（安全技术及工程专业论文）包头铁路枢纽运输能力加强研究.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第1 i 页 a b s t r a c t a b s t r a c t ：r a i l w a y j u n c t i o ni n n o v a t i o ni so n eo f t h em o s ta f f e c t i v em e a s u r e st o i n t e m i f yi t sc o m p r e h e n s i v ec a p a c i t y w i t ht h er a i l w a yj u n c d o n s o fc h i n a d e v e l o p i n gf o rs e v e r a ld e c a d e s , a b u n d a n te x p e r i e n c ef o r 血e i rr e i n f o r e e m e n th a s b e e nc u m u l a t e d b u ta st h es o c i a le c o n o m yd e v e l o p i n ga l lt h et i m em a n yr a i l w a y j u n c t i o n sh a v eb e e ns u b j e c tt os o m en 册p r o b l e m sa tp r e s e n ts u c ha su n b a l a n c e d t r a i nc a p a c i t yo fs t a t i o n sa n dl i n e s , i n a p p r o p r i a t ed i v i s i o no fu - a i no p e r a t i o n s b e t w e e nt h es t a t i o n sa n dr a i l w a yl i n e s ，w h i c ht oac e r t a i ne x t e n tl i m i t st h er a i l w a y s d e v e l o p m g ，s l o w sd o w nt h ei n c r e a s i n gs p e e do ft r a n s p o r ta m o u n la n dp u t ss o m e e x t r ac o s t st ot h er a i l w a y s ，s u b s e q u e n t l yw e a k e n sr a i l w a y s m p e t i t i o np o w e r s o i ti so n eo ft h es i g n i f i c a n tt a s k st oi n n o v a t er a i l w a yj u n c t i o n se c o n o m i c a l l ya n d r e a s o n a b l y , t oi n t e n s i f yt h ec o m p r e h e n s i v ec a p a c i t y t h eb a o t o ur a i l w a yj u n c t i o ni sl o c a t e di nt h eb a o t o uc i t yo fi n n e rm o n g o l i a a u t o n o m o u sr e g i o n , n o r t ho fc h i n a , w h i c hi sa ni m p o r c m tj u n c t i o nl i n k i n g b e i j i n g l a n t 山o ur a i l w a ya n db a o t o u - l i u z h o ur a i l w a y i nt h i sp a p e rm a k i n gu s e o ft h ec h a n c et h a tt h eb a o t o ur a i l w a yj u n c t i o ni su n d e r g o i n ge l e c t r i f y i n g r e c o n s t r u c t i o no ft h es e c o n dp h a s es ot h ec o m p r e h e n s i v et r a i nc a p a c i t yo ft h e j u n c t i o ns h o u l db ei n v e s t i g a t e d , as t u d yt ot h ej u n c t i o nh a sb e e nc a r r i e do u ti n d e t a i l i ti sf o u n do u tt h a tt h ep i e c e so fi t s p a s s e n g e ra n df r e i g h tt r a n s p o r t e q u i p m e n ta l ee x c e s s i v e l yd i s p e r s e da n dt h et r a n s p o r to p e r a t i o n si nt h e j u n c t i o na r e n o tc e n t r a l i z e d , w h i c hr e s u l t si nt h el o w e ro p e r a t i o ne 伍c i e n c y f o rt h i sr e a s o nt h e j u n c t i o n sr e n o v a t i o ns h o u l do b s e r v et h ef o l l o w i n gp r i n c i p l e s ：a d j u s t i n gt h el a y o u t , a s s i g n i n gt h eo p e l 俩sr e a s o n a b l y , h a r m o n i z i n gt h ec a p a c i t i e s ，a n do p t i m i z i n gt h e w h o l es y s t e m a c c o r d i n gt ot h ea n a l y s i st ot h ec a p a c i t i e so ft h es t a t i o n sa n d 瑚i l w a ys e c t i o n si nt h ej u n c t i o n , t h ed i f f i c u l t i e si nt h et r a n s p o r to p e r a t i o n sa n dt h e i r a f f e c t i n gf a c t o r sa r ef i g u r e do u t , o nt h eb a s e so fw h i c ham a t h e m a t i cm o d e lt o s o l v et h ep r o b l e mi sb r o u g h to u t a n dc o n s e q u e n t l yt h em o a s r r e sa n dt h es t e p st o i n t e n s i f y i n gt h e j u n c t i o n sa b i l i t ya r ep r o v i d e d t od os o 。f r o mv i e wo fs y s t e mt h ep r i n c i p l e sa r em a d ef o rs e t t i n gu pt h e e v a l u a t i n gs y s t e mo f j u n c t i o nr e n o v a t i o ns c h e m e s ；b ya n a l y z i n gt h ec h a r a c t e ro f t h ep r o b l e mt ob ed e a l tw i t ha n dt h ef i n a lo b j e c t i v et ob ea c h i e v e da n da c c e d i n gt o t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ef a c t o r s ，t h ee v a l u a t i n gi n d 懿e sa r ed i v i d e di n t o d i f f e r e n tl e v e l s a n dt h ei n d e x e sa c h o s e ni n c l u d i n gb e t hq u a n t i t a t i v ea n d q u a l i t a t i v eo n e s ；t h ew e i g h t so f e a c ht h ei n d e x e sa r eg i v e nw i t ht h eh i e r a r c h i c a l 西南交通大学硕士研究生学位论文第f il 页 a n a l y z i n gm e t h o d i nt h i sw a yt h ee v a l u a t i n gi n d e xa y s t e mh a sb e e ns e tu pf o r j u d g i n g t h ei n n o v a t i o ns c h e m e so f t h ei m p o r t a n ts t a t i o n s t h e nt h ee v a l u a t i n gm a t h e m a t i cm o d e lf o rt h es t a t i o nr e n o v a t i o np r o j o c ti ss o t u pi no r d e rt od e c i d ei ft h es c h e m es e l e c t e di st h eb e s t0 1 1 0 t h ec a s es t u d yt o w a n s h u i q u a ns o u t hs t a t i o ns h o w st h a tt h ee v a l u a t i n gs y s t e ma n dt h em a t h e m a t i c m o d e lm e n t i o n e da b o v ea l ep r a c t i c a l 狮dc o u l db eu s e dt og o ta r i g h tc o n c l u s i o n f u r t h e r m o r e ，t h er e n o v a t i o np r o j e c tt ot h er a i l w a yj u n c t i o ns h o u l dn o to n l ys a r i s f y t h ed e m a n do f t h ep r e s e n ts t a g e ，b u ta l s os h o u l ds t e pb ys t e pf u l f i l lt h em i d d l ea n d l o n gt e r mt r a n s p o r tr e q u i r e m e n t t h er e s e a r c ht ot h em e t h o ds e l e c t i n gt h em o s t f a v o r a b l er e n o v a t i o ns c h e m ef o rr a i l w a yj u n c t i o nt oe n f o r c ei t sc o m p r e h e n s i v e o p e r a t i o na b i l i t yc o u l db ew i d e l ya p p l i e dt oo t h e rj u n c t i o n sa n dc o u l da l s ob eu s e d f o rr e f e r e n c eb y0 l h o ra p p l i c a t i o n s k e yw o r d s ：r a i l w a yt r a n s p o r t a t i o n ；b a o t o u 瑚i l w a yj u n c t i o n ；t r a i nc a p a c i t y ；, t e c h n i c a li n n o v a t i o n ；h a r m o n yb e t w e e na l lk i n d so f c a p a c i t i e s 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 第1 章绪论 1 1 研究背景及研究意义 1 1 1 研究背景 世界铁路的发展已有1 8 0 多年的历史，铁路的发展与科学技术的进步和大 规模的商品生产密不可分在现今现代化的各种交通运输方式中，铁路运输已 在人类社会生活中占有十分重要的地位，已成为国民经济活动中必不可少的重 要组成部分田建设完善的、现代化的铁路，是建设社会主义现代化强国的重 要保障 铁路运输生产过程依靠全国纵横交错的铁路网进行，作业环节多且复杂， 要求各单位和各工种密切配合，相互协调，像一架庞大的机器环环相扣，有规 律地工作i z j 。 铁路运输的主要任务在于高效、合理组织运输生产，采取各种有力措施保 证安全、迅速、经济、准确、便利地运送旅客和货物，以满足国家建设和人民 生活的需要，这些都与铁路枢纽密切相关【6 】 铁路枢纽的布局及其设备的运用是否合理，点线能力是否协调，对于完成 整个铁路运输工作的质量，具有决定性的影响铁路枢纽在建设投资方面也占 有很大比重，为了有效地使用国家资金，努力提高铁路生产水平，研究铁路运 输科学，使铁路枢纽发挥出最大效能，可从枢纽改造入手，探索提高铁路枢纽 能力的途径，从而得出高质量、高水平地完成运输任务的研究成果，来促进铁 路生产水平的不断发展。 包头铁路枢纽位于中国北部地区，内蒙古自治区第二大城市包头市， 现有各类型车站1 2 个，设有包头西编组站、包头东辅助编组站、包头北工业 编组站，以及包头、包头东两个客运站，为衔接京兰通道和包柳通道的莺要枢 纽【”1 包头铁路枢纽地理位置详见图1 - 1 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 圈1 - 1 包头铁路枢纽地理位置图 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 包头市有着丰富的资源和雄厚的工业基础，是内蒙古中部经济区的重要组 成部分，蒙中经济区是环渤海经济区的重要腹地，也是通往东亚和中亚大陆桥 的中枢纽带，是连接我国中西部的交通枢纽，起着承东启西的重要作用，在我 国铁路枢纽中非常具有代表性 分析包头铁路枢纽现阶段状况，针对枢纽中、远期建设前存在的能力紧张 词题，结合枢纽规划，研究包头铁路枢纽中期改造措旗，提出有效提高枢纽通 过能力的方法。明确枢纽各部门之间的作业分工，并通过数学方法确定最优的 改造方案，以期对今后枢纽建设起到借鉴作用。 1 1 2 研究意义 铁路枢纽是组成铁路网的基本单元，不仅是联系铁路网与城市和国民经济 各部门的重要环节，而且是进行铁路运输生产的主要基地。铁路枢纽是在铁路 网点或网端地区，建有几个在统一指挥下协调工作的车站、引入线路与相应的 联络线的组合体。它除办理有关车站的列车运转、技术作业和客货业务外，又 是组织车流交换、调整列车运行和供应运输动力的重要据点【1 1 铁路枢纽是由于新线建设和城市及工业发展等原因逐步形成和发展的。它 的形成和发展过程，涉及范围广泛并各有其历史特点。不同的枢纽各有不同的 性质和规模以及不同的技术设备的组合【1 】为了满足铁路运营工作和城市建 设的基本要求，在铁路枢纽改建、扩建或新建时，必须根据合理的路网车流组 织、点线能力，进行系统分析，以确定该枢纽在路网中的性质和作用，分析影 响因素，解决矛盾，协调部署，实现枢纽分工合理，能力协调，达到发挥出最 大效能的且的1 1 0 1 。 目前，铁路线网的结构和主要车站的布局发生了比较大的变化，对铁路枢 纽的总体格局以及客货运设备等等设施的布局提出了新的要求，由于新运输理 念的引入，对设备设施布局有新的要求，铁路运输跨越式发展能力的快速提升， 装备水平的快速提高，导致我们对若干线的节点枢纽集合提出了更新的更高的 要求，因此对铁路枢纽通过改造建设提高综合能力的研究是十分必要的。 1 2 研究内容与方法 研究内容以包头铁路枢纽中期发展情况为出发点，提出研究思想：“调整 布局，合理分工，能力协调，系统优化”。通过分析包头枢纽现状，找出发展 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 中限制铁路运输能力的瓶颈，通过对枢纽内编组站等重要站点的改造方法，以 及枢纽内区间能力加强方案的分析，提出提高包头铁路枢纽综合能力的改造措 施。 通过对包头铁路枢纽点线能力协调的研究，在满足枢纽中期运输能力的要 求下，对枢纽内包环线、联络线和迂回线进行分析，找出限制枢纽综合能力的 影响和限制因素，并做了多方案对比，分析优缺点，确定提高枢纽能力最优的 方案。对现有站点，如何合理分工，使之在近、中期如何能发挥出其最大能力， 结合枢纽发展，提出了改善的方法，本着旅客运输向“舒适快速、小编组、大 密度”，货物运输向。大宗货物重载直达化，适箱货物集装箱直达化，高值货 物快速化”发展方向，提出经济、合理地改造包头枢纽的方法，具有很好的现 实意义和借鉴价值 从系统的思想考虑，确定建立枢纽改造方案优选评价体系的原则；通过对 问题的性质和要达到的总目标进行分析，并按照各因素间的相互关联影响以及 隶属关系将因素的不同层次聚集组合，采用定性与定量结合的方法选取方案优 选评价体系的评价指标：对评价指标作量化处理，并用层次分析法确定各项评 价指标的权重。由此，建立了枢纽重要站点改造方案评价指标体系。 确定了方案评价所需的量化指标后，选用数学方法，建立车站改造方案评 价的综合评价模型，对方案的最优性进行综合评价。并通过万水泉南站方案优 选的实例分析，证明对于所建立的评价体系和模型的研究具有较强的实用价 值 研究方法遵循铁路改扩建工程的各种条例，结合包头铁路枢纽既有线路状 况和沿线社会、地质等条件，按区段和主要站点，分析影响能力的限制因素， 分步骤进行研究。 以枢纽限制因素为突破点，通过解析设计改造方案，找出今后在枢纽的改 造中，如何能更好地提高枢纽综合能力的方法。 1 3 国内枢纽现状 铁道部对枢纽总图规划十分重视，目前，铁道部规划研究5 0 个铁路枢纽， 研究工作主要分两批开展，第一批是3 0 个枢纽，这3 0 个枢纽包括北京、沈阳、 哈尔滨、大连、天津、济南、徐州、南京、上海、石家庄、郑州、武汉，株洲、 衡阳、广州、太原、西安、兰州、杭州、南昌、贵阳、昆明、合肥、襄樊、安 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 康、成都、重庆、福州、厦门、深绷。第二批是2 0 个枢纽，包括齐齐哈尔、 牡丹江、长春、通辽、秦皇岛，大同、包头、洛阳、宝鸡、青岛、芜湖、宁波、 九江、怀化、柳州、南京，乌鲁木齐等。 以第二批枢纽改造中的包头铁路枢纽为研究对象，通过具体的改造方法， 从“点”到“线”地分析提高枢纽能力的途经，在点线能力协调中，提出好的 改造方法和理念，为不断提高的铁路运输生产效率和经济效益服务。 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 第2 章包头铁路枢纽综合分析 2 1 包头枢纽概况 1 9 5 4 年，为配合包头钢铁公司建厂和城市建设的需要。铁道部设计局枢 纽站场设计事务所提出包头枢纽总布置图，华北设计分局担任勘测设计工作， 1 9 5 6 年完成包头北工业联合编组站、包头西编组站、包头客运站、包头东辅 助编组站、新贤城站、打拉亥站、昆独仑召站等一期工程初步设计，1 9 5 8 年3 月完成技术设计，8 月完成施工设计。1 9 6 2 年底一期工程基本建成投入运营。 1 9 6 5 - 1 9 7 8 年对枢纽编组站、货场、客车技术整备所、包头至万水泉复线、包 头至包头西复线进行了重点改建，1 9 8 1 1 9 8 4 年修建了包头东至万水泉复线和 包头北至打拉亥联络线，1 9 8 6 - 1 9 8 8 年改建包头西编组站，1 9 9 6 - 2 0 0 0 年包兰 线包石段增建第二线和包头西编组站的改扩建工程基本建成。1 9 9 5 年1 2 月包 兰线包石段增建第二线及包头西编组站改扩建设计的基础上编制了包头铁路 枢纽总图规划 包头市有着丰富的资源和雄厚的工业基础，是内蒙古中部经济区的重要组 成部分，也是通往东亚和中亚大陆桥的中枢纽带，是连接我国中西部的交通枢 纽，起着承东启西的重要作用。其地缘关系和资源优势决定了包头在东北亚经 济区和环渤海经济区的开发中，有条件成为一个充满活力的城市 包头铁路枢纽位于阴山山脉南麓的山前洪积冲积平原上，处在华北与西北 的交接地区，是京兰通道中的重要铁路枢纽之一，在我国北方铁路网中起着中 枢和纽带作用。它东接京包铁路，西接包兰铁路，南接包西铁路，并延伸到西 安枢纽：北有包白支线通往白云鄂博矿区，并有包石支线通往石拐煤矿 随着西部大开发战略的逐步实施，包头铁路枢纽在路网中的作用会更加重 要研究包头枢纽，对于研究铁路发展，顺应城市总体发展规划，发展国民经 济，密切地区之间的政治、经济、文化联系，保证京兰通道和包柳通道的运输 畅通，改善铁路运输环境和提高运输效率，以及巩固国防和繁荣社会经济都具 有重要意义。 1 经济特征 包头铁路枢纽直接经济吸引范围主要为包头市辖属的六区一县和两旗。现 有人口2 3 8 1 3 万人，其中市区总人口1 6 5 7 9 万人，是全国2 3 个市区人1 3 超过 百万的特大城市之一包头市是内蒙古自治区的主要城市，为多民族聚居地， 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 有蒙、汉、回、满等3 7 个民族。也是内蒙古自治区最大的工业城市，2 0 0 3 年 包头市完成国内生产总值为4 5 0 2 亿元，其中第一产业为2 3 7 亿元，第二产业 为2 5 3 3 亿元，第三产业1 7 3 2 亿元，三次产业结构成份分别为5 2 、5 6 3 、 3 8 5 多年来，第二产业是包头市经济的主导产业，其中以煤炭、冶金、机 械、电力、化工、轻工、建筑、建材为支柱产业。近年来，第三产业呈持续快 速发展的态势，其增长速度明显高于第一第二产业。产业结构的优化调整，带 动了包头市经济的发展 2 城市规划 根据包头市城市总体规划( 1 9 9 6 - - 2 0 1 0 ) ，城市总体布局及发展方向孥 持“城市相对集中，外围分散的组团式”弹性布局即昆、青区和东河区两个 组团分区相对独立，昆、青区在现有的基础上向南发展形成黄河区。东河区将 在现有的基础上向西发展与沙河镇连为一体外围布置三个组团，在乌素图、 东兴两组团基础上，完善南部沼潭化工区，形成一个组团，这样形成两个城区 组团，外围分散布置三个独立组团的城市弹性结构。 昆、青区( 新市区) 是全市的政治、经济、文化中心，主要布置行政办公、 商贸金融、教育文化、科技信息、生活居住工业重点发展以钢铁、重型载重 汽车、毛纺、麻纺为主要的三大支柱产业，发展稀土工业、电子工业、化学工 业和电力工业等四大优势产业钢铁稀土工业在河西工业区，重型载重汽车 等机械工业在东北郊机械工业区，基本上保持现有用地范围，毛纺、麻纺、电 子工业用地的挖潜改造为主，化学工业用地的以现状的昆区西南部和包头站南 的化工区内以挖潜改造为主 东河区工业重点发展以有色金属为主的冶金工业、以毛纺、皮革、精胶和 食品为主的地方企业的轻工业产业。毛纺、皮革、精胶等地方工业项目仍布 置在河东工业区，规划该地区原则上不再拓展用地，现包头铝厂延伸改扩建的 3 万吨电解铝和拟新建的1 0 万吨电解铝布置在磴口工业区，二道沙河小工业 区和二里半旧飞机场开发的规划工业用地主要安排东河区搬迁的无污染工业 项目和新建工业项目 根据包头市区域社会经济发展战略市域城镇体系为三级布局，市域城镇体 系规划以包头市区为市域核心，以l l o 国道为主轴，呼包、包白、萨托为次轴 多层次，网络状的城镇格局，市区的主要功能以综合行政管理，商贸金融、邮 电通信、交通运输、科研教育、信息咨询、文化教育及生产功能为主。市域 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 中心镇：有萨拉齐镇、金山镇、百灵庙镇萨拉齐镇具有发展采握、轻纺、建 材、农产品加工和商贸的优势，是土右旗的中心，今后应培育主导产业，重点 发展能源工业和农用工业，依靠现有商贸基础，发展第三产业，由农工贸自然 推进型向贸工农结合型经济转变；金山镇是联系包头市区与达茂镇、白云的中 间环节，是全县的政治、经济、文化中心，未来重点发展畜产品加工、采矿、 建材为主的地方工业，积极发展商业服务和交通运输业百灵庙镇是市域北部 中心，是全旗最大的商品集散地。今后要依托城区发展资源型工业，逐步形成 地方特色工业体系到2 0 1 0 年国内生产总值达到1 0 0 0 亿元。重点抓好基础设 旌，生产环境商贸e e , b 建设和经济结构调整，以能源、原材料初加工为主逐步 向能源加工工业的方向转化，逐步调整轻重工业比重，加速发展第三产业。 使各种产业得到协调发展。工业以冶金、机械、化工、电子、轻工、纺织、煤 炭、电力、建材等为主体，重点发展冶金、机械工业建成1 0 0 0 万吨钢铁生 产能力，稀土生产能力1 5 万吨，机械行业将形成年产6 0 0 0 辆重型车，1 0 0 0 辆改装车，3 0 0 辆矿用重型车，4 0 0 0 辆铁路车皮，8 0 0 0 吨起重运输设备，1 亿元汽车配件产值等主要产品能力将包头建成西北地区最大的冶金、机械， 农副产品加工工业和商贸流通，服务业的中心城市。 包头市社会经济发展的规划目标是：大力实旌经济结构调整，科教兴市， 开放先导和可持续发展战略，重点建设稀土科研生产出口，新材料，重型汽车 和工程机械，绿色产业以及军工产品生产基地，积极推进工业化信息化城 镇化进程，全面提高综合经济实力，提高人民生活水平，努力实现经济的跨越 式发展。建设成为经济繁荣科技发达环境优基地。大力发展第三产业，实 现城市综合发展，大力发展商贸旅游信息和服务业。将包头市建成西北地 区商贸中心和物资交流中心。加强交通、通信等基础设施建设，促进社会经济 全面进步 3 交通运输 包头市是我国华北地区主要的交通枢纽，基本形成了以铁路为骨干，公路 为基础，民航和黄河水运综合发展的对外交通体系。 包头铁路枢纽东接京包线，西接包兰线，南接包神铁路，京包线和包兰 线是我国铁路网。八纵八横”主骨架中最主要的横向主干线，即京兰通道。包 神线与神延、西延、西康、襄渝、川黔、黔桂线共同构成了“八纵”之一的 包柳通道。目前已经开始对京兰和包柳运输主通道进行强化建设，近期内将形 成现代化，大能力运输通道随着西部地区铁路网的加强和延伸建设，必将进 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 一步巩固和加强包头铁路枢纽的地位和作用 包头市公路四通八达，现有主要干线2 7 条，总里程3 4 4 3 公里，主要有 l l o 和2 1 0 国道，呼包高速公路已建成通车省道以包白线，呼白线为骨架， 各县，乡均有公路相通，近年来，公路交通条件得到了明显改善公路运输业发 展很快。 包头市民航事业发展迅速。已开通至北京，上海、广州、武汉、西安、太 原、石家庄、兰州等地的航班目前包头机场已经达到4 c 级标准2 0 0 5 年完 成客运量7 0 9 万人次，完成货运量0 0 6 万吨 包头有明显的交通优势和雄厚的经济，科技实力，区位条件好，规划在“十 五”期间及以后。将进一步加快铁路、公路、航空交通建设改造，巩固和增强 包头交通中心城市的功能和地位。 4 主要工矿企业分布现状及其发展 包头是国家重要的老工业基地之一，“一五”期间国家1 5 6 项重点工业项 目中有6 项建在包头，这也为包头的发展奠定了雄厚的基础。工业是包头经济 的主导力量，工业增加值一直占全市国内生产总值的5 0 以上2 0 0 5 年全市 工业增加值占全市国内生产总值的5 3 2 全市实现工业总产值4 2 5 9 亿元。 经过4 0 多年的建设与发展、现已形成冶金、机械、煤炭、电力、电子电 气、化工、建材、纺织、食品、轻工等门类齐全的工业体系，被誉为“草原铡 城”，“稀土之都” 2 2 主要站段技术设备及组织概况 根据铁路运输生产的特点，运输设备可分为两大类：一类是不能移动的固 定设备，是指形成铁路运输通道的基础设施，如铁路区间、车站、机务段等生 产设施和供电、给水固定设备；另一类是能够移动的移动设备，是指实现铁路 运输生产( 或服务) 对象位移所需的运载动力和运载工具，如机车、车辆、动 车组等。铁路通过能力既取决于固定设备的设置数量和相互配置结构，又取决 于移动设备的时空配置，还取决于固定设备和移动设备的相互适配【4 】 为实现运输生产过程，铁路必须具备一定的通过能力。运输设备是形成铁 路通过能力的物质基础，行车组织方式则是通过能力的组织管理因素，包括行 车作业组织、列车运行图类型、车流结构、客货列车分布、机车运用计划等方 面【4 1 。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 0 页 西南交通大学硕士研究生学位论文第”页 铁路通过篚力会随着技术设备和行车组织方法的改善提高，对主要站段技 术设备和组织进行分析，将有助于在改造建设中，有目的地进行改造，通过计 算找出薄弱环节，协调设备改造与运输生产之间的关系，因此是十分必要的。 既有包头枢纽共有车站1 2 处( 详见包头枢纽总布置图) ，其中主要编组站 l 处( 包头西) 。主要客运站l 处( 包头) 、辅助客运站l 处( 包头东) 。主要 工业站2 处( 包头北、新贤城) 。包神铁路与国铁的交接站l 处( 万水泉南) ， 其余均为中间站目前，枢纽内除打拉亥、古城湾2 处车站不办理货运业务外。 其余车站均办理货运业务，其中包头东、包头、包头西、新贤城均办理集装箱 业务另外包头东站有辅助编组的功能，担当京包线到发枢纽环线车流的解编 作业及包头西至包头东的小运转列车的解编作业 1 包头西编组站 包头西编组站是枢纽内主要编组站，也是包钢专用线的接轨站，为双向二 级七场混合布置。上、下行系统均按二级三场布置，上、下行系统之间设有包 钢铁路交接场。其中上行到达场设到发线6 条。上行调车场设调车线1 4 条， 上行出发场设到发线5 条，到发线有效长为8 8 0 m ，下行到达场设到发线9 条， 下行调车场设调车线2 1 条，下行出发场设到发线5 条。部分到发线有效长满 足1 0 5 0 m ；机务段设在上行调车场尾部牵出线与下行到达场问：下行出发场南 侧设有车辆段和货场。 包头西站在路网上属区域性编组站，办理枢纽衔接方向直达、直通及摘挂 列车的改编作业 2 包头站 包头站是枢纽内主要客运站。办理枢纽内大部分客车的始发终到作业。设 有到发线9 条( 含正线2 条) ，其中客车到发线5 条，基本站台1 座，中间站 台2 座，地道、天桥各一处；站内设有机车停留线l 条，机待线2 条；车站西 咽喉北侧设有客车段和客车技术整备所；车场南侧设有贷场，并且有多条专用 线引入 3 包头东站 包头东站目前是枢纽内主要货运站兼辅助客运站。客货纵列式布置，其中 东场( 客车到发场) 设有到发线6 条( 含正线2 条) ，客车走行线l 条，旅客 站台3 座，地道一处。西场( 货车到发场) 为一级二场横列布置，设有到发线 l o 条( 含正线2 条) ，调车线l o 条，；简易驼峰一座，头部牵出线1 条( 7 1 9 m ) ， 西南交通大学硕士研究生学位论文第12 页 尾部牵出线i 条( 4 5 0 m ) ，调车场东咽喉外侧设4 台位站修所；车站南侧设机 务折返段，货场设在东场南侧。 此外，有1 5 条工业企业线在本站接轨东场承担枢纽环线旅客列车、管 内旅客列车到发及旅客列车通过作业；西场办理地区车流的解编和专用线、货 场的取送车作业 4 万水泉南站 万水泉南站是包神铁路与国铁的交接站，也是枢纽内主要货运站之一既 有到发线6 条( 含正线l 条) ，车场西侧设有机务折返段。北、南咽喉西侧均 设有煤场，机务折返段走行线上有煤场专用线接轨，车场东侧设有基奉站台 座 5 包头北站 包头北站为枢纽内工业编组站，也是枢纽内主要货运站之一，主要为包钢 服务；承担包钢铁矿石、石灰石、煤、焦炭的卸车及列车的到发、交接和解编 作业南场为干线列车到发、交接和解编作业车场，为级二场横列式站型， 有到发线6 条，正线1 条，调车线8 条，进出包钢企业车场联络线l 条，南、 北牵出线各l 条，平面调车；西北侧为卸煤场，设有到发线4 条，存车线l 条，解冻库线4 条，空车集结线1 条，翻煤机l 台，南、北牵出线各l 条：南 场北端为卸矿场有到发线1 2 条( 含走行线l 条) ，空车集结线6 条，存车线3 条，进出包钢企业车场联络线l 条，翻矿机3 台，南、北牵出线各l 条r 卸矿 场西侧八公里场有到发线l 条，货物线l 条；卸矿场南端西侧为站修所，有站 修线3 条；卸矿场北端西侧两正线间设有机务折返段 6 机务设备 枢纽内机务设备有：包头西机务段、包头北派驻机车折返段、包头东机务 折返段及万水泉南机务折返所。 2 3 区间通过能力的计算方法 铁路区间通过能力是指铁路区段的每一区间在一定的行车组织条件下，一 昼夜最多所能通过的列车数量( 列数或对数) 【4 】。计算区间通过能力的目的， 在于合理地安排运输生产，保证铁路运输生产适应国民经济不断发展和人民生 活不断提高的需要【1 3 】 通过能力一般要通过区段表现出来，运输设备和行车组织方式都是通过能 西南交通大学硕士研究生学位论文第13 页 力不可缺少的组成部分，二者共同作用、相互影响最终形成区段通过能力区 段通过能力可以定义为在单位时间内通常是一昼夜某一区段所能通过的最大 行车量或列车数、列车对数，是制定运输计划、新建，改建铁路线路、整备运 输设备的重要依据和指标 s 1 区段通常又多个区间组成，一般可分别就每一区间研究列车对区间的占 用，从中找出列车运行最困难的区间，并把这一区间作为整个区段通过能力的 标准区间 区段通过能力是区间通过能力的整体反映。区段内中间站的数量及各区脚 的距离即区间大小不均衡性、列车在各站的追踪、到达和出发问隔时分、客货 列车在各站的起停车附加时分、客货列车运行速度、旅客列车对数和旅客列车 的分布结构等是通过能力计算应当考虑的因素1 1 ”。 2 3 1 扣除系数法 扣除系数是指因铺画一列或一对旅客列车、快运货物列车、摘挂列车，须 从平行运行图上扣除的货物列车对数或列数【7 】 此法是我国采用的通过能力计算方法沿袭传统的非平行运行图通过能力 计算法，先根据线路上占优势的列车数确定最大通过能力，然后以该种列车占 用能力为标准，确定其它列车与该标准列车在能力占用上的换算关系，即所谓 扣除系数，从而确定出非平行运行图通过能力的理论计算值。 一 首先计算平行运行图的通过能力，对于平行运行图，同一区间同方向列车 的运行速度相同，上下行方向列车在同一车站均都采取相同的交会方式，同方 向列车的运行线相互平行，这是平行运行图的特点1 7 】。 平行运行图区间通过能力计算如下式： 当不考虑固定作业占用时间有效度系数时： ：1 4 4 0 ：1 4 4 0 n 一 名一 ( 2 1 ) 当考虑固定作业占用时问而不考虑有效度系数时： n ：( 1 4 4 0 - t j ) n 罔 ( 2 2 ) 当同时考虑固定作业占用时间和有效度时： 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 4 页 ：垒竺! ：刍! ! 曼盘墼 ( 2 3 ) 式中：t 广固定作业占用时间； tr 平行运行图周期： n r 一个运行图周期内所包含的列车对数或列数； d 椭_ - 有效度系数： 在实际计算过程中。可以根据需要确定是否考虑固定作业占用时问、有效 度系数分析以上计算公式可以看出，区间通过能力的大小与t 周成反比，t 周越大，通过能力越小在整个区段，t 周最大的区间就是通过能力最小的区 间，整个区段通过能力受它的限制 在非平行运行图上，铺画着不同速度的列车，各种类别的列车存在着速度 差，从而使运行图周期性规律受到一定程度的破坏。在计算非平行运行图的区 问通过能力时，可利用平行运行图所具有的明显的规律性，在确定平行运行图 区间通过能力后，在此基础上，根据开行快速列车对开行货物列车的影响，扣 除由于受这种影响而不能开行的货物列车数，即可求得非平行运行图的区间通 过能力。 扣除系数法的实质是通过理论分析和大量实际资料统计来研究开行每种 快速列车或摘挂列车给货物列车运行带来的影响程度，据已事先规定出各种列 车的“扣除系数”，扣除系数是指因铺画一列或一对旅客列车、快速货物列车、 摘挂列车，须从平行运行图上扣除的货物列车对数或列数。从而近似地计算出 平行运行图的货物列车区间通过能力嗍计算公式如下： n - 2 n oi ：1 1 1 1 ：- - ( ot t l l - - i ) n , r i i 一( o1 1 1 1 - - 1 ) n 雅( 2 - 4 ) n幸=nt+n謇(2-5) 式中：n 厂非平行运行图的货物列车通过能力； n 广在运行图上铺画的旅客列车的对数或列数； n 健r 在运行图上铺画的快速货物列车的对数或列数： n - 蠹一在运行图上铺画的摘挂列车的对数或列数； o 广旅客列车的扣除系数； o 恢- 快速货物列车的扣除系数； e 一盏- 稍挂列车的扣除系数； 西南交通大学硕士研究生学位论文第15 页 扣除系数法计算的精确性主要取决于扣除系数取值的合理性，是分析计算 区间通过能力最为关键的一步 目前我国铁路通过能力计算在所有技术设备地充分利用为出发点的基础 上，进行了必要的综合调整，使各项技术设备的能力达到最佳匹配，同时也考 虑到设备日常保养维修所需时间以及其工作地可靠性和运输工作质量等因素 2 3 2 其它通过能力计算方法 1 最小列车间隔时间法 目前德国铁路采用的通过能力计算方法。最小列车追踪间隔时间是指从前 行列车占用区间时间始点至邻接后占用区间时间始点止的时间间隔，可以用图 解法或计算法就所以可能出现的相邻两列车种类组合分别确定 4 1 在确定最小列车追踪间隔时间的基础上，可以用运行图相关法和不相关法 确定平均最小列车间隔时间。 ( 1 ) 运行图相关法 根据每种相邻两列车i 和j 列车组合的组数瑚及其相应的最小列车追踪问 隔时间k ，列车占用区间的总时间b 可按下式计算： 三 曰= 艺h ， i , j = l ( 2 - 6 ) 式中；卜_ 列车种类组合的现行列车； j 列车种类组合的后行列车； m 一列车种类组合数； i ：旦 若全部列车数用n 表示，则平均最小列车追踪间隔时间1 ( 2 ) 运行图不相关法 当所研究区段还没有运行图提供时，那么可以认为相邻两列车i 和列车j 种类组合的出现是随机的。在这一情况下，以每一种列车的列车数为依据并按 下式计算平均最小列车追踪间隔时间： 三 一 n j 一 ，= 兰 己n i 以 西南交通大学硕士研究生学位论文第16 页 式中：n i 弩列车种类i 、j 的列车数。 2 利用率法 日本铁路新干线为客运专线，有些既有线为客货混跑线路日本铁路将通 过能力区分为极限通过能力和实用通过能力，实用通过能力是以极限能力乘以 能力利用率求得，有简易式和山岸式等多种计算方法 单线区问的实用通过能力广泛使用简易式算法，其公式为： n ：1 4 4 0 x ， t4 - $ ( 2 8 ) 式中：n - - - - - 区间通过能力； f 列车站阅平均运行十分： s 办理接发列车作业时分。根据闭塞方式取值，自动和半自动闭塞为 1 5 m i n ，其它闭塞方式为2 5 m i n ； f - - - - - 能力利用率，在0 5 s _ - o 7 0 问取值，一般为o 6 这一公式按每一区间计算，未考虑与邻接区间的配合，也没有考虑快速列 车的通过能力，精确度不高，但计算简单，易于掌握 双线区间通过能力的简易计算公式如下： n - - 而h v 等而x r协，。+ ( ，+ + d 矿。 ( 2 9 ) 式中：n 单方向的区间通过能力，应按上下行方向分别计算； h 一列车追踪运行间隔时间，一般取4 6 m i n ： y 低速列车与高速列车之间的连续到达最小间隔时间，一般取 i d l j m ； i i 高速列车与低速列车之间的连续出发最小间隔时间，一般取 2 5 n l i n ： v _ 一高速列车比重； v 低速列车比重： 卜通过能力利用系数，按区段性质确定，一般取o 6 _ _ o 7 5 。 3 计算机模拟法 随着计算机编制列车运行图研究的深入，计算机模拟法已经达到广泛应 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 7 贾 用计算机模拟法就是列车运行图的图解法，是由计算机模拟入工铺画列车运 行图，严格按铺图标尺，通过紧密铺画各种列车运行线。精确确定区段通过能 力的方法 目前，由于各种列车扣除系数难以精确确定，因此，计算机模拟法一般是 在某种特定条件下进行的，是根据某种原则，在固定某些种类列车数量( 当然 这些列车可能有不同的铺画方案) 的前提下，通过计算机模拟人工铺画满表运 行图，确定其它种类的列车数量 2 3 3 计算方法比较分析 德国和日本铁路与我国采用的运输方式存在很大差异，区间通过能力计算 方法也不相同，主要特点是不选定以某种列车为计算基础，而是考虑各种列车 在运行图上相互配置即各种列车的开行数量和运行线排列顺序的随机组合因 素的种种可能性来综合计算，并且规定有足够的能力