客运专线运输组织讲.ppt

客运专线运输组织,主 讲：彭其渊 教授 单 位：交通运输学院 E-mail：,客运专线运输组织,（一）世界高速铁路发展概况 （二）中国高速铁路发展现状与趋势 （三）高速客运专线运输组织,（一）世界高速铁路发展概况,1、高速铁路的界定 2、世界高速铁路发展现状 3、轮轨系铁路未来可能达到的最高运行速度 4、高速铁路对社会经济发展的作用,1、高速铁路的界定,界定高速铁路有以下几种标准： 1970年日本政府第71号法令中的定义为：列车在主要区间能以200km/h以上速度运行的干线铁路。 1985年欧洲委员会将高速铁路的最高速度规定为：客运线300km/h，客货混运线250 km/h。 1986年UIC提出高速铁路的最高速度至少应达到200 km/h。,2、世界高速铁路发展现状,1964年，日本建成世界上第一条高速铁路东海道新干线，至今已有30余年的历史。据近年统计，目前世界上已有6个国家建成高速铁路4600 km；正在建设高速铁路的国家和地区11个，共15条线路，总延长3500 km；规范修建高速铁路的国家和地区有12个，共31条线路，总延长近8000km。世界高速铁路的发展，大体经历了三个阶段。,第一阶段：从20世纪60年代至80年代，为高速铁路发展初期，以日本为首，相继研究修建高速铁路的国家有法国、意大利、德国等，建成高速铁路近3000 km。,第二阶段：从20世纪80年代末至90年代中期，在欧洲形成修建高速铁路的热潮，修建高速铁路的国家扩展到西班牙、比利时、荷兰、瑞典和英国等。西班牙引进了法、德两国技术，建成了马德里至塞塞维利亚高速铁路，全长471km。瑞典通过改造线路开行X2000摆式列车实现高速运输。这一时期建成高速铁路约1500 km。,第三阶段：为20世纪90年代后期至现在，研究修建高速铁路的国家又迅速扩展，有人称其为第三次浪潮，正在修建和规划修建高速铁路的国家和地区达20多个，北美、澳洲、亚洲及整个欧洲出现“铁路复兴运动”，美国、加拿大、印度、俄罗斯、捷克等国都积极筹建高速铁路，有些国家和地区已形成高速铁路网。1998年10月在德国召开的第三次世界高速铁路大会上学者预言，高速地面交通系统有全球化的趋势，21世纪将成为高速铁路大发展的世纪。,据不完全统计，到2002年底，全世界运营中的最高运营速度在200km/h及以上的高速铁路总计超过15000km，其中新建线约5400多km。 已建成的高速铁路，设计允许速度最高的是法国的TGV北方线，设计允许速度（预留速度）为350 km/h 。目前，TGV-R高速列车实际运营速度为300 km/h ，近期将提高到320 km/h 。其次是德国的科隆-莱因/美茵线，最高允许速度可达330 km/h 。,世界高速铁路实验速度记录： 515.3km/h，法国1990年创造 铁路高速列车试验速度世界第二记录： 443 km/h，日本创造 世界高速铁路商业旅行速度记录： 261.8 km/h，日本保持,3、轮轨系铁路未来可能达到的最高运行速度,自从高速铁路诞生以来，世界高速铁路的最高速度在不断提高，20世纪60年代为210-220 km/h，80年代提高到250-300 km/h，90年代为300-350 km/h。 轮轨铁路的速度限制因素为：轮轨之间的粘着力、弓网系统受流质量、机车走行部分与牵引电动机的构造。此外，还有轨道、路基、桥梁的构造强度，动车与列车各个部件的强度和韧度，轨道维护水平，动车功率与列车重量的匹配等因素。,日本铁道科学家研究认为：轮轨粘着方式的列车速度最高可以达到450-460 km/h。 德国铁道科学家研究认为：轮轨系统的极限速度可以达到400 km/h以上。 1988年，德国ICE达到406.9 km/h。 1989年和1990年，法国TGV高速列车分别达到482.4和515.3 km/h。,与试验速度不同，列车最高运营速度要考虑经济性（牵引能耗）、环境保护（如噪声）等因素的影响。一般认为，牵引能量费用与列车速度的n次方成正比（德国取n=1.45）。列车运营速度提高到一定程度，运营费用大幅度提高，与其他运输方式，例如与航空相比，竞争力下降，得不偿失。另外，造成噪声超标将会产生严重环境污染问题，招致民众反对。所以，高速列车的运营速度不会无限制地提高。,4、高速铁路对社会经济发展的作用,对旅客运输提供了方便迅速、舒适、安全、正点、大运能的优质服务； 对减轻人类生存环境的污染和减少能源的消耗作出积极贡献； 高速铁路对社会经济发生的巨大效益，已被各国实践所证实； 高速列车由于密度大、速度高，候车和去车站时间-终端时间，短于候机和去飞机场的终端时间的优势，具备了在适合的距离内与航空和公路的强大竞争力； 一条双线高速铁路的建设用地，约为一条高速公路的1/3-1/2； 各国的实际也显示高速铁路本身的企业效益十分良好。,（二）中国高速铁路发展现状与趋势,1994年，我国第一条准高速铁路广州至深圳准高速铁路建成并投入运营，其旅客列车运输速度为160-200km/h。 2003年，我国第一条客运专线秦皇岛至沈阳客运专线基本建成，预计2004年投入运营。 目前，预计运行速度达300公里/小时以上的京沪高速铁路和武广、西郑等九条客运专线的建设已纳入议事日程。 根据铁路路网发展规划，到2020年，我国将建立省会城市及大中城市间的快速客运通道，形成“四纵四横”铁路快速客运通道以及三个城际快速客运系统,“四纵”客运专线： 北京上海客运专线，贯通京津至长江三角洲东部沿海经济发达地区； 北京武汉广州深圳客运专线，连接华北和华南地区； 北京沈阳哈尔滨（大连）客运专线，连接东北和关内地区； 杭州宁波福州深圳客运专线，连接长江、珠江三角洲和东南沿海地区。,“四横”客运专线： 徐州郑州兰州客运专线，连接西北和华东地区； 杭州南昌长沙客运专线，连接华中和华东地区； 青岛石家庄太原客运专线，连接华北和华东地区； 南京武汉重庆成都客运专线，连接西南和华东地区；,三个城际客运系统： 环渤海地区 长江三角洲地区 珠江三角洲地区 城际客运系统，覆盖区域内主要城镇。,（三）高速客运专线运输组织,1、铁路客运通道分工 2、客运专线运输组织模式 3、客运专线运输组织模式选择确定的原则 4、客运专线通过能力计算方法 5、客运专线车站合理布局 6、客运专线综合维修天窗的设置分析,1、客运专线通道分工原则： 有利于充分发挥通道内各条线路的运输能力，同时切实保证几条线路通过能力之间的协调； 方便旅客旅行，提高客运服务质量，减少旅客换乘次数； 创造良好的行车组织条件，保证列车运行安全； 有效提高铁路通道内部客货列车的旅行速度，缩短旅客旅行时间和货物运送时间； 有利于提高铁路市场竞争力；,有利于提高通道内部各条线路的经济效益，保证充分发挥各条线路的技术优势，尽量提高各条线路上列车的速度和货运能力，以获得较大的运营收入； 应该与国家国民经济的发展和人民生活水平相适应； 有利于日常列车运行调整，为运行组织的实施创造良好的条件； 应该与枢纽内部的专业线布局及系统相互协调，为枢纽内部系统的组织创造良好的条件； 应该与枢纽内部的联络线，疏解等行车设备相互协调配合，充分发挥疏解设备的能力；,充分考虑通道内各条线路的速度目标与列车的速度等级之间的相互协调，充分发挥线路的技术优势，尽量提高列车的旅行速度； 对于速度等级较高旅客列车，以及在通道内部运行距离较长的旅客列车，应使其尽可能的在客运专线上运行，或尽可能在客运专线上运行较长的距离； 客货列车的分工方案，应该充分考虑到枢纽内部客货运站的布局以及周边人文景观及世界文化遗产的影响； 应考虑列车在沿线对环境的影响，尽量减少和降低由于运输而带来的污染； 对货物列车分工应严格遵守技术站的货物列车编组计划。,2、客运专线运输组织模式,定义：速度300km/h及以上的旅客列车称为A类列车，250km/h和200km/h速度旅客列车称为B类列车。客运专线可能的运输组织模式有以下六个： 客运专线只开行本线A类列车且不组织换乘方案，跨线旅客列车全走既有线； 客运专线上只开行本线列车，跨客运专线的旅客若想乘坐高速列车，全凭个人意愿在客运专线与既有线的衔接站进行换乘，铁路车站不组织换乘。 客运专线只开行本线A类列车且组织换乘方案 客运专线上只开行本线列车，在客运专线与既有线的衔接站组织旅客换乘。,客运专线上开行本线A类列车，部分跨线列车走客运专线，且采用A类列车方案，其余跨线列车仍走既有线； 客运专线上全部开行A类列车，包括本线运行旅客列车和部分跨线运行旅客列车。 客运专线上本线列车采用A类列车方案，所有跨线列车均走客运专线且采用A类列车方案； 这一方案的特点是客运专线上全部开行A类列车，且所有跨线列车全走客运专线。, 客运专线上本线列车采用A类列查方案，所有跨线列车走客运专线且采用B类列车方案； 该方案的特点是客运专线上A类列车和B 类列车共线运行，而跨线列车采用B类列车方案且全走客运专线。 客运专线上本县列车和跨线列车共线运行，除本线列车全部采用A类列车方案外，有条件的跨线列车也采用A类列车方案，其余跨线列车采用B类列车方案； 这一方案的特点是全部跨线列车走客运专线，其中采用A类列车方案的除了本线运行的旅客列车以外，还包括部分田间具备的跨线旅客列车，而其余的跨线列车采用B类列车方案。,方案中， 客运专线上只开行本线高速列车 ，由于我国的跨线客流较多，既有线能力仍将长期饱和，无法增加货运能力 。而新建的高速客运专线仅运行约1/3的客车，且客运专线所服务的客流范围太窄，从而难以发挥客运专线的经济效益和社会效益。 方案虽然可以增加一部分客运专线行车量，但仍不能从根本上解决既有线能力不足的问题。同时，跨线客流要增加一次换乘，而且高速列车的票价高于普速列车，所以这一方案一般旅客难以接受。此外，由于旅客换乘，必须要考虑客运专线列车和既有线列车的衔接，运输组织较复杂，而且有关车站可能要扩建增加站台，将增加投资。,因此方案和方案的不可取处在于： A. 换乘必然增加旅客麻烦和不方便，并将增加非行车时间，旅客需多收拾一次行装和搬运随身携带物。德国的经验，等待的时间t1，如等于或大于换乘高速可缩短的时间t2，即t1/t21时，则此种运输方式不成立。我国多数跨线车运行距离长，而在高速线的运行距离短，在高速线上节省的旅行时间难以抵消换乘空废时间。换乘也将给旅客带来心理上的不安，因此换乘方案必将损失一定数量的客流。,B. 由于高速列车与普通列车的容量不同，一辆车的容量也不一样，难以匹配，必将造成空废运行或延长换乘等待时间以集结旅客。长途跨线车都有卧铺，高速车不设卧铺，座位与卧铺号无法相同，也将增加办理手续的困难，如在午夜或夜间换乘（难以避免），旅客难以接受。,C. 对于路网中有大量换乘旅客的车站，则需相应增加较多的换乘站台和到发线，加剧了换乘方案相关工程的投资。无论何种换乘方案，都必将引起换乘站客运设施的改扩建工程和增加高速线换乘站的工程。在换乘站上，一列跨线列车是通过列车，仅需占用很短时间的站台到发线。一旦换乘，这一列通过车就变成始发终到车。大量的通过车变成始发终到车，必须增加相应的站台到发线、机车检修和整备作业，客车底的存放和客运整备及技术整备作业等一系列客运设施。同时，由于换乘也因始发终到高速列车的增多而需要加大高速站高速列车停留、整备设施。换乘方案需双向增加相关工程投资。我国既有主要干线上的客站，大多已完成改扩建工程，有既有铁路设施和城市发展包围，可以说无法再扩建，除非大动干戈，大量拆迁建筑物，改移枢纽内既有线路、站场设施，甚至影响枢纽布局。如此扩建，不但投资巨大，且事实上行不通。,方案的特点是条件具备的列车在客运专线上以较高速度运行，在既有线上以线路的限制速度运行，条件不具备的跨线列车仍走既有线。采用该方案，虽然可以增加一部分客运专线行车量，但仍有大量跨线列车在既有线上运行，故不能从根本上解决既有线能力不足的问题。,方案的优点为跨线列车在客运专线上以较高速度运行，在既有线上以线路的限制速度运行，跨线客流不必换乘就可以乘坐高速客车，既改善了旅客旅行条件，又吸引了较多的高速客流。目前，发达国家一般都采用这一运输组织模式，并取得了良好的经济效益。按该方案实施，可以解决既有线能力严重不足的问题，同时也能有效提高客运专线的经济效益和社会效益。但是，采用该方案高速列车在既有线上是以线路的限制速度运行的，使得高速动车组的周转时间大大延长，增加了高速动车组的需要量。同时，高速动车组在既有线运行，由于既有线的线路条件对高速车底的磨损将大于客运专线，其运营成本将增大。特别是对于一些在既有线上运行距离较长的高速列车，采用这一方案，其经济合理性有待进一步论证。,方案的优点为跨线旅客不必换乘就可以在客运专线上乘坐B类客车旅行，扩大了客运专线吸引的客流，提高了客运专线的能力利用率，较好地解决了既有线能力严重不足的问题。而且跨线车为B类列车，目前，国产200km/h的动车组已批量生产，并投入运营，其购置费较少，其缺点为B类列车在客运专线上的速度较低，客运专线通过能力降低。,方案既兼备了方案和方案的优点，同时也弥补了前五个方案存在的不足，其主要问题是部分跨线列车采用A类列车，购置成本将增加。但是也应看到，随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，A类列车的数量和运行范围将逐步增大，最终实现客运专线的全A类列车运行。,3、客运专线运输组织模式选择确定的原则,从世界高速铁路运输组织的发展趋势看，发达国家已广泛采用全高速、高速列车下高速线的运输组织模式，并取得了良好的经济效益。因此，全高速模式应是我国高速铁路运输组织的发展方向； 我国的高速客运专线建设刚刚起步，在从普速部分高速全高速的发展过程中，本线列车和跨线列车共线运行、跨线列车采用动车组和普通机车牵引相结合的多种速度组合的运输组织模式是其必须经历的发展阶段；,过去一段时间在研究探讨我国铁路高速客运专线运输组织模式时，倾向于客运专线上本线列车采用动车组、跨线列车全部由普通机车牵引的模式； 近几年来，我国机车车辆工业发展速度很快。目前，我国铁路部门完全拥有了自主生产最高运行速度160km/h的客运机车和车辆的能力，国产200km/h的动车组已投入运营。铁道部计划“十五”期间研制成250km/h的高速动车组。这些都将大幅度降低动车组的成本，为客运专线部分跨线列车采用高速动车组创造了有利条件。,根据铁道部规划，铁路将进一步扩大客车提速范围，提速线路里程将扩大到20000公里，京沪、京广、京哈、京九、陇海、浙赣等“四纵四横”干线提速旅客列车最高时速将达到200km/h，货车运行速度提高到120km/h。因此，到2010年，既有线路客货列车与客运专线列车的速度差值将明显减小、既有线路技术设备条件大大改善，从而为高速列车下线运行创造了客观条件。, 随着我国全面建设小康社会的深入和国民经济的快速发展，城镇规模将发生很大变化，到2020年，我国城镇人口比例将达到60%以上，将有4亿多的农业人口转移到城市，带来客运需求的大量增大。同时，随着人民生活水平的不断提高，人们对客运服务的质量无论从舒适、快捷、安全等方面的要求也将大幅度上升，旅游客流将大幅度增加，人们的出行支付能力将明显增强。这一些又为开行高速列车提供了充足的客源保证。,4、客运专线通过能力计算方法,扣除系数法 平均最小列车间隔法,扣除系数法,（1）客运专线平行运行图通过能力 式中：N平行运行图通过能力（对数或列数）； 维修天窗时间（分）； I 客运专线列车最小追踪间隔时间（分）； S 客运区段长度（公里）； V 旅客列车平均运行速度（公里/小时）,（2）全高速非平行运行图区间通过能力 式中： 全高速列车的区间最大通过能力 高速列车扣除系数 全高速列车的小时区间最大通过能力 计算时间内高速列车扣除系数,（3）多种速度列车共线运输组织模式的区间通过能力 式中： 多种速度列车共线运行条件下区间最大 通过能力 普速列车数,（4）高速列车的扣除系数 高速列车通过某一站时，有的停站，有的不停站。停站列车由于起停车附加时分和停站时间的影响，将多占用一些区间通过能力，相对于无停站的列车会产生扣除。如图1所示：,q区间,p区间,图1 高速列车停站产生扣除示意图,列车停站一次产生的扣除系数 为： 式中： 高速列车停车附加时分 高速列车起车附加时分 高速列车停站时间 从上面的分析可以看到，全高速非平行运行图通过能力与高速列车停站比例以及停站时间的长短有关,平均最小列车间隔法,为了保证一定的列车运行质量，区间通过能力按下式计算：,5、客运专线车站合理布局,车站布局的原则 车站布局的影响因素 车站布局的技术经济分析,（1）客运专线车站设置应最大限度满足沿线各城市的旅客出勤需要和促进沿线地区经济发展的需要； （2） 客运专线车站设置应满足高速客运专线运输组织的需要； （3）客运专线车站设置不仅要便于高速客运专线与其他运输方式的衔接，而且要增强客运专线在各种交通运输方式中的竞争能力； （4）客运专线车站设置在满足运输需求的基础上应考虑远期发展的需要，高速客运专线车站设置应充分合理利用既有车站，尽可能做到投入最少、效益最高并避免以后的废弃工程； （5）客运专线车站设置应充分考虑便于客运专线与既有路网的衔接，同时在与既有枢纽衔接处的高速车站与既有车站应有明确的作业分工； （6） 高速客运专线车站设置还应考虑国家的政治需要和国防需要；,1、旅客客流的需要，即车站设置受沿线大、中城市及旅游胜地的自然分布状况的影响； 2、车站设置还受到高速客运专线运输组织模式的影响，这主要是指车站的设置与运输组织机构、设备数量及线路能力等多方面因素有关 3、保证高速客运专线列车旅速系数的需要，这是指在高速线上运行的列车，其旅行速度应保持在一个较高的水平，车站设置应满足这一要求。,6、客运专线综合维修天窗设置分析,综合维修天窗时间 维修天窗开设方式,矩形天窗 V型天窗 Y型天窗 r型天窗 X型天窗 平行矩形天窗 单线隔日矩形天窗 双向分隔式矩形天窗,（1）矩形天窗,其优点是综合维修时不受列