备的不足，找出山区铁路能力薄弱的环节以寻找加强通过能 力的方法。 在此基础上，研究了多种提高通过能力的方法，介绍并对比这些方法的 优劣及对山区铁路的适用性。主要从提高牵引质量和行车密度两方面研究， 提高行车密度又以采用单线自动闭塞法为主。详细分析了山区铁路特殊的条 件下提高牵引质量的空间和可行性，以及单线自动闭塞法对线路能力、列车 旅行速度和车站线路带来的影响。 然后，利用权重分析法来对各种方法进行量化比较，得出它们在特定条 件下的优劣排序以及彼此间的兼容性。 最后以大瑞线为例，通过将提高通过能力的方法应用在新建线路上的分 析，论证了山区铁路提高通过能力方法的可行性和必要性，为以后山区铁路 的新建和扩能改建提供理论的参考。 关键词：山区铁路；通过能力；运输设备；牵引质量；单线自动闭塞 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 i 页 a b s t r a c t r a i l w a yw a st h ei m p o r t a n tc o n s t i t u e n to ft r a n s p o r t a t i o ns y s t e m i no u r c o u n t r y a st h ed e v e l o p i n go fs o c i e t ya n de c o n o m i ci nc h i n a ，e s p e c i a l l yu n d e rt h e c o n d i t i o nt h a to u rc o u n t r ys o c i a l i s tm a r k e te c o n o m yi sc o n t i n u o u s l yd e v e l o p i n g ， s t a n d a r do fl i v i n gi si m p r o v i n gf o rp e o p l ed a yb yd a y , a n dn e e df o rt r a n s p o r t m a r k e ti si n c r e a s i n gc o n s t a n t l y r a i l w a yc o n s t r u c t i o nc a nn o tr e a c ht h en e e do f d e m a n dg r o w t h ，m o u n t a i na r e aa b o v ea 1 1 i no r d e rt of i tr e q u i r e m e n to fs o c i a l i s t m a r k e t e c o n o m yd e v e l o p m e n t ，w eh a v ea d e q u a t ec a p a c i t y a s g u a r a n t e e ， e x p a n d i n gt r a n s p o r tc a p a c i t y , i n c r e a s i n ge c o n o m i ce f f i c i e n c ya n ds o c i a lb e n e f i t b a s e do nt h ec u r r e n ts i t u a t i o na n dc h a r a c t e r i s t i c so fm o u n t a i nr a i l w a yi no u r c o u n t r y , t h i st h e s i ss t u d y sm a n yw a y so fi m p r o v i n gt h ec a r r y i n gc a p a c i t y , a n a l y z s f a c t o r st h a t e f f e c t i n g a n dr e s t r i c t i n gt h et r a f f i c a b i l i t ya n dg i v e sq u a n t i t a t i v e a n a l y s i sf o rt h e m i te x p o u n d st h el a c k so ft r a n s p o r t a t i o nf a c i l i t i e sf o rm o u n t a i n r a i l w a ya n df i n do u ts p a r el i n k so fm o u n t a i nr a i l w a yt os e e ks u i t a b l em e t h o d w h i c hc a nr a i sc a r r y i n gc a p a c i t ye f f e c t i v e l y t h a n ，s o m em e t h o d so fi m p r o v i n gt r a f f i c a b i l l t ya r es t u d i e d ，m a i n l yf r o mt w o f i e l d st h a ti m p r o v i n gt h eq u a l i t yo ft r a c t i o na n dr a t eo ft r a f f i cf l o w ，e n h a n c i n gt h e r a t eo ft r a f f i cf l o wf o c u s e do nu s i n gt h es i n g l et r a c ka u t o m a t i cb l o c ks y s t e m p r i m a r i l y ad e t a i l e da n a l y s i s i sg i v e nw h i c hi so ff e a s i b i l i t ya n ds p a c eo f i m p r o v i n gt h eq u a l i t yo ft r a c t i o nu n d e rt h em o u n t a i nr a i l w a ys p e c i a lc o n d i t i o n s ， a sw e l la si n f l u e n c eo fs i n g l et r a c ka u t o m a t i cb l o c ko nl i n ec a p a c i t y , t r a i ns t a t i o n s a n dt r a v e ls p e e d t h e n ，u s i n gm e t h o do fw e i g h ta n a l y s i so nav a r i e t yo fm e t h o d s t oq u a n t i f yt h ec o m p a r i s o n ，w ec a ng e tt h er a n ko r d e r i n go fq u a l i t yf o rt h e mu n d e r s p e c i f i cc o n d i t i o n s ，a sw e l la st h es o r to fc o m p a t i b i l i t yw i t he a c ho t h e r f i n a l l y , t a k i n gt h ed a r u il i n ef o re x a m p l e ，t h ea r t i c l ea n a l y z e st h em e t h o d s o fi n c r e a s et h ec a p a c i t yu s e di nt h en e wl i n e ，p r o v e sf e a s i b i l i t ya n dn e c e s s i t yo f t h e ma n da t t e m p t st op r o v i d et h e o r e t i c a lr e f e r e n c e sf o rn e wl i n ea n de x p a n d i n g a n dr e b u i l d i n gc a p a b i l i t yo fm o u n t a i nr m l w a yi nt h ef u t u r e k e y w o r d s ： m o u n t a i nr a i l w a y ；c a r r y i n g c a p a c i t y ；t r a n s p o r t a t i o nf a c i l i t i e s ； q u a l i t yo ft r a c t i o n ；s i n g l et r a c ka u t o m a t i cb l o c k 西南交通大学曲南父逋大字 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规 定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和 电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将 本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采 用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1 、保密口，在年解密后适用本授权书； 2 、不保密囹，适用本授权书。 ( 请在以上方框内打“4 ) 指导教师虢丰易杨 日期：o 驴年、删日 乡1 勾 ， = 日 立弓 名 月 签 。 者 1 五 馋 年丸漆 论 ： 位 期 学 刚 西南交通大学学位论文创新性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作 所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或 集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体， 均已在文中作了明确的说明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 ，易、一、 切旧 。 、? 曼月 ： 二 名 ， 签 年 者 作眇o 文 d 论位 期 学 日 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 1 1 选题的背景 第1 章绪论 世界铁路的发展已有1 8 0 多年的历史，铁路的发展与科学技术的进步和 大规模的商品生产密不可分。在现代化的各种交通运输方式中，铁路运输已 在人类社会生活中占有十分重要的地位，己成为国民经济活动中必不可少的 重要组成部分u 1 。 中国铁路网分布全国各地，以东北和东部沿海地区的路网密度最大按地 区分：东北占2 0 5 ，华北占1 5 5 ，中南占1 6 4 ，西南占1 1 0 ，西北占 1 4 7 心1 。密度按国土面积计算( k m l o o k m 2 ) 为0 7 6 。同时，我国各时期建 成的铁路限于当时的社会环境和经济技术力量，大多标准较低，运输能力小： 山区铁路曲线多，曲线半径小，坡度大，使铁路运输的能力不能充分发挥。 以西南川、黔、渝两省一市为例，总面积约7 4 万多平方公里，人口1 5 7 亿，人口密度每平方公里2 1 1 人，为全国平均水平的1 5 7 倍。2 0 0 4 年，川、 黔、渝两省一市铁路平均密度为6 7 3 公里万平方公里( 全国为7 5 公里万平 方公里) ，每万人拥有铁路0 3 2 公里( 全国为o 5 8 公里) ，路网密度远低于全国 平均水平。特别是四川省铁路平均密度仅为5 3 8 公里万平方公里，每万人 拥有铁路仅有o 3 公里，分别仅为全国平均水平的7 0 7 和5 2 7 ，占全省面 积一半以上的西部地区尚不通铁路。两省一市年人均乘车o 4 4 次，仅为全国 水平的一半。由于历史原因和山区地理条件所限，西南铁路线路技术标准低、 质量差：曲线半径小，曲线占线路总长的比重大；线路纵坡较大，列车运行速 度低，能耗大。两省一市范围内已投入运营的线路中仅有遂渝线部分区段达 到最高速度2 0 0 k m h ，其它线路大部分为6 旷- 9 0k m h 旧1 。 随着我国国民经济的和社会发展对铁路运输的需要，特别是在我国社会 主义市场经济不断发展的条件下，人民生活水平日益提高，运输市场需求不 断加大，尤其是山区，铁路建设远远不能满足需求增长的需要。为了适应社 会主义市场经济发展的需求，必须要有充足的运力作保证，扩大运能，提高 经济效益和社会效益。因此，必须把扩大铁路运输能力，作为一项长期任务 来抓。 本论文依托于学校与铁道第二勘察设计院合作的科研课题大瑞线 铁路提高运输能力的研究，该论文就是要将较先进的运输设备和科学的行车 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 组织方法应用在新建山区铁路上，通过对多种扩能的方法的分析和取舍，提 出作者的一些见解。 1 2 国内山区铁路通过能力研究的现状 我国贫困人口绝大多数集中在西部交通闭塞的山区。据统计，全国近6 0 0 个贫困县中，有4 3 0 个县不通火车。贫困地区交通闭塞，资源得不到开发利 用，资源优势难以转变成经济优势。山区铁路建设需要大量的资金、劳力、 建筑材料，能够创造距大的市场需求和就业机会，直接拉动沿线相关产业的 发展，有效的帮助贫困地区尽快脱贫。铁路建成通车后，对当地经济社会发 展的作用更大。 线路及区段扩能改造是铁路网扩能的线路环节，同时涉及点线协调的相 关研究。与车站及枢纽扩能改造类似，全国各个铁路局、设计院、大型工矿 企业对该方面的实践研究较多。 尹刚根据成昆线运量需求和能力情况，分析了增设线路所、自动闭塞改 造、完善信号设备、减少旅客列车开行对数等一些扩能措施，提出增设线路 所、自动闭塞改造、增加机车牵引动力等具体方案h ，。 吕峰，袁革等根据西康线投入运营后运量剧增的情况，提出了建设远期 预留的会让站、繁忙区段采用计轴自动闭塞、修建西安一重庆客运专线、扩 建安康枢纽等几种扩能方案建议瞄，。 劳政昌在分析南昆线南宁南一威舍通过能力现状及影响线路通过能力 的主要因素的基础上，根据运量增长情况，提出消除区间瓶颈、加强中间站 能力、提高牵引供电能力、优化运输组织、调整乘务方式和提高货物列车牵 引质量等扩能建议3 。 高崇华根据贵昆线沾昆段增建二线设计的情况，提出了减少车站个数、 改善车站条件、加强正线轨道结构、实现全封闭等扩能建议刚。 张宝占，庞瑞敏根据京包铁路张家口一集宁段既有运输能力，提出张家 口一集宁新建第二线方案，认为该方案具有通道内客货运营长度短，缩短旅 行时间及货物在途时间，降低运营成本等优点隅1 。 刘艳新针对长( 春) 图( 们) 线的地理位置和在路网中的作用，分区段对线 路改造方案从车站、限制坡等方面进行了设计，并对牵引类型、行车组织也 提出了相关意见与建议旧1 。 卢其波通过对湘桂线永州一凭祥段的既有线现状和通过能力的调查分 析，结合线路特点，从节省投资出发，提出了分段采用不同技术改造方案和 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 技术标准，并提出采用摆式列车作为城际交通工具n 0 i 。 张海兵，韩金秀通过对北同蒲铁路现状的分析，结合区域地形和扩能要 求，对宁武至原平段恒山越岭线路的方案进行论述，研究了既有线增建第二 线及新线取直方案，并提出合理的扩能的方案研究建议n u 。 张奋针对大秦线扩能改造，根据开行轴重2 5 吨的2 万吨重载列车的要 求，提出延长站线，引进电控空气制动系统，采用调度集中并对列车、机车、 车辆和货物进行实时追踪，建设秦皇岛港第5 期煤码头，改造接触网传导能 力和供电设备等建议n 2 1 。 薛幸民以朔黄线为例，通过研究既有设备概况，现阶段运营特征，近远 期客货运量预测及运输需求分析确立朔黄铁路扩能改造的必要性，充分利用 既有设施，结合追踪间隔时间和天窗影响的研究，考虑货流构成、机车车辆 性能、相邻线技术装备等因素，进行运输组织方案研究，提出了5 5 0 0 t 牵引 质量方案、6 0 0 0 t 牵引质量方案、1 0 0 0 0 t 牵引质量方案，经比选推荐6 0 0 0 t 牵引质量方案u 引。 山区铁路以单线为主，虽然铁路网密度偏低，但现有和拟建的铁路均为 西部交通干线，大多设计为i 级的铁路标准。与平丘地区不同，山区铁路坡陡 弯急，桥隧相连，工程地质复杂，线路技术标准相对较低，所以，既有山区铁路 的提速远较平、丘地区铁路的提速困难和复杂。同时，我国山区单线铁路仍 是以半自动闭塞为主，牵引设备能力还存在很大的不足。就目前我国西部山 区铁路运营情况看，大多数线路客、货列车未达到设计要求的行车速度。如成 都铁路局范围内( 当时含盖了整个大西南) 的客、货列车的旅行时速分别为 4 3 2 k m 和2 5 8k m ( 据1 9 9 4 年成局统计资料) ，繁忙干线上客车的最高行车速 度也不过7 0 k m h 左右，货车则更低了。在四川、云南、和重庆两省一市范围 内已投入运营的线路中仅有遂渝线部分区段达到最高速度2 0 0 k m h ，其它线 路大部分为6 0 - - 9 0 k m h 制。 1 3 本文的主要研究内容 在现有研究的基础上，分析我国山区单线铁路的现状以及限制运输能力 的因素，提出提高运输能力的相应的方法，并通过大瑞铁路的实际，验证这 些方法的适用性。 1 、研究现有通过能力的算法，分析影响和限制通过能力的因素并对这些 影响进行定量的分析和计算； 2 、在上述研究和分析的基础上，进行能力加强的研究，通过一定的手段 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 和方法得出能力薄弱的环节，以寻找通过能力加强的有效方法； 3 、对能力加强措施进行介绍和适应性比较； 4 、运用a 肿法对提高通过能力的方法进行比较分析 5 、通过“大瑞线 的实际情况进行理论的实践实例验证所得能力提 高方法的可行性。 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 第2 章山区铁路运输设备能力的现状及特点 2 1 西部铁路的现状 由于历史的原因，我国铁路路网分布很不均衡，东北、华北、中南及华东 地区密度较高，分别为全国路网密度的1 6 - 2 8 倍，而西北、西南地区每百平 方公里仅有铁路0 2 2k m 和0 2 6k m ，还不到全国路网密度的一半，特别是西 南五省区( 四川、云南、贵州、广西、西藏) ，拥有国土面积2 6 0 万k m 2 ，约占全 国面积的2 7 左右，而铁路运营里程仅占全国铁路运营里程的1 4 左右h 5 1 。 建国以来虽然陆续修建了成渝、宝成、成昆、襄渝、达成、南昆等干线，但由 于西南、西北地区铁路均属我国山区铁路，起点低、基础差，技术标准低、运 营设备落后，运输能力严重不足。 2 1 1 西南地区社会发展对铁路的要求 渝湘黔结合部、川滇黔结合部以及滇西广大区域缺少铁路线连接，不利 于区域经济发展。西南地区铁路运营里程仅占全国的1 1 8 ，路网密度大大 低于全国路网密度，国家从1 9 5 0 年至1 9 7 4 年对西南地区投资约占全国新建 铁路资金的2 5 ，建成了8 条铁路干线和一些支线，但到1 9 9 2 年前西南地区 未再建新线，期间，全国新建铁路约l 万多公里，西南地区国民生产总值翻 两番，显然铁路建设滞后于经济发展。加之西南地区的特殊地理环境，铁路 桥隧总长几乎占铁路总长的1 8 ，且曲线半径小，坡度大，川黔、黔桂线的 限制坡度达到2 2 、2 8 2 ，虽然西南铁路电气化程度高，但由于线路技术 标准低，列车牵引重量小，铁路运输能力不高，运能与运量矛盾十分突出。 西南铁路还存在内外通道不足，仅有广元( 四川) 、达川( 四川) 、河口( 昆 明) 、文山( 昆明) 、都匀( 贵州) 、羊坪( 贵州) 六个出口：在东部纵向干线上， 安康一贵阳达1 0 0 0 公里没有衔接一条东通道；在北部，无连接通道：在南部， 既有中越通道能力小；在内，五大铁路干线缺少联络线：南昆线、成昆线、 宝成线处于地质复杂地段，在雨季经常受到塌方、水毁之灾的影响；而且存 在铁路尽头线多、迂回折角多的问题。因此，西南地区铁路必须加大发展呤 “。 目前，两省一市范围内1 1 条干线铁路中除宝成线、湘黔线、达成线、 达万线能力尚有富余外，其他干线平图能力利用率均己达8 5 以上。成渝地 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 区与北方地区、华东地区的通道能力十分紧张：宝成线由于宝鸡一阳平关段单 线能力饱和，复线能力受到限制；襄渝线能力已达饱和状态，且由于运量增 长迅猛，西康线建成后能力己基本饱和。而襄渝线、川黔线、黔桂线能力也 严重不足，己被迫采取压货保客的措施。成都、重庆、贵阳至北京、广州、 乌鲁木齐等线客车经常满员或超员。每逢春运、暑运和五一、十一黄金周等 客流高峰时期，铁路运输能力全面告急，买票难、乘车难问题十分突出。 以2 0 0 5 年为例，成都铁路局日均请求车为1 0 9 6 3 辆，承认车为6 8 8 7 辆， 承认率为6 2 8 ，实际装车为6 1 4 4 辆，为请求车计划的5 6 ，难于满足市场 对铁路运输的需求，铁路成为制约西南地区经济和社会发展的瓶颈4 i 。 2 1 2 西部大开发背景下的西部铁路 实施西部大开发战略是党中央高瞻远瞩、审时度势做出的跨世纪的重大 决策。铁路作为交通运输的骨干，必须立足于国家经济整体发展的战略高度， 在西部大开发中发挥其应有的作用。实施西部大开发战略，不仅促进西部地 区与东中部地区和周边国家间的交流，同时也将促进西部地区内部特别是西 南与西北地区之间的人员交流和贸易往来。下面从西部的交通现状和铁路的 特点两方面来分析。 交通滞后是西部大开发的瓶颈。开发西部存在许多制约因素，交通基础 设施总量的严重不足是其中重要因素之一，西部十省市，面积占全国的5 6 ， 人口占全国的2 3 ，而工业产值仅占全国的1 0 ，2 0 0 0 年底的统计数据表明， 西部铁路密度为3 5 9 公里万平方公里，只有全国平均水平的4 9 7 ，西部 地区的公路密度为7 8 公里百平方公里，是全国平均水平的5 5 3 。运输资 源结构配置存在较大的缺陷。主要表现在运输方式的规模不协调，布局不合 理，集散配合差等，形不成综合运输能力。第三现有交通基础设施技术水平 落后，主要是铁路的复线率低，仅为1 5 4 ，低于全国水平近1 9 个百分点。 而西部开发的战略重点是发挥西部资源优势，将西部的优质资源输送到东部 沿海等发达地区，支持发达地区也带动西部地区，从而在全国范围内实现优 势互补n 6 3 。 2 1 3 西部铁路在构建第三亚欧大陆桥中的地位 从南北走向看，我国铁路西部南北大通道北端起自宝鸡( 与陇海线相连) ， 经成都至昆明再向南延伸至思茅、景洪直至边境。目前铁路已通达祥云和玉 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 溪，因此只需修建7 7 2 k _ , n 铁路经祥云( 玉溪) 即可到达边境( 即泛亚铁路云南境 内段中线方案) ，使南北大通道得以贯通，形成北京、成都经昆明( 联系环渤海 地) 区到达新加坡的南北交通枢纽。 从东西走向看，昆明以东方向( 包括贵昆、南昆铁路) 已经建成，广州、上 海、湛江、北海等东部沿海地区可以直通昆明；昆明以西已通到大理。自大 理以西方向，只需修建5 2 2 k m 铁路就可到达中缅边境( 即泛亚铁路云南境内段 西线方案) 。昆明至中缅的铁路一旦贯通，就可以形成广州、南宁至昆明( 联系 泛珠海三角地区) ，上海、重庆、贵阳至昆明( 联系长江三角地区) 的东西交通 枢纽。“十一五”期间，云南省铁路建设投资将达5 0 0 亿元，新增建铁路干线 1 1 0 0 多公里，届时，将形成“四入滇”( 沪昆、成昆、南昆、内昆) 、“三出境 ( 中越、中老、中缅) 的铁路运输网络n 7 1 。 2 1 4 发展铁路最适合西部需求特点 1 、东西部地区之间的长距离运输主要靠铁路。西部开发促进东西部人 员和货物的交流日益紧密。东西部之间和西部地区的城市之间的长距离运输， 对铁路这种集安全性、舒适性和经济性的运输工具可以说是情有独钟。事实 上2 0 世纪9 0 年代以来，西部发往东部的铁路货运量年均递增6 7 7 。东中 部发往西部的铁路年货运量年均递增5 4 5 ，而且呈现出极快的发展势头。 2 、西部大宗物资的运输最适合铁路运输。西部向外部的货物主体是能 源、原材料等资源性物资。目前西部货运中能源和冶炼物的运量比重为6 6 ， 而且发展势头不减。铁路所具备的运能大、成本底的优势是其它运输工具所 难以比拟的。 3 、铁路对加快西部城市化进程举足轻重。西部大开发需要西部城市化 的普及来实现而城市化的普及需确立若干中心城市作为地区经济发展的动 力核心，核心城市具有广阔的吸收扩散能力，要成为交通枢纽和中心。铁路 的纽带在西部地区己经造就了路桥经济带、攀西钢铁基地、宝成工业走廊、 成渝经济带等，在未来的西部大开发中继续发挥其独特的作用。 4 、铁路是西部地区与周边国家加强交往的有力纽带。西部地区与十多 个国家接壤，对外开放口岸数十个，辐射范围延伸到东欧、北欧、阿拉伯和 南亚地区；因此，西部地区是我国重要的对外窗口，借助外向型经济的发展 来促进西部开发也是西部大开发的重要途径之一，而发展铁路是与周边国家 最有效、最紧密的交流方式之一。 5 、发展铁路符合西部环保原则。西部大开发将可持续发展作为首要目 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 标，在追求速度发展的同时，还要注重发展的质量，满足环保的要求。在各 类交通工具中，铁路运输具有能耗低、占地少、污染小、运量大、速度快、 效率高等方面的优点，因此，可以说铁路运输是综合优势最突出的地面运输 工具。在西部大开发中，铁路必将发挥骨干作用n 引。 2 2 山区铁路运输设备的特点 2 2 1 线路 为保证列车运行的安全、平稳和旅客的舒适，就必须限制列车通过曲线 时的速度。我国铁路常用的曲线半径及其最大允许速度的限制见下表( 表 2 一1 ) 1 8 1 表2 - 1我国铁路常用的曲线半径及其最大允许速度的限制表 曲线半径( m )行车速度( k m h ) 3 0 07 4 3 5 08 0 4 0 08 6 4 5 09 1 5 0 09 6 5 5 01 0 1 6 0 01 0 5 7 0 01 1 4 8 0 0l1 2 1 0 0 01 3 6 1 2 0 01 4 9 1 5 0 01 6 6 山区铁路以单线为主，虽然铁路网密度偏低，但现有和拟建的铁路均为 西部交通干线，大多设计为i 级的铁路标准。由于地形的特点，山区铁路多 曲线、平面性差，根据我国目前铁路运输发展的方向来看，提高铁路行车速度 将是今后较长时间内的主要任务，而控制行车速度的首要因素就是小半径曲 线。经设计人员反复论证合理的曲线半径为：一般地段1 2 0 0 m 、困难地段6 0 0 m ， 山区铁路很多却远远达不到这个标准。以成渝铁路为例，全长5 0 5 k m ，却有 7 6 1 处曲线，其中，半径小于6 0 0 m 的曲线有4 9 6 处，半径小于4 0 0 m 的曲线 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 有3 0 5 处，半径小于3 0 0 m 的曲线有6 6 处，最小的半径为2 8 5 m 。更严重的是 有些小半径曲线还设置在桥梁上、隧道中。这对山区铁路运输能力的提高有 着巨大的制约。 2 2 2 车站 以川渝黔两省一市为例。 l 、主要区编站能力紧张 主要区编站办理能力及2 0 0 6 年实际办理辆数如下表( 表2 - 2 ) n 钔： 表2 2 主要区编站办理能力及2 0 0 6 年实际办理辆数 序 编组站 办理能力办理辆数比2 0 0 5能力利用解编辆数 解编占 办理能 号( 辆日)( 辆日)年+ - 率( ) ( 辆日) 力( ) 1 达州 1 3 9 12 4 3 88 71 7 51 8 5 01 3 3 0 2 内江 2 4 3 73 7 4 3一1 2 01 5 42 5 8 31 0 6 0 3 广元南 4 8 6 06 8 3 21 2 71 4 15 3 4 411 0 0 4 燕岗 3 4 0 94 3 4 61 0 11 2 72 5 6 87 5 3 5西昌南3 3 0 0 4 11 5 6 41 2 5 2 8 3 98 6 0 6 成都东 6 5 7 58 0 7 46 81 2 36 6 3 4 1 0 0 9 7 赶水 2 4 1 52 7 4 6一1 2 611 4 2 5 6 81 0 6 3 8绵阳2 2 3 32 4 4 39 71 0 92 2 0 3 9 8 7 9 贵阳南 7 8 6 68 5 3 1一1 3 01 0 86 6 0 1 8 3 9 1 0 宜宾南 2 6 0 02 5 2 1- 3 89 7 2 2 5 38 6 7 1 1 重庆南 5 0 7 24 6 1 63 4 09 l4 6 0 69 0 8 1 2攀枝花3 6 6 63 0 4 45 18 32 4 7 06 7 4 1 3 六盘水南 6 8 5 04 6 2 93 8 l6 84 0 7 75 9 5 1 4 六盘水 3 5 0 01 7 8 02 5 65 19 8 02 8 0 注：广元南完成数含广兀站。 目前，两省一市范围内1 4 个主要铁路区编站中，有9 个车站能力已处 于超饱状态，占1 4 个车站的6 4 。铁路编组站能力紧张的成都东、贵阳南、 广元南、燕岗、西昌南和内江站能力利用率连续五年超过1 0 0 。2 0 0 6 年由于 渝怀线和遂渝线的开通运营，对川黔线和成渝线起到了一定的分流作用，使 内江、赶水和贵南站的紧张状况略有好转，但是能力利用率仍超过1 0 0 ，继 续处于超负荷运转态。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 0 页 2 0 0 7 年，随着成都北编组站投入运营，燕岗、西昌南、内江、绵阳和广 元站能力紧张的局面得到极大地缓解。同时，由于渝怀线和遂渝线的继续分 流，重庆西站的办理辆数将逐步提高，能力依然紧张。 2 、铁路货场能力相对富裕 “十一五 期间，绵阳、眉山、乐山、重庆东、桐梓等2 2 个铁路货场 扩能造相继完成，货场能力得到较大扩充。两省一市范围内2 9 5 个铁路车站 办理货业务，2 6 1 个车站有3 1 8 个货场，总面积3 9 3 6 9 0 8 平方米，总能力1 3 0 5 2 万吨，力利用率为8 2 7 ，货场总体能力比较充足。货场办理货物发到量1 0 7 9 3 万吨，车站总运量的4 1 6 。专用线办理货物发到量1 5 1 2 2 万吨，占车站总 运量的5 8 4 。其中：仓库4 4 7 座，使用面积3 0 6 2 6 3 平方米，总能力1 9 3 0 万 吨，能力利率为2 0 7 6 ；货物雨棚5 4 座，使用面积5 8 1 3 1 平方米，总能力 3 6 0 万吨；露天站台2 8 6 座，使用面积3 7 7 5 8 9 平方米，总能力4 2 2 4 万吨； 露天货区4 2 8 个，使用积6 4 0 8 5 5 平方米，总能力6 4 7 1 万吨；货物雨棚、露 天站台和露天货区散杂类能力9 4 2 0 万吨，能力利用率为5 6 9 ；笨重类能力 2 3 3 6 万吨，能力利用率为6 6 3 。 按线别划分，襄渝、成昆、内六线及四大枢纽车站货场能力不足，其余 干线货场能力相对充足。 通过市场调查，6 个站段提出2 1 个货场需要改扩建，其中1 0 个干线货 场，l1 个支线货场。 贵阳南：东货场。 江油车务段：绵阳、德阳、江油、广汉、什邡、绵竹、新都 西昌车务段：西昌南、永郎、密地。 内江车务段：自贡、自贡南、南岸坝、水福。 遵义车务段：小寨坝、久长。 六盘水车务段：野马寨、裕民、二塘区、大湾。 2 0 0 7 年关闭货运量较小车站货运业务后，部分集中办理站都面临能力不 足的问题，需要及时扩能。 2 2 3 牵引设备 困难山区铁路一般说来隧道较多，如采用内燃牵引，对长度大于2 0 0 0m 的隧道需要通风，加之近几年我国石油进口量逐年大幅度上升，国际油价居高 不下，而我国电力资源又相对丰富，在困难山区限制坡度较大的铁路运输中， 电力牵引的成本明显小于内燃牵引，所以，困难山区铁路的牵引种类绝大多数 西南交通大学硕士研究生学位论文第11 页 是选择电力。 成都铁路局机车配属1 1 6 9 台，其中：电力机车8 4 4 台，占总数的7 2 ； 内燃机车3 2 5 台，占总数的2 8 。机车服役2 0 年以上的共1 5 0 台( 全为电力 机车) ，占机车配属的1 2 8 ，占电力机车配属的1 7 8 ，如果扣除超期服役 ( 2 0 年以上，下同) 的机车后，成都铁路局实际欠电力机车8 9 台。成都铁路 局机车能力呈现机车配属超图1 1 3 台，超图定1 1 ，运输动力不足的局面。 主要原因是：作为干线牵引的电力机车服役时间超过1 6 年的有2 6 8 台，占电 力机车配属的3 2 ，设备老化，故障概率较大，影响机车使用效率。 2 2 4 闭塞设备 我国双线铁路均采用自动闭塞，而对于西部山区铁路来说，复线率低， 仍以单线为主，同时受地形和牵引能力的影响，多采用半自动闭塞方式。 2 3 西部铁路存在的主要问题 1 、路网不够完善。西部铁路的主要特征是：规模小、质量差、标准低、 能力小，至今未形成完整的路网。 2 、第三现有交通基础设施技术水平落后，主要是铁路的复线率低，仅 为1 5 4 ，低于全国水平近1 9 个百分点。 3 、由于山区铁路以单线为主，闭塞方式多采用半自动闭塞，再加上牵 引设备不足，严重制约了线路的运输能力。 4 、内部通道不通畅。西部与东、中部联系的通道数量少，运行不畅。 西南地区与华东、中南及华南地区的交流受到湘黔、贵昆、川黔、襄渝等铁 路输送能力的制约，运行不畅。 5 、对外出境新通道尚未形成。 总的来说我国山区铁路所面临的两大问题就是：1 、线路不足：2 、既有 线的运输能力低，有待于进一步提高。为了缓解山区铁路供需紧张的现状， 首先应该加大铁路的建设投资，在西部规划和修建新的铁路线，这是解决问 题的最有效的方法。但是，由于修建新线需要的时间较长，再加上山区的地 形特点，使得投资增加、工程难度加大。所以，我们应该充分考虑加大对既 有线扩能的研究，通过技术设备改进和有效的行车组织方法提高山区铁路的 通过能力。这样既能在短期内缓解能力紧张的问题，同时，把提高通过能力 的方法直接应用到拟建的新线上，可以使新线取得更好的运营效果。 西南交通大学硕士研究生学位论文第12 页 第3 章运输设备与铁路通过能力的关系分析 3 。1 铁路运输能力的确定方法 在各阶段行车组织设计中，铁路运输能力一般采用通过能力和输送能力 两种概念，而在实际工作中，又把通过能力分为设计通过能力、现有通过能 力和需要通过能力三种。这里分析需要计算的三种铁路运输能力，分别是： 设计铁路区间通过能力、铁路需要通过能力、铁路输送能力。 3 1 1 设计铁路区间通过能力计算的原则与方法 l 、设计铁路区间通过能力的计算原则 ( 1 ) 铁路区间通过能力是指区间在一昼夜内所能通过的列车数量( 列数 或对数) 。上下行方向的列车数，成对时按通过列车对数计算，不成对时按每 个方向通过的列数计算瞄0 | 。 ( 2 ) 设计铁路区间通过能力，一般计算平行运行图通过能力 设计时可根据实际需要计算各种类型的平行运行图通过能力，并应分别 对区段内的每一区间进行计算。运行图周期最大的区间，为区段的限制区间， 限制区间的通过能力即为该区段的区间通过能力。 ( 3 ) 设计单线区间通过能力时，应根据实际情况，使区段内各区间的列 车交会方式互相衔接。对限制通过能力的区间，采用最有利的会车方式，以 缩短限制区间的运行图周期，提高通过能力。 ( 4 ) 在计算单线区间通过能力时，应按照一个方向列车通过车站，另一 个方向的列车在站停车的条件下进行计算( 一般考虑重车方向或上坡方向的 列车通过) ，但双方向列车都进行技术作业的车站除外。 2 、设计铁路区间通过能力的计算方法 ( 1 ) 平图区间通过能力计算的基本公式 ：1 4 4 f 0 - t n ( 3 1 ) 1 周 式中 刀周运行图周期内的列车对数或列数，一般情况下刀周= l ； 平行运行图通过能力( 对数或列数) ； 运行图周期( m i n ) ； 西南交通大学硕士研究生学位论文第13 页 垴天窗时间( m i n ) ； 1 4 4 卜一昼夜的时分( m i n ) 。 ( 2 ) 计算区间通过能力的要素 设计区间通过能力，计算平行运行图周期，主要包括以下几项要素。 列车区间走行时分 根据采用的机车类型、牵引定数按线路设计的平纵断面，进行牵引计算， 求出列车在区间的走行时分。 列车起停车附加时分 一般应通过图解法牵引计算求得。概略计算时，一般规定：旅客列车起 车附加时分为1 2 m i n ，停车附加时分为1 m i n ；货物列车起车附加时分为 2 3 m i n ，停车附加l 2 m i n 心引。但从现场运营实际资料分析，往往在坡度小、 牵引定数大的区段，起停车附加时分较上述时分还要增多，设计时可结合具 体情况确定。 车站间隔时间 车站间隔时间，是车站或线路所为办理列车到、发或通过作业，保证行 车安全所需的最小间隔时间。 追踪列车间隔时间 追踪列车间隔时间，是指在区间内同方向两列车以闭塞分区相间隔追踪 运行的时间。 3 1 2 铁路需要通过能力计算的原理与方法 l 、铁路需要通过能力的计算原理 采用平行运行图可以达到最大的通过能力，但这种运行图只在能力特别 紧张的特殊情况下采用。在通常情况下，采用的是非平行运行图。在非平行 运行图上，铺画有速度较高的旅客列车和快运货物列车，也有一般货物列车， 以及停站次数较多和停站时间较长的摘挂列车等。 非平行运行图的通过能力，是指在旅客列车数量及其铺画的位置既定的 条件下，该区段一昼夜内所能通过的货物列车和旅客列车对数( 或列数) 。在 一般隋况下，铁路上开行的旅客列车和快运货物列车数远比一般货物列车数 少，在运行图上只占一小部分，而运行图的大部分仍具有平行运行图的特征。 因此，在计算非平行运行图的通过能力时，仍可以利用平行运行图所具有的 明显的规律性，先确定平行运行图的通过能力，然后根据开行快速列车对货 物列车的影响，扣除由于受这种影响而不能开行的货物列车数，以及因开行 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 4 页 摘挂列车而减少开行的货物列车数，即可求得非平行运行图的通过能力。 2 、铁路需要通过能力的计算方法 区间需要通过能力，一般以平行运行图的货物列车对数表示。区间货物 列车对数及区间需要通过能力按下列公式计算。 ( 1 ) 货物列车对数( 列数) 适用于新线： 货= 妻荛罢一( 晦零+ 摘+ 快) ( 3 - 2 ) 适用于既有线： 眠：j 业( 3 - 3 ) 2 丽蒜 ( 2 ) 需要通过能力 厂需= ( n 货+ k + 占客客+ 占零 厂零+ 占摘r 摘+ 占快- k ) ( 1 + 口储) ( 3 4 ) 式中 需需要通过能力( 对或列) ； 货直达、直通、区段货物列车对数或列数； 空重车方向空车专列数，一般情况下为零，只有在轻车方向有 石油及特种车辆专列时，才有重车方向产生空车专列( 列) ； ，重车方向年货运量( 1 0 4 t 年) ； 口浦货流不均衡系数； 重车方向不同空率的列车净重系数， 货物列车满轴系数，取o 9 ； g 牵引定数( t ) ； 客、零、摘、快分别为客车、零担、 数： 见表2 1 ； 摘挂、快运货物列车对 占客、占零、分别为客车、零担、摘挂、快运货物列车的扣 除系数，见表3 2 、3 3 ； t 零、摘、快零担、摘挂、快运货物列车的满轴系数，一般零取 0 5 ，取0 7 ，揪取o 5 ； 口储线路储备能力系数，根据线规规定，单线采用2 0 ，双 线采用15 。 西南交通大学硕士研究生学位论文第15 页 表3 1 重车方向不同空率的列车净重系数表 重车方向空 每车平均静载重( t )每车平均总重( t ) 列车净重系数y 净 2 0 0 0 年2 0 0 0 年及2 0 0 0 年以2 0 0 0 年及2 0 0 0 年 2 0 0 0 年及 车率( ) 以前其以后月u其以后 以前 其以后 05 5 4 4 25 6 8 6 57 7 3 1 97 8 。9 9 80 7 1 7 0 7 2 0 5 5 2 6 7 05 4 0 2 27 4 5 4 77 6 1 5 50 7 0 70 7 0 9 1 0 4 9 8 9 85 1 1 7 97 1 7 7 57 3 3 1 20 6 9 50 6 9 8 1 54 7 1 2 6 4 8 3 3 56 9 0 0 07 0 4 6 80 6 8 30 6 8 6 表3 - 2 各种列车扣除系数表 区间闭塞旅客列快运货快零、零担摘挂 备注 正线方法车 物列车摘挂列车列车 自动 1 01 o1 5 2 01 3 。1 - 5 单 线 摘挂列车3 对及以上 半自动 1 1 1 31 21 5 “2 01 3 1 5 取1 3 双 自动见下表2 0 2 33 0 “3 52 5