（交通运输规划与管理专业论文）铁路煤运通道运输能力计算方法研究.pdf

中文摘要 摘要：在我国的能源消费构成中，煤炭占7 0 左右，随着我国国民经济的不断 发展，煤炭需求呈快速增长状态。但由于我国煤炭主产地和消费地的地域差异， 形成了“西煤东运 和“北煤南运 的“煤炭大迁移”格局，铁路是这一迁移的 主渠道。因为我国产煤地相对集中而煤炭需求地也相对集中，所以铁路煤炭运输 也就主要集中在与此相联系的线路上，对此铁道部已规划出“十大铁路煤炭基地 然而目前对铁路煤运通道的认识仍然存在分歧，对铁路煤运通道运输能力的计算 方法的研究更是不多，对此本文对铁路煤运通道运输能力的计算进行了深入研究。 本文首先研究了铁路十大煤炭基地的规划情况及相应铁路运输线路的运输情 况，结合运输通道理论，综合考虑“集疏运 一体化的方针，提出了符合铁路煤 运实际的铁路煤运通道的内涵。在运输能力计算方法方面，论文分析了现有的铁 路线路运输能力计算方法存在的不足，着重分析了线路运输能力的特点，根据铁 路运输能力的特点结合点线协调的区段能力、区段使用能力增长系数及限制区段 提出了与铁路运输实际相符的铁路线路运输能力计算方法；然后将此方法与铁路 煤运通道内涵结合在一起，从而提出了一套铁路煤运通道运输能力计算方法。最 后，在上述理论及研究方法的前提下，以铁路煤运南通道为例进行了实证研究， 结果表明铁路煤运通道运输能力计算方法切实有效。 关键词：运输组织；线路运输能力；煤运通道 分类号：u 2 9 2 4 1 ；u 2 9 2 5 a bs t r a c t a b s t r a c t ：i nc h i n a se n e r g yc o n s u m p t i o n ，c o a lc o n s u m p t i o na c c o u n t sf o r a b o u t7 0 w i t ht h ec o n t i n u o u sd e v e l o p i n go fc h i n a sn a t i o n a le c o n o m y , c o a ld e m a n d h a sb e i n gr a p i dg r o w i n g , b u tt h er e g i o nd i f f e r e n c eo ft h ec h i n a sc o a lp r o d u c t i o na n d c o n s u m p t i o nb r o u g h ta b o u tt h e ”c o a lm i g r a t i o n p a t t e r nw h i c hm a i n s w e s tc o a l t r a n s p o r t i n gt oe a s t a n d n o r t hc o a lt r a n s p o r t i n gt os o u t h ”i nt h e c o a lm i g r a t i o n ”，t h e r a i l w a yi st h em a i nc h a n n e l a st ot h er e l a t i v ec o n c e n t r a t i o no fc h i n a sc o a l p r o d u c i n g a r e a sa n dt h ec o a l - d e m a n da r e a s ，t h er a i l w a yt r a n s p o r t a t i o no fc o a li sm a i n l ya s s o c i a t e d i nt h i sl i n e m i n i s t r yo fr a i l w a y sh a sp l a n n e dt h e t h et o pt e nc o a lb a s e so fr a i l w a y h o w e v e r , t h e r ea l es t i l ld i f f e r e n c e sa m o n gt h eu n d e r s t a n d i n g so ft h ec o a lr a i l w a y c h a n n e l a l s o ，t h ec a l c u l a t i o nm e t h o df o rt r a n s p o r t i n g c a p a c i t yo ft h ec h a n n e lo f t r a n s p o r t i n gc o a lo nr a i li sl i a l e t h et h e s i sc a r r i e so u ti n d e p t hr e s e a r c ho nc a l c u l a t i o n m e t h o df o rt r a n s p o r t i n gc a p a c i t yo ft h ec h a n n e lo f t r a n s p o r t i n gc o a lo nr a i l f i r s to fa l l ，t h et h e s i ss t u d i e st h ep l a n n i n go f t h et o pt e nc o a lb a s eo f r a i l w a y a n d t h ec o r r e s p o n d i n gr a i ll i n e , a n da d v a n c e st h ec o n n o t a t i o no ft h ec o a lt r a n s p o r t i n g c h a n n do ft h er a i l w a yt h a ti si nl i n ew i t ht h ea c t u a lc o a lr a i l w a ya c c o r d i n gt oc o m b i n i n g w i t ht h et h e o r yo ft h et r a n s p o r t i n gc h a n n e la n d c o n s i d e r i n gt h ep r i n c i p l eo fi n t e g r a t i o n i nt h ec a l c u l a t i o no ft r a n s p o r t i n g c a p a c i t y , t h et h e s i sa n a l y z e st h es h o r t a g eo ft h e e x i s t i n gm e t h o do ft h ec a l c u l a t i o no ft h et r a n s p o r t i n gc a p a c i t yo fr a i l w a yl i n e sa n d f o c u s e so na na n a l y s i so ft h ec h a r a c t e r i s t i c so ft r a n s p o r t i n gc a p a c i t yf o rr a i l w a yl i n e t h et h e s i sa l s op r o p o s e st h ec a l c u l a t i o nm e t h o df o rt r a n s p o r t i n gc a p a c i t yo ft h e r a i l w a y l i n e sa c c o r d i n gt ot h ec h a r a c t e r i s t i c so f t r a n s p o r t i n gc a p a c i t yf o rr a i l w a yl i n ec o m b i n i n g w i t ht h es e c t i o nc a p a c i t ya n dt h eg r o w t hf a c t o ro ft h ec a p a c i t yo ft h es e c t i o ni nt h eu s e a n dt h er e s t r i c t e ds e c t i o nc o m b i n gw i t ht h ec o o r d i n a t i o no fp o i n t sa n dl i n e s t h e nt h e t h e s i sc o m b i n e sw i t ht h em e t h o da n dt h ec o n t e n t i o no ft h ec o a lt r a n s p o r t i n gc h a n n e lo f t h er a i l w a ya n dp u t sf o r w a r das e to ft h ec a l c u l a t i o nm e t h o df o rt r a n s p o r t i n gc a p a c i t yo f t h ec h a n n e lo ft r a n s p o r t i n gc o a lo nr a i l f i n a l l y , u n d e rt h ep r e m i s eo ft h et h e o r ya n d r e s e a r c hi nt h ea b o v e m e n t i o n e dm e t h o d ，t h et h e s i st a k e st h es o u t hc h a n n e lo ft h ec o a l t r a n s p o r t i n go ft h e 瑚_ i l w a ya sa ne x a m p l et oc a r r yo u tt h ee m p i r i c a ls t u d i e s ，a n dt h e r e s u l t ss h o wt h a tt h ec a l c u l a t i o nm e t h o df o rt r a n s p o r t i n gc a p a c i t yo ft h ec h a n n e lo f t r a n s p o r t i n gc o a lo nr a i li se f f e c t i v e k e y w o r d s ：t r a n s p o r t a t i o no r g a n i z a t i o n ；t r a n s p o r t i n gc a p a c i t yo fr a i l w a yl i n e s ； c h a n n e lo ft r a n s p o r t i n gc o a l0 1 1r a i l c l a s s n o ：u 2 9 2 4 1 ；u 2 9 2 5 v 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特 授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 提供阅览服务，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。 同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：车争 签字日期：埘7 年6 月 日 ，伊 以 朋 访睁 氰 ： 釜 飙 师 日 导 字 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研 究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或 撰写过的研究成果，也不包含为获得北京交通大学或其他教育机构的学位或证书 而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作 了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：杏伟 签字日期：2 。7年f 月胗日 致谢 首先我要感谢我的导师孙晚华教授。本论文是在孙老师的悉心指导下完成的， 老师对论文的立题、结构、内容、思路、文字等各方面都进行了严格的把关。孙 老师严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响，让我逐步走向 成熟。在研究生期间的学习和生活中，孙老师也给予了我极大的帮助。在此对孙 老师表示衷心的感谢。 我要感谢在我开题报告过程中的答辩委员老师孙晚华教授、林伯梁教授、 周磊山教授、贾俊芳副教授和赵瑜副教授，他们给我的论文研究提出了善意、中 肯的意见和建议，为我完成论文打下了良好的基础。 在参与项目及撰写论文期问，金巍巍和叶婷婷同学对我论文中的实证研究工 作给予了热情帮助，在此向他们表达我的感激之情。 同时，还要感谢参考文献中所列出的每一位作者，他们所开展的研究工作是 本文研究得以进行的前提。 最后，我衷心的感谢我的家人，他们的理解和支持使我能够在学校专心地完 成学业。 1 绪论 1 1 研究的背景 1 1 1我国煤炭需求及铁路煤炭运输的概况 在我国的能源消费构成中，煤炭占到了7 0 左右【l 】，随着我国国民经济的不断 发展，煤炭需求呈快速增长状态。“十五 期间，我国煤炭产量年均增加1 8 1 亿吨， 年均增速达1 1 t 2 1 。到2 0 0 7 年，煤炭生产量已达到2 3 7 亿吨。由于我国煤炭主产 地和消费地的地域差异，形成了“西煤东运 和“北煤南运”的“煤炭大迁移 格局【3 】，而铁路则是这一迁移的主渠道 4 1 。2 0 0 7 年，全国铁路运输煤炭1 5 4 亿吨， 而公路运输煤炭仅2 2 亿吨，内河运输煤炭仅2 4 4 亿吨。煤炭更是占据了全国铁 路货运的半壁江山- - - - 2 0 0 7 年，铁路煤炭运输占其货运总量的比重由2 0 0 0 年的 4 l 上升至4 9 。可以说，煤炭运输对铁路而言，地位举足轻重。 铁路煤炭运输如此重要，但其运能紧张问题却一直难以解决。我国“三西 煤炭外运三条通道的运能增长都不容乐观。北通道的大秦线，煤运量虽然从2 0 0 5 年的2 亿吨增加到了2 0 0 7 年的3 亿吨，实现了铁道部每年增长5 0 0 0 万吨的发展 目标但却牺牲了北通道丰沙大线、京原线的运能；结果一增一减，则北通道年增 5 0 0 0 万吨的要求实际上并未能达到【l 】；在中通道，石太线煤运量持续下降，从2 0 0 5 年的6 8 1 7 万吨，下降到了2 0 0 6 年的6 7 0 0 万吨和2 0 0 7 年的6 2 4 4 万吨，邯长线则 始终运能不强，2 0 0 7 年才达到7 6 6 万吨运能：在南通道，虽然太焦线等运能有所 上升，但陇海线、西康线等运量增加不多。按目前情况看，预计2 0 1 0 年全国煤炭 生产量将达到3 l 亿吨左右，比2 0 0 7 年的2 5 亿吨左右增加了6 亿吨。以“三西 煤运为例，2 0 1 0 年其运能合计9 5 7 亿吨，与届时至少1 0 亿吨的需求能力存在缺 口。如果煤炭继续保持如此旺盛的增长势头，就目前的铁路运力来看，很难保证 正常的运输需求，必须考虑如何提高铁路的煤炭运输能力。 为应对这一局面，中国将以大同( 含内蒙古西部) 、神府、太原( 含晋南) 、 晋东南、陕西、河南、兖州、两淮、贵州( 含云南、四川部分地区) 、黑龙江东部 等十大煤炭基地为中心，通过建设客运专线和既有线扩能改造，形成大能力煤运 通道，满足煤炭外运的需要。如何配合煤运基地的建设构建这些煤运通道是铁路 当前要面对的重要问题。 1 1 2 煤炭产销基本概况 、煤炭产销分布情况 据有关统计资料，2 0 0 7 年我国煤炭生产和消费已分别达2 37 0 亿吨和2 65 5 亿 吨，占一次性能源生产量和消费量的7 6 6 和6 95 。研究资料表明，“十五”期 问我国煤炭产量高速增长，年均增加l8 l 亿吨年均增速达1 1 ，是历史上发 展最快的时期。2 0 0 5 年，全国原煤产量为2 20 5 亿吨，消费量为2 10 8 亿吨。从全 国7 个规划区来看，煤炭生产主要集中在晋陕蒙宁，共生产原煤98 9 亿吨，占全 国的4 49 ；煤炭消费量则以华东、中南地区最大共消费原煤l 0 0 8 亿吨，占全 国煤炭消费总量的4 78 。消费量最少的是新计宁青区，为o 8 4 亿吨，占全国的 39 8 ”。这种煤炭消费地区上的不平衡，基本上反映了我国生产力布局上的不 平衡性，反映了各地区的经济规模和能耗水平，如图1 一l 所示。 图1 - i2 0 0 5 年煤炭产销构成 f i g u r e l - 1 t h es l l l l c m l eo f e o z lp r o d u c t i o na n dc o n s u m p f i o n i n i n2 0 0 5 二、煤炭运输需求扩大 我囤煤炭资源地区分布不平衡，西多东少，北富南贫；各地区丁业基础和经 济发展又不平衡，东部比较发达，但耗能较多且能源严重不足，这两个基本特点 造成r 目前我国西煤东运、北煤南运的基本格局。2 0 0 6 年我国“三西”能源基地 调 ；煤炭6 亿吨以上各种运输方式煤炭运量达到2 0 亿吨以上。 京津冀、东北、华东、中南地区煤炭需求量持续增加，供应仍将集中在晋陕 蒙宁主产地区，水资源短缺限制着这些地区煤炭加工转化规模，“北煤南运、西煤 东调”任务更加艰巨。根据铁路“十一五”规划，到2 0 1 0 年铁路营业里程将 达9 万公罩以上，复线和电化里程将达4 万公里以上，复线率和电气率分别达到 4 5 以上。快速客运网总规模达到2 0 0 0 0 公里以上，其中客运专线里程达到4 0 0 0 公里左右，城际铁路达到2 0 0 0 公里左右，部分地区铁路实现客货分线运输。 到2 0 2 0 年，煤炭外运通道和相关集疏运线路建设总规模达到8 0 0 0 公里以上 ( 煤运通道总里程约为2 万公里以上) ，形成运力强大、组织先进、功能完善的煤 炭运输系统，规划建设项目完成后，煤炭运输通道煤运能力将达2 0 亿吨以上。 三、铁路煤炭运量逐年增加 长期以来，煤炭运量占铁路货运总量的比重一直在4 0 以上。2 0 0 6 年国家铁 路煤炭运量为1 1 2 亿，与2 0 0 0 年相比，铁路运煤量增加了4 3 4 8 9 万吨，平均每年 增加7 2 4 8 万吨，是9 0 年代的1 2 7 6 倍，年均增长率8 5 ，增加量和增加率都达 到了历史最高，占货运总量的比重也较2 0 0 0 年提高了4 4 个百分点。在铁路主要 干线的货运量中，煤炭占了很大比重，“三西 主要外运通路上煤炭比例高达9 0 左右，京沪、京广线等铁路主要干线煤炭运量约占总运量的5 0 左右，一般线路也 在3 0 以上【7 】。 2 0 0 3 年至2 0 0 7 年全路煤炭运量逐年增长【引，如下表卜1 所示。 表1 12 0 0 3 年至2 0 0 7 年煤炭运输情况统计分析表 年度煤炭发送量( 万吨)发送比重 2 0 0 3 年 8 8 1 3 24 4 3 2 0 0 4 年1 1 6 7 8 44 6 9 2 0 0 5 年 1 2 8 8 1 64 7 8 2 0 0 6 年 1 3 7 8 6 4 4 7 9 2 0 0 7 年1 5 4 3 7 44 9 3 1 1 3我国煤炭基地规划及相应铁路煤运通道情况 国家发改委根据温家宝总理在2 0 0 4 年工作报告中提出的的要求，初步规划建 设神东、晋北、晋东、蒙东( 东北) 、云贵、河南、鲁西、晋中、两淮、黄陇( 华 亭) 、冀中、宁东、陕北等1 3 个大型煤炭基地【9 】。根据国家发改委确定的十三个煤 炭生产基地，结合铁路煤炭运输径路的实际，将铁路煤炭基地【lo 】规划为大同( 含 蒙、宁东) 、神府、太原( 含晋南地区) 、晋东南、陕西、河南、兖州、两淮、贵 州、蒙东( 含黑龙江东部) 十个地区。未来我国煤炭产量增长主要集中在这十个 地区，并且这些地区有可能成为亿吨产煤区。根据煤炭工业“十一五 发展规划， “十一五”期间，全国新开工大中型煤矿主要分布在大型煤炭基地内。为了确保 煤炭的运输需求，铁路部门应当以这十个煤炭基地为重点，通过客运专线建设和 既有线扩能改造，形成大能力煤运通道，为我国能源运输提供强有力的保障。铁 3 蹄十大煤炭基地在全国的分布情况如下图l 一2 所示 图1 - 2 铁路十大煤炭基地分布情况总图 f i g u r e i - 2 t h e t h s h i b u l i o no f t h e t e nc o a lr a i l w a ) b a s e s 我国煤炭输出区、后备区与输入区在空自j 上的错位性分布，导致煤炭由西向 东、由北向南的大量流动。南北向煤炭流约占7 5 ，其中南下煤炭流占5 35 ，北 上煤炭流占2 15 ；东西向煤炭流约占2 5 ，其中东向煤炭流占2 10 ，西向煤炭 流占4 0 。 在南北向主通道中，担负煤运重任的是京沪线、京九线、京广线和大湛线。 京沪线是担负“北煤南运”“西煤东运”的晟主要通道之一；京九线主要担负接 运朔黄线、石德线、新石线的煤炭外运任务，今后“西煤东运”转南北通道南下 至京广线以东地区的煤炭，将重点由京九线承担；京广线以客运为主、客货两用， 担负石太、陇海铁路运出煤炭的北上南下任务；大湛线地处中西部过渡地带，担 负山西、内蒙及西北地区与东北、华北、华东和中南地区的煤炭交流，是“三西” 煤炭外运的重要通道。此外，在其他南北通道中，京哈线是连接华北、东北的重 要通道也是山关煤炭的最主要通路：沿海通道是山东煤炭供应江苏、浙江沿海 地区的便捷通道，特别有利于改变兖州煤炭外运氏期受制于京沪通道能力限制的 局面，但目前通道并不通畅，煤运量受限】。 在东西向主通道中。煤运北、南通道是山西、陕西和内蒙古煤炭铁海联运的 主要通道。煤运北通道中，人秦线作为晋煤外运的太通道，原设计运1 亿吨，通 过扩能改造太大提高。朔黄铁路2 0 0 5 年全面通过国家验收进入正式运营阶段，对 保证沿海地区能源供应，缓解我国能源运输“瓶颈”制约将发挥积极作用。南通 道中，侯月线与大秦线并驾齐驱，是西煤外运的重要通道。另外，陆桥通道承担 “二西”运往华东沿海地区的部分运量。 结合上述对铁路煤炭基地相关通道的概述及依据相关调研资料的分析，现将 铁路十大煤炭基地的相关通道、煤运走向、近年运量及预测运量，汇总如表卜2 所示。 表l - 2 十大煤炭基地流量流向表 运量( 万吨) 编 号 煤运基地煤运走向2 0 1 0 年 2 0 0 4 年2 0 0 5 年 2 0 0 6 年 ( 预测) 总计 1 9 9 9 0 2 3 5 7 0 2 7 1 1 64 3 5 9 3 大同及蒙集通线通辽 1 1 72 1 22 5 34 4 8 西基地( 含人秦线计 7 9 1 99 1 0 01 1 5 5 83 2 0 5 2 万水泉、大 秦皇岛下水到南方 7 2 5 6 8 3 8 71 0 8 5 02 0 6 9 3 l 大秦线 新站接入 山海关、锦州 6 8 66 4 86 9 04 8 l 神华煤炭 运量 京包线到北京1 、经丰沙线、京广线到广州 9 6 6 61 1 5 5 31 2 2 5 82 8 3 4 枢纽 2 、经京山、天津港下海 神木一大秦 2 神府秦皇岛、黄骅港下水到南方 1 4 3 5 02 0 2 9 9 神木一黄骅港 总计 1 0 6 8 31 3 3 8 9 1 3 7 8 l2 1 0 1 l 煤运中通道： 1 、京沪一济南一胶州一青岛( 下 海) 3 8 7 84 3 1 74 7 6 87 8 4 8 石太、石德线 2 、京九一菏泽一兖州一日照 3 太原 邯郸一聊城一济南一胶州一 煤运中通道 o 6 0 9 82 9 5 青岛( 下海) 月山一新乡一菏泽一兖州一 煤运南通道 1 5 3 42 8 6 02 7 2 33 6 2 9 日照 京原线到北京 1 0 5 31 2 5 01 1 7 83 0 5 8 总计 5 8 9 86 5 2 l7 0 5 0 9 6 3 l 晋东南( 晋煤运中通道 邯郸一聊城一济南一胶州一 1 2 51 3 21 3 44 7 0 4 青岛( 下海) 城、潞安) 煤运南通道 月山一新乡一菏泽一兖州一 4 0 2 04 4 8 44 8 9 25 4 6 4 日照 总计 3 2 1 73 4 3 83 2 5 9 9 1 9 3 月山一新乡一菏泽一兖州一 煤运南通道 6 3 l1 2 2 21 1 6 12 2 2 5 日照 l 、徐州 陕西( 韩 陇海线 2 、商丘转京九一东莞 1 4 21 2 81 2 91 1 2 1 5城、黄陵、 铜川) 3 、郑州转京广一广州 西2 j 。线到合肥、南京 3 9 34 2 72 9 92 1 5 0 1 、安康一阳平关一成都( 经宝 西康线 成线) 7 9 1 1 21 1 51 0 2 8 2 、安康一达县一重庆 5 续表1 - 2 十大煤炭基地流量流向表 运量( 万吨) 编 煤运基地煤运走向 2 0 1 0 号2 0 0 4 年2 0 0 5 年2 0 0 6 年年( 预 测) 总计 6 1 8 36 4 7 75 8 8 01 3 9 7 2 河南( 平宝丰一襄樊一怀化一 6 项山、禹 大湛通道 6 6 51 0 1 39 6 71 9 5 9 柳州一湛江 州、登封) 漯河一武汉一株洲一 京广通道 4 8 66 2 66 2 4 4 9 4 9 衡阳一广州 总计 5 1 0 4 4 2 2 l3 9 2 91 0 5 8 0 煤运南通道兖州一日照 3 4 42 7 21 5 31 6 2 4 7 兖州 京沪通道 兖州一徐州一南京一 5 1 74 7 55 0 52 6 2 5 上海 总计 5 5 3 85 8 7 8 6 1 8 l1 1 3 2 2 两淮( 淮 京沪通道蚌埠一南京 8 5 37 9 19 2 24 7 8 8 合肥一芜湖1 、宁波 南、淮北) 一长兴一杭 2 0 2 22 2 8 02 3 5 9 4 8 4 9 州 2 、福州 总计 2 9 4 22 8 5 63 0 6 6 8 3 8 8 怀化一株洲一转京广一 贵州( 纳 沪昆通道 2 2 62 2 92 0 51 1 6 l 广州 雍、金沙、金城江一柳州一黎塘一 9 包柳通道 3 1 42 5 43 3 27 7 3 习水、黔河唇一湛江 西、安顺)南部沿海和 l 、百色一南宁一防城 西南出海通 3 1 83 3 92 9 5 6 8 5 道 2 、百色一南宁一北海 总计 6 5 9 4 7 2 1 5 6 7 8 4 1 1 0 5 4 绥佳线滨北 线一京哈通南岔一绥化一哈尔滨一 2 5 2 02 5 1 92 5 0 24 2 7 6 道一东部沿长春一沈阳一大连 1 0黑龙江海通道 牡佳线一滨l 、牡丹江一哈尔滨一 绥线一京哈长春一沈阳一大连 2 9 9 03 4 0 03 0 6 24 6 6 5 通道二东部 沿海通道 致牡丹江一图们 合计 7 4 0 6 88 2 6 6 58 8 6 0 41 7 0 7 9 6 表1 - 2 为各煤炭基地流量及流向情况，从表中可以看出各通道年输送量增长 迅速，而且2 0 1 0 年的预测值基本上相对目前的运量有很大提高，这就需要对铁路 煤运通道的运输能力进行准确计算。 6 1 2 相关研究现状综述 1 2 1 铁路煤运通道概述 运输通道理论【眩】出现于2 0 世纪6 0 年代，是发达国家交通运输界兴起的一种 新理论。它是交通运输网络发展到综合运输阶段后形成发展起来的。对于不同国 家，其指导实践的作用不尽相同。所谓通道，目前仍然没有统一的概念，一般认 为可以从以下几方面进行理解： ( 1 ) 通道是连接的覆盖源地与目的地客货流密集地带的具有一条以上的交通 运输线，担负着重要而大量的客货运输任纠1 3 】。 ( 2 ) 通道一般由平行的不同运输方式的交通运输线互相配合、补充，共同提供 交通运输服务，因而具有很强的吸引力【1 4 1 。 ( 3 ) 通道不仅包括各种交通运输线，而且包括机场、港站枢纽及相应的配套服 务设施【1 5 】。 目前运用煤运通道【1 6 】【1 7 1 8 】这一提法的论文很多，但对煤运通道还没有准确的 定义，对铁路煤运通道更是没有统一的认识。本文认为煤运通道是集“集疏运 于一体的系统，并将整个通道内各个部分划分为“车流汇集区 、“运输通道区、 “车流疏散区 三个子系统。 1 2 2 铁路运输能力研究现状 铁路运输能力，通常以铁路通过能力和铁路输送能力两个概念来描述。 一、铁路通过能力概述 铁路通过能力指在采用一定类型的机车车辆和一定的行车组织方法条件下， 铁路区段的各种固定设备，在单位时间内( 一昼夜或一小时) 内所能通过的最大 行车量( 列车数或列车对数) 。按一个铁路区段确定的通过能力称为铁路区段通过 能力，而按铁路全线确定的通过能力称为铁路全线通过能力。 铁路通过能力的大小同该线路的固定设备、机车车辆类型以及行车组织的方 式和方法或列车运行图的类型等因素有关。铁路区段通过能力直接或问接地受到 与行车有关的各种技术设备的限制，如受到线路区段的设备、车站的设备、机务 段的设备，以及供电设备、供水设备等因素的限制。这些因素中最薄弱的环节就 是确定区段通过能力的限制因素。这个薄弱环节所能提供的最大通过能力称为区 段最终通过能力，而最薄弱区段的最终通过能力即为全线的最终通过能力。由于 机车车辆等活动设备投入相对较低，决定运输能力的往往是线路和技术站。 7 我们经常使用的通过能力概念还包括需要通过能力、设计通过能力、现有通 过能力三种。需要通过能力指在一定时期内，为了适应国家建设和人民生活的需 要，铁路区段所应具备的能力；设计通过能力指预计新线修建以后或现有铁路技 术改造以后，铁路区段固定设备所能达到的能力；现有通过能力指在现有固定设 备、现行的行车组织方法和现有的运输组织水平的条件下，铁路区段可能达到的 能力。其中现有区段通过能力中区段可实现的非平行运行图货物列车通过能力对 区段运输能力计算非常重要。其计算公式为如下。 n m 6 t t - n m 挂c m t t ( 对)( 1 1 ) 亩委现2 了_ 万快s 快。 。 l 凋jl l l j 1t ，鲁 一般，设计通过能力有一定假定性质，其预设的计算条件往往与实际条件并 不一致；需要通过能力是运输需求在能力上的直接反映；现有通过能力则是目前 条件下的实际能力。需要通过能力与现有及未来预设条件下的对比即为能力适应 性分析。 二、铁路输送能力概述 铁路输送能力指在一定固定设备、机车车辆类型和行车组织方法下，按照机 车车辆和乘务人员的现有数量，在单位时间内所能完成的最大货运量( 一般以百 万吨年计) 。它与通过能力的不同在于它不仅考虑设备型式，而且考虑了活动设 备和乘务人员数量对能力的限制。如果说前者更多地是从理论出发，输送能力更 重视的是实际的效果。决定铁路输送能力的主要因素，除通过能力外，还有列车 牵引重量和平均载重系数，并考虑了货流和波动和通过能力的储备，其计算所得 的能力值，是真正所能实现的能力值。对于国民经济而言，所关心的并不是每天 能通过多少对车，而是能运送多少货物，故在研究铁路运输问题时，一般更多地 采用输送能力的概念。 三、本文铁路运输能力的意义 综合分析铁路通过能力与铁路输送能力，本文所指的“铁路运输能力包括 铁路通过能力和铁路输送能力。 四、铁路运输能力的研究现状 ( 1 ) 区段运输能力及车站通过能力的研究现状 对于铁路区段通过能力、铁路区段输送能力、车站通过能力、改编能力及装 卸作业能力的能力计算的研究，经过长时间的发展，现已比较深刻和系统1 9 】【2 0 1 【2 1 】1 2 2 】 其中孔庆钤，杨浩、何世伟【1 明编著的铁路运输组织学和孔庆铃、刘其斌【2 川在铁 路运输能力计算与加强对铁路区段通过能力、区段输送能力和车站通过能力的 计算提出了详细、准确的计算方法，而且方法一致。 ( 2 ) 铁路枢纽能力及路网运输能力的研究现状 8 文献 2 3 对铁路枢纽能力进行了深入研究，将铁路枢纽的运输能力定义为：在 一定的铁路枢纽设备、运量组成和行车组织条件下，该枢纽一昼夜能完成的旅客 列车数或发送旅客人数、办理货物列车数或车数和装卸货物车数或吨数。形成枢 纽运输能力有以下三个约束条件，即： 一定的铁路枢纽设备，系指该枢纽所管辖的范围，衔接干支线方向及其特 征，枢纽内车站规模与布局，枢纽线路及其疏解设备，枢纽总布置图结构等； 一定的运量组成，系指该枢纽办理的运量及性质，即衔接干线的客、货量 比重、有调、无调中转的比重以及通过、地方作业车比重等； 一定的行车组织方法，系指枢纽内客运站、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、货列车在在枢纽内的径路等。 除以上三个运输条件外，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。 文献 2 4 对路网运输能力进行了有益的探讨，提出铁路路网总体运输能力、 总体有效运输能力及潜在运输能力等概念。 ( 3 ) 铁路线路运输能力的研究现状 目前对铁路线路的运输能力认识相对比较模糊。主要表现在如下两个方面： 其一，没有一个清晰合理的线路运输能力概念； 其二，没有一个统一的线路运输能力的计算方法。 因此，对线路运输能力进行计算时，或者取线路上各区段能力之和，或者取 各区段能力的最小值，这实际上是两种极端的做法，与实际情况不符。为了阐明 这两种做法的不合理性，我们举例如下。 a n lbn 2e1 1 3d 图1 - 3 线路运输能力计算示意图 f i g u r e1 - 3t h es c h e m a t i co ft r a n s p o r t i n gc a p a c i t yc a l c u l a t i o nf o rr a i l w a yl i n e 如图卜3 所示，假设某线路a d 包含三个区段，其中a 、b 、c 、d 分别代表技 术站( 或枢纽) ，n ；( i = l 、2 、3 ) 分别表示三个区段和其相邻两端技术站或枢纽协调 以后的区段运输能力，即 n ；= m i n j 。，j ：；，e ；)( 对)( 1 2 ) 其中j l 一示i 区段一端技术站( 或枢纽) 分配给该区段的通过能力，对数； j 2 一示i 区段另一端技术站( 或枢纽) 分配给该区段的通过能力，对 数； e 广表示i 区段通过能力，对数。 则整个线路的运输能力按第一种极端情况取值为 9 n 太。n l + n 2 + n 3( 对) 按第二种极端情况取值为 ( 1 - 3 ) n 小= m i n n i ，n 2 ，n 3 )( 对)( 卜4 ) 由于实际情况受客流、货流结构的限制，各区段能力紧张程度是不均衡的， 当某一区段运输能力趋于饱和时，就成为该线路的限制区段，对于能力紧张的线 路来说，一般限制区段只有一个或少数几个，而所有区段同时成为限制区段的可 能性极小。所以按n 大计算的数值将远远大于实际值，是不可实现的运输能力。 另一方面，同样由于受客流、货流结构影响，某一线路的限制区段并不等同 于能力最小的区段，而是能力饱和区段，所以按n 奎计算的数值将会小于实际可实 现的能力值。 而且，用公式( 卜2 ) 计算区段和其相邻两端技术站或枢纽协调以后的区段运输 能力也不准确，应该分上行、下行方向分别考虑。 1 3 研究的意义及内容 1 3 1 本文研究的意义 目前对铁路区段运输能力和技术站通过能力的研究已经很成熟，但是对符合 实际的铁路线路运输能力计算仍然没有统一的认识，对煤运通道的内涵理解也比 较模糊。而且目前对煤运通道运输能力计算仍然没有介绍，作为一种尝试，本文 分析了现有的铁路线路运输能力计算方法存在的不足，着重分析了线路运输能力 的特点，根据铁路运输能力的特点结合点线协调的区段能力、区段使用能力增长 系数及限制区段提出了与铁路运输实际相符的铁路线路运输能力计算方法。并将 线路运输能力计算方法与铁路煤运通道内涵结合在一起，提出了一套铁路煤运通 道运输能力计算方法。在计算过程中可以找出铁路煤运通道运输能力的制约因素， 希望通过研究，准确计算出煤运通道的运输能力，为煤运通道进一步规划提供数 据。因此铁路煤运通道能力计算方法研究，具有重要的理论和现实意义。 研究铁路煤运通道运输能力计算方法的意义主要体现在以下两个方面。 第一，通过对铁路煤运通道运输能力计算方法的研究，能够得出铁路煤运通 道各子系统的运输能力，通过计算可以明确各子系统的限制因素，从而可以为能 力加强改造提供准确的数据依据。 第二，通过对铁路煤运通道运输能力计算方法的研究，可以得出煤运通道集 疏运系统整体运输能力的准确数值，以及铁路煤运通道运输能力限制因素，进而 为煤运通道进一步规划提供数据。 l o 1 3 2 本文研究的内容 本文研究的主要内容有： 第一，铁路煤运通道的内涵。 第二，铁路线路运输能力的计算方法。 第三，铁路煤运通道各子系统运输能力及集疏运系统整体运输能力的计算方 法。 通过这三个问题的研究，本文要达到以下三个目标： 第一，对现有的通道概念进行系统的梳理，提炼本质特征，提出适合铁路煤 炭运输实际的铁路煤运通道的内涵，并以此作为本文的理论基础。 第二，对现有的铁路线路能力计算的研究进行系统的梳理，分析它们的原理， 并提出适合铁路线路实际的铁路线路运输能力计算方法。 第三，针对铁路煤运通道的具体情况，运用线路运输能力计算方法提出铁路 煤运通道各子系统的能力计算方法及集疏运系统整体运输能力的计算方法，并以 煤运南通道为例进行实证研究。 1 4 本文研究的创新点 ( 1 ) 本文通过研究铁路十大煤炭基地的规划情况及相应铁路运输线路的运输情 况，结合运输通道理论，综合考虑“集疏运一体化的方针，首次提出了符合铁 路煤运实际的铁路煤运通道的内涵。 ( 2 ) 本文在分析现有铁路线路运输能力计算方法存在的不足的基础上，着重分 析了线路运输能力的特点，根据铁路运输能力的特点结合点线协调的区段能力、 区段使用能力增长系数及限制区段，首次提出与铁路运输实际相符合的铁路线路 运输能力计算方法。 ( 3 ) 通过将铁路线路运输能力计算方法与铁路煤运通道内涵结合在一起，本文 首次提出一套铁路煤运通道运输能力计算方法。在上述理论及研究方法的前提下， 以铁路煤运南通道为例进行了实证研究，结果表明铁路煤运通道运输能力计算方 法切实有效。 2 铁路线路运输能力计算方法分析 2 1 铁路线路运输能力的概念 2 1 1线路运输能力的定义 由1 2 2 对铁路线路运输能力两种极端情况n 大和n 小的分析可知，其主要问 题是能力计算没有结合线路实际需要承担的客、货运输任务。因此，铁路线路运 输能力应定义为： 在采用一定类型的机车车辆，一定行车组织方法【2 8 】，以及一定客流、货流结 构的条件下，某一铁路线路内各种固定设备、活动设备( 一定数量的机车车辆) 和所配备的人员在单位时间内( 通常指一昼夜) 最多能够运输的列车数。线路运 输能力也可用换算吨公里或换算吨数来计量，也可以将客、货运输能力分别计量， 其中旅客运输能力用人公里数或人数，货物运输能力用吨公里数或吨数表示。 ( 1 ) 用吨数表示的线路运输能力 按某一增长率增长的前提下在限制区段达到饱和时，该线路上运量最大区段 的区段运输量就是该线路用吨数表示的线路运输能力。 ( 2 ) 用吨公里数表示的线路运输能力 按某一增长率增长的前提下在限制区段达到饱和时，该线路上所有区段的运 输量与相应区段里程之积的和就是该线路用吨公里数表示的线路运输能力。 铁路线路运输能力的定义中有以下三个方面的前提条件，即： ( 1 ) 一定类型的机车车辆，机车类型决定列车的牵引动力，决定列车重量和运 行速度，车辆类型则分别决定客、货车辆的定员和载重； ( 2 ) 一定的行车组织方法，系指线路内技术站( 枢纽) 的分工方案、列车编组 计划、运行图、机车交路和通过该线路有关的车流径路方案等； ( 3 ) 一定的客流、货流结构，系指该线路所承担的运量及性质，即到达该线路 各车站的货运量比重，从该线路各车站装车到线外的货运量比重，全部或部分通 过该线路的货运量比重，该线路各车站到发的货运量比重，以及该线路的客、货 量比重等。 在客、货o d 流基础上，不同的车流径路和旅客列车径路方案，以及不同的 客、货流增长策略将形成不同的铁路线路客流、货流结构。根据线路在路网中的 位置和分工，以及决策目标的不同，客、货流增长策略可以是以现有客货运量为 基础，客、货按同比例增长，也可以是客运量固定现有水平，各种货流按同比例 1 2 增长，也可以是货运量固定现有水平，各种客流按同比例增长，也可以仅让其中 的某一支或几支特定的货流按比例增长等等。 铁路线路运输能力的定义中还有以下二个约束条件，即： ( 1 ) 一定的固定设备，系指该线路所管辖的区段设备( 包括区段、机务段、给 水设备和供电设备等) 、枢纽( 包括枢纽衔接的干支线方向及其特征，枢纽内车站 规模与布局，枢纽线路及其疏解设备，枢纽总布置图结构等) 以及技术站等； ( 2 ) 一定的活动设备( 机车、车辆) 和人员配备，由于活动设备和人员可根据 线路运量需求随时增减，一般不成为线路运输能力的限制因素。 2 1 2 线路运输能力的特点分析 铁路线路运输能力反映整条线路所有设备、人员及运输任务之间的综合协调 关系，它是建立在区段通过能力和技术站( 或枢纽) 通过能力基础之上的，但又 不是各单项设备能力简单相加或取最小，铁路线路运输能力具有如下三个方面的 特点。 首先，线路运输能力是一种综合运输能力。铁路线路运输能力是点线能力协 调、点点能力协调以及区段与区段之间能力协调的结果，它取决于线路内各项设 备，特别是固定设备中的薄弱环节。但这个薄弱环节并不等同于能力最小的单项 设备，而是按照一定的运量增长策略首先达到能力饱和的单项设备。 其次，线路运输能力是可变的。不同的行车组织方法将会形成不同的线路客 流、货流结构，即使在相同的行车组织条件下，由于采取不