（交通运输规划与管理专业论文）京沪高速铁路中速列车相关问题的研究.pdf

论文摘要 文章引用有关资料结论，叙述了建设京沪高速铁路的必要性。在分析了法、德、意、 西等欧洲国家和日本高速铁路运行模式的特点后，引用国内大量研究成果，强调了京沪 高速铁路运输组织模式的特点是客运专线及高中速混运。 从分析既有京沪线的旅客列车运行方式入手，从既要不降低既有旅客列车开行质 量，又要满足高速列车开行的必要条件出发，研究了京沪高速线的天窗点预留方法，高、 中速旅客列车运输组织模式，铺画了京沪高速铁路运营初期的列车运行图。 本文的重点在探讨一种经济、有效、又易于实施的京沪高速铁路运营初期的运输模 式及运行方案。 关键词：高速铁路中速列车运行组织 r e s e a r c ho nr e l a t e dp r o b l e m so f t h eo p e r a t i o no fm e d i u m - - s p e e dt r a i ni nb e i j i n g - - s h a n g h a ih i g hs p e e dr a i l w a y a b s t r a c t t h ea t t i c l eq u o t e ss o m er e l a t e dm a t e r i a l sa n dc o n c l u s i o n s ，a c c o u n t st h en e c e s s i t y o ft h ec o n s t r u c t i o no fb e i j i n g - - s h a n g h a ih i g hs p e e dr a i l w a y o nt h eb a s i so fa n a l y s i n g t h ef e a t u r eo ft h eh i g hs p e e dr a i l w a yw o r k i n gm o d ei nf o r e i g nc o u n t r i e s ，s u c ha s f r a n c e 、g e r m a n y 、i t a l y 、s p a n i s h 、j a p a n e t c ，al o to fr e s e a r c hc o n c l u s i o n si nc h i n aa r e q u o t e da n di t sa c c e n t u a t e dt h a tt h ef e a t u r eo ft h et r a n s p o r t a t i o no r g a n i z a t i o ns t y l eo f t h eb e i j i n g - - s h a n g h a ih i g hs p e e dr a i l w a yi s p a s s e n g e rt r a i n sd e d i c a t e dl i n ea n d “h i g h - - s p e e dt r a i n sm i x e dw i t hm e d i u m - - s p e e dt r a i n s ” b e g i n n i n gw i t ht h ea n a l y s i so ft h ew o r k i n gs t y l eo ft h ep a s s e n g e rt r a i n so ne x i s t - i n gb e l i l n g - - s h a n g h a il i n e ，s t a r t i n gf r o mb o t hg u a r a n t e e i n gt h eo p e r a t i o nq u a l i t yo f t h ee x i s t i n gp a s s e n g e rt r a i n sa n ds a t i s f y i n gt h en e c e s s a r yc o n d i t i o nt oo p e r a t eh i g h s p e e dt r a i n s ，t h ea r t i c l es t u d i e st h em e t h o do ft h eg a p si na d v a n c e0 nt r a i nw o r k i n g d i a g r a mi nb e i j i n g - - s h a n g h a ih i g hs p e e dr a i l w a y ，t h eo r g a n i z a t i o ns t y l eo ft r a n s p o r t a t i o no ft h eh i g hs p e e da n dm e d i u ms p e e dp a s s e n g e rt r a i n s ，a n dd r a w st h et r a i nw o r k i n gd i a g r a m a tt h ee a r l yt i m ew h e nt h eb e i j i n g - - s h a n g h a ih i g hs p e e dr a i l w a yb e g i n st o o p e r a t e t h ee m p h a s i so ft h ea r t i c l ei st oi n q u i r ei n t oat r a n s p o r t a t i o ns t y l ea n do p e r a t i o n s c h e m ew h i c hi se c o n o m i c a l 、e f f e c t i v ea n de a s yt op r a c t i s ea tt h ee a r l yt i m ew h e nt h e b e i j i n g - - s h a n g h a ih i g hs p e e dr a i l w a yb e g i n st oo p e r a t e k e yw o r d s ：h i g hs p e e dr a i l w a ym e d u m - - s p e e dt r a i nw o r k i n go r g a n i z a t i o n 第一章概述 第一节建设京沪高速铁路的重要意义 京沪高速铁路贯穿北京、天津、上海三大直辖市和河北、山东、安徽、江苏四省。直接 吸引区土地面积共6 1 4 3 1 0 平方公里，占全国6 4 。1 9 9 7 年总人口约3 2 2 亿人， 占全国的2 6 1 。国民生产总值和社会消费品零售总额分别占全国3 5 3 和3 3 4 ， 人均国民生产总值和消费水平为全国平均水平的1 3 5 倍和1 2 8 倍。 1 9 9 1 1 9 9 5 年国民生产总值增长速度为1 3 5 ，比全国平均增长速度高1 5 个百 分点，是我国经济基础最好，发展速度最快，连片地域最广阔的经济带。在全国工业和经 济发展中占有十分重要的地位。 京沪高速铁路沿线人口达2 0 0 万人以上的城市有五个( 北京、天津、济南、南京和上 海) ，5 0 2 0 0 万人口的城市七个( 德州、徐州、蚌埠、镇江、常州、无锡、苏州) 。随着社会 主义市场经济不断发展，各城市经济实力不断加强，城市规模不断扩大，京沪通道将逐 步发展为我国最有活力的经济带。 京沪高速铁路连接渤海经济带和长江三角洲经济带。直接吸引胶东半岛，黄河三角 洲和沿长江经济开发带，地处欧亚太陆桥东端和东北亚经济圈中心区位。在全国经济发 展中的地位和作用越来越突出，而且还将对促进东北亚乃至世界经济的发展产生重大 影响。 京沪高速铁路所经之处的旅游资源十分丰富。北京、泰山、曲阜、太湖流域及吸引范 围内的北戴河、青岛、杭州、黄山等都是驰名中外的旅游胜地。沿线国家级重点旅游城市 接待外国游客占全国重点旅游城市接待外国游客总数的5 0 。1 9 9 7 年仅沿线主要城市 接待我国游客就达4 5 0 万人以上。 京沪通道的交通运输较发达，已初步形成由铁路、公路、航空、水运和管道运输构成 的综合运输体系。其中京沪铁路衔接2 5 条干支线可通向全国各地和沿海各港口。 随着改革开放的进一步深入与扩大，社会主义市场经济体制的建立和外向型经济 的进一步发展，京沪通道将成为我国东部带动中、西部地区经济发展的龙头和与世界经 济体系接轨的前沿地带。为适应二十一世纪的经济腾飞和世界经济发展重心向亚洲转 移，加快建成京沪高速铁路具有十分重要的战略意义。 第二节欧洲各国发展高速铁路的特点 一、欧洲高速铁路网 “欧洲高速铁路网”计划，经过多年论证在1 9 9 2 年年底写入欧盟白皮书“未来公共 一3 一 交通发展政策”和“可支持项目”章节中，在1 9 9 3 年1 1 月生效的马斯特理赫特( m a a s t r i e h t ) 条约中，制定了发展高速铁路网的有关条件。欧洲高速铁路网的现状如表1 2 1 表示。 表1 2 1 欧洲高速铁路网的现状表 法意德西班牙英国比利时丹麦 运营( k i n )1 2 8 0 2 4 84 2 74 7 12 51 34 6 在建( k m ) 2 8 03 0 24 2 61 7 75 8 欧盟高速铁路小组从1 9 9 0 年底开始对高速铁路的社会经济效益、运量及企业效 益，环境的影响进行研究，于1 9 9 5 年2 月提出报告。其结论为：到2 0 1 0 年欧洲高速铁路 网要新建高速线1 2 5 0 0 k m ，经过改造提高线路等级1 4 0 0 0 k m ，建立联结线2 5 0 0 k m ，其 中总投资为2 4 0 0 亿欧洲货币单位( e c u ) ( 包括机车车辆费用3 3 0 亿e c u ) 。其财务收 益率为6 4 ，社会经济收益率为1 3 7 。 根据欧盟研究报告的结论，高速铁路有极好的社会经济效益，主要表现在： 1 土地利用率高。在相同运量条件下一条高速铁路相当于一条6 车道高速公路， 其土地利用率比公路高4 0 。 2 能耗小。利用电力牵引，可利用各种形式的能源。一个人消耗l k w h 的能量乘坐 高速列车可旅行的距离是5 k m ，乘小汽车是1 7 k m ，而乘飞机仅为1 1 k m 。高速铁路能 耗比公路运输低2 3 倍，比航空低3 倍。 3 对环境污染小。各种交通运输方式对环境的污染水平如表l 一2 2 所示。 表1 2 2 各种运输方式每人公里对环境的污染水平表 公路航空高速铁路 c o1 2 60 5 10 ，0 0 3 n o x0 2 50 7 00 1 0 0 h c0 1 00 2 40 ，0 0 1 c 0 2 1 1 1 01 5 8 0 02 8 0 0 0 s 0 2 0 0 30 0 50 1 0 0 p m0 0 1o 0 10 0 2 0 4 安全。高速铁路非常安全，在欧洲已运送旅客近5 亿人次，2 7 0 0 亿人公里，只在 1 9 9 8 年发生丁一次i c e 列车事故，而公路1 0 亿人公里的平均死亡数为1 4 0 人按此推 4 算，如果用高速公路运输将有4 万人死亡。 5 带动铁路建设、信号、机车车辆等一系列高新技术产业的发展。修建高速铁路是 社会发展新的增长点。铁路的高速化，为这一传统产业的高新技术化和形成高新技术产 业，提供了极好的机遇和大量的就业机会。 6 缩短了地区间的差距。高速铁路的修建改变了人们的距离概念，从绝对的距离 概念转变为时间距离概念，( 例如，过去从巴黎到里昂5 0 0 公里距离转变为巴黎到里昂 2 小时路程) 。从时间距离概念出发相当于缩短了欧洲各国之间和欧洲各国国内的距 离。由此诱发丁人们外出旅行的愿望和经济文化的交往、交流，人们外出频繁与便捷，促 进了高速铁路所经城市的发展。 欧洲高速网实现后，铁路运输对交通市场的占有率将从1 4 增涨到2 3 ，同时公 路运输份额将下降6 ，航空运输份额将下降3 “。 7 高速铁路是一种更经济有效的新的运输模式。高速铁路与航空相比，在一定距 离范围内是一种更为有利、有效的运输方式，而两者又互为补充。近年来修建的高速铁 路直接与国际机场城市间和城市内的轨道运输网相连，便利了交通衔接，促进了运量的 增长，满足了人们的交通需求。欧洲的实践证明，高速铁路进入既有车站，充分考虑旅客 出行的便利与快捷，增加了高速铁路的竞争力。高速铁路的主要车站成为旅客的大集散 地，促进了周边地区的经济发展。 二、德、法、西、意高速铁路发展的特点 ( - - ) 德国 德国1 9 7 0 年制定了修建高速铁路的计划，从1 9 7 6 年8 月和1 9 8 1 年5 月分别开始 修建曼海姆斯图加特线( 1 0 5 公里) 汉诺威维尔茨堡线( 3 2 7 公里) ，并于1 9 9 1 年6 月和1 9 9 2 年夏季分别开通运行。i c e 投入运行后运量增加了2 2 。 作为中长期发展规划到2 0 1 2 年要形成3 2 0 0 k m 的高速路网，目前德国正在修建两 条高速铁路，一条为联结柏林汉诺威的高速铁路，全长2 4 6 公里，其中1 7 2 公里鸯 新建线，运行速度2 8 0 k m h ，其它线经改造后以2 0 0 k m h 速度运行。一条为科隆莱 茵美茵( 法兰克福地区) 线，这条线为法兰克福到科隆闻的客运专线，正线长1 7 7 公里， 其中1 3 5 公里区段以3 0 0 k m h 运行。到2 0 0 5 年前，德国总共建新线1 0 1 5 公里，基本形 成德国的高速铁路网。 德国国土面积3 5 万平方公里，境内没有特别大的中心城市，区域开发及城市分布 呈网状格局，铁路运输模式为白天客运、夜间货运。所以德国高速铁路的修建一开始就 与既有铁路网融在一起，新线建设考虑客货混运的需求，最大坡度为1 2 5 9 0 ，曲线半径 为7 0 0 0 m ( 最小5 1 0 0 m ) 。德国采取修建新线与改造既有线并举的措施，在i c e 列车开 始投入运营时，联邦铁路新建铁路4 0 0 多公里，运行速度为2 5 0 k m h ；改造既有线5 0 0 多公里，最高运行速度为2 0 0 2 2 0 k m h 。在高速线上白天运行的i c e 每小时一列，最 高时速2 8 0 k m h ；夜间运行1 6 0 k m h 时速，牵引重量小于1 0 0 0 t 的快速货车；每天早晨 4 8 点，晚上2 0 2 4 点这两种列车共在一条线路上运行。 一s 目前，德国高速线路长4 3 2 公里，而拥有i c e 服务的线路长达4 0 0 0 多公里。 ( 二) 法国 法国是欧洲高速铁路网的核心。法国第一条高速铁路东南t g v 线在1 9 8 1 年就达 到了2 7 0 k m h 的运行速度。发展到现在，法国已有高速铁路专线1 2 8 0 k m ，t g v 服务网 达5 7 0 0 多公里，连结城市有1 5 0 多个，成为欧洲高速铁路运输网最发达的国家。 东南t g v 高速线自1 9 8 1 年投入商业运营以来，运量增长了9 0 ，至1 9 9 6 年底已 累计完运量2 亿6 千万人次。 大西洋t g v 线在1 9 9 1 年开通，到1 9 9 6 年已累计完成运量1 亿4 千万人次。 北部( 北欧网) 高速线是连巴黎伦敦布鲁塞尔阿姆斯特丹科隆的 法国境内的重要通道，1 9 9 3 年开通至1 9 9 6 年年底已运送了2 千5 百万旅客。 法国正在修建由瓦朗斯通往马赛的地中海t g v 线 1 2 0 k m h ，牵引重量8 0 0 t ，轴重 意大利高速铁路面临的运输市场的特点是：从罗马到米兰的客流量大，高峰期要求 7 3 分钟间隔。从都灵到威尼斯为连结东西欧的干线，要参与欧洲铁路网的竞争，货运量 大。意大利新建高速铁路的策略是：纵线为满足客流置的需要，白天客运、夜间货运。横 线为在欧洲铁路网竞争中处有利地位，采用客货混运的策略，运输模式按客运3 0 0 k i n h 、货运1 6 0 k i n h 考虑。由于考虑了客、货混运，所以线路坡度不能定得太高，现最大坡 度定为1 8 。意大利铁路网原为3 k v 直流供电，因高速列车大密度高速度的功率需要， 新建高速线采用2 5 k v 5 0 h z 供电。高速线每4 0 公里与既有线有一处联络线，与既有线 构成有机的网络。 意大利铁路在高速铁路选线时考虑劐征地、噪音、与既有线联络等诸多因素，采用 基本与既有线平行的选线方案。 最高速度考虑为3 0 0 k m h ，但能实现3 0 0 k m h 运行的区段只能占到5 0 。其主要 原因是：由于供电制式不同，进入枢纽需要改变供电制式；也受枢纽限速影响；在博洛尼 亚到佛罗伦萨区段7 8 公里有9 3 的隧道，这段线路设计速度为2 2 0 k m h 。 高速额线建成后，城市闻旅客的旅行时间将会大幅度压缩，这将增加铁路在运输市 场中的份额。 由于从都灵到威尼斯沿线有许多中小城镇，在进入原有车站时要改变供电制式，另 外要兼顾客货混运，意大利铁路在考虑是否有必要将这段线路的最高运行速度瓜 3 0 0 k m h 降到2 5 0 k m h 。 意大利高速铁路的建设资金由国家投资和社会、银行、财政等多方面筹资相结合， 私人投资和商业贷款的回报率较高，偿还期为8 1 0 年。 意大利具有独立自主研究开发高速机车车辆、通信信号的能力，在高速线上运行意 大利自己生产的高速列车e t r 5 0 0 和快速摆式列车e t r 4 5 0 、e t r 4 6 0 ，在仅有2 3 6 公 里高速线的条件下将e t r 5 0 0 运行范围扩展到1 2 0 0 公里，快速摆式列车e t r 4 5 0 、 e t r 4 6 0 的运行范围扩大到近3 0 0 0 公里，产生了很好的经济效益。 三、摆式列车在欧洲各国的发展情况 摆式列车随着摆式技术日益成熟，为一些客流量不大，线路能力有富余，但又需要 提高旅客列车速度的国家和地区提供了一种很好的技术解决方案。从意大利f i a t 公 司的摆式列车近4 、5 年内在意大利、瑞士、德国等国得到近2 0 0 列的订货，及瑞典、挪威 等国采用的x 2 0 0 0 摆式列车，可大致看出摆式列车的发展趋势。 德、法、西、意高速铁路成功的一条重要原因是与既有路网紧密地接合在一起。这四 国在大力发展高速铁路的同时也在支线和高速路网扩展地区采用摆式列车。 采用摆式技术提高旅客列车速度，必然会影响既有线的能力，意大利是摆式技术最 发达的国家，仍规划修建1 2 0 0 公里高速铁路并在此高速线上运行非摆的高速列车。说 明如果修建了高速专线，运行非摆高速列车是更经济、有效的。 德国在纽伦堡山区；法国在运量不大的勒芒图尔地区；西班牙在塞维利亚到加 的斯、韦尔瓦，科尔多瓦到马拉加；意大利在“t ”型干线外近2 0 0 0 公里的区域运行摆式 列车，说明摆式列车是高速专线的一种很好的补充形式。 一8 一 第三节日本发展高速铁路的特点 1 9 6 4 年，日本在东京大阪间开通了时速为2 1 0 公里，长度为5 1 5 公里的世界 上第一条高速铁路( 东海道新干线) 。目前日本已建成东海道、山阳、东北，上越、山形、北 陆新干线的高崎长野段，干线通车里程达2 0 0 0 k m 。正在建设和计划建设的有北陆 新干线长野大阪段，九州新干线，东北新干线八户扎幌段等约长1 5 0 0 k r a 。另 有规划修建的高速线1 2 条，总长3 5 0 0 公里。高速铁路网的建设已从追随运量的需求转 变为满足国土开发的需要，根据日本的规划，日本将来新干线的营业里程将扩展到 7 0 0 0 公里以上。 新干线运基占日本铁路运量3 0 ( 包括城市与市郊铁路) ，收入达4 5 。新干线是 支持日本经济的大动脉。 日本多山，入口大多密集在不足2 0 “的平原地区，所以新干线的特点是运量大、速 度高、车站间距离短，所经过区间噪音限制严格，是地震、台风多发地带。 新干线在平均站间距3 2 k m 的情况下，平均每天运营近7 0 0 列列车，7 0 万人次，东 海道新干线同一方向每小时运营1 1 列。由于5 0 0 系列车的出现，1 9 9 7 年日本实现了最 高运营速度3 0 0 k m h 。作为安全的交通运输工具，日本新干线开业以来已运送近5 0 亿 人次，只发生一起意外死亡，列车平均晚点时间不到1 分钟。 日本新干线采用全高速运行模式，由于列车制造年限不同在同一条线路上列车运 行速度也有很大差别，如山阳新干线同时运行0 系、1 0 0 系、3 0 0 系、5 0 0 系高速列车，列 车最高运营速度分别为2 1 0 k m h 、2 4 0 k m h 、2 7 0 k m h 和3 0 0 k m h 。 日本高速列车，开行密度高，列车定员多，每列可达1 3 0 0 人。由于日本列车车体宽 度宽( 3 3 8 m ) ，线间距窄( 4 3 m ) ，隧道截面小( 6 4 m 2 ) 山阳新干线隧道里程达5 0 ，要 求列车的气密性要好。 由于日本高速列车起停多，又是运行在地震多发地区，采用的是动力分散形式的高 速动车组，轴重轻，新型的高速动车组轴重仅1 1 吨左右。 日本新干线轨距为1 4 3 5 m m ，既有线为窄轨，轨距1 0 3 6 m m ，所以日本新干线不能 采用法、德、意的运输模式，基本采用的是高速换乘方式，但由于其发车密度高，车站与 既有线，城市轨道运输衔接好，高速铁路网发达弥补了换乘给旅客带来的不便。 近年来，通过将窄轨改造成3 轨( 同时能适应窄轨与准轨列车) ，已扩大了高速列车 的直达运送范匿。比如东京秋田由于山形线改造后，高速列车可不换乘直接到达， 运行时分从3 ；0 97 缩短到2 ：2 7 ，总运量增加了4 0 。 第二章京沪高速线与既有线的客流分配 第一节京沪线现状及客流特点 一、京沪线现状 京沪铁路全长1 4 6 3 k m ，有6 个枢纽( 2 t 京、天津、济南、徐州、南京、上海) ，4 个区段 站( 沧州、德州、兖州、蚌埠) ，6 个编组站( 丰酉、南仓、济南西、徐州北、南京东、南翔) 和 1 9 6 个中间站，平均站间距离约7 5 k m 。全线最小曲线半径4 0 0 m ，个别为3 0 0 m ；限制坡 度大部分区段为4 ，部分5 ，个别达9 5 。全线内燃牵引，牵引重量3 8 0 0 4 0 0 0 t 济南以南部分开行5 0 0 0 t 货物列车，到发线有效长已基本形成1 0 5 0 m 系列。客运站到 发线有效长度为6 5 0 m ，中长途旅客列车编组大部分为i 6 1 9 辆。双线自动闭塞区间能 力利用率按8 0 计算，可利用平图能力，德州以北为1 1 5 对，德州以南为1 4 4 对。 京沪铁路是我国最繁忙的铁路干线。1 9 9 5 年平均双向换算运输密度达1 2 5 8 9 8 万 换算吨公里公里。其中徐州至南京客货运密度分别达3 5 2 2 8 万人公里公里，和 1 0 5 2 1 1 万吨公里公里，分别为全国铁路平均密度的5 5 4 倍和4 5 7 倍。在未预留设 备日常维修天窗的情况下，区间通过熊力利用率有的区段已达1 0 0 。 1 9 9 4 年京沪铁路运置及能力利用率如表2 1 1 所示。 表2 1 1 京沪铁路1 9 9 4 年既有线运量及能力利用率表 项目运量 能力 平图能力 货 运利用率 区间 ( 对) 客车( 对) 运量( 1 0 t )对数 ( ) 北京天津2 0 24 06 8 7 37 07 8 天津德州 1 4 43 73 7 8 04 48 5 德州济南 1 4 43 06 1 6 27 09 2 济南徐州 1 8 03 36 3 2 18 48 9 徐州蚌埠 1 8 03 88 4 0 28 11 0 0 蚌埠南京 1 8 05 98 3 6 47 81 0 0 南京上海 1 6 94 86 4 6 65 81 0 0 1 0 二、京沪线开行的既有列车及客流特点 根据1 9 9 8 年1 0 月1 日新图，对京沪线既有列车开行情况及计划客流调查如下； 京沪线现图列车对数1 3 6 对( 详见附录1 ) ，其中快速列车2 0 对，特快列车2 8 对， 直快列车5 3 对，快客列车3 5 对( 详见附录2 ) 。 将现图开行列车情况示于图2 1 1 。可以看出，在沪宁线现行开行的旅客列车 中，本线到发列车只有4 2 列，占3 0 。9 ，跨线列车达9 4 列，占6 9 1 ( 其中双跨列车2 0 列，占1 4 7 ) 。 根据历史资料及运量预测资料的分析，京沪线客流构成大体上为，本线大站间到发 的客流占4 0 4 4 ，跨线客流占4 0 4 1 ，沿途中小站到发客流占1 5 2 0 。 从以上数据可以看出：京沪线既有的列车组成与客流成分中，跨线列车占近7 0 “ 的比例，跨线客流占近4 0 ，京沪高速铁路必须满足这部分客流的需要和保证这部分 旅客的输送质量。 从京沪线直通客流统计数据( 见表2 1 2 ) 可以看出：在德州蚌埠间直通客 流高达9 5 以上；天津德州，蚌埠南京间直通客流为7 5 8 0 ，而在北京 天津、南京上海问，尤其是常州上海闻区段客流较大。 表2 1 29 4 年京沪线直通客流统计数据表( 单向流量单位：万人) 、 项别 直通客车直通直通客流所 区 客流总密度 客流密度总对数客车对效占比例( ) 北京天津 1 6 2 91 0 2 63 62 46 3 天津德州1 6 4 3 1 3 5 43 73 08 2 德州济南 1 4 3 81 4 1 93 02 99 9 济南徐州 1 3 5 61 2 9 03 32 89 5 徐州蚌埠1 7 4 2 1 6 6 43 73 59 6 蚌埠南京 1 9 0 31 4 0 63 93 27 4 南京常州2 2 3 6 1 0 8 54 52 74 9 常州上海2 3 0 5 8 1 94 92 63 5 第二节高速线与既有线的合理分工 高速线和既有线应共同承担京沪通道的客货运输任务。通过合理分工，充分发挥各 自的优势，有效地利用两线的运力资源，以谋求最大的整体社会经济效益。 磐茸卅翌 同 芦母争殖 漏漆婚 ；= 量喜盖董蓦悬鲎虽嚣 粤 4 基书基卅墨 降。弋 ” 潍 ： ： l 葛 弋。i 若弋 l 、。若弋 i 。 4 。一 l 二弋 一 l 、j 。、 l 气 i 。凸寸 i 。 r 弋。f 。 l 。血 h 瓣 蒋 一 兰i 甜 讲 南 茹 兰 丑 口 简 肖 赫 主 甜 斟 一 卜r 、 图2 3 一l 京沪线本线列车在高速线上运行列车的客流密度示意图( 人日单向) 一1 6 设高速列车载客量平均为1 2 0 0 人列，高速列车可采用双层列车增加定员，增大客 流密度。 按本线到发开行5 对“夕发朝至”列车，2 6 对高速列车，2 5 列2 0 0 k m h 等级高速列 车的京沪高速线各区段客流密度如图2 3 2 所示。 从图中数据可以看出，这一京沪高速线运营初期的运行方案能基本满足客流运输 需要，可据此进一步进行运输组织模式的研究。 1 7 三 邕翌峙 陲徘融甘嘲游 音型酶翦 茹警 峙 n跨崭 u 诂 美 蓦 h 詈口 h 栅 商 量 谢 哥 伽 南 沛 一 哥 油 简 、t h 弛 兰 冲 斟 主 卜广 珏 图2 3 2 京沪高速铁路建成后本线到发客流密度示意图( 人日单向) 一1 8 第三章京沪高速铁路运营 初期的运输组织模式 第一节中速列车上高速线运行是 京沪高速铁路运营初期的主要运输模式 上高速线的跨线客流有三种基本输送方式，即在高速线与既有线的衔接站换乘的 换乘方式，高速列车下高速线在既有线接线路允许速度运行的下高速线运行方式，及中 速列车上高速线，按机车车辆最高运行速度运行的上高速线方式。 无论采取什么样的抉乘方式，都将增加旅客不便。据国外经验及有关研究表明，由 于增加了门到门的旅行时间及为旅客提供了多种运输方式选择的可能，一次换乘要损 失客流3 0 以上。为此各国高速铁路都在千方百计地开展直达运输，利用既有车站，减 少旅客换乘，缩短旅行时间，以更多地吸引客流。 高速列车下高速线是国外普通采用的方式，由于京沪铁路及相邻铁路大部分没有 电气化及中国目前还不具备生产2 5 0 k m h 以上机车车辆的能力，可以预见，在一定时 期内，我国难以具备这种运输方式的技术条件和经济实力。 中速列车上高速线运行，对既有线无任何特殊要求，由于广深线及三大干线提速的 需求我国已能批量生产1 6 0 k m h 等级的机车车辆。通过八五期间的技术攻关及9 8 年6 月在许昌小商桥间2 4 0 k m h 机车车辆运行试验成功，证明我国已具有了生产 2 0 0 k m h 等级机车车辆的生产能力，9 9 年我国将生产出首列2 0 0 k m 时速的动力集中 型式的电动车组，2 0 0 0 年将生产出2 0 0 k m h 等级的交直交传动的动力分散型式的电 动车组和电力机车。这些机车车辆将首先在秦沈客运专线试验段进行试遥行，可以有把 握地认为，在京沪高速铁路建成之时，我国已具备批量生产2 0 0 k m h 等级机车车辆的 能力。 中速列车上高速线运行，由于高中速列车的速差，区间能力利用将受到限制，在高 速线运行初期，高速列车时速可为2 5 0 k m h ，中速列车最高时速可达2 0 0 k m h ，由于速 差引起的区间通过能力的矛盾将得以缓解。 从我国的现实条件出发，上高速线方式将是我国京沪高速铁路一定时期内跨线客 流的主要输送方式。 随着京沪高速铁路的建成，我国高速铁路和客运专线必将逐步扩展，并形成网络骨 架，那时的跨线列车有许多将转化为从客运专线到高速线和从高速线到高速线的列车。 另外，高速机车车辆将逐步国产化，京沪既有线及周边线路将逐步电气化，高速列车下 高速线将逐步取代中速列车上高速线。那时的高速列车可能有多种速度，过渡过程的快 一】9 一 慢由我国的国情和路情及国民经济发展的速度决定。 第二节天窗型式及天窗停点的确定 在高中速列车混跑模式下，检修天窗模式与时间的确定是影响通过能力，列车运行 组织模式的重要因素。 高速铁路应以大型养路机械作为线路维修手段。参照我国快速铁路及国外高速铁 路的维修周期，从线路养护的角度，可定为大修8 1 0 年，维修l 2 年。 一、线路维修机械的配备 维修机组由下列机械组成： 双枕捣固车( 或连续捣固车) 2 台单机效率0 8 1 2 k m h 道床稳定车1 台单机效率o 2 5 k m h 配碴整形车1 台单机效率0 1 0 k m h 捣固车、稳定车、整形车配合施工可完成线路综合维修的起道、拨道、抄平、拨正曲 线、全面捣困以及道床稳定，边坡整形等作业。机组采用2 台捣固车平行作业是为了提 高封锁天窗的利用率和确保捣固作业的实施。 根据铁工务c 1 9 9 8 36 2 号文关于发布“养路机械检测设备装备及线路标准”的通知， 机组年作业里程，可用下式近似计算： s l n c 3 + 1 4 ( t 一3 ) = 2 8 0 t 一2 4 0 式中：s 、维修机组年作业里程( k i n ) ； n 全年工作日数( 一般设为2 0 0 天) t 平均封锁天窗时间。 线路所需维修机组的数量n 为： 、l 2 6 0 0 “一叉y 一亏又可 式中：l 线路总延长( k i n ) ，京沪线线路总延长为2 6 0 0 k m ； y 维修周期( 年) 。 京沪高速铁路所需维修机组数量如表3 2 1 所示。 表3 2 1 维修机组需要数量表 维修周期( 年) 天窗点( h )机组年作业里程( k i n ) 11 5 36 0 04 32 82 2 48 8 0321 5 51 1 6 02 21 51 1 2 0 一 从上表可知，当天窗作业时间为3 h ，用3 组大修机组，可实现1 年半左右的维修周 期，可满足线路维修的要求。 二、线路大傣机械的配备 大修机组由下列机械组成： 全断面清筛机2 台单机效率6 5 0 8 0 0 m 3 h 双枕捣固车3 台单机效率0 8 1 2 k m h 遭床稳定车l 台单枧效率o 2 5 k m h 配渣整形车l 台单机效率0 l o k m h 大修机组可完成线路大修的道床全断面清筛、线路纵断面和平面校正改善、道床全 面捣固、道床稳定及边坡作业等作业。施工中2 台清筛机各配备1 台捣固车平行作业完 成清筛和初捣工作，其余3 台机械采用流水作业，对当日清筛地段完成第2 次整细捣固 及道床稳定和整形工作。采用2 台清筛机是为了提高封锁天菌的利用率和确保清筛作 业的实施。 大修机组年作业里程，可近似按下式计算： s 2 一n ( 1 + o 5 ( t 一3 ) ) 式中：s ：大修机组年作业里程( k i n ) 。 当年工作日为2 0 0 天时，所需大修机组数量见表3 2 2 。 表3 2 2 大修机组需要数量表 维修时期( 年) 天窗点( h )大修机组作业里程( k i n , 891 0 32 0 01 61 4 1 3 43 0 01 110 9 54 0 0o 8o 7o 7 从计算可知，配备2 组大修机组，采用3 小时天窗停点，可满足8 年大修时期的需 要。 从上述分析可知京沪高速铁路采用3 小时天窗停点是可以实现的。 另外，轨道的打磨，道岔的捣固其维修时期也为2 年，可配备适当机械亿养护设备 在天窗点内结合进行。 兰、天窗点的设置 天窗点的设置除要满足综合维修的需求外，还要考虑到 1 在1 5 0 0 k m 距离范围内仍能实现“夕发朝至”； 一2 1 2 尽量减小由于天窗给晚点列车增加的延误时间； 3 尽量提高区间通过能力。 ( 一) 线路维修区段的设定 将北京上海划分为7 个维修区间，维修区间及各区间长度如表3 3 1 所示。 表3 3 1 维修区间表 区间线路长 正线延长( k m ) 北京天津西1 1 62 3 2 天津西宁津 1 7 73 5 4 宁津济南2 0 84 1 6 济南徐州 2 9 35 8 6 徐州蚌埠南 15 63 1 2 蚌埠南南京 1 7 43 4 8 南京上海 2 9 55 9 0 在天津、济南、南京设机械化维修工务段，济南、南京配备大修养路机械。济南、南京 的大修机械也作为济南徐州段，上海南京段的维修机械使用。考虑到天津、济 南、徐州、蚌埠、南京都是与既有线的交接点，所以维修区段的划分没有完全从均分距离 的角度进行。 ( 二) 天窗点的设定 京沪高速线天窗点开设的难点在保证中速列车运行的质量及充分利用运行图的能 力。京沪高速线客流的特点为： 1 “夕发朝至”列车运距长，如天窗点不留间隙，将受阻于天窗停点。 2 上海站由于有东北、西北方向中速列车、北京方向“夕发朝至”列车、高速列车及 穿梭运行的城问高速列车，能力十分紧张，需分时间区域安排各类刊车的到发。要利用 6 点8 点这段时间为中速列车到达时间，以利于8 点以后为高速列车到发腾出空间。 用2 种思路来设定天窗点。方案l ( 见图3 2 1 ) 将天窗梯形设置，从京沪线中段 开始向两侧延迟，留出从3 点到7 点的三角区，使列车在天窗停点后，能在8 点以前到 达北京、上海站。这个方案的缺点在于大量中速列车要在天窗点内等候。 方案2 将京沪线中段，沧州至蚌埠段天窗点向两边错开，留出缺口让夕发朝至的 中速列车通过。京沪高速线两端天窗点较易设置。将天窗点设置在1 点5 蕞，对运行 图的能力与质量将几乎没有影响。 四、开设“v 型天窗”及实现上、下行单边供电的供电方案 一2 2 譬翥主至薹譬姿薰蜜蓍嘉矍薹耋婆蓉 鋈 鋈 蕙 鋈 鋈 鋈 鋈 甚 鋈 饕 鋈萎 鋈 婆 鋈 鋈 擗 h j 鋈 图3 2 一l 京沪高速线天窗点开设方案围 一2 3 按阶梯形天窗开设方案，如能让夜间中速列车能进入天窗区间，可有如下优点： 1 中速列车在天窗前，可驶天窗区内。在停电时列车停于有电一侧的股道内，由接 触网提供空调、照明等车用电源。在停电前吸纳中速列车尽量向前停车，减少停电对列 车运行时分的影响。 2 在必要时可组织列车“v 停反行”，增加运输组织灵活性。 实现上述运输组织方案，对供电系统的要求为： 1 能实现接触网上、下行分开供电。车站站线供电也需按上、下行分开供电考虑。 2 能开设v 型天窗，组织列车反向行车。 京沪高速线采用a t 供电方式，这种方式供电臂长，接触网电分相数量少，对列车 高速运行有利；a t 供电方式电能损失小，电压质量高，防干扰性能好，经技术经济综合 比较，a t 供电方式有较多的优越性。 京沪高速铁路站间距最长为5 0 公里左右，为了确保运输畅通，增加运输组织灵活 性，每隔2 0 公里左右将设置八字渡线，供电方案将与之配套。从上、下行可分别停电的 原则考虑渡线处将设置电分相。 牵引变电所间距控制在7 0 k m 以下。牵引变电所间设有分区所，在牵引变电所闻设 a t ( 自耦变压器) 所。将v 型天窗供电方案纳入后，在考虑分区所，a t 所选站时，靠近 渡线附近，即可实现接触网的分段与线路分段一致，达到v 型天窗的供电要求( 见图3 2 2 ) 。 变电所s s自耦变a t p分区亭s p自耦变a t p变电所s s 囚 扒 n q 。j 鼻 j 可 一i 广j | il i 1 。l1 i | 冰曳茂笋鼍：糕：等 i 1 5 2 0 k m i 15 2 0 k m i 15 - 2 0 k m l 15 2 0 k m l 图3 2 2v 型天窗供电方案示意图 一2 4 从上述可见，供电系统能满足梯形天窗开设，v 停反行的运输组织方式及线路维修 的需要。 中速列车晚点，可通过天窗区间内的实际施工点的移动来缩短封闭区间和组织v 停反向行车进行调整。 第三节京沪高速铁路牵引动力的确定及区段运行时分的计算 一、牵引动力与车辆设备 京沪高速铁路的牵引动力需满足以下要求： 1 牵引1 9 2 0 辆编组的跨线列车；最高运行速度为1 6 0 k m h ； 2 牵引1 0 1 1 辆编组的本线快速列车，最高运行速度为2 0 0 k m h ； 3 牵引1 5 1 6 辆编组的高速列车，最高速度为3 0 0 k m h 。 牵引动力选择的依据是： 1 满足现图所有跨线列车客流及运输质量的需求。 2 在沪宁，京津问区域客流稠密，且大中城市密集，起停频繁区段采用2 0 0 k m h 机车车辆及动车组，这样既不会对高速铁路列车运行时分有大的影响，又可以大量节省 高速铁路运行初期的机车车辆购置费用。由于这类列车都在白天穿梭运行，可不设卧铺 增加列车定员，如采用双层客车，采用机车向客车供电技术或采用2 0 0 k m h 动力组，列 车定员可达1 2 0 0 人以上。完全可满足这地区的客流需要。 3 在运距大于3 0 0 k m 的本线大站间，采用最高运行速度为3 0 0 k m h 的高速动车 组，列车定员1 0 0 0 1 2 0 0 人。第一批投入商业运营的高速动车组宜从国外进口，这类动 车组的购价每列为5 0 0 0 万美元以上。考虑到运行初期诱发、吸引的客流尚增长不大，可 减少初期投入，运行以后逐步增加。本文假定在京沪高速铁路运营初期购置1 5 列高速 列车动车组。 在世界上，高速列车可以法国t g v 系列，德国i c e 系列和日本东海道新干线列车 系列为代表。考虑到我国列车编组大定员多的国情，将法国出口韩国、台湾的高速列车 及日本5 0 0 系、7 0 0 系高速列车参数( 见表3 3 1 ) ，作为我国选购高速列车的参考。 表3 3 1 适合京沪线需求的部分国外高速列车参数表 韩国高速列车台湾高速列车( i c e 动 5 0 0 系7 0 0 系 ( t g v a )力+ t g v 一2 n 拖车) 2 动+ 2 带动力的 标准型：2 动十1 2 拖 列车编组1 6 动1 2 动4 掩加长型：2 动4 - 1 辅助 拖车+ 1 6 拖 动力车+ 1 8 拖 标准型：8 7 0 列车定员1 3 2 4 人1 3 2 3 人9 3 5 人 加长型：1 2 6 0 人 韩国高速列车台湾高速列车( i c e 动 5 0 0 系7 0 0 系 ( t g v a ) 力+ t g v 一2 n 拖车) 最大轴重1 1 2 吨1 1 3 吨1 7 吨1 9 吨 最高运蕾速度3 0 0 公里j , 时2 8 5 公里小时3 0 0 公里j , 时3 0 0 公里j , 时 总功率 1 8 2 0 k w1 3 2 0 0 k w1 3 2 0 0 k w9 6 0 0 k w 起动加速度1 6 k m h s 2 0 k m ，h s2 3 4 k m h s 铝合金( 蜂窝板+铝合金( 中空挤压 动车：耐候钢 车体构造耐候钢拖车。铝台金( 中空挤 挤压型材)型材+ 挤压型材) 压型材) 供电方式a c 2 5 k v ，6 0 h z a c 2 5 k v 。6 0 h za c 2 5 k v ，6 0 h z v v v f 控制的三v v v f 控制的三v v v f 控制的三相 牵引方式三相同步电机驱动 相异步电机驱动相异步电机驱动异步电机驱动 空气制动+ 电阻制 制动方式再生+ 电空制动再生+ 电空制动再生+ 电空制动 动 空气弹簧，有源振空气弹簧，半有源动车：钢簧动车：钢簧 车体支撑方式 动控制振动控制拖车：空气弹簧拖车t 空气弹簧 5 4 0 0 k v a ( 2 5 k v )3 3 0 0 k v a ( 2 5 k v