（交通运输工程专业论文）客运专线综合维修天窗开设模式研究.pdf

西南交通大学工程硕士研究生学位论文第1 页 摘要 “天窗 是铁路施工维修的重要时间，正确合理地安排和使用“天 窗”时间是提高施工效率，保证列车安全运行，缩短工程工期，提高经 济效益的关键。随着我国铁路列车速度的提高及列车重量和行车密度的 增加，线路的损伤和隐患日益严重，列车间隙愈来愈短，维修时间由于 种种原因得不到保证，同时给行车和人身安全带来的威胁也越来越大。 客运专线以其高速度高密度的行车特点，对天窗开设提出了更高的要求。 针对目前客运专线与既有线共存，运输组织日益复杂的新形势，对 客运专线综合维修天窗开设模式进行研究，提出符合实际需求的天窗开 设模式，对于提高客运专线综合维修施工效率，提高整个铁路运输系统 工作效率都具有现实意义。 在国内外研究的基础上，论文对客运专线的综合维修天窗相关问题 做了进一步研究和分析。首先介绍了综合维修天窗的相关理论，对天窗 开设的不同方式作了简要分析；然后着重分析了影响客运专线天窗开设 方式的主要因素，包括客运专线夜间行车需求，不同天窗开设方式对线 路通过能力的占用和客运专线技术设备对维修工作的要求；最后归纳总 结出了客运专线天窗开设两种模式，“一线维修一线运行”模式和“两 线同时维修”模式，分析了两种模式的特点、对行车组织的影响以及在 各种模式下列车运行如何组织，最后研究了路网条件下客运专线天窗开 设方式如何确定。 关键词：客运专线；综合维修天窗；开设模式；通过能力 a b s t r a c t t h e “s k y l i g h t ”m e a n st h ep e r i o do fr a i l w a ym a i n t e n a n c e t oa s s i g na n d u s ec o r r e c t l ya n dr e a s o n a b l y t h e s k y l i g h t p e r i o di st h ek e yt oi n c r e a s et h e m a i n t e n a n c ee f f i c i e n c y ，g u a r a n t e et h e s a f e t yo ft h eo p e r a t i o n so ft r a i n s r e d u c et h ed u r a t i o no fp r o je c t sa n di n c r e a s et h ee c o n o m i c b e n e f i t si n c et h e r a i l w a ys p e e d ，t r a i nw e i g h ta n dt h es e r v i c ef r e q u e n c yi n c r e a s e ，t h er a i l w a y d a m a g e sa n dt h eh i d d e nd a n g e r sg e tw o r s ea n dw o r s e ；t h et r a i ni n t e r v a l s b e c o m es h o r t e ra n ds h o r t e r t h em a i n t e n a n c ep e r i o dc a nn o tb e g u a r a n t e e b e c a u s eo fd i f f e r e n tk i n d so fr e a s o n s ，w h i l et h et h r e a tb e c o m e sm o r ea n d m o r es e r i o u st ot h e s e c u r i t y o f o p e r a t i o n s a n d p a s s e n g e r s w i t ha c h a r a c t e r i s t i co fh i g h s p e e da n dh i g hs e r v i c ef r e q u e n c y ，t h ed e d i c a t e d p a s s e n g e rl i n e ( d p l ) h a sah i g h e rr e q u i r e m e n tt ot h e a s s i g n m e n to f “s k y l i g h t ” f o c u s e do nt h eb a c k g r o u n dt h a tt h eh i g h s p e e dr a i l w a yc o e x i s t sw i t h t h en o r m a lr a i l w a y ，a n dt h a tt 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 n g e t sm o r ea n d m o r ec o m p l i c a t e d ，t h ed p lc o m p r e h e n s i v e s k y l i g h to p e n i n gm o d e si s s t u d i e da n dt h e s k y l i g h to p e n i n gm o d em e e t i n gt h ea c t u a ld e m a n di s p r e s e n t e d ，w h i c hc a ni n c r e a s ed p lc o m p r e h e n s i v em a i n t e n a n c ee f f i c i e n c v a n dt h eo p e r a t i o ne f f i c i e n c yo ft h ee n t i r er a i l w a y t r a n s p o r t a t i o ns y s t e m b a s e do nt h er e s e a r c hi nc h i n aa n da b o a r d ，t h ep a p e rm a k e saf u r t h e r r e s e a r c ht ot h ec o m p r e h e n s i v em a i n t e n a n c es k y l i g h to fd p l f i r s t l y , t h e c o m p r e h e n s i v em a i n t e n a n c es k y l i g h tr e l e v a n t t h e o r yi si n t r o d u c e d ，t h e o p e n i n gm o d e so fs k y l i g h ta r eb r i e f l ya n a l y z e d t h e na n a l y z et h em a j o r f a c t o r si m p a c t i n gs k y l i g h t s ，w h i c ha r et h en i g h tr u n n i n gd e m a n di n d p l ， t h e o c c u p a t i o n t ot h e r a i l w a yc a r r y i n gc a p a c i t yo fd i f f e r e n t t y p e s o f s k y l i g h to p e n i n gm o d e sa n dt h em a i n t e n a n c ed e m a n d so ft h ed p ld e v i c e s f i n a l l y ，t w ot y p e so fs k y l i g h to p e n i n gm o d e sa r ep r o p o s e d ，w h i c ha r e o n e l i n ei nm a i n t e n a n c e ，t h eo t h e ri no p e r a t i o n a n d “b o t hl i n ei nm a i n t e n a n c e ”。 t h ec h a r a c t e r i s t i c so ft w o m o d e s ，t h ei n f l u e n c et o t h e o p e r a t i o n i i 一i i i l - _ _ _ i - _ i l _ _ - _ - _ _ - - _ _ - _ _ _ _ - - _ l i l - _ _ _ _ - 。_ i 。- 一 西南交通大学工程硕士研究生学位论文 第1 ii 页 o r g a n i z a t i o na n dt h eo r g a n i z a t i o nm o d ei nd i f f e r e n tt r a i nr u n n i n gs i t u a t i o n a r ep r e s e n t e d a tt h ee n do ft h ep a p e r ，t h ed e t e r m i n a t i o nm e t h o do fd p l s k y l i g h to p e n i n gm o d ei nr a i l w a yn e ti ss t u d i e d k ey w ord ：d p l ，c o m p r e h e n s i v em a i n t e n a n c e s k y l i g h t ，o p e n i n gm o d e ， c a r r y i n gc a p a c i t y 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。 馘嚅 西南交通大学 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、缩印或扫描等复印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 不保密西使用本授权书。 ( 请在以上方框内打“4 ) 姊篙：身芽垠，签名 醐：纠r 回 日 1 、tr 西南交通大学工程硕士研究生学位论文第1 页 第1 章绪论 1 1 研究背景 1 1 1 客运专线的发展情况 随着经济的发展和人们生活水平的提高，传统的铁路渐渐不能适应 旅客运输的需要，而高速公路形成的四通八达的网络，对于短途客货运 输显示出其方便、快捷的优势。同时随着汽车工业的迅猛发展，私人汽 车的拥有量越来越大，人们更多地选择公路运输。另外，航空运输业也 在蓬勃发展，乘飞机出行已不再是困难的事情，豪华舒适的巨型运输机 对于想节省时间的长途旅客有很大的吸引力。因此，铁路面对公路和航 空的激烈竞争，出现了短途运输被公路排挤，长途客运受航空威胁的被 动局面。 为了提高铁路运输的竞争力，吸引客流，客运专线应运而生。它以 速度快，运能大，污染小，安全性好等一系列突出的技术经济优势，引 起了世界各国的重视。19 6 4 年日本建成世界上第一条高速铁路一一东海 道新干线，而后法国、德国、意大利、西班牙、瑞典等国竞相发展。目 前兴建客运专线方兴未艾，而技术进步更是日新月异。 我国于2 0 0 4 年提出了铁路跨越式发展思路，制定了中长期铁路网 发展规划。根据铁路路网发展规划，到2 0 2 0 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。建设客运专线1 2 万公里以上，客车速度目标 值达到每小时2 0 0 公里以上。 客运专线覆盖东中部地区的所有省会城市和西部地区的西安、兰州、 成都和重庆。在客运专线未能覆盖的大城市间建设较高标准的客货混跑 线路，实现以高速客运专线为龙头，形成以北京、上海、广州、武汉、 西安和成都为中一t l , ，绝大部分省会城市为节点，连接全国主要地区的快 速客运网络，最大限度地提高旅客列车运行速度，压缩旅行时间，适应 国民经济发展和人民出行对铁路运输的要求。 伴随我国铁路跨越式发展的深入推进，客运专线建设进入了一个高 潮。2 0 0 3 年，我国第一条客运专线秦皇岛至沈阳客运专线已建成并投入 西南交通大学工程硕士研究生学位论文第2 页 运营，目前，在建的京沪、武广客运专线也即将建成通车。 1 1 2 客运专线运输组织模式 高速客运专线运输组织模式的选择目前还未最终确定，各种可能的 模式主要区别在于客运专线上本线列车的开行速度不同，及跨线列车是 否走客运专线。 本线列车可只开行速度3 0 0 k m h 及以上的旅客列车也可同时开行速 度2 5 0 k m h 和2 0 0 k m h 的旅客列车，这将影响到客运专线行车量及其能 力的发挥。 跨线列车若走客运专线，将以何种速度运行，这也是运输组织中需 重点解决的问题。 从世界高速铁路运输组织的发展趋势看，发达国家己广泛采用全高 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，在从普速一部分高速一全高速 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l6 0 k m h 的客运机车和车辆的能力， 国产2 0 0 k m h 的动车组已投入运营。铁道部计划“十五”期间研制成 2 5 0 k m 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2 0 0 0 0 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2 0 0 k m h ，货车运行速度提高到 12 0 k m h 。因此，到2 0 l0 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 西南交通大学工程硕士研究生学位论文第3 页 模将发生很大变化，到2 0 2 0 年，我国城镇人口比例将达到6 0 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。 1 1 3 客运专线维修工作的要求 我国铁路的密度之高、运量之大、列车种类之繁多是其他国家铁路 不能比拟的，随着列车速度的提高及列车重量和行车密度的增加，线路 的损伤和隐患日益严重，列车间隙愈来愈短，单线铁路上利用列车间隔 分散要点进行设备检修和施工变得极其困难，且维修时间由于种种原因 得不到保证，同时给行车和人身安全带来的威胁也越来越大。客运专线 以其高速度高密度的行车特点，对天窗开设提出了更高的要求 1 - 4 】。 “天窗”是铁路施工维修的重要时间，正确合理地安排和使用“天 窗时间是提高施工效率，保证列车安全运行，缩短工程工期，提高经 济效益的关键。铁路的综合维修主要指对线路、供电、信号等固定设备 进行日常维护和检修。高速客运专线综合检修天窗对通过能力的影响， 是较其它影响因素如高中速列车速度匹配、列车追踪间隔、中间站设置 等更为重要的影响因素，高速客运专线综合维修天窗不仅检修时间影响 线路通过能力，而且由于天窗时间域内的行车完全中断，对列车运行及 其调度指挥也产生了相当大的影响；同时检修天窗的设置及利用，又涉 及客运专线的线路、供电设备等的运行质量及其正常检修作业，这一切 同客运专线的行车安全紧密相关。由于高速铁路综合维修天窗涉及面广， 影响因素复杂，需要进行专门的讨论和研究。 针对目前客运专线与既有线共存，运输组织日益复杂的新形势，对 客运专线综合维修天窗开设模式进行研究，提出符合实际需求的天窗开 设模式，对于提高客运专线综合维修施工效率，提高整个铁路运输系统 工作效率都具有现实意义。 西南交通大学工程硕士研究生学位论文第4 页 1 2 国内外研究现状 1 。2 1 国外研究现状 国外铁路的天窗开设时间都较长，一般为4 6 h ，甚至更长 5 - 8 】。 奥地利的线路大修一般采用夜间开“天窗”先进行清筛，然后集中 几天换枕、换轨。维修根据列车情况或夜间开“天窗、或白天开“天窗 施工，“天窗”时间有一周的长期封锁，也有短期的一昼夜封锁。在有较 长“天窗”时间的保证下，大型机械的作业效率得到了比较充分的发挥， 综合作业效率高，施工进度快。 日本新干线白天的行车密度非常大，除了必不可少的巡检外，施工 无论规模大小，以及养护维修作业等全部安排在0 ：0 0 6 ：0 0 列车停运时 间内进行，全部推行机械化“天窗 维修。 法国高速铁路各种固定设备的养护维修工作主要在夜间进行，开设 6 h 的矩形维修“天窗”，实际维修工作时间4 h 左右，其他为准备、设备 到位和撤离时间。维修工作完成后，使用普通t g v 列车在“天窗”时间 内开行l6 0 一17 0 k m h 的确认车，主要确认是否能以16 0 k m h 的速度行车， 车载t v m 信号系统是否工作正常和线路上是否有障碍物。 法国高速铁路因视线原因，白天设1h 左右的“v ”型维修“天窗， 用于道岔控制设备调整、润滑和步行巡道( 工务、电气化) 。规程规定， 检测车只能对线路检测，道岔区只相信白天人工检查结果。但随着维修 手段的更新和理念的改变，基础养护维修工作将朝着取消或是缩短白天 1 h “天窗”的方向努力。 德国高速铁路与既有线连接成网，客货共线，列车密度较大，白天 开行高速旅客列车，夜间开行货物列车。根据运行图的列车运行间隔， 将维修“天窗 时间安排在凌晨3 ：3 0 6 ：0 0 ，一线封闭，另一线行车。 对于l6 0 k m h 的快速货物列车，要求在3 ：0 0 以前通过，仅留下少量慢速 货物列车在维修时间内开行。为了维修顺利，在区间内平均约6 k m 即设 一处渡线，以满足一线封闭维修时，另一线双向行车。对于需要较长时 间作业的维修工作，则安排在周末夜间没有货车通过的“天窗”时间进 行。 在天窗开设方式上，国外高速铁路运行图一般不采用v 型天窗，普 遍采用垂直型天窗，这种设置方式便于统一管理，并能为所有设备的综 西南交通大学工程硕士研究生学位论文第5 页 合维修提供充分的时间。 另外，北美铁路运能富余，而且可以通过平行径路安排运输，维修 检测天窗时间比较长，如c s x t 铁路公司，综合维修天窗一般为4 天。 西班牙高速铁路的维修作业大部分安排在夜间列车停运的5 h 的时间带 内进行。根据列车运行情况，某些巡视检查和维修工作在白天进行。俄 罗斯提速线路的起道修作业是在天窗内进行的，一般天窗时间为1 5 2 h ，若进行多项目综合维修则需开设较长时间的天窗，通常为3 4 h 。 1 2 2 国内现状 针对我国铁路现状，国内对“天窗”进行的相关研究已有不少，论 述较多的方面是提高封锁天窗的利用率，改革线路维修作业体制及优化 施工组织管理，从而提高运输设施设备的维修效率【9 。5 1 。 我国铁路分布地域辽阔，客货混运，2 4 h 全天候运行，铁路技术设 备只能利用列车运行间隔进行检修。我国的“天窗”大多安排在白天， 一般在客车后面。如我国的电气化铁路就采用运行图空隙( 即所谓“天 窗”) ，利用列车运行间隔进行接触网停电检修。 我国既有提速干线的线路维修均采用大型养路机械为主的方式，在 列车运行图中预留2 5 3 小时的维修天窗。既有线路客、货混行，行车 密度大，多数采用“v 型天窗。在繁忙干线，如京广线郑州局管内因 列车运行的需要，图定天窗安排在凌晨或前半夜。广深准高速线路的维 修分综合维修、经常保养和临时补修。线路综合维修以大型养路机械为 主。维修天窗时间安排在夜间列车停运的0 ：0 0 3 ：3 0 之间，每个天窗时 间为2 5 3 小时，其中接触网维修时间7 0 分钟。每个天窗实际作业时 间可达2 小时，可完成1 5 2 公里的线路捣固。广深准高速线路采用矩 型垂直天窗，上下行线路全线同时封锁。经常保养和临时补修仍采用传 统作业方法，即以垫为主，捣垫结合，并以人工作业为主。人工巡道工 作在6 ：0 0 2 2 ：0 0 进行。 随着列车速度的提高，特别是特快列车对数增加，设备检修和施工 的直接作业时间不断减少，传统的利用列车间隔进行分散要点的办法越 来越困难，同时给行车和人身安全带来的威胁也越来越大。另外随着市 场经济及铁路改革的深化和发展，铁路技术装备和运输组织发生了很大 变化，对设备维修提出了新的要求。实行综合“天窗 修成为我国铁路 西南交通大学工程硕士研究生学位论文第6 页 运输设备维修的发展趋势 1 6 - 1 7 】。 为满足铁路运输发展及施工维修的需要，目前我国铁路维修中采用 的“天窗时间有明确的规定，但实际的运输组织中，由于各种原因的 影响，实际的天窗开设时间并未达到要求，施工与运输之间的矛盾尤为 突出，解决矛盾的方法也不甚理想，经常是顾此失彼 1 8 】【19 1 ，因此对客运 专线综合维修天窗开设方式进行系统性研究尤为重要。 1 3 研究意义 可以看出，在高速度、高密度的行车条件下，综合维修天窗开设方 式和维修时间的确定，对客运专线的通过能力，行车组织方式有很大的 影响。我国对客运专线运输组织方面进行了初步的研究，取得了基本的 结论，对夜间行车组织和维修天窗的设置也进行了一定研究，但深度和 广度不够。 国民经济持续、快速、健康的发展要求铁路不断加快发展步伐以适 应经济发展的需要。在此种情况下的列车提速、高密度运行对施工质量 的要求更高、施工工程量难度变大、工期也变得紧张，特别是繁忙干线 的运输能力没有太多的富余甚至能力利用已达到饱和。为了保证运输的 安全与质量，需要加强对线路、机车、信号及供电设备等的维修及更新 改造。这就意味着要封锁线路，中断行车，开“天窗 为施工部门提供 条件，由此必然会影响正常的运输组织，运输与施工之间的矛盾产生。 工务、牵引供电和通信信号等设备进行施工、养护维修作业预留的 天窗，其不同的设置方案对客运专线高速度、高密度、高正点率、高可 靠性、高服务、高效益运输组织目标的实现会有较大影响。由于我国路 情与国外有很大的不同，不可能完全照搬国外经验直接套用，因此如何 解决我国施工与运输的矛盾问题，解决的好与坏成为直接影响运输安全 和运输效益的大问题。 我国尚无高速客运专线的运营实践，借鉴国外高速铁路与我国既有 线维修管理经验，研究天窗设置的方式与时间，就运输与施工之间的矛 盾问题探讨解决的思路与方法，对客运专线运输组织和运营管理具有重 要意义。 因此，我国客运专线综合维修天窗的研究应该在充分借鉴国内外经 验的基础上，结合自身多种速度的列车共线运行的运输组织特点，进一 西南交通大学工程硕士研究生学位论文第7 页 步对不同维修作业方式对行车的影响、不同行车组织方式对应合理的天 窗设置形式，以及从客运专线网的角度等方面对高速客运专线运输组织 进行深入分析研究，确定客运专线维修天窗设置形式。 本文结合我国的客运专线技术设备特点及运输组织特点，分析天窗 的开设形式对运行图能力的影响，确定合理的天窗开设时间，研究客运 专线上天窗开设方式，为我国铁路运输组织提供一定的帮助及参考意见。 1 4 研究内容 在国内外研究的基础上，论文对客运专线的综合维修天窗相关问题 做了进一步研究和分析。论文的主要研究内容如下： ( 1 ) 在引入“天窗”和“综合维修天窗”概念的基础上，介绍了天 窗类型、综合维修天窗开设的原则、时间、方式等内容，并重点对天窗 开设的不同方式作了分析； ( 2 ) 着重分析了影响客运专线天窗开设方式的主要因素，包括客运 专线夜间行车需求，不同天窗开设方式对线路通过能力的占用和客运专 线技术设备对维修工作的要求，并得出了这几方面对天窗设置的影响规 律； ( 3 ) 归纳总结出了客运专线天窗开设两种模式，“一线维修一线运 行模式和“两线同时维修”模式，同时分析了两种模式的特点、对行 车组织的影响以及在各自模式下列车运行组织的方法，以及注意的方面； ( 4 ) 研究了路网条件下客运专线天窗开设方式确定问题，提出了相 应的确定方法，为路网条件下客运专线天窗的开设提供一定的参考。 在论文的研究工作中，拟解决的关键问题包括： ( 1 ) 不同天窗开设方式对线路通过能力占用的要求； ( 2 ) 客运专线技术设备对维修工作的要求分析； ( 3 ) “一线维修一线运行 和“两线同时维修”模式特点分析及对 行车组织的影响； ( 4 ) 路网条件下客运专线天窗开设方式的确定。 西南交通大学工程硕士研究生学位论文第8 页 第2 章天窗设置的形式 2 1 天窗概念 高速铁路综合检修作业，是在运输部门安排下，由线路( 包括桥隧) 、 通信信号和牵引供电等部门密切配合下完成的一种经常性的设备检查、 保养和维修作业。 “天窗”修是现代铁路科学的维修方式，它规范了维修计划，有效 地克服了设备的漏检、漏修；保证了维修质量；保障了上道作业人员的 人身安全；减少了对行车安全的影响；有利于人力、技术、时间资源的 综合利用和节约，提高了效率；方便了工区的日常管理工作，克服了以 往分散重复的管理缺陷，防止了管理工作的疏漏；增强了职工之间的技 术交流。采用预留无列车运行的“综合天窗”，作为各设备管理单位共 同进行设备养护、检修、施工的时间，既保证了运输安全，又为行车设备 的养护创造了条件。 综合“天窗是指运输生产过程中预留的供工务、电务、供电、水 电、通信等部门对设备进行施工和检修的时间，分为综合维修“天窗” 和综合施工“天窗【5 1 。 高速铁路的综合维修主要指对线路、供电、通信信号等固定设备进 行日常维护和检修。在列车运行图上预留的用于维修施工所需的“空隙” 称为天窗。它是解决列车运行与设备维修施工之间矛盾的技术措施。 2 2 天窗的种类 天窗是指在列车运行图中，为区间或车站正线规定不放行列车的一 段时间。分为以下几种【2 0 】： 1 线路日常维修 铁路线路按要求应进行日常的线路维修及养护和重点病害的整治， 保证线路具有良好的运行状态，因此要求经常开设时间较短的“天窗。 2 线路“大中修 当磨损或变形达到相当程度时，需进行线路大中修。主要内容有： 矫正并改善线路的平面和纵断面；全面更换或抽换、修理钢轨；更换或补 充轨枕；清筛和更换道床，补充道碴，全面起道并捣固、改善道床断面： 西南交通大学工程硕士研究生学位论文第9 页 整治路基和安装防爬设备等。线路大修占用线路时间较长，对线路运营 均有较大的影响。另外，在施工结束后，即天窗时间结束后，为保证线 路维修质量以及行车安全，还要求部分列车限速运行。线路中修可结合 线路大修施工同时进行，“天窗”要在方案运行图中预留。 3 电务维修 电务维修作业量较小，且只有少部分作业需要开设“天窗”，一般与 其它线路维修同时进行，以减少对线路运营的影响。此类天窗只在日常 运营中灵活安排。 4 接触网维修“天窗 在电气化铁路区段，要对接触网供电设备进行日常的检查与维修， 以保证列车运行的安全、顺利。线路在进行接触网检修时，无法正常为 列车运行提供必要的电力，必将影响列车的运行。且此种天窗的开设距 离比较大，时间比较固定，应在方案运行图中预留。 2 3 天窗开设原则 ( 1 ) 根据运量及列车密度大小，区分繁忙干线和一般线路。在繁忙 干线和特殊困难地区实行预留“天窗 进行作业；在一般线路上，若线路 能力富余，则利用列车间隔时间开设天窗进行维修作业，此时需要有施 工组织环节的严密性及连续性来保证天窗的兑现。 ( 2 ) 在线路能力允许和旅客列车开行时间条件允许的情况下，“天 窗应尽可能开设在白天，否则应尽量开设在夜间。 ( 3 ) 在接触网检修天窗内，由于反方向列车由有电方向向无电方向 运行时，必然要经过渡线或道岔，这样就有可能抱电进入无电区，使无 电区带电，危及作业人员安全。因此，在v 型天窗内，应保证无反向列 车运行：在垂直天窗内，应保证没有列车运行。 ( 4 ) 利用预留天窗进行施工作业时，应保证行车及施工人员的安全。 2 4 天窗开设时间 天窗开设时间是天窗开设首先要解决的问题，国内己有不少专家学 者对天窗时间设置问题进行过研究 20 1 。 2 4 1“天窗”开设时间应遵循的原则 “天窗”开设时间反映在两个方面，一方面是开设时长，一方面是 西南交通大学工程硕士研究生学位论文第1 0 页 开设时段，这两方面的选择都应遵循以下的原则： ( 1 ) 有利于降低设备维修成本； ( 2 ) 在满足施工和维修需要的前提下尽量减少对通过能力的影响； ( 3 ) 在满足施工和维修需要的前提下尽量减少对正常行车的干扰； ( 4 ) 在减少对行车干扰的同时，尽量提高维修和施工效率： ( 5 ) 在条件允许的情况下，使天窗开设有利于设备维修和施工的组 织； ( 6 ) 天窗时间分布尽量均衡和规律，减少运输组织的难度。 2 4 2 “天窗”开设时长 “天窗开设时长 是指某个区段在某段时间内( 一般取一年) 天窗总 的开设时间、每次天窗开设时间的长短。施工“天窗时间长短，主要 决定于施工复杂程度、施工作业组织和作业效率、机械化程度和技术水 平及占用区间通过能力程度等多种因素。国外铁路多采用大型养路机械 进行线路大中修和日常维修。原联邦德国铁路工务部门统计，如果“天 窗”内纯作业时间为3 h ，线路维修的单价每延米为10 0 ，5 h 则为7 5 ， 8 h 为6 5 。因此西方国家大都采用长大“天窗 进行作业。在线路作业 高度机械化的西欧、日本等国，线路大修“天窗”一般为6h 以上或全 天封闭，线路维修“天窗”也在3 h 以上。就一天而言，“天窗 时间越 长，对其通过能力的影响越大。但对全年而言，需要看整个区段的施工 天数与“天窗”时间相乘得出的总“天窗”小时数，然后决定其对年运 输能力的影响。 天窗开设时间的长短受到很多因素的制约，下面分析一下影响天窗 开设时长的因素【4 】【6 - 9 】。 1 行车设备状况 本文论述的行车设备主要指线路、接触网和通信信号设备，对于天 窗的开设来说，单线铁路和双线铁路、电气化和非电气化铁路以及各类 设备的性能、运营时间的长短等情况差异将造成在一定时间内设备所需 的维修时间和维修项目的不同，必然会对天窗开设时长带来影响。 2 运输组织模式 运输组织模式会直接影响列车的运行速度、密度、设备的损耗程度 等，必然也会影响到设备的维修周期和天窗的开设。此外，旅客列车的 西南交通大学工程硕士研究生学位论文第11 页 开行方案也对天窗开设造成影响。 3 施工作业方式 施工作业方式不同作业效率也会不同，例如，采用机械化作业的作 业效率要明显高于人工作业，那么对于天窗总的开设时间要求就相对较 短。特别是采用大型养路机械作业，由于辅助作业时间长，为了发挥机 械化作业的效率，单次“天窗”作业时间要求相对较长。 4 其它因素 其它因素如季节、气候、地形条件、人员素质、管理水平等也会对 天窗的开设时长产生直接或间接的影响。 2 4 3 “天窗 开设时段 所谓天窗开设时段，是指天窗开设处于一天2 4 小时中的某个时间 段。天窗开设时段要受到行车组织方式、季节气候变化、设备维修需要、 职工队伍素质、施工设备配备等多种因素影响。具体分析如下。 1 车流分布状况 车流在一天中的分布情况，旅客列车开行方案等因素会影响到天窗 时段的选择。天窗应尽量选择在车流密度小、旅客列车开行量小的时段 开设，减少对铁路运营效益和运输组织秩序的影响。 2 气候和气温 不同的地区气候和气温会对天窗时段选择带来影响。一方面，风、 霜、雨、雪天气会影响到室外作业安全，影响天窗的开设。另一方面， 行车设备特别是线路设备维修和施工对气温有特别的要求，铁路线路修 理规则规定在气温较低的季节，无缝线线路区段，应安排锁定轨温较 低或薄弱地段进行综合维修；在气温较高的季节，应安排锁定轨温较高地 段进行综合维修。高温季节不应安排综合维修和影响线路稳定的作业。 在我国北方一些地区，昼夜温差极大，冬季夜间温度会低达零下几十度， 既使设备技术状态符合作业要求，由于作业人员安全无法保证也不能进 行作业。此外，有的地方在特定的季节中，白天不同时段温差相差也很 大，在进行维修和施工作业时，必须选择适合作业的时段开设天窗。 3 人员素质和施工设备配备状况 如果季节和气候允许在夜间开设天窗，还要考虑到人员素质和施工 设备配备是否符合作业要求。如果职工素质达不到要求或没有配备夜间 西南交通大学工程硕士研究生学位论文第1 2 页 作业所需的装备，作业安全和作业效率无法得到保证，就不能将天窗开 设在夜间时段如在我国大部分既有线上，由于职工缺乏夜间作业经验和 相应技术素质，加之夜间作业劳动保护、福利制度等不完善，一般情况 下，天窗都应安j l 在白天。而在将来运营的客运专线上，由于其运营模 式和配备设备比较先进，可以考虑将天窗普遍安排在夜间进行。 2 5 天窗的开设方式 天窗的开设方式主要有矩形、v 型两种基本形式，两种方式都有较 广的采用范围，而且由此两种基本类型相互组合可演化出不同的形式。 具体的开设方式有以下几种【2 j ： 1 矩形天窗 如图2 1 在0 ：o o 6 ：0 0 时段内，在运行图中安排其中一个区段为 空白( 在路网中铺画运行图时，优先安排跨线普通列车) ，使跨线普通列 车避开高速客运专线的维修天窗，确保上下行线均停电进行综合维修。 其优点是综合维修时不受列车影响，有利于大型维修( 施工) 、多工种联 合或并行维修( 施工) ，维修作业效率和安全度相对较高。缺点主要是对 列车运行有一定影响，尤其是跨线普通列车运行线的铺画受到一定限制。 天窗区域内所有列车都要等候天窗，降低了列车的旅行速度，如果在天 窗开设区段内，列车在区间运行时间远大于列车追踪间隔时间，区段内 车站到发线数量将容纳不了数量众多的等待列车，会扩大天窗影响区， 造成通过能力的额外损失。另外，“矩形”天窗开设在夜间，将对开行“夕 发朝至”列车和有大量夜间跨线列车开行需求的区段产生影响。 心 鬃孽甏爱霎! 墓鬻豢i i 雾羞笋餮卜心 黪萋鎏菇；囊冀鬻荔群磁霪 w 蘸i 鋈藜囊籀纛荔纛 w 鳞差鞭簇黪鎏薹缮黪虢垂 胍缓鬻鬟篓瓣笺i 缪瓣麓胍 心麟i 魏蓊i l 戆i 臻骧。缓缢囊薹i | 螽蠹琵缢滋 2 v 型天窗 图2 1 矩形天窗示意图 西南交通大学工程硕士研究生学位论文第13 页 如图2 2 在整个区段内，按上下行分别形成运行图空白，一条线维 修施工时，另一条线组织双向行车，在列车运行图中形成“v ”形的空白 区域。优点是可以保证在全天内均可以行车，便于跨线列车运行线的铺 画和日常的运行的调度调整；其缺点是对整个区段来说，时间影响区域 覆盖范围大，会占用大量的日间黄金发车时段，而且，一线的维修作业 和另一线的行车会发生相互干扰。此外，如果在区段内只开设该种天窗， 则无法检修某些需要两线同时停电才能检修的设备。 涸 一 豳豳 酉_ 霸亘 图2 2v 型天窗示意图 3 y 型天窗 如图2 3 ，即垂直式的上下行部分重合天窗，整个区段分两段分别开 设矩形天窗和v 型天窗。此天窗的优点是利用列车间隔在天窗内无列车 运行，可增加维修作业时间。缺点是v 型天窗底部与重合天窗相邻处时 间浪费严重，通过能力损失较大，且不能较好的解决渡线检修问题。 图2 3y 型天窗示意图 4 r 型天窗 如图2 4 ，在整个区段内，按上下行分别设置天窗，一方向上设为矩 形天窗，另一方向设为底部重合的阶梯形天窗。此种天窗的优点是，某 一方向的列车旅行速度可以提高，缺点是组织反向行车时天窗内有列车 运行，有安全隐患，降低了维修施工作业的效率，同时不能检修渡线。 西南交通大学工程硕士研究生学位论文第1 4 页 另一方向的列车旅行速度将会有所降低。 5 x 型天窗 如图2 5 ，在某时段内，对于高速客运专线上的某个区段或是全线分 为两段，各自开设v 型天窗，它同时具有v 型天窗的优点和缺点，但另 一方面它比v 型天窗所占用的相邻天窗开设时段的范围要小，比较适合 在较长的线路或区段上采用。 图2 4r 型天窗示意图 隧溺 硼黟强 豳1 黝 多鹾笺灞 蓬纛警移 h ：共 主u丑盎 孟淤 y 7 址 2鼙耐 冈 u 盯址阿 褂罕潞 臼 2 丌、盯、n、 ( 啪 ? * 豁蓑禽藉 亦 丑 斟三l 时nn时时nnnnn 。ooooooooooooooooooooooo 艚时 磊苫 卜o 葛 l - 一- 一n 磊若 t 、3 磊 l - 4 若 - 一 g 卜0 夏 - 。 。doo o。o oo。o。d。oo 。 漏 前前特揄前墒前 书f前摘墒揄捕 捕捕 捕前揄前 艚 摘摘 揄捕 - - 1e j ioc j lac j l止k- - ioc j l- - 1oac j laoc j l山-oc j l止k 晕河嚣 oon厶oooo o 一 出、k 一0 0qaa止、a 一n - 嘲 oono止xoaojo0 1ooqc j 30 0- 一o4 、d oo- 一o0 。c , oo明qoac 丌oooooooooooo - 1 止k止-止、止k止k止kaaaa止-止k出止aa止、 厶 a止-a止、止ka 潜槲 oooooooooooooooooooooooo j u oooooooooooooooooooooooo oooooooooooooooooooooooo 0 矾 书 l 一- 一- 一- 一- 一- 一 - _ 一 - - 一- 一- 一 - 一 - 一k 一- 一- 一- 一- 一 - 一 - 一- 一k 一- 一 。 o do o 。o 。 。d 。 。o 。o 。 。 。 翁圃 。o o o o o 。 o 。o 。o 。o o 。o 。0o 。o 。 o oo 。 珥趾 v6 一 己丌0 1 c n乞丌 己n 己n 己nc 丌己丌己九 明c 丌 啪己n 明 巳丌己丌 己丌 浔 nnn吣n- 一- n- 一- - 时- 一- 一 口漫辩 o 。 0 1切o、dc 九。oo o o西。出。o己n 苎柑蚵 ，、奇 c j lc j lc r lc j lc j lc 门c j lc j lc j lc j lc j lc , oc d 避斗许回 v 埘涪 nnnn吣nnn s 酥 啤 vo 一黼 - 一- 一- 一 - _ - 一 - 一 - 。 o 。o 。 - - 一 。 - 一 。o 兰霪鋈 - 厶)- 一- 一oooo 潍撼 c nc 丌a c j l 瘁c na厶)o c j l止 o乞丌雄、c ，止k明止ko jc 丌a s 惜oooo- 一 - 一 oq时 - c , o - 。 i jo_q 啤御 v 埘寄 止k止矗时t o时吣时时 时 时时时时时n时 s 带 4 = 诗揣 一 -_ - 一- 一 k- - _ - 一- 一一 - 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