（交通运输规划与管理专业论文）京沪高速铁路开窗开设系统研究.pdf

摘要 蹙3 9 3 5 1 8 i j 丘年来，有关专家对拟建中的京沪高速铁路进行了广泛而深入的研 究，其中对高速铁路运营组织领域的研究己经进入了深化阶段，但是以往 对高速铁路通过能力的研究都基于全线开设垂直型天窗这一假设。由于京 沪高速铁路即将采用客货混跑的运营模式，高中速列车速度差大，高速铁 路全线运程氏，客流量也将不断增氏，高速铁路通过能力可能会相当紧张， 无法类似丁| 国外高速铁路一样充裕，因此在天窗丌设上不能照搬国外高速 铁路的经验，应该根据不同阶段的不同条件采用适合的天窗形式。这样就 有必要对各种天窗形式下京沪高速铁路通过能力结构和运行图铺画方式 进行研究，并探讨在京沪高速铁路运营的不同阶段采用不同的天窗方式的 可行性以及可能带来的影响。y 本文首先简要分析了天窗的基本形式和特点，提出了瘟鎏直鎏筮野天 窗开设的特殊性，确定了维修时间长度，并射高速线上天窗开设方案进行 了定性的比较分析。 为了进行深入的定量分析，作者设计开发了天窗研究计算机辅助系 统，针对给定的天窗形式，在满足高速开行方案的数量与质量需求的基础 上，满表铺画中速列车，并对运行图上肿速列车不同运程的通过能力分 别作出统计分析。 w 系统设汁的关键是铺画出合适的高速列车运行方案，既要保证高速列 车逭彳的均衡性，又要适于中速列车的铺画。但由于天窗形式的变化，铺 画列车运行图时将出现运行域分散，列车时刻表排序和查询困难，列车运 行线铺画约表复杂等问题，运行域很难象歼设o 5 点垂直型时那样容易 处理，为此休文将可运行域分为集中运 j ：域、全程运行域和天窗三角区三 部分，对各区域的铺画特点分别进行了分析，根据任何区段可运行域都是 从天窗结束时间丌始到天窗开始时间结束这一特点引入虚拟坐标的方法 来解决运行域分散的问题，由此简化了计算模型。 利用天窗研究计算机辅助系统可以研究各种天窗方式下，均衡列车运 行图和阶段均衡运行图的通过能力，为各种天窗方式的选择提供定量的参 考。 最后本文利用天窗研究计算机辅助系统刈谅沪高速线上开设垂直型 天窗，v 型天窗和混合型天窗三种情况进行了定量的分析比选，并提出了 分析依据。 关键词：计算机模拟，铁路天窗，通过能力，高速铁路 a b s t r a c t i nr e c e n ty e a r s t h er e l e v a n te x p e r t sh a v eh a dw i d ea n dd e e pr e s e a r c ho n b e i j i n g s h a n 曲a ih i g h s p e e dr a i l w a y t h a ti sp l a nt oc o n s t r u c t i o n ，e s p e c i a l l yi n t h ef i e l do ft r a n s p o r t a t i o no r g a n i z a t i o n b u tp r e v i o u ss t u d i e so fh i g h - s p e e d r a i l w a yc a p a c i t ya r eb a s e do n t h eh y p o t h e s i so f s e t t i n gs k y l i g h tw i n d o wa l o n g a l lt h el i n ea tt h es a n l et i m e b e c a u s eb e i j i n g - s h a n g h a ih i g h - s p e e dr a i l w a y w o u l da d o p tt r a n s p o r t a t i o no r g a n i z a t i o nm o d e o f h i g h s p e e dt r a i n sm i x e d w i t h m e d i u m - s p e e do n e s ，t h es p e e dd i f f e r e n c eo fh i g h s p e e da n dm i d d l e s p e e di s l a r g e ，t h ej o u m e yb e t w e e nb e i j i n ga n ds h a n g h a ii sl o n g ，m a dt h en u m b e ro f p a s s e n g e rf l o ww o u l d i n c r e a s ec o n s t a n t l y , t h ec a p a c i t yw o u l db et i g h t s ot h e f o r m so f s k y l i g h tw i n d o w s h o u l db ec h o s ea c c o r d i n gt od i f f e r e n ts i t u a t i o nb u t c o p yf o r e i g ne x p e r i e n c es i m p l y t h e ni t i sn e c e s s a r yt os t u d yt h es t r u c t u r eo f c a p a c i t yo nb e i j i n g - s h a n g h a ih i g h - s p e e dr a i l w a ya n dt h em e t h o dt od e s i g n t r a i nw o r k i n g d i a g r a mu n d e rd i f f e r e n tc o n d i t i o n ，a n de x p l o r et h ef e a s i b i l i t yo f d i f f e r e n tf o r m sa d o p t e do nd i f f e r e n tt 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 a g ea n d p r o b a b l ei n f l u e n c e h e r ea u t h o rb r i e f l ya n a l y z eb a s i cf o r m sa n dc h a r a c t e ro f s k y l i g h tw i n d o w , p o i n t o u tt h e s p e c i f i c i n b e i j i n g s h a n g h a ih i g h - s p e e dr a i l w a y , e n s u r e t h e m a i n t a i nt i m e ，a n dh a sac o m p a r i n ga n a l y s i so na s s i g np r o g r a mo fs k y l i g h t w i n d o wi nh i g h s p e e dr a i l w a y f o rd e e pa n a l y s i s ，a u t h o rd e v e l o p ss k y l i g h tw i n d o ws t u d ys y s t e mw i t h c o m p u t e r ( s w s s c ) ，w h i c hc a n ，c o u n t e r i n gt h eg i v e ns k y l i g h tw i n d o w , l a y d o w nm i d d l e s p e e dt r a i no p e r a t i o ns c h e m ea f t e rm e e t i n gw i mt h ed e m a n do f q u a n t i t ya n dq u a l i t yo fh i g h - s p e e dt r a i no p e r a t i o ns c h e m e ，a n ds y s t e m a t i c a l l y a n a l y z e t h ec a p a c i t yo f h i g h s p e e da n d m i d d l e - s p e e dt r a i n sr e s p e c t i v e l y t h ek e yo fs w s s ci st h ep r o p e rl a y o u to fh i g h s p e e dt r a i no p e r a t i o n s c h e m e ，w h i c hn o to n l yg u a r a n t e e st h eb a l a n c eo f h i g h - s p e e d t r a i n sb u tb es u i t f o r l a y o u t o fm i d d l e s p e e do n e s a u t h o r a d o p tv i r t u a lr e f e r e n c ef r a m et o s i m p l i f yt h ep r o b l e m i nt h ee n d ，a u t h o rb s e ss w s s ct oh a v eaq u a n t i t a t i v ea n a l y s i so nt h r e e i n s t a n c e so f d i f f e r e n tf o r m s o f s k y l i g h tw i n d o w a n d g e t ss o m ec o n c l u s i o n s k e yw o r d s ：c o m p u t e rs i m u l a t i o n ，s k y l i g h tw i n d o w , h i g h - s p e e dr a i l w a y , c a p a c i t y , i i 北方交通人学烦j j 沧文 绪论 第一章绪论 1 1 国外高速铁路概况 随着本世纪6 0 年代日本第一条新干线高速铁路的开通，世界铁路出 现了一次巨大的飞跃。高速铁路以其速度快、能耗低、占地少、污染小、 列车准时、收益率高的优点得到了人们的青睐，许多国家相继发展了高速 铁路，被称为夕阳产业的铁路运输业迎来了又一个春天。在各国高速铁路 中，比较有代表性的是日本的新干线，法国的t g v ，德国的i c e ，这些 国家高速铁路因各自国情的不同有着不同的特点。 1 1 1 日本新干线 日本1 9 6 4 年开通了第一条东海道新干线，随后开通了山阳、东北、 上越、北陆等高速新干线，构成了遍布日本的高速铁路网。日本新干线铁 路具有以下特点： ( 1 ) 同本高速铁路为客运专线，采用全部修建新线的建设模式。新线 与既有线相互独立，没有连接，因此可以采用更合理的路径选择，绕过城 市，避免对城市的干扰，充分发挥高速列车停站少、速度快的优势。 ( 2 ) 高速线上全部开行高速列车，不同的高速列车速度差别不是很大， 行车组织工作简单。以东海道一山阳新干线为例，该段铁路全长1 1 7 5 9 k m ， 上面运行着回声号、光号及希望号等三种高速列车，除去0 6 点的天窗 时阳j ，每小时都运行l 列希望号、7 列光号和3 列回声号共1 1 列列车， 即每小时内发出的列车总数、列车种类相同，甚至同种类型的列车在不同 时问单元之内发车时刻都相同。这样就简化了运营组织工作。 ( 3 ) 高速列车动力方式采用动力分散式电动车组；线路采用适合r 本 地质特点的板式轨道；接触网采用复链悬挂或重型复链悬挂方式；供电方 式采用2 5 千伏交流电。 ( 4 ) 在列车组织上，日本列车运行组织的目标是保证列车运行质量， 充分满足旅客运输需求。基本过程是首先制订合理准确的反映运输需求的 北方交通人学$ 一论义 列车运行计划，然后利用各种手段保证列车运行计划的实施，当发生列车 运行波动时，采用必要的办法快速恢复列车的稳定运行。 1 1 2 法国t g v 法国t g v 突破了传统的铁路设计思想，一直以机车车辆与线路的协 调配合为研究方向。这使得它后来居上，在世界高速铁路中处于领先地位。 它具有以下的特点： ( 1 ) 法国高速铁路为客运专线，大部分是新线，小部分为改造的既有 线。这样不仅降低了造价，还充分利用了既有站与城市相连接的公交设施， 为旅客的换乘提供了方便。 ( 2 ) 高速铁路上全部开行t g v 高速列车，高速列车可以上下既有线， 提高了高速铁路的利用率，增加了其灵活性。 ( 3 ) 高速铁路动力方式采用动力集中式；线路采用成本较低的石渣轨 道：接触网采用简单悬挂方式；供电方式采用2 5 千伏交流电。 ( 4 ) 法国高速线上只运行同一种类的高速列车，列车运行组织相对简 单。列车运行线平行，列车只有停站地点和次数不同，整个列车运行图为 平行运行图。 1 1 3 德国i c e 德国从7 0 年代开始形成了连接着3 0 多个重要城市和交通中心的城间 特快列车系统( i c 系统) ，之后将i c 系统进一步现代化，逐步形成了i c e 高速铁路。高速铁路具有以下特点： ( 1 ) 德国高速铁路采用客货混跑方式，大部分为新线，小部分为改造 的既有线。 ( 2 ) 高速线路上客车开行速度达到2 5 0 k m h ，货车最高时速1 2 0 k m 1 1 ， 基本组织方式为白天不同速度的客运列车混合运行，夜间客运列车和货运 列车混合运行。由于客货列车速度差较大，导致扣除系数偏高，能力偏低。 德国之所以采用这种方式，主要是因为其区间通过能力比较富裕，并且既 有铁路列车技术水平与高速列车的差别不是很大。 ( 3 ) 高速铁路动力方式采用动力集中式；线路采用石渣轨道：接触网 采用简单悬挂方式；供电方式采用1 2 k v 的交流电。 国外高速铁路在天窗开设上基本一致。日本新干线维修天窗设在夜 2 北方交通人学颁1 论义 绪论 f 日j ：东海道一山阳新干线采用的就是0 4 6 点的维修天窗：法国高速铁路 维修时间也设在夜晚o 6 点，这期间，只能通过少量的邮政列车，这些 列车慢速地从邻线通过。纵观这些国家的高速铁路，普遍采用了垂直型的 维修天窗，这与它们运输能力充裕是分不开的。 1 2 京沪高速铁路概况 面对着世界各国竞相发展高速铁路的热潮，我国的高速铁路建设也显 得势在必行了。在北京与上海问修建我国第一条真正意义上的高速客运专 线被列入了议事同程。 计划修建的京沪高速铁路全长1 2 9 6 公里，贯穿北京、天津、上海三 大直辖市和河北、山东、安徽、江苏四省。其间连接的渤海经济带和长江 三角洲经济带是我国经济基础最好、发展速度最快、连片区域最广阔的经 济带。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、上海) ，5 0 2 0 0 万人口的城市有七个( 德州、徐州、蚌埠、 镇江、常州、无锡、苏州) 。修建京沪高速铁路不论从社会效益上，还是 经济效益上都将产生深远的影响。 经过充分论证，京沪高速铁路将采取分段建设、分段运营的方式，最 初的突破口选择在能力紧张的沪宁段。建成后的京沪高速铁路将是一条客 运专线。考虑到我国的国情，运营前期，高速线上除了运行高速列车，还 将运行通过衔接站上下高速线的中速列车。根据京沪高速铁路预可行性研 究报告的结论：京沪高速铁路和既有的京沪线将进行合理的分工，高速线 以输送本线大站间到发的客流为主，兼顾跨线客流；既有线仍为客货混跑 线路，以货运为主，兼顾沿途中小站的客运业务。之后对京沪高速铁路的 研究基本上都是基于这些前提进行的。 1 3 高速铁路通过能力研究现状 对京沪高速铁路通过能力的最初研究基本沿用了普通铁路以一个区 段为背景，借助扣除系数计算通过能力的做法。以此为基础研究了不同高 北方交通大学坝l 论文 绪论 中速列车最高速度，不同停站比例及开行部分短程商速列车对高中速列车 平均扣除系数的影响。认识到了客运专线旅客列车运输质量要求的严格性 远高于普通铁路货物列车的特点，认为高中速混行运行图应根据运量发展 在不同阶段采用不同的运行图铺画方式。探讨了维修天窗对通过能力的影 响并在此基础上考虑了利用高中速列车形成的三角区域开行短程高速列 车对提高通过能力所起的积极作用。但是以区段为背景计算出的扣除系数 与通过能力在描述京沪全线通过能力问题时还不够全面、准确，尤其是对 于根据一定的运量预测结果所做的列车开行方案，回答通过能力对其满足 程度时，出于扣除系数法对列车开行方案中存在的多种运程列车的区别缺 乏考虑，而降低了结论的可信性。 文献( 4 ) 首先利用计算机模拟方法进行了高速铁路区间通过能力的 研究，并提出高速铁路区间能力计算应将全线作为一个整体考虑的观点。 对通过能力的研究，不论从研究方法上，还是研究思路上都前进了一大步。 文献( 2 ) 引入了高速铁路客流区段和客流区段通过能力两个概念， 文献定义有高速列车发到关系的任意两客运站之间的铁路区段为高速铁 路客流区段，两站间发到的最大旅客列车数为客流区段通过能力。这样， 京沪高速铁路七个高速站可以形成2 1 个客流区段，对每个客流区段以1 0 个列车为一组，按停站比例为0 、1 0 、1 0 0 分析有停站高速列 车和无停站高速列车的所有可能的相互关系，计算各种情况下高速列车的 扣除系数。以中速列车所占比例为0 4 0 与中速列车可能被越行次数 ( o 5 次) 的所有可能的相互关系计算中速列车的扣除系数，从而得到 高中速混行全图的平均扣除系数，最后利用各客流区段的有效时间来得到 区段的通过能力。这种方法利用特定客流区段克服了列车运行区段长短不 一的问题，使列车对数这一数值有了共同的基础，但是如果研究的高速站 数量增加，客流区段数将以组合数增长，这样分别对每个区段计算比较繁 琐。同时这种方法不能反映高速列车开行方案、列车运行图铺画方式、中 速列车与既有线的时间约束等因素的影响，因此有一定的缺陷。 文献( 1 ) 和( 3 ) 指出：普通铁路能力计算理论体系对于高速铁路列 车运程多样化的新情况显得缺乏计算功能，最关键的问题是采用传统方法 将导致能力计算的不确定性。产生这种问题的根本原因是传统方法以列车 4 北方交通大学倾j 论文 绪论 数或列车对数作为能力度量单位时，并未考虑列车运程的不同对通过能力 的影响。这种思想与方法在普通铁路2 4 小时昼夜行车、周而复始及直通 货物列车在技术站接续要求非刚性情况下，可视为对所有运行全区段的列 车进行了统一运程的合理忽略。文献指出：列车与运程的乘积更能体现运 输产品的位移特性，因此应采用列车公罩作为单位计算能力，同时认为： 列车数或列车对数更为直观明了，对于相邻高速站所有列车都运行整个区 段的情况完全适用，且是编制列车运行图时可用来直接控制相邻站间列车 数量的上限，两种方法结合使用可使能力计算更加完备。这一指标体系方 法的提出，使京沪高速铁路能力研究更加符合实际情况。 1 4 选题背景和意义 由上述可知，目前对京沪高速铁路通过能力已有了比较全面和深入的 研究，但是前面的研究基本上都是基于夜间开设全线的垂直型天窗这一前 提假设进行的。他们考虑到国外高速铁路在天窗开设上几乎一致的采用了 夜间的垂直型天窗的特点，因此做出了这一假设。而事实上我国高速铁路 与国外高速铁路相比有着自身的特点。第一，京沪高速铁路全线长度长， 其设计长度为1 2 9 6 k m ，日本东海道一山阳新干线全长也仅1 1 7 5 9 k m ，全 线垂直型天窗对通过能力的影响极大，如果采用5 小时的全线垂直型天 窗，京沪高速铁路能通过的全线高速列车和跨全线中速列车数量将非常有 限，而京沪之间的直通客流及跨全线中速客流占了将近5 0 的比重，为 了保证必要的维修时间，需要考虑其他天窗方式的采用。第二，我国铁路 客流规律不同，根据我国铁路的运营经验，夕发朝至列车符合人们出行习 惯，方便旅客出行，是受欢迎的列车品种，如果采用夜间一刀切的天窗开 设方式，高速线就无法开行该类列车了。第三，京沪高速铁路采用的是分 段建设，分段运营的方法，不断延长的高速客运专线对周围经济带产生诱 导和拉动作用，其客流将不断增长，等到京沪高速铁路全线贯通运营后， 采用垂直型天窗可能会导致能力紧张。第四，随着高速铁路安全技术的发 展，一些原先担心的安全问题得到了解决，一线运营，线维修技术将得 到推广，v 型天窗也将得到广泛的应用。第五，我国高速铁路采用高中速 北方交通大学坝f 论叟绪论 混跑的运营组织模式。来自既有线的中速列车容易晚点，造成高速线上中 速列车的大面积晚点传播，而v 型天窗对于列车晚点的调整能力较强。 第六，我国的高速铁路刚刚起步，不论从建设上，还是运营上，都经验不 足，在高速铁路运营初期，出现的问题会很多，特殊情况下，开行v 型 天窗的可能性很大。因此考虑各种天窗类型条件下高速铁路运行图的铺画 方法研究以及这些天窗对于京沪高速铁路能力的影响，也有其研究的必要 和重要性。 关于天窗方案的选择，文献( 2 4 ) 曾对矩形天窗和v 型天窗进行了比 选。资料认为v 型天窗的选择将大大提高通过能力和列车平均旅行速度， 但是由于高速铁路列车速度快，采用v 型天窗增加了许多不安全因素； 矩形天窗虽然对能力影响较大，但由于同一区段上下行同时封闭维修，比 较安全，运行组织上也很简单，宜于采用。但是具体v 型天窗，矩形天 窗会对通过能力造成多大的影响，文献未作具体研究。我们认为考虑到国 外经验，通常情况下应采用矩形天窗，但是由于运营条件的复杂性，必要 时也将采用v 型天窗或组合型天窗，因此必须对问题作深入的研究，量 化各种天窗形式对通过能力的影响，为京沪高速铁路运营提供依据。 1 5 选题方向和研究内容 基于以上论述，本文将从考虑各种天窗因素的前提出发，对京沪高速 铁路通过能力及运行图铺画进行深入的研究。由于问题的复杂性，本文将 采用计算机模拟的办法，通过天窗研究计算机辅助系统的编制和使用对各 种天窗形式下的通过能力情况进行比选，从中发现规律。 北方交通大学颁卜论文天窗基本形式和特点分析 第二章天窗基本形式和特点分析 2 1 天窗的时间组成 维修天窗时间主要由区间封锁时间和施工辅助时问两部分组成，然而 对区段和线路通过能力的影响，还要包括与天窗邻接的一段时间，即天窗 额外影响时间。 区阳j 封锁时间：指维修作业开始时起至维修作业完毕列车开始运行时 止的时问。对于普通电气化既有线，维修天窗平均每天需要9 0 至1 2 0 分 钟；高速铁路则要求4 小时以上。 施工辅助时间：指天窗封锁或开通时，行车调度、施工单位等有关部 门需要进行一系列的联系、确认、发布命令等准备工作而占用的时间，一 般在区间封锁前后各取1 0 分。 天窗影响时间：指由于开设天窗前后，区间不能用于列车运行的额外 损失时间，其大小与天窗的开设方式、列车运行时分、区段长度等因素有 关。 2 2 天窗基本形式及特点 一般说来，维修天窗的开口方式可以分为三种：矩型天窗、v 型天窗、 混合型天窗。三者特点如下。 2 2 1 矩形天窗 在电气化双线铁路中，全区段按供电臂分别停电检修，各供电臂停电 时间彼此错开或按时间顺序进行安排，这样天窗时间在列车运行图中就形 成一个供电臂一个矩形的排列，这就是矩形天窗，也可以称为梯形天窗。 如图2 1 所示，当采取“一刀切”的方法，使全线各供电臂同时停 电( 复电) ，即各区段同时停止( 开始) 列车运行，在运行图中形成的检 修天窗就是全线垂直型天窗。全线垂直型天窗是矩形天窗的特殊形式。 实际上为了方便运行组织，同时减少对通过能力的影响，矩形天窗丌 北方交通人学倾j 。论文 天窗摹本形式和特点分析 设通常以区段为单位，全区段内统一天窗时间，构成区段垂直型天窗，如 图2 1 而各区段问天窗时问则可以彼此错开，用以留出区段间运行间 隙。我们将这种方式称为区段垂直型天窗组合。区段垂直型天窗组合较以 区问为单位开设的矩形天窗，在运行组织上要简单易行；较全线垂直型天 窗则灵活得多，在实际工作中得到了广泛的应用。 下面我们将从自动闭塞电气化铁路区段垂直型天窗组合中取出一个 区段垂直型天窗来进行分析。区段垂直型天窗除了天窗跨度为一个区段而 不是全线外，与全线垂直型天窗的性质相同。为了陈述方便，我们把它简 称为垂直型天窗。 造成垂直型天窗额外影响时间的原因是站间运行时分与追踪列车间 隔时分的时间差，并与区段间各中间站到发线数量有关。 全缝差直型天膏区废差直型天膏组合 图2 1 垂直型天窗 垂直型天窗额外影响时间等于列车在全区段的运行时间。在这一段时 间内，如果中间站的站线数量有限的话，由于停电时所有列车必须停于站 内，因此，当站间间隔时间大于追踪间隔时间时，列车不能按追踪间隔时 间运行，而只能按站间间隔时间运行。由于站间间隔时间一般大于追踪时 阳j 间隔，从而造成了区间能力损失。在天窗额外影响时间内，能力损失的 大小与区段内的车站数、站间时间间隔以及各站到发线数有关，可按下式 确定： 一 线蚺 m一 堕k = 鼢 中式 北方交通大学硕 二论文天窗基本形式和特点分析 损天窗影响区内损失的货物列车数； 毛响天窗影响时间； ，追列车最小追踪间隔时分； m 站线区段内各中间站设置的有效到发线总数。 由以上公式可以看出：当m 站线一定时，区段运行时分越短，n 损越小， 因此，当区段距离较短时采用垂直型天窗对输送能力的影响较小。而当其 它因素一定时，m 站线越大，在天窗前能够停站等待的列车数就越多，区 段通过能力的损失也就越小。由于对损造成直接影响的不是区段内各中 间站设置的站线总数，而是各站有效站线总数，因此，应注意各站到发线 的合理分布，使各站到发线数量都达到要求的有效站线数，这样能力损失 可以达到最小值。由图2 2 可见，各站有效站线数是与天窗前后各区间 运行时分及追踪间隔时间相关联的。各站的有效到发线数量根据下面的公 式确定： 假设下行线路第i 区间的出发站为i 站，到达站为i + l 站，则在天窗开 始前第i 站的有效站线数埘品为： m i 前2 ，n t 。ii 。) i 追 ( i = 2 ，3 ，n 一1 ) 式中： t 第i 区间列车纯运行时分； k 列车追踪间隔时分； i n t 取整函数： t 苗1 天窗前i 区间最后一列车到达i + 1 站时起至天窗开始时的时 旧i 自i 隔。 北方交通人学硕 j 论文天窗基本形式和特点分析 、 t ； 妯 一 一 t ： 、 一_ 卜 图2 2 垂直型天窗影响时间 由图2 2 可见，a t i 茹1 是由于区间不均等，区间纯运行时分不是追踪 间隔时分的整数倍造成的，其取值范围为o im l ，具体随运行图铺画 分布变化。 在天窗后，i 站的有效站线数m 名为： m 名= n t ( t 芝1 + t 翟) ，追 ( i = 2 ，3 ，n 一1 ) 式中： t k 第i 区间货物列车纯运行时分； a i 。- i 从天窗结束时起至i - 1 站天窗后第一列车发车时止的问隔时 间。 t 譬取决于同一馈电区列车起动间隔。由图2 3 可见，天窗开通后， 同一馈电区上的列车不能同时起动，其发车时间应受起动间隔的限制。同 一馈电区各车站a t 后应该满足以下约束条件： 对同一馈电区的所有，组成的集合 q = a t l ，a t 2 ，f 。 满足 a t ，a t ，( f j ) j 1 l a t ，一a t j 险a t 。( f ，) 1 0 北方交通人学硕e 论文 天窗基本形式和特点分析 ( i = 1 , 2 ，n ；j = 1 , 2 ，一，) 出。列车起动间隔 即同一馈电区内任何两个列车的发车时刻均不相等，且任何两个列车 的发车时刻之差的绝对值大于或等于列车起动间隔a t 。a 丑 2 八。 一 天 芯) 1 4 4 0 a n d d 肌1 ) 1 4 4 0 时 x q = ，厶，) 一1 4 4 0 ，y g = y ，x ：= f 二+ 1 ) 一1 4 4 0 ，y ：= y 当f ( ) 1 4 4 0 j 寸 x q = 0 ，y q = y ，x ：= r 晶x f + 1 ) 一1 4 4 0 ，y ：= y 当，厶 1 4 4 0 a n df ( d 删) 1a n do r d e r m i gi f ，+ l _ t g h t ) 2 1 9a n d ，+ 2 一f m ) 2 1 9 o r f 品m w ，) 一t t f 删， 2 1 # a n d ，品m 一f 曷m - l x ，) 2 o r f 州) 一r ，- 1 聃 2 1 9a n dr ，_ l m f ，_ 2 x ) _ m l g 陋l ( o n l e 哪) 一f ( g 础删，) 2 1 。a n dr 删) 一f 哪) 2 i f o r f 嚣i 。2 ) ( ，) 一，暑二。i k ，) 2 i p a n d t i f h ) ( ，) 一t i g 。t m n ( ，) 2 1 f o r ，i “， 一，器曲啊，) 2 i ga n d ，( g 。l 。b ，x ，) 一，吕访卜l x ，) 2 1 9 4 3 中速列车的铺画方法及计算模型 中速列车是在一定的高速运行方案的基础上进行的，对于各运程中速 列车采用了满表铺画的方式。 4 , 3 1 中速列车铺画原则 1 中速列车的铺画是在已铺画好的高速列车方案的基础上进行的。 2 对于各运程的中速列车采用满表铺画的方法，即各运程中速列车均 从该运程起始区间的天窗结束时间开始铺画，一直到运行线与天窗开始时 间相遇为止，最大量地进行铺画。 3 中速列车之间无越行关系。 4 在满足旅速要求的前提下，按最大顺延原则铺画中速列车，即中速 列车除待避要求及在中速列车上下高速线的衔接站进行客运作业外，在沿 线的各中间站一般不增加额外停站，尽可能铺到前方最远的中速列车上下 高速线的衔接站。 5 为保证中速列车旅速不低于既有线，中速列车总待避时间，一次列 车待避时间和总待避次数不能过大。 6 考虑到长运程能力较运程能力难以满足，建立中速列车铺画顺序表 时，采用了先长途，后短途的顺序，任一运程列车的铺画都是在尽可能铺 画了远于该运程的所有运程列车后进行的。 北方交通大学硕i 论义 天窗研究计算机辅助系统实现理论及方法研究 4 3 2 铺画域特点分析及转换坐标的采用 根据中速列车的铺画原则，任何运程的中速列车都是从该运程天窗结 束时阳j 开始铺画，到铺画区间的天窗开始时间结束。类似于高速列车的铺 画，中速列车铺画采用了虚拟坐标，如图4 3 ，将各区间0 点至天窗开 始时间的运行域续接到运行图的右边界，可以看出转换后每个高速区段的 可铺画空间仍是一个连续的独立矩形，其左边界为该高速区段天窗结束时 间，右边界为该区段天窗开始时间加上1 4 4 0 分。 0 t 4 4 0 o _ _ _ _ _ 图4 3 坐标转换 这样，对于任意运程的中速列车，都可以从该运程起始区间的左边界 开始进行铺画，铺画顺序从左到右，一直铺画到运行线超过转换后的右边 界为止。然后进行下一运程中速列车的铺画。 4 3 3 运行线坐标点铺画前处理 运行线在各区间起终点坐标计算采用了前面的虚拟坐标，但其铺画必 须在左边界横坐标为0 ，右边界横坐标为1 4 4 0 的区域中，因此，任何计 算出的坐标点铺画到图上时，应进行转换处理。转换方法同高速列车铺画 方法。 北方交通人学坝l ：论史天窗研究汁算机辅助系统实现理论及方法研究 4 3 4 中速列车的铺画约束 铺画区间a 中第i 运程的第m 列中速列车运行线时，需要考虑它与已 铺画的高速列车运行线和中速列车运行线的间隔约束。间隔约束的选择与 该中速列车在区间中前后行列车类型有密切关系。而前后行列车应根据已 有的高速列车时刻表和中速列车时刻表查定。每铺画完一列车，中速列车 将进行中速列车时刻表的更新和重新排序。 为了研究方便，高中速前后行列车应分别查定，即在高速列车时刻表 中找到前后行高速列车，然后在中速列车时刻表中找到前后行中速列车。 设已铺画的高速列车数量为t o t a l ，对于前后行高速列车存在三种情况： 1 既有前行高速列车，又有后行高速。计前行高速列车序号为o r d e r , 则后行高速列车序号为o r d e r + l 。 2 中速列车在所有已铺画高速列车前铺画，为研究方便，计o r d e r = 一1 ， 该情况无前行高速列车 3 中速列车在所有高速列车后铺画，计o r d e r = t o t a l 1 ，该情况无后行 高速列车。 同理，设前面运程已铺画的中速列车总数为m t o t a l ，对于前后行中速 列车存在三种情况：中速列车时刻表中找到前后行中速列车， 1 既有前行中速，又有后行中速。计前行中速列车序号为m o r d e r ，则 后行中速列车序号为m o r d e r + 1 。 2 中速列车在所有已铺画中速列车前