铁路行车组织设计ppt课件

行车组织设计讲座,1,一、行车组织设计特点行车组织设计可以理解为铁路运输生产过程的设计，它是决定铁路的技术标准、设备规模的重要依据。具有以下特点：是一门软科学与站前、站后专业联系紧密是项目设计的先行官需要熟悉现场运输生产过程专业涉及面广二、常规铁路行车组织设计的主要内容（一）车流组织设计车流组织设计是行车组织设计的核心。它涉及货物装卸、空车调整、车辆取送、货物列车解编、直通中转和列车运行等整个货车周转技术作业过程的运输组织工作。运营现场的车流组织工作，是运用固定的既有设备，针对运输需要的变化，及时调整运输方案，完成运输任务。而车流组织设计是根据预测的客货运量，结合客观条件，从需求的角度对设计铁路运营设备和技术标准提出要求。1、线路车流组织设计（1）设计行车量客运：经调专业提供旅客列车起讫点、径路客车列流图；货运：经调专业提供货运量（货流密度、货物交流表）计算车流、列流（货物列车对数）；,2,车流计算：公式：（重车流）B*k波*104/（365*q静）(车/日)N=B/m（对/日）或N*k波*104/（365*Q*静）+N摘*欠（2）车流组织设计车流组织设计规定重空车流如何从产生地有计划有组织地编成列车送往目的地。合理的车流组织设计，要根据具体情况把较大的车流尽可能在装车地组织直达列车，将其余分散车流有组织地送往技术站编组各种专门化的列车编组计划。装车地始发直达列车（卸车地空车直达）技术直达列车：在技术站编组，通过一个及以上编组站不进行改编作业。直通列车：在技术站编组，通过一个及以上区段站不进行改编作业。区段列车：在技术站编组，到达而不通过另一技术站，但在区段内不进行摘、挂作业。重点摘挂列车：在技术站编组，在区段内少数大的中间站进行摘、挂作业。摘挂列车：在技术站编组，在区段内中间站进行摘、挂作业。小运转列车：技术站与相邻车站间或在枢纽内各站间为零星车流开行。,3,组合列车：直达或直通列车的特例，通常由两个挂有机车的同一去向或到站的列车前后联挂并为一个列车。单元列车：始发直达列车的特例。主要标志“重载、机车固定和专用车组作为一个整体循环运转、整列直接出入装卸车地。目前各铁路局均编制编组计划，包括局与局之间的和局管内的编组计划。设计时主要根据车流流向、车流大小及技术站的设备情况，参考现行编组计划进行车流组织。总的原则：减少车辆中转次数，缩短车辆在途停留时间车辆改编小时最小。理论上要分析计算，目前设计主要在分析车流构成的基础上，按照一般规律组织列车开行。顺序上始发直达技术直达直通列车区段列车。上述工作完成后，车流组织部分基本完成货运列流图、技术站作业车数（有调、无调作业车）。,4,5,输出：列流图线路、站场、机车、车辆、动车、通信、信号、给水、环评等专业。输入：运量资料2、枢纽车流组织设计（1）枢纽定义有三个或更多铁路方向汇合，由正线、联络线等线路联结一定数量车站，担当客货运以及大量有调、无调中转作业的地区称为铁路枢纽。枢纽内一般有一个及以上编组站、客站。1）确定与相邻编组站的编组分工根据现行编组分工，通过分析车流特点及构成（变化情况），合理确定与相邻编组站的编组分工。2）枢纽内编组分工当枢纽内有一个以上编组站或只有一个编组站但为双向系统时，需研究枢纽内编组分工。集中作业方案分散作业方案主要要分析运输组织优缺点、不同方案车站规模等。3）车流、列流计算货物交流表（区段交流等）车流表不同方案的列流图、编组站作业量（有调、无调车数）。,6,7,4）确定编组站站型及规模根据车站作业量确定编组站站型及规模。5）客站分工及规模根据枢纽线路引入情况、客站能力，从便于吸引客流，列车运行径路顺畅等方面综合确定客站分工，并确定客站规模。6）枢纽内线路能力适应情况及加强措施7）运营效果分析（二）主要技术标准的选择包括线路等级、正线数目、牵引种类、限制坡度、最小曲线半径、机车类型、牵引质量、机车交路、到发线有效长、闭塞类型。新增加速度目标值技术标准的选择是一个综合性的技术问题，需要多专业的通力合作、综合比较。标准中与行车专业密切相关的主要为：1、正线数目主要依据是客货运量水平。线规规定：平原、丘陵地区客货运量35Mt；山区30Mt宜修建双线。2004年铁路主要技术政策规定：单线区段平图能力为4548对。能力适应情况是决定正线数目的主要因素，但也与线路在路网中的作用、速度要求（如200km/h）、特殊地形条件等有关。,8,2、牵引种类目前主要有内燃牵引和电力牵引两大类。牵引种类的选择主要从以下几个方面考虑：（1）与地形条件相适应隧道对司乘人员的影响，旅客舒适度等。（2）与运输需求相适应主要指适应能力、速度的要求。如速度目标值为200km/h及以上时，既要求列车有较大的牵引功率，保证高速运行，亦要求尽可能小的列车重量即减小轴重，电力机车有较大的优势。电力机车轴功率与轴重无直接关系，可以实现轴功率大和轴重轻的双向要求。（3）技术经济的合理性主要进行技术经济比较（工程运营费）。（4）与相邻线路相适应（5）符合国家能源政策。3、限制坡度、到发线有效长、机车类型及牵引质量上述四者相互关联，其中任一个发生变化，其它因素也随之变化。研究思路：在满足研究年度客货运需求的前提下，针对不同的限制坡度及不同的到发线有效长方案，分析不同机车在一定牵引质量下的能力适应情况及相关工程运营费费用，采用最小费用法，确定本线限制坡度、机车类型、牵引质量、到发线有效长的综合最优方案。,9,各方案构成表,（例如：）,10,对上述各方案进行技术经济比较，工程运营费最小的方案最优。还要分析与相邻线路的适应性。需要注意的是：新建铁路中，除重载运输线路外，一般干线尽量避免选择采用双机牵引（摘挂补机、影响运输效率、运营成本增加、机务设备增加等问题）。4、速度目标值该项内容是随着方案竞选的开展增加的，一般以行车专业为主，其它专业配合。主要从以下几方面论述：（1）时间目标值的选择通过分析客流特点及构成，从与其它运输方式竞争的角度提出合适的时间目标值。（2）速度目标值的选择1）根据线路功能定位提出可能的速度目标值方案2）速度目标值综合比选工程投资比较对客流影响的分析对运营成本的影响分析对旅行时间节约价值的影响分析对转移旅客运输费用的影响分析不同速度目标值方案经济效益最大化分析3）与时间目标值适应情况4）与我国路网发展规划适应情况,11,（三）牵引计算是行车专业最基础性的工作，根据不同机车的特性，结合线路条件进行以下工作：1、牵引质量的计算和校验（1）牵引质量的计算按列车在限制坡道上以计算速度等速运行时牵引质量：G按列车在平直道上以最大运行速度运行仍有加速度时牵引质量G在非自动闭塞区段，列车有可能利用动能闯过最困难上坡道时，用试凑法求算牵引质量，但不得低于最低计算速度。,12,（2）牵引质量的校验起动条件的限制G列车在起动时承受的拉力限制长大下坡道的牵引辆数受制动机充分和空走时间的限制；到发线有效长限制内燃机车通过隧道最低运行速度的限制列车追踪间隔的限制牵引质量取受上述因素限制最小的。,13,2、计算列车运行速度及运行时间根据线路纵断面资料和机车性能，按照一定的牵引质量计算列车在各区间的运行速度和运行时分。,14,3、能耗量计算能耗量是计算机车用于牵引列车所消耗的动力源，电力牵引计算耗电量，内燃牵引计算燃油消耗量。输入：线路纵断面输出：线路（确定限坡等）、供电（计算供电设备）本专业计算通过能力（单线）、双线区段布置信号机。（四）区间通过能力及输送能力、车站通过能力及改编能力1、区间通过能力包括平行图通过能力、非平图通过能力、需要能力。,15,平行运行图通过能力,16,N平（1440T天窗）/T周（对/日）单线运行图周期：T周t上+t下+起停+站双线半自动周期：T周t+连双线自动闭塞周期：T周I天窗时间：线规规定电力牵引单线90min，双线120min；内燃牵引单线60min，双线70min。非平行运行图通过能力指在旅客列车数量及其铺画位置既定的条件下，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）。根据旅客列车、摘挂、快运列车扣除系数计算。扣除系数：是指一对或一列旅客列车、快运货物列车或摘挂列车，须从平行运行图上扣除的货物列车对数或列车。N非货N平N客客（快货-1）N快货（摘挂-1）N摘挂N货使N非货*f使（使用系数单线0.85，双线0.9）N非N非货+N客需要通过能力是将旅客列车、摘挂列车和快运货物列车折合为一般货物列车，并考虑线路储备能力后以平图货物列车表示的能力。N需（N货+N客客N摘挂摘挂+N快货快货）（1+a储）设计中新线通常将需要通过能力与平图能力对照比较，确定能力是否满足要求；既有线：货车非平图使用能力与总货物列车数对照比较，确定能力是否满足要求,17,2、线路输送能力一般而言，设计输送能力表示在一定条件下线路一年所能输送的最大货物吨数。两种计算办法：手册计算法：N平/（1+a储）（N客客N摘挂摘挂+N快货快货）+（N摘挂摘挂+N快货）*365*Q*净/（k波*104）（万吨/年）铁路局计算办法：N平N客客N摘挂（摘挂1）N快货（快货1）*f*365*Q*净*满/（k波*104）（万吨/年）一般新建线路按手册计算，既有线按铁路局计算办法。输送能力与年货运量比较，判断能力适应情况。,18,3、车站通过能力及改编能力（1）车站通过能力车站通过能力指车站在现有设备条件下，采用合理的技术作业过程，一昼夜能够接、发各个方向货物（旅客）列车数。包括咽喉通过能力和到发线通过能力。车站通过能力主要受车站设备、车站作业组织及衔接区段的行车量（改编和中转的比例）等因素的影响。咽喉通过能力定义：各进路咽喉道岔组通过能力之和，咽喉道岔组通过能力是指某方向接、发进路上最繁忙的道岔组一昼夜能够接、发该方向的货物（旅客）列车数。计算步骤：道岔分组拟定各车场到发线的固定使用方案选定咽喉道岔计算咽喉能力（利用率计算法）到发线通过能力定义：指到达场、出发场、直通场和到发场中，办理列车到发的线路，一昼夜能接、发各个方向的货物（旅客）列车数。计算步骤：确定列车（不同作业）占用到发线时间标准列车占用到发线总时间计算到发线能力（直接计算法或利用率计算法）。车站的最终到发能力取两者中较小的。,19,（2）车站改编能力指在合理使用技术设备条件下，车站的固定调车设备一昼夜能够解体和编组的货物列车数或车数。包括解体能力和编组能力。解体能力定义：指驼峰或牵出线在现有技术设备、作业组织方法及调车机车数量条件下，一昼夜能够解体的货物列车数。解体过程各环节的时间标准作业方式计算能力编组能力定义：指牵出线或驼峰在现有技术设备、作业组织方法及调车机车数量条件下，一昼夜能够编组的货物列车数。计算方法与解体能力计算类似。输入：线路纵断面、车站示意图等输出：总体（文件）、站场,20,（五）自动闭塞线路信号机布置1、闭塞制式（1）站间闭塞站间闭塞就是两站间只能运行一列车,其列车的空间间隔为一个站间。按技术手段和闭塞方法又可分为:电话闭塞、路签闭塞，路牌闭塞、半自动闭塞、自动站间闭塞。电话闭塞技规把它作为一种最终的备用闭塞。路签和路牌闭塞在我国已经淘汰。半自动闭塞：站间或所间只准走行一列车；人工办理闭塞手续；人工确认列车完整到达和人工恢复闭塞。自动站间闭塞：有区间占用捡查设备；站间或所间区间只准走行一列车；办理发车进路时自动办理闭塞手续；自动确认列车到达和自动恢复闭塞。（2）自动闭塞特征：把站间划分为若干闭塞分区，有分区占用捡查设备，可以凭通过信号机的显示行车，也可凭机车信号或列车运行控制的车载信号行车；站间能实现列车追踪；办理发车进路时自动办理闭塞手续，自动变换信号显示。,21,2、自动闭塞的制式自动闭塞的制式有：三显示自动闭塞、四显示自动闭塞、多信息自动闭塞、列车自动控制等。（1）三显示自动闭塞三显示自动闭塞的特征是通过信号机具有三种显示，能预告列车前方两个闭塞分区状态，分两个速度等级，一个闭塞分区的长度满足从规定速度到零的制动距离。列车运行速度在120km/h及以下时一般采用三显示自动闭塞。,22,（2）四显示自动闭塞四显示自动闭塞的特征是通过信号机具有四种显示，能预告列车运行前方三个闭塞分区状态，分三个速度等级，根据技规第85条：在新建或改建铁路上，列车运行速度超过120km/h的区段应采用速差式自动闭塞，列车紧急制动距离有两个及两个以上闭塞分区长度保证。因此，两个闭塞分区的长度满足从规定速度到零的制动距离。列车运行速度在120160km/h时一般采用四显示自动闭塞，其速度等级一般分三级。,23,（3）多信息自动闭塞多信息自动闭塞也称多显示自动闭塞，是对四显示及其以上自动闭塞的统称，多于四显示时，往往地面信号机不具备多显示的条件，而是以机车信号显示为主。（4）列车自动控制列车自动控制（ATC）就是对列车运行全过程或一部分作业，实现自动控制的系统。其特征为列车通过获取的地面信息和命令，自动控制列车的运行，并自行调整与前行列车之间必须保持的距离。一般用于高速铁路及城市地下铁道和轻轨线路。3、不同设计阶段，自动闭塞区间通过信号机布置主要内容（1）预可研阶段预可行性研究阶段，站后工种主要编制设计原则及单项投资估算，因此，行车专业主要是给信号专业提供设计线的信号机数量，不必绘制列车牵引计算图及区间通过信号机布置，设计线信号机数量可根据设计线研究年度预测的运量，能力要求（I追），商定的自闭制式，采用的超护系统要求及闭塞分区平均长度进行简单估算。（2）可研阶段自动闭塞信号显示制式方案的研究（含枢纽）不同方案最小闭塞分区长度的计算同精度布置各种方案的区间通过信号机及检查根据各方案区间通过信号机布置结果，分析计算能力适应性（即列车追踪间隔时间T的选择）,24,l根据能力分析结果，各方案区间通过信号机的调整各方案优缺点分析及投资比较（信号专业）推荐方案（3）初步设计阶段根据铁道部对可行性研究报告的批复意见进行初步设计（4）施工图根据扩大初步设计的通过信号机里程进行现场定测按定测里程修改设计及各种检查4、（四显示）自动闭塞通过信号机布置牵引计算（客、货）划分速度等级列车制动距离的计算闭塞分区长度的确定区间通过信号机布置信号机布置结果检查（能力检查、制动距离检查、货车起动检查、到达出发间隔检查）（200km/h客货共线线路信号机布置，目前按暂按160km/h布置，检算200km/h间隔！）,25,输入：线路平纵断面资料（1/2000），最好为竣工图或施工图。技术作业站平面图（1/2000）。铁路枢纽及地区总图（1/2000）。技术作业站、枢纽及地区平面示意图（无比例及无地形，但必须有车站股道数布置、相关联络线及进路的示意图）。进出站信号机里程（新线站场提供，既有线信号提供）输出：信号（六）车站股道数量的确定1、车站的分类会让站、越行站、中间站、区段站、编组站、客运站。2、股道数量的确定（1）会让站应设2条到发线，行车量较少时可设1条，但不应连续设置。（2）越行站应设2条到发线，级铁路特别困难条件下可设1条，但不应连续设置。（3）中间站应设2条，作业量大时可设3条（枢纽前方站、两个方向以上的线路引入、摘挂列车整编时可考虑增加）。（4）区段站、编组站主要依据车站到发作业量、编组作业量确定到发线、编组线的数量。,26,（七）财务评价1、财务评价的基本概念也叫财务分析，是在国家现行财税制度和价格体系的基础上，从项目投资者的角度出发，分析预测项目给项目投资者带来的收益以及投资者为项目的建设和运营所付出的费用，计算项目的效益，从而考察项目的盈利能力和借款情场能力，据以判断项目的财务可行性，作为项目决策的依据。财务评价以定量分析为主，定性分析为辅。2、铁路项目财务评价应遵循的主要原则（1）有无对比原则有无对比指有项目与无项目进行对比。有项目：指研究的运输系统为满足某种运输需求在一定的路网规划下而拟建的项目在实施后将要发生的情况；无项目：指不实施该拟建项目，既有运输系统在计算期内在一定的路网规划下将要发生的情况。有无对比的目的是为了排除项目以外的因素，确定项目在路网中的真实作用和影响。有无对比是财务评价的基本原则。（2）费用与效益一致的原则费用与效益一致是财务评价最根本原则，必须严格遵循。费用与效益一致就是说一个项目其效益计算到哪里，其费用就该算到哪里。（3）谨慎性原则又叫稳健性原则或保守主义。指要充分估计到风险和损失，尽量不计或少计可能发生的收益，不需增利润和夸大权益，使决策者提高警惕，以应付纷繁复杂的外部经济环境的变化，将风险和损失限制在极小的范围内。,27,（4）增量现金流量原则是指接收或拒绝某个投资方案后，企业总现金流量因此发生的变动。（5）动态分析为主和静态分析为辅的原则铁路项目建设和运营时间都相当长，项目主要固定资产寿命在20年以上，动态分析考虑了资金的时间价值，符合经济发展和资金运动的基本规律，是财务评价的主要原则和分析手段。静态分析不考虑资金的时间价值，是财务评价的辅助分析手段。（6）遵循尽可能的原则。（7）尽量与国际惯例接轨。3、财务评价办法根据铁道部计划司、中国国际工程咨询公司交通项目部和国家开发银行交通环保评审局颁布的铁路建设项目经济评价办法（第二版）（第三版即将完成），并参照铁道部计划司最近几年主持的铁路建设项目经济评价多项专题研究的相关成果。4、项目计算期：包括建设期与运营期，一般为2530年。5、财务评价的主要指标包括盈利能力指标与清偿能力指标。主要有：（1）财务内部收益率（FIRR）：指项目在计算期内各年度净现金流量现值累加和等于零时的折现率，它表示项目占用资金的盈利率。与行业基准收益率（ic）比较，大于ic即认为盈利能力已能满足最低要求，在财务上可以接受。,28,(2）投资回收期（Pt）指以项目的净收益低偿全部投资所需要的年限，为主要静态指标。（3）财务净现值（FNPV）是按铁路基准收益率将计算期内各年度净现金流量折算到建设开始年度年初的现值累加。（4）借款偿还期指以项目运营后可用于还款的资金偿还投资借款本金和建设期利息（不包含自有资金支付的建设期利息）所需要的年限。当借款偿还期能满足贷款机构要求的还款期限时，可以认为项目具有清偿能力。（5）其它指标投资利润率、投资利税率、资本利润率、资产负债率、流动比率与速动比率6、关于衡量财务指标优劣的标准通常来说衡量财务指标优劣的指标主要有：内部收益率大于行业基准收益率贷款偿还期可以满足贷款机构的要求有可持续的财政能力（不亏损）7、主要财务报表全部投资现金流量表自有投资财务现金流量表借款还本付息估算表l损益表,29,资产负债表输入：工经投资估算表输出：运量、总体。（七）其它设计内容除上述各项工作外，还有车站分布、电化范围、能力加强措施、客货列车旅速、客车车底套数、行政区调度区划分、房屋设置及定员、对通信要求、区间制动地段、列车追踪间隔、调机设置、替代方案、运营管理模式、资金筹措等。三、客运专线行车组织设计（一）客运专线有以下特点：仅有旅客运输列车速度高（200km/h以上，最高350km/h）行车密度大行车指挥智能化（二）主要设计内容1、运输组织模式研究我国幅员辽阔，客运专线衔接线路多，跨线客流占有较大的比重。跨线客流如何组织需要进行研究。2、主要技术标准主要是限制坡度、速度目标值。3、枢纽客站分工及规模确定4、区间通过能力计算,30,高速铁路平行运行图通过能力：,31,32,5、运行图铺画本专业的基础计算通过能力，动车专业计算车底套数等。,33,四、城际铁路行车组织设计（一）城际运输组织特点城际铁路是近几年提出的一种专门用于城市密集地区城际中短途旅客运输的新型有轨交通方式。其运输组织与普通铁路及高速铁路相比，存在以下显著特点1、公交化的行车组织方式城际客流出行距离一般较短，根据我院开展的广珠、沪宁等城际项目，其客流平均运距均小于100km。在出行要求上类似城市内部的轨道交通，需要公交化的服务。2、列车开行高密度、小编组公交化的服务要求行车要有很高的密度，为了避免高密度情况下列车能力虚靡以及减少旅客上、下车走行距离，列车一般小编组。3、具有明显的客流高峰城际客流很大一部分为通勤、通学客流，客流具有明显的早晚高峰。4、较高的运行速度城市轨道交通平均运距8km左右，城际客流出行距离则要大得多，因此城际在高密度的同时还要求较高的速度。5、行车指挥高度智能化为了实现高密度、高速度的行车，行车指挥必须智能化，列车运行控制方式一般为自动控制，调度指挥为综合调度集中。,34,（二）城际铁路运输组织的工作重点及与其他专业的关系1、运输组织模式城际铁路运输有越行和非越行两种模式，不同的运输组织模式对系统设备配置要求有较大区别，越行模式下车站需要设到发线，而非越行模式则类似城市轨道交通，不设到发线。因此，首先要深刻分析客流构成和客流出行特点，确定运输组织模式。并在此基础上，结合车站分布情况，研究到发线设置方案。城际运输组织模式的研究需要经调、站场、线路、车辆、工经等专业提供基础资料，其结论是形成总体设计原则的基础之一。2、列车交路列车交路规定了城际列车的起点和终点。主要由客流断面决定，但还要考虑交路设置工程条件、经济性和运营管理的要求。需要经调、站场、工经等专业提供基础资料，列车交路是站场专业布置折返点的基础。3、列车编组与动拖比列车编组与动拖比主要研究城际列车的编组辆数和确定动拖比例。从服务水平、运用车数、资源共享以及与线路平纵断面的适应性等角度论证。需要线路、车辆、信号、工经等专业提供资料，其结论是站场专业确定到发线、站台长度的基础，也是车辆专业的重要设计输入。4、全日行车计划及运行图铺画根据全日客流分时系数，结合服务水平要求确定全日行车开行的数量及在每个时段的分布，并在此基础上铺画列车运行图。需要信号、线路、站场等专业提高基础资料，通过列车运行图可以分析城际铁路旅行速度、服务频率等运营指标，也是检算牵引供电容量、到发线设置是否合理的有效手段。,35,5、财务评价在预可、可研阶段，需对项目进行财务评价，从财务角度分析项目的可行性。由于城际铁路公益性更强，其建设条件与普通铁路、高速铁路有本质区别，更需要在建设方案的选择上充分考虑降低建设和运营成本，与其他方式更紧密衔接方便客流出行。五、城市轨道交通行车组织设计城市轨道交通与城际铁路比较相近，但也有区别，如城轨站间距更短，运行图规格化（站站停）。行车专业主要有以下工作：1、根据经调专业或业主提供的运量资料、尤其是高峰小时客流分布资料，根据运能需求、考虑服务频率、初近远期结合、能力储备、投资等因素，确定列车编组。2、依据客流分布特征，并考虑服务频率、初近远期结合、工程投资、便