高速铁路运输组织-1.ppt

第八章高速铁路运输组织 第一节概述 第二节高速铁路的列车运行图 第三节高速铁路区间通过能力第四节高速铁路调度指挥 第一节概述 1 1基本特点 与常规迥异 1 全程服务 运输组织管理与运输服务管理一体化 2 充分满足旅客出行要求 建立合理的运输计划和列车开行方式 3 以高新技术为基础的安全保障体系和以调度中心为枢纽的运营管理系统 1 2高铁的行车安全 1 2 1技术设备安全要求 1 线路条件 因改进了车辆结构及材料 保证轨道的稳定性 2 制动技术 冗余技术 复合制动 3 空气动力学 头型流线化设计 封闭外罩设计 4 弓网受流 降低电弓离线率 减少滑行阻力 5 列车运行 自动控制系统 速度信号代替色灯信号 6 特殊情况处理 防火 报警 灭火系统 1 2 2高铁安全保障体系 以人为核心的 人 机 环 检测 控制 管理系统 包括 设备安全环境安全人员安全行车安全事故安全 杜绝事故 特点 1 先进设备保证安全 2 提高设备安全性 可靠性 3 保障体系的优化设计和管理 4 计算机和信息技术的支撑 1 3高铁客流分类及高速列车种类 1 3 1高速铁路客流分类1 从客流组成分 1 基本客流 2 诱发客流 3 转移客流2 从空间范围分 1 始发站在通道以外到达本通道的客流 2 始发站在通道上而终到站在通道以外的客流 3 始发站和终到站均在通道外但经本通道输送的客流3 按跨线车流输送方式分 1 直达车流 2 换乘客流4 其他层面分 第二节高速铁路的列车运行图 一运行图特点 二运行图基本要素 三综合维修天窗的设置 四运行图的编制 运行图常识 简介铁路列车运行图铁路列车运行图 以下简称列车运行图 是用以表示列车在铁路区间运行及在车站到发或通过时刻的技术文件 它规定各车次列车占用区间的程序 列车在每个车站的到达和出发 或通过 时刻 列车在区间的运行时间 列车在车站的停站时间以及机车交路 列车重量和长度等 是全路组织列车运行的基础 列车运行图是列车运行时刻表的图解 规定各次列车按一定的时刻在区间内运行及在车站到 发和通过 列车运行图是列车运行的时间与空间关系的图解 它表示列车在各区间运行及在各车站停车或通过状态的二维线条图 历史1837年法国铁路部门首次采用了列车运行图 以后其他国家也先后采用 20世纪60年代初期以来 一些国家相继研究利用电子计算机编制列车运行图 中国铁路于1965年开始进行研究 研究方法大体上有模拟人工的方法和人机对话的方法 如日本国有铁路主要采用人机对话的方法 运行图常识 根据列车运行图是运用坐标原理描述列车运行时间 空间关系 表示列车在铁路各区间运行时间及在各车站停车和通过时间的线条图 横坐标表示时间 纵坐标表示各分界点 车站 如甲 乙 丙 丁 斜线表示列车 斜线上的数字表示车次 列车运行图按时间坐标 根据不同用途 可分为2分格运行图 即垂直线每格表示2分钟 10分格运行图 小时格运行图 按列车运行图的特点可分为平行运行图和非平行运行图 以及单线运行图 双线运行图 单双线运行图 成对运行图和不成对运行图 连发运行图和追踪运行图 意义列车运行图是根据国民经济发展的需要和铁路运输能力的情况而编制的 它体现着铁路工作的各种质量指标和数量指标 在编制运行图时充分考虑人民铁路为人民服务的方针 如安排列车运行线时 首先考虑旅客列车 并尽量安排开往大城市的客车在白天到达 在下午或夜间发车 与此同时 安排好货物列车的运行线 列车运行图规定了列车占用区间的次序 列车在每一个车站出发 到达或通过的时间 在区间的运行时分 在车站的停车时分以及列车的重量和长度等 这样一来 列车运行图也就规定了铁路线路 站场 机车 车辆和通信信号等设备的运用和与行车有关各部门的工作 因此 列车运行图是铁路运输工作的综合计划 铁路行车组织的基础 是协调铁路各部门 单位按一定程序进行生产活动的工具 运行图常识 分类按使用范围 1 铁路内部使用的列车运行图 它是铁路组织运输生产的依据 是实现 按图行车 的技术组织措施 是确保铁路运输产品质量的基础 在我国 通常以图形的列车运行图形式提供使用 2 社会使用的列车运行图 它对铁路来说是铁路运输产品的供销计划 而对社会用户来说 则是旅客安排旅行计划 货主安排货物销售计划的依据 目前在我国 有旅客列车时刻表和 五定 班列时刻表两种列车运行图供社会使用 旅客列车时刻表和班列时刻表都应在新运行图实行之前向社会公布 按区间正线数 1 单线运行图 在单线区段 上下行方向列车都在同一正线上运行 因此 两个方向列车必须在车站上进行交会 2 双线运行图 在双线区段 上下行方向列车在各自的正线上运行 因此 上下行方向列车的运行互不干扰 可以在区间内或车站上交会 但列车的越行必须在车站上进行 3 单双线运行图 在有部分双线的区段 单线区间和双线区间各按单线运行图和双线运行图的特点铺画运行线 运行图常识 按列车运行速度 1 平行运行图 在同一区间内 同一方向列车的运行速度相同 且列车在区间两端站的到 发或通过的运行方式也相同 因而列车运行线相互平行 2 非平行运行图 在运行图上铺有各种不同速度的列车 且列车在区间两端站的到 发或通过的运行方式不同 因而列车运行线不相平行 按上下行方向列车数 1 成对运行图 这是上下行方向列车数相等的列车运行图 2 不成对运行图 这是上下行方向列车数不相等的列车运行图 按同方向列车运行方式 1 连发运行图 在这种运行图上 同方向列车的运行以站间区间为间隔 单线区段采取这种运行图时 在连发的一组列车之间不能铺画对向列车 2 追踪运行图 在这种运行图上 同方向列车的运行以闭塞分区为间隔 在装有自动闭塞的单线或双线区段上采用 上述分类都是针对列车运行图的某一特点而加以区别的 实际上 每张运行图都有多方面的特点 例如某一区段的列车运行图 它既是双线的 非平行的 又是追踪的 运行图常识 形式 以横轴表示时间 纵轴表示距离 图上的水平线表示各车站的中心线 水平线和水平线之间的间隔表示站间距离 垂直线表示时间 斜直线表示列车的运行 称为列车运行线 图中粗斜线为旅客列车运行线 细斜线为货物列车运行线 点划线为摘挂列车运行线 图中数字为列车在车站的停车时分 这种形式的运行图为中国 苏联 日本等多数国家铁路所采用 以纵轴表示时间 横轴表示距离 为联邦德国和民主德国等少数国家铁路部门所采用 实际上列车在各区间内运行 由于线路纵断面的不同 列车在车站起车和停车速度变化较大 列车运行线本应划成曲线 但为了运行图铺划的方便 均以斜直线表示 运行图常识 结构列车运行图的组成因素有下列各项 列车在区间的运行时分 各种列车运行于两个站间所需要的时间 是按每一区间并分别上下行方向确定的 各种列车的区间运行时分 一般除按照列车通过车站的条件查定以外 由于列车在车站起车 停车和通过速度有变化 还要查定列车在各车站起车和停车的附加时分 列车停站时分 列车在车站上进行各种作业及列车会车 越行等所需要的最小停车时分 上述作业主要包括旅客乘降 行李 包裹 邮件装卸 车辆摘挂 零担货物装卸 快运货物列车加冰和上水 以及机车上水 更换机车 摘挂补机 检查车辆等 列车在车站的间隔时间 车站为保证列车运行安全 办理列车到发和通过作业所需要的最小间隔时间 主要有相对方向列车不同时到达的间隔时间 会车间隔时间 同方向列车连发间隔时间 自动闭塞区间追踪列车间隔时间 在装有自动闭塞的区间同方向追踪运行的两列车彼此间以闭塞分区相间隔所需要的最小间隔时间 机车在本段 外段和车站的停留时间 客 货运机车在本段或外段及其所在站 从到达车站时起至由车站出发时止的全部停留时间标准包括三部分 机车在车站到发线的停留时间 机车出入段走行时间 机车在段内整备作业时间 列车在编组站 区段站及客 货运站的技术作业时间 主要包括到达解体列车和编组出发列车在到发线上的停留时间 无改编作业列车在到发线上的停留时间 客车底在客车本外段及其所在站的停留时间 列车扣除系数 举一个通俗的例子 假如某一条双线铁路运输能力已饱和 每昼夜的通过能力为100对货物列车 货物列车的速度为70公里 小时 如果我们要在这条线路上加入10对时速为90公里的旅客列车 那就必须减少13对货物列车才能承受这种运量 也就是说这条铁路在加入10对客车后 每昼夜的通过能力为87对货车 我们说此时旅客列车的扣除系就是就是1 3 即增开1对客车要占用1 3对货物列车的能力 为什么会产生以上情况呢 因为在铁路线上如果所有的列车都按相同的速度运行 大家谁也不超谁 鱼贯而行 这时的通过能力最大 用铁路的术语来讲叫做平行运行图通过能力 如果各种列车的速度不同 有快有慢 就要出现超车的现象 跑的快的客车就要超跑慢的货车 快速客车要超越普通客车 在公路上轿车超越大卡车 因公路同方向有二条及以上行车道 所以谁也不需要停下来 一快一慢就完成了超车 而在铁路上则不行 前行的慢车必须进站停车 叫作待避 后行的快车才能在车站超车 这叫作越行 而且在超车前后两列车之间还要拉开一定的距离 这样势必要影响通过能力 这叫非平行运行图的通过能力 在同一条线路上不同种类的列车越多 它们之间的速度差越大 其影响通过能力的程度就越大 也就是说扣除系数越大 如果在前面所举的例子中再加入时速130公里的快速列车 那么它的扣除系数就不是1 3了 而可能是2 0 也就是说多开1对快速旅客列车 就要少开2对货物列车 单从这个角度来看 乘坐快速列车 准高速列车的旅客多掏一点腰包也尽在情理之中 一运行图特点 高峰时段更加突出严格的旅行速度限制高弹性的运行线安排有效时间带的出现 二运行图基本要素 追踪列车间隔时间列车区间运行时间列车起停车附加时间列车在站停车时间动车组折返时间天窗时间内按单线行车时的车站间隔时间 高速客运专线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 在列车运行图上预留的用于维修施工所需要的行车 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 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 客运专线综合维修天窗作业时间 三综合维修天窗的设置 1 工务维修天窗 行车设备改造施工天窗 线路大修天窗 线路中修天窗 线路日常维修天窗 2 电务维修天窗由日常维修 中修 大修三部分组成 3 接触网维修天窗 1 工务维修作业及其时间要求 1 国外工务维修天窗及维修作业时间概况采用大型综合维修机械 利用夜间进行维修是各国普遍的做法 各国主要利用夜间0 00 6 00进行维修 仅对天窗的利用方式及维修作业时间的具体安排有所不同 有的除夜间外 白天也安排一定时间的天窗 供养护人员做必要的补修使用 法国TGV线是各国维修作业量最小的 由于行车量的增加 可以开设天窗的时间也在缩短 但为了确保轨道的高质量状态 天窗开设时间不小于3 5h 以保证实际3h的维修时间 另外还安排1 1 5h的白天天窗 日本新干线维修作业期间不存在邻线列车干扰问题 维修作业时间一般不小于3h 考虑维修设备 自维修基地到达作业地点的机械运行时间及作业完毕后返回基地和维修 检查 检测时间等 经常出现用足6h的情况 德国铁路维修作业一般安排在夜间3 30 6 00间 由于其高速线为客货混行 夜间开行货车 在3 00前160km h的快货均已通过 少量速度较慢的列车在维修时间内组织一线维修 一线反向行车的形式 2 我国高速客运专线合理维修天窗时间的确定根据我国高速客运专线列车运行速度高 行车密度大的特点 借鉴国外工务维修的先进经验和组织方式 应采用大型养路机械组成维修机组进行设备的综合维修 以提高运输设备的质量 保证列车运行的安全 大型养路机械作业的合理天窗时间应当充分保证一定数量的纯作业时间 使其实际作业效率接近或达到机械的设计作业效率 并且在线路通过能力允许的情况下 尽可能地为线路维修作业提供方便 高效的作业环境 所以 天窗时间的选择应当有利于提高机械作业效率 决定养路机械维修作业效率的因素包括 天窗时间 机组效率及施工作业组织等几个方面 大型养路机械维修机组作业的 天窗 时间包括纯作业时间和辅助作业时间 辅助作业时间是指 天窗 作业时间内的非维修作业时间 包括 车站办理区间封锁手续 约8min 维修机组由车站至作业地点的往返运行时间 约24min 机组整备及摘挂时间 约16min 开通线路时间 约2min 一般需要50min 机组效率与选用的机组数量有关 线路维修施工实践和有关研究表明 在同一 天窗 时间 同一区间内 单套机组作业方式线路维修效率最高 其次是两套机组 据了解 大型养路机械维修机组的平均作业效率为800 1200m h 大型养路机械维修机组的作业效率是指一套机组 一个 天窗 小时平均维修线路长度 它是反应维修机组作业效率的综合性指标 它与机组平均作业效率 天窗 时间 机组数量的关系可用下列公式表示 如果取 天窗 时间内的辅助作业时间50min 机组数量为1组 机组平均作业效率为1000m h 计算不同 天窗 时间内维修机组的作业效率见下图 从图中曲线变化情况可以看出 维修机组作业效率随 天窗 时间延长而提高 这种随 天窗 时间改变而变化的幅度 当 天窗 时间为2 4h时最大 4 5h时次之 5h以上时曲线变化平缓 如果将800m h作为大型养路机械维修机组发挥作用的最低限值 则大型养路机械维修机组作业所需的 天窗 时间至少在4h以上 所以从充分发挥机组工作效率和提高维修机组作业效率考虑 合理的线路维修 天窗 时间应为4 6h 根据客运专线列车开行情况 并考虑 天窗 时间对线路通过能力的影响 认为我国高速客运专线综合维修 天窗 时间以安排在0 00 6 00为宜 2 接触网维修作业及其时间要求 我国高速客运专线一般采用电力牵引的牵引形式 因此 需要涉及到牵引接触网的维修 牵引供电系统的维修包括变电所 受电弓和接触网三部分 由于铁路供电均采用两路电源 所以牵引变电所的停电维修不会影响到接触网供电 即不会影响正线的正常行车 受电弓作为构成动车组的上部组成部分 应由车辆基地在进行机车 动车维修时一并进行 而线路上进行接触网检修时 无法正常为列车运行提供必要的动力 必将影响客运专线的正常行车 1 既有线接触网维修作业情况既有电气化铁路接触网维修作业按设备运行的状态可以分为停电作业 带电作业和远离作业三种 按作业点位置分为高空作业 距地高3米以上的处所进行的所有作业 和地面作业 按复杂程度分为一般带电作业和特殊带电作业 停电作业程序分为以下步骤及时间标准 作业时间电力调度员电请停电 电力调度员发布停电命令 2min 作业组验电接地 4min 作业组进行检修作业 70min 按90min安排 作业组工作完毕 撤离现场 2min 电力调度员确认完全达到通电 行车安全条件后 给予解除停电作业命令 5min 电力调度员按照规定进行倒闸作业 通知列车调度员接触网已通电可以行车 5min 对于具体接触网维修天窗的设置时间有以下几点要求 单线区段不少于60min 双线区段不少于90min 对较大的区段 例如枢纽 区段站等 每个供电臂每月应不少于10小时的停电检修时间 对执行 V型天窗 作业的双线区段每月至少保证3个矩形天窗 2 国外高速客运专线接触网检修情况在高速客运专线上 随着列车速度的提高 接触网 受电弓供电系统在动力学方面存在的各种问题也就越加显著 要求比普通铁路具有更高的性能 基于此 高速客运专线接触网系统的特点是采用新结构和新材料 与此相应的 国外关于接触网维修作业的技术开发 主要是采用长寿命设备 进行作业机械化 检查自动化等 长寿命装备主要指采用低磨耗的接触线 作业机械化主要是指开发公铁两用车 高空作业车等便于机动施工的高性能维修作业车以及检验维修作业量的架电作业车等 检查自动化主要是指采用专用的接触网检测车或电气轨道综合试验车作为检查手段 如日本新干线的P23型新干线综合检测车 高速客运专线的接触网维修应该以状态维修为主 即采用定期的检查和有计划的预防性维修方法 该方式的关键是接触网的故障诊断系统和维修天窗的设置形式 电气化铁路接触网维修的特点是需要经常进行日常检查 并按照诊断状态对接触网进行位置调查或更换其磨损部分 根据日本新干线的运行经验 特别是磨损部分有大量的维修工作 关于高速客运专线接触网的维修方式 国外高速铁路以客运量和供电负荷最大的日本新干线为代表 基本上采用每天运营 夜间维修的方式 接触网检测和维修均在夜间无行车的时间进行 其所需的时间均小于工务维修所需时间 3 我国高速客运专线接触网维修作业天窗时间对于小型机械作业 一般应在运行图上每天安排固定的时间进行 对于大型机械作业 则只需每日 月 季安排几次 每次作业4h 按照现行规定 在运行图上预留接触网维修天窗时间 双线铁路天窗时间为90至180min 对于我国未来高速客运专线 由于维修技术的提高和维修设备的改进 其接触网维修应采取大型维修机械进行 并考虑实际运营的需要 其天窗时间建议采用90至180min 且与工务维修天窗重合设置的形式 3 通信信号维修作业及其时间要求 信号设备维修工作由维修 中修和大修三部分组成 信号设备维护工作贯彻预防与整修相结合 以预防为主的方针 维修是指对运用中的信号设备进行养护和检修 掌握设备性能 预防设备故障 保证设备处于良好的运用状态 中修分为入所修和集中修 对现场可替换设备实行入所修 对现场规定设备实行集中修 大修是指为恢复 改善和提高信号设备质量 保证既有设备的正常使用和运输生产的正常进行 对设备进行的维修作业 为提高信号设备的维护质量 对信号设备维修实行日常养护和集中检修 把养护和检修基本分开 信号检修作业实行天窗的检修方式 影响行车的检修作业项目 应纳入天窗时间内进行 天窗时间内无法完成的较大型检修作业 必须纳入月度综合作业计划 当发现危及行车安全的设备隐患时 应立即按规定办理停用手续 克服设备的缺陷 另外 以既有铁路信号设备维修作业时间分析 基本是在预留的接触网维修天窗时间内对非接触网维修区间和车站进行信号设备维修作业 其正常维修时间不大于进行接触网维修的时间 我国高速客运专线在信号方面 由于采用了更先进的技术和设备 设备的可靠程度有了很大的提高 同时设备的检修手段也应该有了较大的提高和改善 信号设备的检修作业时间大大小于工务维修所需的时间 因此信号设备的检修也不应成为影响我国高速客运专线综合维修天窗设置的限制因素 综上所述 可以得到以下结论 我国高速客运专线需要进行日常的工务维修 接触网维修和信号通信设备检修工作 因此需要设置工务维修天窗 接触网维修及其通信信号设备检修天窗来进行日常的维修工作 通信信号检修的时间远远小于工务维修所需的时间 我国高速客运专线上接触网维修天窗的设置时间应采取90至180min 而且应该与工务维修天窗重合设置 我国高速客运专线 应采用大型养路机械进行工务维修工作 为了充分发挥作业机组的工作效率 工务天窗的时间应为4至6h 我国高速客运专线应该为工务维修 接触网维修和通信信号设备检修共同开设4至6h的综合维修天窗 1 矩形天窗如下图在0 00 6 00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 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 综合维修天窗的设置形式 2 V型天窗如下图在整个区段内 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 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 其缺点是一线维修 一线行车时 对两条线路的作业都会产生干扰 3 Y型天窗如下图 即矩形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 4 r型天窗如下图 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 另一方向的列车旅行速度将会有所降低 5 X型天窗如下图 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 6 平行矩形天窗如下图 在某时段内 某区段分上 下行分别形成两个不相互重合的矩形天窗 虽然它可以解决跨线列车运行线铺画的问题 在全天内都可以运行列车 但是由于两个矩形分别设置占用了较多的日间发车时段 不利于白天发车 而且在维修施工时 两条线路的维修作业与行车作业间均受到一定的影响 7 单线隔日矩形天窗在0 00 6 00夜间的时段内 运行图按上 下行分单 双日安排一线维修天窗 另一线在天窗时间内 按单线组织列车运行 可以看到 此种天窗形式 同时具有矩形天窗和平行矩形天窗的优点 解决了平行矩形天窗由于天窗时段范围开行太大而造成对发车时段影响的问题 使其控制在夜间0 00 6 00 同时 因为组织另一线反向行车 也解决了跨线列车运行图的铺画的问题 但是 仍然存在有维修作业与邻线行车之间的相互干扰问题 8 双向分隔式矩形天窗在0 00 6 00夜间的时段内 运行图上 下行线路同时设置 双向分隔式矩形天窗 即在0 00 6 00间上下行均给出1小时时间安排需要在天窗内运行通过的列车运行 其余时间用于综合维修作业 可以看到 此种天窗形式 同时具有矩形天窗和V形天窗的特点 解决了V天窗由于天窗时段范围开行太大而造成对发车时段影响的问题 使其控制在夜间0 00 6 00 同时 因为组织一线施工 另一线行车 也解决了跨线列车运行图的铺画的问题 但是 仍然存在有维修作业与邻线行车之间的相互干扰问题 而且行车带的开设对列车的到达分布有较高的要求 我国高速客运专线采用300 250 200km h多种速度的列车共线运行的运输组织模式 本线列车大都只在旅客列车始发终到的有效时段内运行 跨线列车由于列车始发终到站距离客运专线的出入口较远 并受到邻接干线运行图的制约和可能晚点列车的影响 由既有线进入客运专线运行或自客运专线车站始发进入既有线运行的跨线列车 如果不能避开夜间0 00 6 00在相应的客运专线上运行 就必须考虑行车组织和