（系统工程专业论文）铁路枢纽通过能力计算系统的研究.pdf

p 文摘要 丫7 4 1 1 3 5 摘要 铁路枢纽是铁路路网中不可缺少的部分，也是联系铁路与城市和 国民经济各部门的重要环节，在铁路内部又是铁路运输生产的主要基 地。枢纽工作水平的高低不仅直接影响到铁路系统内部运输组织： 作 的好坏，而且关系着铁路能不能满足客货主的运输需求，适应市场经 济下的运输问题。只有合理组织铁路概纽：【作，才能保证铁路运输的 畅通和整个运输工作的均衡性、加速货车周转、降低运输成本。加强 铁路根纽通过能力对于铁路路网运输能力的协调发挥起着重要作用。 本论文主要研究铁路枢纽通过能力计算方法理论和用计算机来实 现的问题，具体内容为： 1 ) 论述了铁路枢纽通过能力的基本概念，枢纽通过能力的组成和 影响枢纽通过能力的因素，这些是计算铁路枢纽通过能力的基础。 2 ) 分析了枢纽通过能力计算方法理论。在这部分中，介绍了枢纽 通过能力计算的基本原理，分析了柿j ：纽通过能力计算的约束条件，说 明了不同计算策峪的设置，通过建立相应的车流径路表和枢纽通过能 力推算表格，设计出了计算机实现枢纽运输能力计算的算法。 3 ) 设计了枢纽通过能力的计算系统软件。根据铁路根纽通过能力 计算方法的理论基础，用计算机辅助设计及程序，丌发出与其相配套 的铁路枢纽通过能力计算系统软件。该系统通过以直观的图形化的表 现方式，可以对枢纽的设备有关数据、径路相关数据以及与枢纽衔接 方向有关数据的综合管理，并提供计算枢纽通过能力的各种数据和不 同设置；同时根据枢纽能力分析的不同着眼点，用不同的铁路枢纽通 过能力汁算策略进行计算，以便对这些结果进行比较分析。 4 ) 以郑州枢纽为实例，介绍了数据的收集整理过程和计算系统的 基本操作方法。用该系统计算了郑州枢纽和北京枢纽的通过能力，验 证了该计算理论方法及计算系统本身，以多种方式显示了计算结果。 在计算郑州概纽通过能力时，选取了尉比增民和客车优先两种策略进 行计算，并对计算结果进行了分析和比较。 关键湖：铁路枢纽通过能力车流径路枢纽设备能力计算 a b s t r a c t a b s t r a c t j u n c t i o nt e r m i n a l sa r ei n d i s p e n s a b l ei nr a i l r o a dl i n e sn e t w o r k , t h e ya r ea l s o i m p o r t a n t l i n kb e t w e e nr a i l w a ya n dc i t i e sa n dc o u n t r ye c o n o m y d e p a r t m e n t s j u n c t i o nt e r m i n a l sa r em a i nb a s eo ft h et r a n s p o r tp r o d u c t i o ni nr a i l w a yi t s e l t h e t r a n s p o r t w o r k o f t h e j u n c t i o n t e r m i n a l s f i n i s h e d i sa l a r g e p r o p o r t i o no f t h e t r a n s p o r t w o r ko ft h ew h o l er a i l w a y1 1 1 e1 e v e lo ft h e u n c t i o nt e r m i n a l st r a n s p o r ti sn o to n l y d i r e c t l ya f f e c t st h er a i l w a yo r g a n i z a t i o ni nt h er a i l w a ys y s t e m , b u t a l s oi th a sr e l a t i o n t or a i l w a yc a n s a r i s f yr e q u e s to f t h ep a s s e n g e rt r a n s p o r ta n d f r e i g h to rc a n n o ta n d c a n a i a p t t ot h e t r a n s p o r t u n d e rn m r k e te c o n o m yo r c a n n o t o r g a n i z i n gj u n c t i o n t e r m i n a l s t r a n s p o r t i nr e a s o ni s v e r yi m p o r t a n tt o e n s u r et h ee x p e d i t er m l w a y t r a n s p o r ta n d t h ee q u i l i b r i u mo ft h ew h o l ew o r k , i ti sa l s oi m p o r t a n tt oq u i c k e nu p t h es p e e do ft r u c k st u mo v e ra n dr e d u c et h et r a n s p o r tc o s t s t r e n g t h e n i n gj u n c t i o n t a r n d n a l s t r a n s p o r tc a p a c i t yi si m p o r t a n tt oc o r r e s p o n di nt h er a i l r o a d1 i n a sn e t w o r k t r a n s p o r tc a p a c i t ya n d i th a sm o s ts i g n i f i c a n c et h ew h o l e r a i l w a yo r g a n i z a t i o n t h e p a p e r m o s t l y d i s c u s ss o l v i n g t h e p r o b l e m o f t h ec a l c u l a t i o no f t h e j u n c t i o n t e r m i n a l s t r a n s p o r tc a p a c i t y , i tm a n l y i n c l u d e st w o p a r t s ，n a m e l yc a p a c i t y c a l c u l a t i o nt h e r o ya n dt h ec o m p u t e rc a l c u l a t i o ns y s t e m 1 ) t h ep a p e rd i s e l i s s e st h ee s s e n t l a ld e f i n i t i o no fj u n c t i o nt e r m i n a l s t r a n s p o r t c a p a c i t y , w h i c h i st h eb a s eo fc a l c u l a t i n g j u n c t i o nt e r m i n a l s t r a n s p o r tc a p a c i t y 2 ) t h ep a p e ra n a l y s e sc a p a c i t yc a l c u l a t i o nt h e o r y i n t h i s p a r t ，t h ep a p e r i n t r o d u c e st h eo r i n c i p l ei nt h ec a l c u l a t i o no ft h ej u n c t i o nt e r m i n a l s t r a n s p o r tc a p a c i t y i te n u m e r a t e st h er e s t r i c t i v et e r m si nt h ec a l c u l a t i o n i tb r i n g sf o r w a r dd i f f e r e n tl d n d s o fc a l c u l a t i n gs t r a t e g y i ta l s od e s i g n st h ew a g o nf l o wt r a c kt a b l ea n dt r a n s p o r t c a p a c i t yc o m p u t a t i v et a b l eo f t h e j u n c t i o n t e r m i n a l s i tp r e s e n t st h eg e n e r a la l g o r i t h m t oc a l c u l a t et h ej u n c t i o nt e r m i n a l st r a n s p o r tc a p a c i t yb yt h ed e s c r i p t i v ec o m p u t e r l a n g u a g e 3 ) t h ep a p e rd e s i g n st h ec a l c u l a t i n gs y s t e mo fj u n c t i o nt e r m i n a l s t r a n s p o r t c a p a c i t y o nb a s eo ft h em e t h o do ft h ec a p a c i t yc a l c u l a t i o n ，t h ep a p e rd e s i g n st h e c a l c u l a t i o ns o f t w a r eo ft h et r a n s p o r tc a p a c i t yo fr a i l w a yj u n c t i o nt e r m i n a lu s i n gt h e c o m p u t e rp r o g r a m m i n g a n dc o m p u t e r g r a p h i c s 1 1 l es y s t e m h a si n t u i f i o n i s f i c g r a p h i c s ，w h i c hc a nh e l pt om a n a g ed a t a ，i n c l u d i n gt h ed e v i c e s ，t h ed i r e c t i o n sa n d t h ep a t h w a y sd a t as y n t h e t i c a l l y i ta i s oo f f e r ss e v e r a lk i n d so fd a t aa n dd i f f e r e n t s e t t i n g s a tt h es a l n et i m ei tc a nc a l c u l a t et h ec a r r y i n gc a p a c i t yo fr a i l w a yj u n c t i o n t e r m i n a l sw i t hd e f e r e n tp o l i c i e si nd e f e r e n tv i e wa n ds ol i n e rc a na n a l y z ea n d c o m p a r et h ec a l c u l a t i n g r e s u l t s 4 ) t h ep a p e rt a k e sz h e n g z h o ur a i l w a yj u n c t i o nt e r m i n a l a sa ne x a m p l et o c o m p u t et h ec a r r y i n gc a p a c i t y i ti n t r o d u c e st h eb r i e f r i s eo ft h es y s t e m u s i n gt h i s a b s t r a c t r a i l w a yi u n c t i o nt e r m i n a l ，i tv a l i d a t e st h ec a l c u l a t i o nm e t h o d ，t h es o f t w a r ea n d 山e d i f i e r e n td i s p l a ym o d e so fr e s u l t h e r ei tc h o o s e st w ok i l a dc a l c u l a f i n gs t r a t e g i e st o c a l c u l a t ec a p a c i t yo ft h i si u n c t i o nt e r m i n a l ，a n dt h e ni tc o m p a r e st h ed i f f e r e n to ft h e r e s u l t sa n du l t i m a t e l ye d u c e st h ec o n c l u s i o n k e yw o r d s ：r a i l w a yj u n c t i o nt e r m i n a l ，t r a n s p o r tc a p a c i t y ；w a g o nf l o wt r a c k , d e v i c eo f r a l l w a yj u n c t i o nt e r n f i n a l s ，c a p a c i t yc a l c u l a t i n g m 第牵绪论 1 绪论 1 1 论文选题的背景和意义 铁路枢纽通过能力是路网运输能力的重要组成部分，要计算路网 的运输能力，对枢纽通过能力的计算是必不可少的。枢纽通过能力对 于保证网线与网点能力协调，搞好全路运输工作组织具有十分重要的 意义。确定枢纽通过能力，可以判断枢纽内各项设施是否配置恰当， 能否满足各方向车漉波动，以及能否适应路网车流调整的基础，也可 以作为枢纽总体规划、客货运设备靠局的重要依据。研究铁路枢纽通 过能力，能够提高铁路运输工作弹性和对市场变化的适应能力，改善 铁路工作指标和运输服务质量，以进一步适应国民经济发展的需要。 随着系统论、控制论、信息论、运筹学、现代管理科学理论方法 和电子计算机技术在铁路运输领域的渗透以及对先进国家运输问题 的研究学习和借鉴，人们的眼界和思路有了极大的开阔。科技进步和 研究条件的不断完善，使得在运输能力研究的若干问题和个别领域出 现了一些新的突破。这些为全面深入地开展铁路运输能力问题的研究 奠定了基础。 铁路枢纽是由多项设备组成的，各项设备的能力都影响枢纽的通 过能力。但是枢纽的能力不是枢纽内各种设备能力的简单总和，它是 枢纽内的各项设备协调的结果。因此要把枢纽作为一个整体来研究其 通过能力，用一个系统的方法来计算其通过能力。 在铁路枢纽通过能力的计算中，由于枢纽包括线路和各种车站， 通过车流种类繁多，车流径路也比较多，从而输入输出的数据量都比 较大，又要对数据进行重复处理，因此较为繁琐。为了简化计算，避 免数据输入错误，有必要开发一个界面友好、适应不同能力计算需求 的、便于数据维护的通用计算系统。 第j 立绪论 1 2 铁路枢纽通过能力研究现状 铁路枢纽通过能力受到了客货运、解体编组、机车车辆以及 枢纽内区间线路等多项设备能力的影响，这些设备相互关联、相 互制约，其能力又是互相联系，有时又可互相转化。同时枢纽内 各项设备的布局、路网车流的作、组织方式也极大地影响着枢纽 的能力。 关于铁路枢纽能力的计算问题，已成为枢纽运输组织、枢纽 规划迫切需要的解决的问题，已经引起有关专家的关注。但是， 对于枢纽运输能力的计算还处于起步的阶段，文献 j ，2 t 3 ，4 5 ，6 ，7 ，8 ，9 ， m “1 1 2 1 ”，“1 体现了目前对于枢纽通过能力方面研究的概况，主要表现 在以下几个方面： 1 ) 集中在针对铁路枢纽中的某些设备，比如编组站、货运站或某 一区段，分析它们存在的问题，能力利用率，并用计算机辅助来计算 其通过能力，研究如何提高它们的通过能力，从而缓解枢纽能力紧张 的局面。例如：设计开发了编组站通过能力和改编能力模拟计算系统， 对在列车到发不均衡条件下编组站通过能力和改编能力的适应性进 行模拟试验”j ；对车站咽喉布置、咽喉及车站作业过程进行抽象建模 以及模型实现的计算机算法【2 1 等。 2 ) 基于特定枢纽，对一些具体问题进行有针对性的、定性的研究。 例如：提出如何解决好客车问题是影响西安枢纽综合能力的关键因素 p 】；提出哈尔滨枢纽开行铁路城市公交车的可行性1 4 等。对于这些特 定的枢纽，作者们分析了其缺点和不足，并针对这些问题提出了改进 措施。 3 ) 基于整个枢纽能力的计算的研究，这样的研究比较少。论文“铁 路枢纽综合运输能力的计算方法【13 】”指出了枢纽综合能力的表示方法 为货车量，日与客车对，日之和，并指出了客运量部分和货运量部分的 计算方法。在实际计算中，先设定了计算的目标函数和约束条件，最 后按照能力最紧张设备的利用率折算求出总的枢纽综合运输能力。论 文“提高铁路根纽综合运输能力的研究【1 4 l ”分析了枢纽综合能力的各 因素，在此基础上提出了提高铁路枢纽综合能力的方法，即为尽量减 第章绪论 少转站车数，尽量提高无调中转车流不在编组站中转的车流，尽量增 加枢纽地方车流直达量等建议。 我国的铁路运输专家、学者对铁路枢纽通过能力的问题已经进行 了相关的研究，并且也取得了较大的成果，但是目前仍在以下j l 方面 存在不足： 1 ) 对于铁路运输能力的研究，较多地着重在定性分析的方面，而 较少地重视动态地定量研究。为了对一个系统进行较充分和合理的研 究，应该考虑采用定性和定量相结合的方法，把理论和实际的数值计 算联系起来，使得研究结果更具有说服力并且对实际具有较大的指导 作用。对于铁路枢纽通过能力的研究，也是如此，采用系统的观点对 其能力进行计算并对计算结果进行分析，以便作为实际的参考。 2 ) 对枢纽运输能力的研究，应该把枢纽作为一个系统来对其整体 进行研究。一个系统可分为若干个子系统，铁路枢纽也可以分为一些 子系统，如线路子系统、车站子系统、解编子系统等等。研究枢纽这 个系统的能力时，除了要注意各子系统内部的协调外，还要注意各子 系统之间的相互作用。以往的研究缺少了对各子系统间动态联系的研 究，从而难以从整体上把握运输能力利用的有效性和系统性。 3 ) 基于整个枢纽能力计算的少量研究中，对于所提出的计算方法 难于在实际中实现，要想得出比较符合实际的计算结果较困难，更没 有用计算机辅助来实现枢纽能力计算的方法。 综上所述，我国对铁路运输能力方面已经有较多的研究，尤其是 对线路和车站的能力问题研究已经比较成熟，研究成果各有侧重和特 色，具有很大的参考价值。但是对枢纽运输能力计算的研究还处于起 步的阶段，应该有一个比较系统的、全面的研究，并能将此研究用计 算机来实现。因此，有必要对此问题迸行较系统深入的探索性研究。 1 3 主要内容及创新 i 3 1 论文主要内容 本论文主要由以下六部分组成： 第一章绪沦 第l 章绪论 主要介绍了论文选题的意义和背景，国内外的研究现状和论文的 主要研究内容及论文新意。 第2 章铁路枢纽通过能力概述 论述铁路枢纽通过能力的概念、枢纽通过能力的组成和影响铁路 枢纽通过能力的凶素，这些是计算枢纽通过能力的基础。 第3 章铁路枢纽通过能力计算原理及方法 本章主要介绍了枢纽通过能力计算的基本原理，分析了枢纽通过 能力计算的约束条件，说明了不同计算策略的设置，通过建立相应的 车流径路表和枢纽通过能力推算表格，设计了用计算机实现枢纽通过 能力计算的算法。 第4 章铁路枢纽通过能力计算系统的设计 根据第3 章的铁路根纽通过能力计算方法的理论基础，用计算机 辅助设计，开发出与其相配套的铁路枢纽通过能力计算系统软件。本 章包括该计算软件的需求分析，概要设计，数据结构设计，计算类的 设计和整体计算流程图等内容。 第5 章铁路枢纽通过能力的计算实证研究 以郑州枢纽为实例，介绍了计算系统的基本操作方法，枢纽通过 能力计算数据进行收集。计算了郑州枢纽和北京枢纽的通过能力，验 证了该计算理论方法及计算系统本身，以多种方式显示了计算结果。 对郑州枢纽通过能力计算时，选取了两种不同的计算策略进行计算， 并对计算结果进行了分析和比较。 第6 章结束语 对论文主要工作进行了总结，并得出结论并提出了有待进一步研 究的问题。 1 3 2 论文的创新之处 1 ) 本论文提出把枢纽作为一个整体、综合枢纽各种设备能力、考 虑各项限制因素的枢纽通过能力计算方法。该方法中设置了八种计算 策略，即为初始指定策略，同比增长策略，客车优先策略，客车方向 4 第章绪论 优先策略，方向优先策略，客车设备优先策略，单项设备限制策略， 方向设备优先策略。对于某个枢纽来说，可以根据具体情况选择不同 的策略方便地计算该枢纽的通过能力。 2 ) 在计算方法的实现中，运用c + + 语言在v i s u mc + + 6 0 的环 境下开发完成，运用面向对象的设计方法，实现了对一个枢纽的数据 的准备、存储，运用图形化的方式显示，方便用户的操作和管理。论 文设计了三种枢纽通过能力计算部分的数据结构：用e r l l l l i l 类型的数 据定义的数据类型；用s t r u c t 类型定义的结构型数据；用指针列表 来储存的数据。这三种数据即可包含某一枢纽能力计算时所需要的所 有数据，这样，铁路枢纽通过能力计算系统就有统一的数据结构，便 于数据的管理。 第二章枢纽通过能力概述 2 铁路枢纽通过能力概述 2 1 铁路枢纽通过能力的基本概念 2 1 1 铁路枢纽 运输枢纽是指各种不同运输设备的综合体。它是按统一技术作业 过程密切协调一致的原则进行工作的，并能保证旅客及货物顺利地通 过枢纽和在枢纽内部的良好运输【2 ”。 铁路枢纽是路网上具有客流、货流、车流相互交流的三个以上铁 路方向的交汇处或铁路与港口、工矿企业专用铁道的衔接地点，由若 干专用车站( 编组站、客运站、货运站) 和连接这些车站的线路( 联 络线、迂回线、进出站线) 以及其它一整套铁路设备( 如机务段、车 辆段、客车整备所、危险品货场等) 等技术设备所构成的综合体。 铁路枢纽是连接铁路干、支线的中枢，是为城市、工业区或港埠 区服务以及与国民经济各部门联系的重要纽带，也是交通运输枢纽的 主要组成部分【2 ”。铁路枢纽是铁路各大通道的交叉点，是路网车流的 重要集散中心，也是关系铁路运输全局的重要运输组织和生产基地， 枢纽畅通是保证路网畅通、实施运输宏观调控的关注焦点，是铁路路 网的重要组成部分。铁路枢纽除了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列车动力的 重要据点。铁路枢纽的主要作用是使纵横交错的铁路线相互沟通，形 成四通八达的铁路网，并在枢纽内集中配置众多线路、车站、机务段、 车辆段、供电段、跨线疏解设施及通信信号设备；其中心任务是合理 使用各种技术设备、顺剥完成大量客流、货流和车流的集散与中转工 作，高效率地办理各种列车的到发和通过、车辆的改编和输送、客车 车底的整备，以及对旅客的优质服务与对货物的承运、交付、换装等 作业。 6 第二章枢纽通过能力概述 2 1 2 铁路枢纽的作业特征和设备 铁路枢纽大部分在省会、工业发达或重要的陆海交通口岸城市f 2 4 】。 它是客货流从一条铁路转运到各接轨铁路的中转地区，也是所在城市客 货到发和联运的地区。它除办理枢纽内各种车站有关作业外，在货物运 转方面，有各铁路方向之间的无调中转和改编列车的转线，以及枢纽地 区车流交换的小运转作业。在旅客运转方面有直通、管内和市郊旅客列 车的有关运转作业。 铁路枢纽所要处理的车流主要有货物列车车流和旅客列车车流。 其中货物列车车流主要包括以下立i 种： 1 ) 到达解体车流：列车到达后进入枢纽内的编组站进行解体作业的 列车； 2 ) 无改编中转车流：列车到达枢纽后不在其技术站进行改编作业， 只在某车站的到发场进行到发作业后继续运行： 3 ) 部分改编中转车流：列车到达枢纽后进入编组站，进行变更列 车重量、变更运行方向和换挂车组的列车； 4 ) 始发车流：从枢纽集结成列的始发列车； 5 ) 枢纽内部车流：指枢纽内某站装车并在枢纽内另一站卸车的车 流。 旅客列车车流主要包括下面四种： 1 ) 终到旅客列车车流： 2 ) 始发旅客列车车流； 3 ) 通过旅客列车车流； 4 ) 枢纽旅客列车车流：指枢纽内运行的旅客列车车流。 为了完成以上复杂繁重的任务，枢纽内需要配备各成套的技术设备 在统一指挥下协调工作。在铁路枢纽内一般具有下列些设备： 1 ) 铁路线路：包括引入正线、联络线、环线、直径线、工业企业线等。 2 ) 车站：包括客运站、货运站、编组站、工业站、港湾站等。 3 ) 疏解设备：包括铁路线路与铁路线路的平面和立交疏解、铁路线路 与城市公路的跨线桥和平交道口以及线路所等。 4 ) 其它设备：包括机务段、车辆段、客车整备所等。 7 第二章枢鲥通过能力概述 以上组成铁路枢纽的设备，应在分析枢纽车流资料的基础上，密切 配合城市规划、工农业建设和工程条件等因素，并研究专业车站的分布， 联络线的位置和进站线路的引入方向等问题，对其进行总体规划。 2 1 3 铁路运输能力 为完成国家运输计划，充分满足人们生活水平提高、国民经济发展 和国防建设需要，实现运输生产过程，铁路应具备一定的运输能力。 铁路运输生产设备是形成铁路运输能力的物质基础。根据运输生产 的特点，铁路运输生产设备可分为固定设备和活动设备。铁路运输能力 既取决于固定设备的设置数量和相互配置结构，又取决于活动设备的时 空配置，还取决于固定设备与活动设备的相互适配l 。 运输能力是通过能力和输送能力的总称。铁路通过能力是指该铁路 线在一定的机车车辆类型和一定的行车组织方法条件下，根据其现有的 固定设备，在单位时间( 通常指昼夜) 内最多能够通过的列车对数或 列车数。通过能力也可用车辆数或货物吨数来表示，客运专线还可用旅 客人数来表示。铁路输送能力是指该铁路线在一定的固定设备、一定的 机车车辆类型和定的行车组织方法的条件下，根据其现有的活动设备 数量和职工配置情况，在单位时间内最多能够通过的列车对数或列车 数、车辆数或货物吨数。 比较通过能力和输送能力这两个概念可以看出，二者之间既有区别 又有联系。通过能力着重从现有固定设备方面衡量该铁路线可能通过的 列车数量。并未考虑现有活动设备( 载运工具) 数量和职工配备情况等 因素，而通过能力的实现将受这些因素的制约。输送能力着重从现有活 动设备和职工配备情况规定该铁路线能够通过的列车数或货物吨数，它 需以铁路通过能力为依托并将受其限制。这就是说，输送能力般小于 或等于通过能力。当机车、车辆、燃料、电力以及职工配备足够时，输 送能力的极限值也就是该铁路线的通过能力的数值。因而，有时也把该 铁路线在一昼夜时间内所能通过的摄大行车量( 以列车对数或列数计) 称为该铁路线的通过能力，把该铁路线在年内所能通过的最大货流量 ( 以万吨计) 称为该铁路线的输送能力。 8 第二章枢纽通过能力概述 铁路运输能力的大小，主要取决于以下因素： 1 ) 固定设备，如线路、站场、桥隧、信号、供电设备等 2 ) 活动设备，如机车、车辆、燃料、电力等； 3 ) 技术设备运用和行车组织方法； 4 ) 行车人员的数量及业务素质、技术水平等。 2 1 4 铁路枢纽通过能力的定义 铁路枢纽内的设备很多，每个设备都有自己的能力。每个设备的能 力构成及影响因素又是各不相同的。比如：枢纽线路的通过能力主要决 定于区间正线数、区间长度、线路纵断面、机车类型、信号、连锁、闭 塞没备的种类等；车站的通过能力主要决定于车站到发数、咽喉道岔的 布置、驼峰自动化程度、信号、连锁、闭塞设备的种类及车站装卸设备 能力；机务设备和整备设备的通过能力主要决定于蒸汽机车洗修台位、 内燃机车或电力机车的定期检修台位、机车整备和转头设备等；电气化 铁路的供电设备，其能力主要决定于牵引变电所的容量和配置，接触网、 馈电线的供电能力。在各项技术设备中，限制枢纽通过能力的设备，常 常是枢纽线路和车站。 枢纽的能力可以从两个角度来理解，即路网的角度和枢纽内部的角 度。从路网的角度理解枢纽的能力时，就必须把枢纽放到路网中去，研 究枢纽在路网中超的作用。枢纽在路网中起的作用一共有三种：车流的 始发、车流的中转通过、车流的终到。枢纽的能力也就是用来处理这三 种车流的能力。又由于枢纽连接不同方向，所以枢纽的能力可以定义为 “枢纽一昼夜在不同的衔接方向上处理始发车流、中转直通车流和终到 车流的数量”。如果把它转化为铁路通过能力指标，也可以定义为：“一 昼夜内，枢纽在各个方向上可以发送、接收和通过的客货量及客货中转 量。” 从枢纽内部的角度理解枢纽的能力，枢纽内数目众多的各种设备的 能力构成了枢纽能力的要素。但是枢纽的能力不是枢纽内各种设备能力 的简单总和。枢纽的能力是枢纽内的各项设备协调的结果，它是枢纽内 各种设备的能力按照某种具体的运输组织方式的有机组合。它不但和每 第二章枢纽通过能力概述 个设备单独的能力有关，还和铁路运输的组织方式，设备之问的相互关 系有关。所以，如果从枢纽内来看的话，枢纽的能力可以定义为：“铁 路枢纽能力是一昼夜铁路枢纽内的各项设备在某种运输组织方式下相 互协调完成车流的始发、终到和通过的列车数量。” 综上所述，枢纽通过能力定义如下：铁路枢纽通过能力是指该铁路 枢纽在一定的机车车辆类型条件下，枢纽各项设备在某种运输组织方式 下相互协调，在单位时脚( 通常指一昼夜) 内最多能够通过、接收或发 送的各方向列车对数或列车数。通过能力也可用车辆数、货物吨数或旅 客人数来表示。 2 2 铁路枢纽通过能力的组成 2 2 1 铁路枢纽通过能力的形成条件 铁路枢纽可以看作是铁路路网上的一些点，铁路枢纽通过能力重 点表现在枢纽一昼夜可以发送或通过的换算客货量及换算客货周转 量。铁路枢纽由枢纽联络线、迂回线、直径线、环线等线路以及编组 站、客运站、货运站等车站组成。 形成枢纽通过能力有一定的约束条件，即 1 ) 一定的铁路枢纽设备：指该枢纽所管的范围，衔接干支线方向 及其特征，枢纽内车站规模与布局，枢纽线路及其枢纽设备，枢纽总 布置图结构等： 2 ) 一定的运量组成：指该枢纽办理的运量及其性质，即衔接干线 的客、货量比重、有调、无调中转车的比重以及通过、地方作业车比 重等： 3 ) 一定的行车组织：指枢纽内客运站、编组站、货运站的分工方 案、列车编组计划、运行图、机车交路和客货车在枢纽内的径路等。 除了以上的三个运输条件外，还有移动设备( 机车、车辆、人员 配备) 可根据运量需求随时增减，一般不成为枢纽运输能力的限制因 素。因此，只有在以上这三个前提条件一定的情况下，才能界定枢纽 的通过能力。 1 0 第二章枢纽通过能力概述 枢纽通过能力包括两个方面的内容：枢纽内各条线路的通过能力； 枢纽内各车站的能力。枢纽能力的发挥还受限于枢纽衔接的各线路的 通过能力。 2 2 2 铁路枢纽通过能力的组成部分 1 ) 铁路枢纽系统的构成 在路网中，可以把枢纽看成一个点，而对于铁路枢纽本身来说，它 又可以看成一个由点线系统综合构成的系统，是由点线系统的协调工作 来完成枢纽的运输任务的。其中点系统包括编组站、客运站、货运站、 机务段、客技站等；线系统包括枢纽内正线、环线、联络线、大桥、供 电线路等。铁路枢纽系统构成可用图2 一l 来表示。 枢纽系统具有比较清晰的层次，在每一层次上都由一些相互独立的 子系统构成，但是各个子系统之间的独立只是相对而言的，它们通过各 种车流的作业而相互联系。 2 ) 铁路枢纽通过能力的组成 与铁路枢纽系统相对应，枢纽通过能力由点系统能力和线系统能 力组成。其中点系统能力分为以下四个子系统能力： ( 1 ) 解编子系统能力：解编子系统设备包括枢纽范围内的编组站， 区段站，工业站，港湾站，编组始发或阶梯直达列车的基地站以及解 编小运转列车的中间站等。一般在大城市铁路枢纽中，对枢纽运输能 力起决定作用的是编组站。在为工业企业或港口运输服务的工业铁路 枢纽和港湾铁路枢纽中，工业编组站和港湾编组站对该种枢纽的运输 能力起决定作用。 解编子系统能力是保证枢纽各衔接方向间中转车流在枢纽内畅通 的关键。当枢纽内设有几个编组站时，枢纽解编子系统的能力可按各 个编组站解编能力综合确定。当枢纽内除编组站担当解编任务外，尚 有区段站或基地站以及某些担当小运转列车解编任务的中间站等，也 应视为枢纽解编子系统能力的组成部分。 第：章枢缃通过能力概述 翻2 1 ：枢纽系统结构图 ( 2 ) 客运子系统能力：客运子系统设备包括枢纽内的客运站、客车 整备场以及客运设施( 主要是候车室) 。客运站运转设备的能力由客运 列车到发线和咽喉的通过能力组成。客车整备场的能力由整备线和咽 喉通过能力组成。客运设旆的能力则由候车室，行包房，跨线设备和 售票能力组成。枢纽客运子系统的能力应为枢纽内各客运站可办理的 旅客列车数或旅客发送人数之和。 ( 3 ) 货运子系统能力：货运子系统设备包括枢纽内的货运站，货场 及专用线等。货运设备能力包括：场库能力，指仓库( 包括到达、 发送、零担仓库) ，货棚，货物站台( 包括中转、零担站台) 。装卸 能力，指配备的装卸机械和人力每昼夜所能完成的装卸车数或吨数。 第二章枢纽通过能力概述 取送能力，指调车机车在货场一昼夜能完成的取送车数或吨数，它 与配备的调车机车台数、取送次数、货场牵出线有效长、取送地点的 距离等因素有关。通道能力，指一昼夜自货场搬出和搬入货物的车 数和吨数，它与货场的道路系统、配备的短途运输工具等因素有关。 货运子系统的能力在综合性货运站多数情况下决定于固定设备场库 的存放能力，即场库的货位能力。专业性货运站，港湾站或大宗货物 装车站则往往决定于大型装卸设备。其它设备如调车机车、搬送货物 的汽车等，可以随时增加，不应成为货运作业能力的限制因素，货运 子系统的能力是以根纽内各货运站或港湾站、工业站、货场专用线一 昼夜能够完成的装卸货物车数或吨数来表示的。 ( 4 ) 机务系统能力：机务系统设备包括枢纽内各机务段( 客货机务 段、折返段) 的机车检修设备和整各设备。机务设备的能力应包括： 检修能力，包括机车洗修( 蒸汽) 、中修、小修( 电力、内燃) 、辅修等 设备的检修能力。整备能力，包括蒸汽机车的给煤、上水能力、待 班线的能力、转向设备的能力，以及电力内燃机车的给沙、给油能力。 供应能力，指机务段担当牵引列车的配属机车的能力。 线系统能力包括区问线系统能力和大桥( 隧道) 能力。 ( 1 ) 区间线系统能力：指枢纽范围内正线的区间通过能力、枢纽进 出站线路疏解的通过能力以及枢纽内联络线、环线、迂回线的区问通 过能力。枢纽区间子系统的通过能力与线路区间通过能力的概念基本 相同，它与区间线路长度、坡度、闭塞方式、列车运行速度、采用的 列车运行图等因素有关。 ( 2 ) 大桥( 隧道) 能力：某些设有大桥或长隧道的枢纽、大桥( 隧道) 的通过能力，有时成为枢纽能力的限制因素，其确定方法与单双线区 间通过能力相同。枢纽内具有三线或四线的区间通过能力应按多线区 间能力进行确定。 2 3 铁路枢纽通过能力的影响因素 铁路枢纽由多个设备组成，影响其通过能力的因素也有很多。可 以分为点系统和线系统对枢纽通过能力的影响。 第= 章抠纽通过能力概述 2 3 1 枢纽点系统对枢纽通过能力的影响 枢纽内的点系统主要包括：编组站解编子系统，客运子系统，货 运子系统。 1 ) 编组站解编子系统对枢纽通过能力的影响 编组站解编子系统是铁路枢纽系统的重要组成部分，它是货物列 车的生产基地；因此在铁路枢纽系统内，编组站的布置是否合理、与 其它子系统是否协调等因素，对铁路枢纽通过能力的充分发挥，具有 重要的影响。 编组站的设置包括编组站数量设置和位置设置两部分的内容。编 组站的数量是否适应枢纽内车流的运输状况，主要应考虑下列因素： 解编设备利用程度；交换车流重复改编作业影响程度；改变车流集结 时间长短影响程度；编组站间单机走形影响程度；作业定员及数量影 响程度；枢纽内作业机动灵活性满足程度；直通折角车流走行距离影 响程度：地方车取送的便利程度等。 数量设置是设置一个编组站还是分散设置几个编组站。一般情况 下，集中设置一个编组站，不存在枢纽内编组站问的重复解编、重复 集结和分工上的作业组织的复杂性，可加速车辆周转，提高运输能力。 但是，集中作业会给枢纽内地方车流的作业带来不便，当枢纽范围较 大、装卸点分散时可能增加小运转车流的行程；还有可能延长直通折 角车流在枢纽内的走行距离。当枢纽办理的车流数量较大，一个编组 站无法完成改编作业任务时，应考虑增设编组站，即采用分散设罱。 2 ) 客运子系统对枢纽通过能力的影响 客运站作为客运系统的一个重要组成部分，其能力大小直接影响 枢纽能够办理始发、终到及通过的旅客列车数量。客运站的能力受到 了客运站的布置形式、各项设备的数量的限制，同时也受到了枢纽总 图布置、货物列车在枢纽内的运行径路等多方面因素的影响。客运站 的布置图主要有通过式、尽头式和混合式。通过式客运站布置图的特 点是：能减少旅客列车到发与车底取送和客机出( 入) 段的交叉干扰， 通过能力较大；机动灵活，流线交叉干扰较少。尽头式客运站布置图 的特点是：车站作业集中在一端咽喉区，交叉干扰大，通过能力小； 1 4 第二章枢纽通过能力概述 对通过列车的换挂机车和变更运行方向等作业均不方便。混合式客运 站布置图的特点是：通过式线路供接发长途旅客列车用，尽头式线路 供接发市郊列车用。这种布置图的优点是当某个方向的市郊列车对数 较多时，设置部分尽头式线路，市郊旅客进出站距离近且与长途旅客 流线分丌，互不干扰。缺点是到发线使用不灵活，利用率较低；在进 出站咽喉区将产生长途与市郊旅客列车到发交叉。 3 ) 货运子系统对枢纽通过能力的影响 货运子系统设备布局的影响：货运子系统布局包括铁路枢纽内货 运站的数量及其分布在中、小城市的铁路枢纽内集中设置一个货运站 办理货物运输，便于加速货车的取送作业。而在大型城市地区的铁路 枢纽，设置一个货运站，作业过分集中，货运站的能力往往难以适应 城市要求。 铁路枢纽货运站设备能力必须满足货运子系统内各项作业的要 求，并且各个设备能力必须相互协调，才能充分发挥设备潜力，保证 枢纽货运站的畅通。货运站的畅通与否，对铁路枢纽的能力有较重要 的影响。因为货运站设备能力紧张，致使其不能接入待卸车辆，造成 这部分车辆在编组站停留，由此形成编组站调车线因满线而堵塞，并 影响编组站接车及驼峰的解体作业，从而对这个枢纽能力产生影响。 枢纽内货运站的数量、配置与分工，应根据枢纽内的货流情况， 并配合城市规划来综合确定1 2 3 1 。对于地方货流量较小的枢纽，货物装 卸作业量集中在一个货运站或货场办理，有利于货运设备的利用，缩 短货物集结时间；减少编组站的改编和车辆取送作业量，减少对枢纽 运输能力的影响；对所在地为大型城市的铁路枢纽，地方运量大，而 且城市范围较大，设一个货运站能力往往不能适应，甚至造成货场堵 塞，影响编组站的取送车作业，影响铁路枢纽的运输能力。因此，位 于这种城市的枢纽，一般根据运量的大小及作业的需要，都设置了两 个以上综合性货运站及专业性货运站。 2 3 2 枢纽线路系统对枢纽通过能力的影响 枢纽线路子系统包括枢纽区间、跨江和枢纽的大桥等，枢纽内各 第二章枢纽通过能力概述 个车站就是通过枢纽线路子系统而相互联系，进而实现车流的交换及 货物的装卸车作业等，因此，除了枢纽内的点系统能力要满足枢纽运 输能力外，线路子系统也必须能够提供充足的通过能力，并达到枢纽 内的点线能力协调，才能充分发挥枢纽设备的作用，保证枢纽的畅通。 这里只叙述枢纽区间对枢纽通过能力的影响。枢纽区问包括环线、直 径线、迂回线和联络线等。 1 ) 枢纽环线：环线有增强枢纽的通过能力，提高枢纽的机动灵活 性；减少列车走行公里，减少对枢纽作业和城市的干扰。 2 ) 枢纽直径线：枢纽直径线是指环形枢纽内的直径线，不包括顺 列延伸形枢纽内的通过正线。直径线的作用：有直径线的枢纽，可将 客运站或货运站设在直径线上，便于配合城市的交通设施，方便旅客 的乘降和中转；真径线可以减轻枢纽环线的负荷，加强枢纽的通过能 力和机动性；直径线可以缩短某些衔接方向客货列车的走彳_ i ：公里。 3 ) 枢纽迂回线：在枢纽外围各衔接方向之间修建迂回线，使衔接 方向之间的直通货物列车和枢纽小运转列车，经迂回线通过，不进入 枢纽内部，减轻枢纽内区间通过能力的负荷，保证枢纽畅通。 4 ) 枢纽联络线：枢纽联络线设置在枢纽内_ i 1 三线的交叉汇合处。联 络线的作用有：各衔接方向之间列车的交换，消除折角列车的运行， 较少车站的作业负担，加强作业的灵活性等。 2 3 3 点线系统的协调对枢纽通过能力的影响 铁路枢纽能力是一种多环节的系统能力，系统中的任一薄弱环节 不仅将限制整个系统的能力，而且会造成其它环节能力的浪费。因此， 铁路枢纽系统中各环节能力的相互协调，对于最大限度地发挥系统能 力、挖掘设备潜力、保证枢纽运输畅通、实现铁路的低耗高效是至关 重要的。 枢纽通过能力是点系统能力和线系统能力的综合体现，点线系统 能力的协调是充分发挥整个枢纽能力的重要方面，是保证枢纽运输畅 通的关键。判断点线能力是否协调是从枢纽内各方向接发客货列车径 路上各项设备的能力是否适应来决定的。例如：北京枢纽北京站接发 1 6 第二章缸缄通过特力概述 京山方向的旅客列车，在枢纽内要经由黄村至北京站的4 个区间，这 些区间的通过能力必须与北京站到发线的通过能力相适应。 铁路枢纽点线能力的协调包括两个方面，一是枢纽内的区间能力 ( 包括联络线、迂回线、直径线等) 与枢纽内的点系统即车站能力的协 调，二是枢纽的衔