（安全技术及工程专业论文）既有铁路繁忙干线提速改造研究.pdf

a b s t r a c t i nt h ep a s t8y e a r s ，t h es p e e d r a i s i n g5t i m e s ，t h eg u e s t sv o l u m e a n dg o o d st r a n s p o r t e do ft h er a i l w a yh a sg r o w t ho fac e r t a i nd e g r e e ， b u tt h es h a r es h r i n k si nt r a n s p o r t i n gm a r k e td a yb yd a y ，a n di nt h e p a s s i v ep o s i t i o ng r a d u a l l yd u r i n gt h e c o m p e t i t i o n w i t ho t h e r t r a n s p o r t a t i o nw a y a ni m p o r t a n tr e a s o np a s s e n g e ra n dg o o d s1 e f tt h e r a i l w a ya n du s e do t h e rw a y sa r et h eo p e r a t i o no ft h er a i l w a yt r a i n i sl o wi ns p e e d u n d e rt h em a r k e t e c o n o m yc o n d i t i o n ，t h es p e e d q u e s t i o no ft h er a i l w a yi sn o tm e r e l yt h eq u e s t i o nt h a ts u r v i v e s ，b u t a l s ot h ee n t r yo fm a n a g e m e n ts y s t e ma n ds t y l eo fe c o n o m i c i n c r e a s e e s p e c i a l l y t h i s t h e s i s c o l l e c t s m a i ns o c i a le c o n o m i cc h a r a c t e r i s t i c ， e o m m u n i c a t i o n sa n dt r a n s p o r t a t i o ns i t u a t i o no ft h et h er a i w a yf r o m s h e n y a n gt os h a n h a i g u a n ，a n a l y s ep o s i t i o na n df u n c t i o nt h a ti t i si n t h er o a dn e t w o r k ，s t u d yi t sc u r r e n ts i t u a t i o na n df u t u r ed e v e l o p m e n t t r e n d ，a n dm a k eap r e d i c t i o nt h ef l o w sa n dt h ev o l u m eo fg u e s t sa n d g o o d st ot h en e a r ，l o n g t e r mo ft h er a il w a yw i t ht h es c i e n c ea n d r a t i o n a lm e t h o d c o l l e e t i n gt h et e c h n o l o g i c a lt e r m s ，o p e r a t i o nc h a r a e t e r i s t i co f t h et h er a i l w a yf r o ms h e n y a n gt os h a n h a i g u a n ，p o i n t i n gt h em a i nw e a k l i n ko fr e s t r i c t i n gr a i l w a yt r a n s p o r tc a p a c i t y w i t hp r e d i c t i o na n d n a t i o n a la r e ad e v e l o p m e n tp l a no ft h et r a n s p o r ti n g s y s t e m ，p u t f o r w a r dt h en e c e s s i t yt h a te l e c t r i f i c a t i o nr a i s i n gs p e e da n dt h em a i n t e c h n i c a ls t a n d a r d t h ek e yp a r to ft h i st h e s i s ，n a m e l ya i ma ts t u d y i n go ne x i s t i n g r a i l w a ys p e e d r a i s i n gs c h e m e ，o nt h eb a s i so fa n a l y s e dt h a te x i s t i n g e q u i p m e n ta l l o c a t e st h eq u a n t i t y ，a b i l i t yu t i l i z a t i o nr a t i oa tt h e m a i ns t a t i o n ，p o i n t i n go u td e f i c i e n c yo ft h ea b i l i t yo ft h ee q u i p m e n t a f t e rr a i s e i n g s p e e d i n t h e c o u r s eo f r a i s i n gs p e e d a n d r e c o n s t r u c t i o n ，p r o p o s et ot h es c h e m et h a te x p a n d sc a p a c i t ya n d 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 i i 页 r e c o n s t r u c t i o no f51 a r g es t a t i o n s s h a n h a i g u a ns t a t i o ni sg r e a t e s t t ot r a n s f o r m ，a f t e rt h ec o m p a r i s o na d v a n t a g ea n dd i s a d v a n t a g eo fe a c h s c h e m e ，p r o p o s i n gt h ee a s tp r o l o n gs c h e m ei st h es c h e m eo fa c c o r d i n g t ot h ed e m a n d o ft r a f f i ev o l u m ei nd e s i g ny e a r ，a n dt h e r ei st h e a d v a n t a g eo fr e a s o n a b l es t a t i o nm o d e l ，l i g h t t oi n t e r f e r e ，i s s u i t a b l ef o rt h er o a dn e t w o r kt 0r u n i tu s e st h em e t h o do fa v e r a g e m i n i m u mt r a i ns p a c i n gi n t e r v a ll a wt oc a l c u l a t et h ee v e r ys e c t o r h a n d l i n gc a p a c i t yo ft h er a i l w a yf r o ms h e n y a n gt os h a n h a i g u a na f t e r r a i s i n gs p e e d t h i st h e s i ss e t su pt h ea d j u s t i n gm o d e l o f r a i l w a y t r a i n o p e r a t i o n s ，p o i n t i n go u tt h ef a c t o r sa n dp r i n c i p l e st h a tn e e dt ob e c o n s i d e r e df o rr e g u l a t i n gr a i l w a yt r a i no p e r a t i o n si nd o u b l e - - t r a c k r a i l w a y k e yw o r d s ：e x i s t i n gr a i l w a y ：e l e c t r i f i c a t i o n ：r e c o n s t r u c t i o n f o r h i g h e rs p e e d 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 世界铁路发展的趋势 速度是一切交通工具为之追求的目标。纵观世界交通发展的历史，就是 一都速度的竞争史。从1 8 2 5 年英国颠托克顿开出世界上第一列火车到本世 纪初，火车以其快捷的优势很快进入鼎盛时期。6 0 年代的日本，7 0 年代的法 国、德国等西欧国家，又以开行时速为2 0 0 2 5 0k m 以上的高速列车，遏制了 高速公路和航空运输咄咄迢人的势头，使即将成为“夕阳工业”的铁路运输 焕发了新的生机。时至今日，西方国家都竟相将发展高速铁路作为一项长远 发展战略，就连从3 0 年代开始大拆铁路、索有“汽车王国”之称的美国，也 对铁路进行了重新评估，正筹划建设高速铁路。欧洲共同体成员国还制定了 规划，将在整个欧湔大陆建成四通八达的高速铁路网。由此可见，提高列车 速度，发展高速技术。是全球铁路发展的趋势，也是中国铁路发展的必由之 路。 早在2 0 世纪4 0 年代初，铁路列车的速度已经达到了较高水平，旅客列 车平均速度达5 5 k m h 。第二次世界大战使得歹蚝车速度有所下降，但不久即 开始回升，到1 9 6 2 年，已有2 0 多个国家干线铁路的列车平均速度达到 6 1 5 k m h ，较1 9 4 8 年提高约2 3 。美国快速旅客列车最高技术速度1 3 2 k m h ， 最高允许速度1 7 0 k m h 1 8 0 k m h ，最高直达速度1 0 0 k m h 1 2 0 k m h ；英国 铁路列车最高允许速度1 4 0 k m h ，最高直达速度1 0 5 k m h ；原联邦德国铁路 最商直达速度9 0 k m h l l o k m h ；法国铁路最高齑达速度i 0 7 5 k m h ，最高 运行速度1 3 6 6 k m h 。此外，日本、法国、原联邦德国、英国和意大利等国 铁路还试运行了最离速度2 0 0 k m h 的列车。 2 0 世纪6 0 年代中期，随着列车速度达2 0 0 k m h 以上的高速铁路专线投 入运用及其发展，使铁路又出现了新的生机，麸此，铁路进入了离速化发展 的阶段。 2 0 世纪8 0 年代以来，随着高速铁路的迅速发展，既有铁路的提遮改造 得到普遍的重视。除了已发展高速铁路的日本、法国和德国等主要国家外， 北美和欧洲各国也积极进行列车提速。旅客列车最高速度达到或超过 1 4 0 k m h 和旅行速度在l o o k m h 以上的，除了欧洲铁路及美、臼等国外，还 有亚洲的韩国、印度和非洲的埃及。 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 在国外，修建高速铁路的同时，仍在大力改造繁忙铁路干线，以建立 和扩大本国、本地区的快速或高速旅客列车系统。其中既有铁路繁忙干线提 速的发展更为迅速。如法国，全国共建有2 7 0 3 0 0 k m h 的高速线约1 3 0 0 k m ， 但最高速度达1 6 0 k m h 及其以上的既有线路达l 1 0 0 0 k m 以上，t g y 列车下高速 线在既有线上运行的长度往往是通过高速线长度的几倍，所以必须使在这 些既有线上运行的t g v y 0 车也保持较高的运行速度。 1 2 我国铁路列车提速的历程 在我国，由于经济实力相对发达国家还比较落后，投入资金有限，所以 一次性修建高速铁路客运专线还不成熟，只能是选择既有线条件比较好的区 段，加以改造。通过加强线路养护、更换提速道岔、道口改为立交、两侧线 路封闭的方法，即可把列车的速度提高到1 4 0 k m h 2 0 0 k m h 。这种做法既可 以收到立竿见影的效果，又可以节省资金，适合我国的国情和铁路运输现 阶段的需求。繁忙干线进行提速改造，更是直接关系到铁路的生存和发展。 “八五”末期，铁道部党组做出抉择：在主要的繁忙干线上把旅客列车 时速提到1 4 0 公里1 6 0 公里。1 9 9 5 年9 月，首次客货列车提速试验在沪宁 线进行后，各大干线的提速试验此起彼伏，重载列车提速试验、电气化铁路 提速试验也相继宣告成功。 t 9 9 7 年4 月1 日，全路实施新的列车运行图，京广、京沪、京哈三大 干线全面提速，中国铁路波澜壮阔的大提速正式启动。第一次大厩积提速后， 铁路旅客列车最高时速达到1 4 0 公里。在提速里程方面，线路允许速度超过 时速1 2 0k m 的线路延长为1 3 9 8k m ，其中时速1 4 0k m 的线路延长为5 8 8k m ， 时速1 6 0k m 的线路延长为7 5 2k m 。 1 9 9 8 年1 0 月1 日，第二次大面积提速使京广、京沪、京哈三大干线客 车最高时速达到1 6 0 公里，广深线采用摆式列车最高时速达到2 0 0 公里。线 路允许速度超过时速1 2 0 k m 的线路延长为6 4 4 9 k r a ，其中时速1 4 0 k m 的线路 延长为3 5 2 2k m ，时速1 6 0 k m 的线路延长为1 1 0 4 k m 。 2 0 0 0 年1 0 月2 1 日，实施第三次大面积提速，旨在贯彻落实党中央、国务 院关于西部大开发的战略决策，缩短东西部地区的时空距离，进一步密切东 西部的人流、物流和信息流，促进西部的开发开放。陇海、兰新线的提速大 大缩短了旅客列车的运行时间，北京西至乌鲁木齐全程旅行时间不到4 8 小 时，上海至乌鲁木齐全程旅行时间不到5 1 小时。旅行时间分别缩短约1 2 小时 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 和1 4 小时。线路允许速度超过时速1 2 0 k m 的线路延长为9 5 8 1k m ，其中超过时 速1 4 0 k m 的线路延长为6 4 5 8 k m ，超过时速1 6 0 k m 的线路延长为1 1 0 4k m 。 2 0 0 1 年1 0 月2 1 日，中国铁路实施第四次大提速。提速范围主要是京 九线、武昌一成都( 汉丹、襄渝、达成) 、京广线南段、浙赣线和哈大线；旅 客列车平均旅行速度每小时提高2 公里，达到6 1 9 2 公里小时，其中，特 快列车为8 8 o l 公里小时，快速列车6 3 7 1 公里小时，普通快车5 8 9 4 公里小时。提速延展里程增加到1 3 万公里，覆盖了全国主要大、中城市。 线路允许速度超过时速1 2 0 k m 的线路延长达1 3 1 6 6 k m ，其中时速1 4 0 k m 的线 路延长达9 7 7 9 k m ，时速1 6 0 k m 的线路延长达1 1 0 4 k m 。 经过前三次提速，铁路旅客和货物周转量连年增长，平均增长率达到 6 8 ，其中客票收入的年增长率高达1 1 8 ，超过了公路、水运的增长幅 度。1 9 9 7 年2 0 0 0 年四年累计增收8 3 8 亿元，1 9 9 9 年提前一年实现扭亏目 标，2 0 0 0 年实现赢利5 亿元，2 0 0 1 年1 月9 月铁路运输收入创历史最高 水平，并实现了税收的相应增长。 前4 次大提速在大幅度增加我国铁路提速线路里程的同时，也相应提 高了列车运行的最高速度，其中快速歹0 车最高运行速度达到了1 6 0k m h ， 非提速区段快速列车最高速度达到了1 2 0k m h 。 2 0 0 4 年4 月1 8 日，中国铁路实施第5 次提速。通过第五次大面积提 速调图，铁路提速网络总里程达到1 6 5 0 0k m ，其中时速1 6 0 k m 及以上提速 线路7 7 0 0k m 。几大干线开行1 9 对“一站直达特别快车”，主要城市间客 车运行速度进一步提高，旅行时间大幅压缩，北京至上海、哈尔滨、武昌、 西安分别压缩2 h 左右，这是一个新的列车品牌，浓缩了铁路运输管理的新 成果，展示了铁路运输生产力发展的新水平，体现了“以人为本”的新理念。 随着陇海线郑徐段电化、兰新线全线贯通复线、沪杭线电化、浙赣线电 化、渝怀线和遂渝线建成投产、达成线改造、武九线建成复线、胶济线电化 等工程的完成，铁路将实施第六次大面积提速，部分提速干线列车时速将提 高到2 0 0k m ，全国铁路快速线路总里程将达到2 万公里。 1 3 第五次大提速后铁路运输发生的几大变化 2 0 0 5 年4 月1 8 日，全国铁路实施第五次大面积提速和调整列车运行图。 几大干线的部分地段线路基础达到时速2 0 0 公里的要求，提速网络总里程达 到1 6 5 0 0 多公里，其中时速1 6 0 公里及以上提速线路7 7 0 0 多公里。主要城 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 市间客车运行速度进一步提高，旅行时间大幅压缩。货车速度也有所提高。 这次大提速后铁路运输发生的几大变化： 1 直达特快“公交化”运行 第五次提速新增开1 9 对“z ”字头直达特快旅客列车，采用国内最先 进的庞巴迪和2 5 1 型客车，最高运行速度达到1 6 0 公里，途中一站不停，实 现点到点运输，主要安排在客流量较大的北京至上海、杭州、扬州、南京、 苏州、合肥、武汉、长沙、哈尔滨、长春、西安和天津至上海1 3 个城市始 发、终到，实现大城市间旅客快捷运输；直达特快列车采用追踪连发方式， 例如，京沪线上行直达特快列车，连发1 1 列，间隔7 分钟；其中有1 2 列“点 到点”直达特快列车，平均每4 5 分钟到达一列，实现了公交化的运行方 式，让更多的旅客能够选择黄金时段乘车。 货运方面，增开北京至哈尔滨、上海、广州3 对特快行邮专列，全程按 直达特快列车等级运行；新增开北京至乌鲁木齐、广州至上海2 对快速行邮 专列，全程按快速旅客列车等级运行；新增加固定车底的冷藏快运专列和集 装箱快运专列。 2 夕发朝至时段更好 第五次提速后的列车运行图进一步优化发到时间，用最好时段开行夕发 朝至列车，将始发时间全部调整在1 7 点至2 3 点，到站时间全部安排在次日 5 点至l o 点，把方便让给旅客。并根据客运市场的需求，增加了夕发朝至 列车的开行数量，直通夕发朝至列车由1 1 8 列增至1 6 9 列，管内夕发朝至列 车由1 1 9 列增至1 3 6 列。同时，为满足旅游经济、假日经济强劲增长需要， 还增加了旅游专列运行线，跨局旅游专列由2 8 对增加到3 9 对。 此次提速统筹考虑我国东、西、中部地区经济互补、协调发展的需要， 进一步优化了五定班列的开行方案，安排五定班列9 2 列，包括9 列冷藏快 运专列和1 对双层集装箱快运专列，初步形成了覆盖全国8 0 个主要货物集 散地的班列运输网络。此外，为了使港澳地区与内地建立更紧密的经贸关系， 提高了三趟供应港澳鲜活快运列车的旅行速度。 3 去往大城市旅途缩短2 小时 全国各主要城市间的旅行时间进一步压缩，其中北京至上海、杭州、南 京、合肥、哈尔滨等地的旅行时间均缩短2 小时左右，货车速度也有提高。 这次提速的直通运力优先安排在北京、上海、广州、武汉、西安、成都六大 客运中心城市，有效缓解这些地区运力紧张的状况。此外，新图还提高了 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 4 2 对直通旅客列车的等级，其中3 0 对安排在北京等六大客运中心城市。共 开行直通客车4 0 7 对，增加4 4 对，直通客车由8 0 4 万座增加到9 1 万座， 占总客车对数的比重从3 0 提高到3 5 。 4 重载运输扩充运能 新图力求通过实现新增能力与既有能力的有效衔接，点线能力的合理配 套，达到铁路整体能力的最大化。此次提速调图，增加繁忙干线分界口客货 列车对数，大力发展重载运输，扩大了路网整体运输能力。 列车开行结构得到优化。新图在客运需求旺盛的京沪、京广及进出西南 等方向增开客运列车，在能力虚糜的区段压缩短途客车；主要干线列车密度 进一步加大，京沪、京广线等运输能力紧张的繁忙干线是新图安排列车密度 最高的区段。 以大秦线开行万吨重载列车为标志，铁路重载运输得到较快发展。新图 安排大秦线货物列车总数达到9 5 对，其中万吨列车8 对，9 0 0 0 吨级列车2 0 0 对；哈大、沈山、京山、京沪、京广、陇海线等线路组织开行5 0 0 0 吨系列 货物列车；全路1 0 个分界口提高列车牵引重量，平均提高2 8 5 吨，山海关 口的5 0 0 0 吨重载列车由6 对增加到1 8 对，符离集口的直通货物列车平均提 高到5 0 0 0 吨。 车流径路和货物列车编组计划进一步优化。根据新的车流径路，全面优 化了编组站分工，在编组站能力和分类线的使用上，进一步加大了向远程和 超远程技术直达列车的倾斜力度。 此外，铁路部门将有限的运力资源向关系国计民生的重点物资倾斜。共 安排大宗货物直达列车运行线1 8 1 条，总运量达到1 1 4 3 3 万吨。直达列车运 输品类由煤炭、矿石和焦碳，扩展到石油、钢铁、水泥和非金属矿石，煤炭 以外的直达列车运行线由7 条增加到5 2 条。 5 两个火车头实现双保险 铁路部门在这次提速中采用新技术、新装备，确保列车安全，改善旅行 环境，提高服务质最。据介绍，直达特快列车使用双机车j 也就是两个火车 头来牵引，功率提高一倍，正常时两个机车同时牵引，万一某个机车出现故 障，另一个可继续工作。提速客车装备了小间隙自动车钩和密接式车钩，有 效减少了车辆冲撞，旅客乘车的舒适度明显改善。2 5 1 型提速客车全部安装 了集便装置，粪便不再直接排向车外，将有效保护旅客健康和铁路沿线环境。 机车长交路实现全新布局，广泛推行长交路、轮乘制。六大干线客运机 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 车交路由平均4 9 8 公里延长到9 0 5 公里，直通货物列车机车交路由2 8 2 公里 延长到5 1 9 公里。京沪线直达特快列车交路由3 个调整为1 个，北京至杭州 一站到达，中途不换机车，交路长达1 6 4 3 公里。机车运用效率大幅提高， 共节省机车3 1 3 台。车辆保证距离大幅延长，六大干线直通货物列车列检作 业区段由5 6 个调整为2 0 个，作业区段平均长度由1 7 6 公里调整为4 9 3 公里。 通过优化旅客列车运行方案，全路使用客车车底1 8 7 3 组2 7 7 1 3 辆，节省3 7 组6 6 0 辆。修程修制发生重大变化，大力推行“免维修”，延长检修周期。 1 4 国内夕卜铁路提速研究现状 铁路列车提速的研究与实践，国外已有几十年的历史，我国近几年来也 进行了大量的工作，取得许多瞩目的成绩。许多学者都对列车提速涉及的机 车、车辆、线路、信号等工程技术及设备、提速对行车安全的影响等问题进 行了研究；取得了很大成绩。在运输组织方面，列车提速后客货列车运行新 模式对运输能力的影响，列车提速后客货列车速度的相互匹配、客货列车的 开行数量及方案、列车运行图编制、天窗的开设形式及开设时间、调度指挥 等问题进行了许多研究，取得了一批重要的研究成果，为发展快速、高速铁 路提供了很好的参考和借鉴，并在实际工作中起到了很好的指导作用。 1 4 1 国外研究现状 前苏联研究得出：对客货混运的既有线，旅客列车最高速度可在2 0 0 k m h 以内，而有轨的机车车辆在客运专线上运行，技术上可以实现旅客列车最高 速度在3 5 0 k m h 的范围内。 1 9 9 9 年初，美国决定在中西部地区实施既有线铁路( 约4 8 0 0 k m ) 列车提 速工程。按设计方案，在主要方向实现快速旅客运输，列车运行速度提高到 1 7 5 k m h 。 2 0 0 0 年，俄罗斯铁路研究开行优质服务列车的设计和适应提速要求的 既有线技术改造的具体方案，制定了2 0 0 0 年一2 0 1 5 年旅客列车快速和高速 运输发展纲要及分阶段实施计划，确定了快速和高速列车运行的最大速度目 标值是：快速列车1 4 1 2 0 0k m h ；高速列车2 0 1k m h 及以上。 德铁对既有线改造的目的是获得更高的速度和更大的能力。所有改造的 措施都遵循经济性这个原则。因此，根据市场对不同线路所提出的不同运量 和运输质量的要求，制定了不同的提速目标值，采取了不同的措施；对属于 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 干线的既有线，主要采取改造线路基础设施的措旌，将速度提高到2 0 0 k m h ， 对于支线，则采用先进的摆式列车，将速度提高到1 6 0 k m h 。对于同一线路 的改造也遵循经济性的原则，根据线路的条件，提出不同的速度目标值，以 减少工程改造费用。 目前世界上对繁忙干线的提速改造，速度目标值大多在1 4 0 1 6 0 k m h ， 如华盛顿一波士顿的东北走廊，伦敦爱丁堡的东海岸干线和莫斯科列宁 格勒( 现圣彼得堡) 干线，萁距离分别为7 3 5 k m 、4 4 3 k m 和8 5 0 k m 。要将速 度目标值提高到2 0 0 k m h 时，需要相当大的投资。如前苏联莫斯科一列宁格 勒干线，旅客列车最高速度从1 6 0 k m h 提高到2 0 g k m h , 共花了2 0 年( 1 9 6 4 - - 1 9 8 3 ) 时间，平均旅速为1 3 0 4 k m h ，平均改造费用为3 4 0 0 卢布k m 。 国外铁路提速的经验表明，最高速度提高到2 0 0 k m h 时，对既有客货混 运的线路，需要改善线路断面，采用多显示( 四显示等) 机车信号或增加信 号显示。如日本和法国，当速度超过1 6 0 k m h 时，用列车速度控制设各补充 地面信号系统；德国铁路则采用连续式列车速度控制装置，它既能减轻司机 畸望信号的负担，又能为程序控制列车运行操作提供条件。这样，首先能提 高各种速度列车渑运线路的通过能力。另外，需要提高制动技术，如采用电 子制动和磁轨制动。还要将平交道口改为立交等，德国在速度超过1 6 0 k m h 时，把道口安全控制纳入连续式列车控制设备内。 对通过能力有富余的线路，为提高部分旅客列车速度，很多国家研究采 用摆式车体方案，认为摆式列车是用改进车辆代替改造线路提速的重大技术 改革。据一些国家的实践证明，它可提高列车通过曲线速度约2 0 4 0 ， 平均速度约提高1 5 2 0 。但因只能提高一部分旅客列车的速度，而对繁 忙干线其它列车的影响很大，故扣除系数急剧加大。而很多国家一时难以确 定采用这种方案是否可行，就首先进行实际实验后再定，如美国东北走底就 曾进行过这种方案的试验，而奥地利认为这种方案在繁忙既有线铁路不合 算，难以达到扩能的目的。 1 42 国内研究现状 铁路提速的主要手段就是进行既有线改建和修建客运高速线两种手段， 两者各有优缺点，既有铁路改建需要的资金投入较少，工程量较小，工期 短，适合现阶段部分重点区段，尤其是短距离运输的提速需要。 铁路既有线实施全面提速战略，是一项开创性的事业，特别对于我们这 铁路既有线实施全面提速战略，是一项开创性的事业，特别对于我们这 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 样一个生产力水平较低、经济发展不均衡、铁路现代化程度还不高、正处于 市场经济初始阶段的国家来说，还有许多问题亟需研究解决。 虽然我国实施铁路的提速战略时间较短，但国内学者对提速所涉及技 术、组织、管理等问题都有了较详细的研究，并取得了一些重要的成果。 在能力方面，当列车最高速度达到1 4 0 1 6 0 k m h 时，首先对能力的影 响较大。列车运行速度若改变，旅客列车扣除系数就要随之变化。当客货列 车运行速度之比增大，即客货列车速差增加时，旅客列车扣除系数会增大； 当客货列车运行速度之比减小，即客货列车速差减小时，旅客列车扣除系数 会减少。 当客货列车都提速，并实现客货列车运行速度的合理匹配，即客货列车 运行速度之差较现行缩小时，提速后线路区间货物列车通过能力不仅不会下 降，反而还会有所提高。 当旅客列车提速，货物列车不提速，提速旅客列车扣除系数增大，降低 区间货物列车通过能力。四显示信号制式，客货列车提速，速度匹配时，可 增加区间列车通过能力。 客货列车的合理匹配，是由线路、机车、车辆技术装备条件和运能的需 要等多种因素所决定的。从提高线路运输能力和节省投资分析，近期繁忙干 线提速客货列车速度，客车应达到1 4 0 k m h ，货车应达到8 5k m h 为宜。 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 第2 章沈山线线路概况及其在路网中的作用 2 1 既有线基本概况及运营特征 沈山线是铁道部全路规划“八纵八横”中京哈通道的组成部分，其修建 及改建过程如下：沈山线于1 8 9 4 1 9 0 9 年建成单线，1 9 4 1 1 9 4 5 年改建为双 线。解放后1 9 5 5 1 9 6 0 年全线改造为自动闭塞系统；1 9 8 5 年为开行组合列 车，7 个车站到发线延长至1 7 0 0 m 。8 0 年代至9 0 年代，全线陆续进行了1 0 5 0 工程改造和换铺无缝线路的工程。1 9 9 6 年实行了提速改造、更换了提速道 岔。全线u m 7 1 、四显示自动闭塞改建工程于1 9 9 9 年1 月开通，追踪间隔 按6 分钟布置，目前按8 分钟运行。 沈山线全长4 1 9 9 公里，现有车站3 2 个。其中，按技术作业性质分： 编组站1 个，区段站3 个，中间站2 8 个；按等级分：特等站1 个，一等站 2 个，二等站1 个，三等站7 个，四等站2 0 个，五等站1 个。 沈山线为自动闭塞双线铁路，内燃牵引货物列车质量为4 0 0 0 吨( 部分 列车5 0 0 0 吨) 。随着秦沈客运专线的开通运营，沈山线从客货混跑，逐步转 变为以货物列车为主的进出关主要通道之一。 2 2 沈山线在国民经济与铁路网中的作用 本线地处我国北部沿海，线路自山海关引出后，向东北方向延伸，经过 葫芦岛市、锦州市进入沈阳枢纽。该线跨越了河北、辽宁两省，沿线是我国 华北、东北的经济、文化、交通发达地区。秦皇岛市处于东北、华北结合部， 是我国沿海开放城市之一，也是唯一具有现代化大型港口作依托的中等城市 和我国北方旅游名城；葫芦岛市是辽西走廊新兴的工业城市：锦州市是辽西 地区的经济、文化和商贸中心；沈阳是辽宁省省会，东北地区的商业、贸易、 经济、科技中心，也是全国重要的工业基地。沈山线提速改造工程，将把京 滓冀地区及传统的重工业基地、能源和粮食基地东北地区更加有机地结合起 来，对于促进国民经济的发展具有极其重要的作用。 沈山线西与京山线相连，在山海关与秦沈客运专线交汇，在东北西部有 锦承、魏塔、沟海等干支线接入，东端经沈阳枢纽与哈大、沈吉、沈丹、苏 抚线相连，全线共连结干支线近十余条，是我国铁路网最主要的干线之一和 铁道部“八纵八横”规划中京哈通道的重要组成部分，在铁路网中处于十分 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 0 页 重要的地位。因此，沈山线提速改造对保障进出关通道的畅通具有十分重要 的意义。 2 3 沈山线主要相邻线路建设情况 2 3 1 秦沈客运专线 1 9 9 9 年8 月，秦沈线正式开工建设，总投资1 5 9 6 亿元。经过三年多的 紧张施工，于2 0 0 2 年1 2 月秦沈线正式建成竣工，2 0 0 3 年1 0 月开始运营，实 行车务、工务、电务一体化管理。现运行的图定旅客列车为1 8 对，行包专 列l 对，可逐步承担全部直通客流，既有的沈山线只承担货物列车和地方客 流的运输。两线具有的强大通过能力，将彻底改变进出关客货运输能力不足 对国民经济发展的瓶颈制约状况，并推动东北地区和环渤海湾经济区的国民 经济持续发展。 2 3 2 沟海线 沟海线是沈山线和哈大线的联络线，关内往返大连的旅客列车以及大石 桥以南的进出关货物列车，经由沟海线比经由沈阳可缩短运程2 1 0 k m ：鞍山 地区的进出关货物列车，经由沟海线比经由沈阳可缩短运程1 0 2 k m 。沟海线 进行的电气化改造，目标速度为1 4 0 k m h ，全线站线有效长为1 0 5 0 m ，并修 建与秦沈客运专线间的联络线，可以将大连、沈阳经由沟海线运行的全部旅 客列车经联络线至客运专线运行，而大郑线的旅客列车、锦州一北京间的旅 客列车，以及救援列车需经该联络线上下客运专线。 2 4 沈山线在运营中的主要薄弱环节 1 运输能力有待提高。随着国民经济的不断发展和人民生活水平的不 断提高，客货运量将以一个较快的速度增长。在综合考虑路网结构、客流特 点、现行旅客列车开行方案等因素的基础上，采用“四阶段”法进行o d 预 测，可得出设计年度山海关口进出关客运量。预计2 0 1 0 年，山海关口进出 关客运总量4 2 6 0 万人；2 0 1 5 年，5 0 6 0 万人。沈山线通过运量主要是哈大线 及以东北地区与关内北京、天津及以远的货物交流。预计沈山线全线通过运 量2 0 1 0 年上行为3 9 2 0 1 0 4 t ，下行为4 8 1 1 1 0 4 t ：2 0 1 5 年上行为3 9 3 1 1 0 4 t ， 下行为5 5 7 3 1 0 4 t 。为满足运输质量不断发展的需要，沈山线不仅要有较大 的运输能力，而且要有较高的运输质量。另外，随着旅客列车速度的不断提 西南交通大学硕士研究生学位论文第11 页 高，客货列车速差加大，线路区间的通过能力也难以满足客货运输的需要。 2 牵引动力相对落后。沈山线以内燃机车作为牵引动力，机型为d f 4 及d f 8 b ，与电力机车牵引相比，存在着牵引动力小、运营成本高、不适应 国家能源、环保政策和铁路技术发展的形势，也不利于客货列车的提速。随 着秦沈客运专线的开通运营，本线将作为进出关的货运大通道，内燃机车将 难以承担逐步增加的货物运输任务。 3 客货列车运行速度需要进一步提高。提高客货运输产品质量，是铁 路适应市场发展需求的当务之急。根据沈阳铁路局列车运行时刻表的数 据，秦皇岛沈阳间客车旅行速度平均为7 8 1 k m h ：山海关一沈阳间货车旅 行速度为2 9 7 3 9 5k a n f h 。这种状况与日益增长的客货运输数量和质量需求 不适应。电力机车技术速度高、牵引力大，有利于客货列车运行质量的进一 步提高。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 2 页 第3 章沈山既有线与设计线的主要技术标准 3 1 沈山既有线与相邻线主要技术标准 主要技术标准见表3 - 1 。 表3 1既有线与相邻线路主要技术标准表 3 2 设计改造线路主要技术标准 铁路等级：i 级 正线数目：双线 限制坡度：4 牵引种类：电力 机车类型：暂定客s s 9 、货s s 4 牵引质量：5 0 0 0 t 到发线有效长：1 0 5 0m ，部分8 5 0m 最小曲线半径：1 6 0 k m h 路段，最小曲线半径一般2 0 0 0m ，困难地段 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 3 页 1 6 0 0 m 闭塞类型：自动闭塞 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 4 页 第4 章沈山线提速改造方案及硬件配置 4 1 沈山线提速改造的目标和原则 提速的目标应以缩短列车运行时间为标准。沈山线为达到提速的目标， 不仅要对线路和技术设备进行技术改造，把线路允许速度提高到1 6 0 k m h ， 还要在现有技术装备条件下将客车运行速度尽可能提高到各区段线路的允 许速度，以产生最大的经济效益。 提速改造以减少技改工程量、尽量节省有限的资金为原则。在提速改造 工程安排上，采取线路平纵断面基本不动，以调整曲线半径、更换加强正线 道岔、站场改造及老龄桥( 病害桥) 改造改建为主，尽可能按技术标准调整 曲线超高和缓和曲线、夹直线长度的原则进行实施。 4 2 沈山线设备现状及提速改造技术分析 沈山线是国家i 级铁路干线，为双线四显示自动闭塞铁路，正线里程 4 1 9 9 公里，其主要设各概况如下所述。 4 2 1 线路 ( 1 ) 线路平面特征 全线4 1 9 9 公里，按既有现状进行电气化提速改造，结合站场及老龄桥、 病害桥的改造，改建既有沈山下行曲线1 2 个，改建长度1 9 7 2 k m ：改建既 有沈山上行曲线1 3 个，改建长度2 1 1 1 6k m ；改建既有葫芦岛支线0 9 1 9 k m ， 采石场专用线2 1 5 k m 。 ( 2 ) 线路纵断面特征 非改建地段既有线坡度维持既有坡度不变。 改建既有线时，限制坡度采用4 。对局部超过限制坡度的地段， 经运营实践和牵引计算，证明列车可以利用动能以不低于机车计算速度通过 的坡度，可予以保留。 ( 3 ) 轨道结构 山海关沈阳段采用重型轨道标准( 6 0 k g m ) ，新i i 型混凝土轨枕，每 公理铺设1 8 4 0 根，弹条i 型扣件。 正线轨道采用双层碎石道床，面碴为i 级碎石道碴。道床厚度按下表规 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 5 页 ( 4 ) 病害桥梁及路基 既有沈山正线双线线路长4 1 9 9 k m ，共有特大桥4 座，2 8 6 3 双延米；大 桥5 3 座，6 6 9 0 双延米；中桥2 0 3 座，4 7 8 7 双延米；小桥2 0 4 座，1 6 4 2 双 延米；涵洞1 8 3 座。其中老龄桥：特大桥l 座，5 4 7 3 双延米；大桥5 座， 1 5 4 2 。8 6 延米i 中桥5 座，3 6 5 4 延米；便线桥4 座，2 4 0 4 8 延米。 沈山线个别路基工点主要有软土地段路堤( 浸水) l o 处，浸水路堤1 1 处，堑坡防护3 处，既有线边坡病害整治工点1 处，挡土墙工点8 处。 ( 5 ) 道口及人行过道 沈山线提速改造区段地域平坦，城乡分布密集，社会经济发展较快，道 口多，人、畜、车辆对列车运行安全隐患多、威胁性大。按铁道部要求1 4 0 k m h 以上繁忙干线需设围栏封闭管理。 4 2 2 信号系统 沈山线正线采用u m 7 1 、四显示自动闭塞，站内正线采用u m 7 i 电码化， 侧线为5 0 h z 微电子交流计数电码器。 山海关客站在秦沈工程中已经完成电化改造，并于2 0 0 3 年开通使用。 山海关运转场除上行到达场外，均已经完成电化改造，正线、侧线为2 5 h z 微电子交流计数电码化：9 8 年9 9 年，沈山线自动闭塞大修和2 0 0 2 年实施 的秦沈线改造工程将正线改为u m 7 l 电码化。 沈阳西编组站( 下行到达场及下行驼峰除外) 、沈阳北站、大成站、皇 姑屯站正线采用u m 7 1 电码化，侧线采用电化8 信息稳步移频电码化：于 洪和揽军屯站正线采用u m 7 1 电码化，侧线采用2 5 h z 微电子交流计数电码 化；大成至皇姑屯间为单线半自动闭塞，皇姑屯至沈阳北间为u m 7 1 自动 闭塞。 沈山线的调度监督系统，于2 0 0 0 年7 月结合d m i s 工程完成系统改造。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 6 页 运行于沈山交路的机车已经基本装备通用式机车信号设备；京秦沈客运通道 运行的机车装备了车载列控设备，实现了超速防护功能。 4 2 3 机务系统 ( 1 ) 现行机车交路 客运机车交路 北京机务段内燃机车担当北京至秦皇岛、山海关和沈阳( 北) 、哈尔滨 间的肩回机车交路；山海关机务段内燃机车担当山海关至锦州、沈阳( 北) 、 通辽以及经沟海线至沈阳( 北) 和大连间的肩回机车交路：锦州机务段内燃 机车担当锦州至南票间的肩回交路；叶柏寿派驻机车折返段内燃机车担当叶 柏寿至锦州、沈阳间的肩回机车交路；沈阳( 北) 机务段的电力机车担当沈 阳( 北) 至北京、四平、长春、哈尔滨、大连等间的肩回机车交路，以及哈 尔滨至沈阳( 北) 至大连间的半循环机车交路；沈阳( 北) 机务段内燃机车 担当沈阳( 北) 至营1 3 、太平川、梅河口间的肩回机车交路。 货运机车交路 锦州机务段的内燃机车担当山海关锦州沈阳西( 苏家屯) 间的半循环 机车交路以及锦州至山海关、沈阳西、金杖子和经沟海线至灵山间的肩回机 车交路；叶柏寿派驻机车折返段内燃机车担当叶柏寿至锦州间的肩回机车交 路：阜新机务段内燃机车担当卓新至沈阳西间的肩回机车交路；通辽机务段 内燃机车担当通辽至大虎山、山海关的肩回机车交路i 沈阳西机务段的电力 机车担当沈阳西至四平、长春北、哈尔滨间的肩回机车交路：苏家屯机务段 的电力机车担当苏家屯至大石桥、部分苏家屯至大连间的肩回机车交路。 ( 2 ) 现行机务设备的分布和规模 山海关杌务段：秦沈线工程改造后，该段有d f 4 、d f l l 内燃中修2 台位，内燃小、辅修3 台位；内燃机车整备待班线3 条，电力机车整备待班 线4 条，以及与其能力相适应的生产辅助设施。 山海关货运机车折返段：隶属于山海关机务段管辖，有内燃机车整 备待班线6 条，电力机车整备待班线3 条，以及与其能力相逶应的生产辅助 设施。 锦西机务折返所：该所隶属锦州机务段管辖，有尽头式内燃机车整 备待班线2 条。 锦州机务段：该段有内燃中修2 台位，小、辅修5 台位，内燃机车 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 7 页 整备待班线5 条，以及与其能方相适应的生产辅助设施。 大虎山机务分段：该段隶属于锦州机务段管辖，有