第二章运输能力和主要技术标准916

运输能力和主要技术标准第一讲运量相关参数、列车运行图、通过能力、输送能力第二讲列车牵引计算第三讲铁路等级、主要技术标准第一讲运量相关参数、列车运行图、通过能力、输送能力4第一节铁路运量一、客货运量的意义•新建与改建铁路，设计前必须进行经济调查，以明确设计线的政治、国防和经济意义，确定设计线在铁路网中的地位和作用；并提供铁路总体设计和各种设施设计所需要的客货运量资料。客货运量的重要意义如下：1．客货运量是设计铁路能力的依据。2．客货运量是评价铁路经济效益的基础。3．客货运量是影响线路方案取舍的重要因素。5•客货运量在铁路设计中具有重要作用。若调查或预测的客货运量偏大，则铁路标准偏高，技术装备能力也偏高，投资较大的方案中选，增大投资。但铁路运营后，若实际运量偏小，则铁路能力闲置，投资浪费，而运营收入偏少，铁路投资效益必然降低；若调查或预测的运量偏小，虽初期投资省，但铁路运营后，能力会很快饱和，引起铁路过早改建，追加投资增大，也不经济合理。因此，铁路设计必须十分重视客货运量的调查和预测工作。6二、客货运量的调查和预测•设计线客货运量的确定，首先要划定设计线的吸引范围，然后在吸引范围内进行经济调查，以确定近期的客货运量，并根据吸引范围的建设规划和经济统计资料，预测远期的客货运量。(一)划定吸引范围•设计线的吸引范围是设计线吸引客货运量的区域界限，设计线客货运量的调查和预测，都是在吸引范围内进行的。吸引范围直通吸引范围地方吸引范围7直通吸引范围直通吸引范围是路网中客货运量通过本设计线运送有利的区域范围。以运距最短来划分范围8(二)货运量的调查和预测•直通货运量可根据国家计划部门制定的地区间物资交流规划，分析直通吸引范围内的物资供求情况，分上、下行汇总得到。地方吸引范围•地方吸引范围是在设计线经行地区内，客货运量要由设计线运送有利的区域范围。按运量由设计线运送运价最低的原则来确定(含水运、公路运输的比较)。9(三)客运量的调查和预测•直通客运量占客运总量的比重一般并不很大，可进行客流的典型调查，找出直通客流量和地方客流量的比值，根据地方客运量估算直通客运量。•地方客运量与吸引范围内的人口总数、工矿企业职工人数比重、人均收入、内迁工厂多少、早期移民数量、旅游地多少等因素有关。可用乘车率(每人每年的平均乘车次数)或多元回归法预测。•将客流量汇总后，可按每列车定员估算旅客列车数；亦可比照和设计线条件相近的既有线，拟定设计线的旅客列车数。10三、铁路选线设计所需要的运量参数(一)货运量•货运量C是设计线(或区段)一年内单方向需要运输的货物吨数，应按设计线(或区段)分上、下行分别由下式计算：C＝∑Ci(104t／a)(2—1)式中Ci——某种货物的年货运量。客运量：设计线一年内单方向需要运输的旅客人数。11(二)货物周转量•货物周转量CHZ是设计线(或区段)一年内所完成的货运工作量，可由单方向一年内各种货运量Ci(104t／a)与相应的运输距离Li(km)按下式计算：CHZ＝∑(Ci×Li)(104t·km／a)(2—2)客运周转量：设计线计算时间内完成的客运工作量。左图为侯月线开行5000吨重载列车12(三)货运密度•货运密度CM是设计线(或区段)每km的平均货物周转量：式中L——设计线(或区段)的长度(km)。(四)货流比•设计线上、下行方向的货运量不均衡时，应区分为轻车方向和重车方向。货流比λQZ是轻车方向货运量CQ与重车方向货运量CZ的比值，即[104t·km/(km·a)](2—3)LCCHZM=(2—4)ZQQZCC=l13(五)货运波动系数•由于生产和消费的季节性等原因。设计线的货运量在一年内各月份并不相等。一年内最大的月货运量和全年月平均货运量的比值称为货运波动系数，以β表示。设计线必须能完成运量最大月份的运输任务，所以在计算铁路能力时，应考虑货运波动系数的影响客流波动系数：（月客流波动系数βk是指高峰日最大客流量与平日平均客流量的比值，一般建议高铁取βk=1.0）(六)零担、摘挂、快运货物和旅客列车零担列车是运送地方零散货物的列车，在中间站办理零担货物的装卸，一般运行于一个区段内。全年月平均货运量一年内最大的月货运量=b(1—5)14摘挂列车是运送地方整车货物的列车，在中间站办理货车甩挂和到货场取送车作业，一般运行于一个区段内。快运货物列车是运送鲜活或易腐货物的列车，为缩短旅途时间，这种列车很少停站，其他普通货物列车要停站待避，使其不停车通过。旅客列车是运送旅客的列车。这些列车的对数，应根据经济调查资料分析确定。四、设计年度设计线交付运营后，客货运量是随着国民经济的发展逐年增长的，设计线的能力必须与之适应。上述运量参数，也需分设计年度提供。15•铁路的设计年度应分为近期、远两期。近期、远期分别为铁路交付运营后第10年和第20年。近、远期运量均采用预测运量。•铁路线下基础设施和不易改、扩建的建筑物和设备的建筑物和设备，应按远期运量和运输性质设计，并适应长远发展的要求；对于易改、扩建的建筑物和设备，宜按近期运量和运输性质设计，并考虑预留远期发展条件。•随运输需求变化增减的机车、车辆等运营设备，可按交付运营后第3年或第5年的运量进行设计。16五、客货运量调查不准确或设计年度过短带来的问题•多年来，我国许多干线铁路一直处在不停地改、扩建之中，这些改、扩建工程包括增加车站、双线插入、局部复线、软化坡度、通信信号改造、增建第二线或电气化等各种方式。1．南昆铁路•体现20世纪90年代设计、筑路水平的西南大动脉南昆铁路，东起南宁，西至昆明，北接红果，全长898公里，为国家I级干线电气化铁路。1718•南昆铁路设计年输送能力，近期1000万吨，远期2000至3000万吨。南昆铁路1997年开通运营，2001年大部分区段平图能力利用率达到94％，能力己处于饱和状态。•造成南昆线能力饱和，及需改建的原因主要是由于运量调查的不准确和设计年度过短造成。2．西康铁路•2001年1月8日，全长267.49公里的西安—安康国家Ⅰ级电气化铁路干线开通运营。该线预留双线，一次建成电气化。年设计能力货运量2000万t，日均客车8对。19全长18.46公里的秦岭隧道•西康铁路2001年1月开通运营当年，限制区段的平图能力利用率已达到100％，需要开放原设计预留的车站。西康线设计预测运量近期2005年为1245万t，远期2010年为1500万t，实际开通两年2002年已达到1400万t。203．宝中铁路1994年5月18日，全长498.19公里的宝鸡—中卫电气化铁路干线开通。21•宝中线设计预测运量近期2000年为1028万t，远期2005年为1500万t，实际运量2000年达到1499万t，2002年达到1954万t。4．浙赣铁路•浙赣铁路全长942km起于杭州站，止于湖南株洲，横跨浙、赣、湘三省。浙赣铁路自20世纪80年代初开始，对既有线增设会让站、双插、结合整治水害进行复线改造，于1997年全部复线正式开通。•浙赣复线金华至株洲段设计预测运量近期2000年为2670万t，远期2005年为3800万t，实际运量2000年为3510万t，2002年已达到3797万t。22浙赣铁路电气化改造23•以上实例都是按原规范规定的近期为交付运营后第5年，远期为交付运营后第10年作为设计年度。但是近年来随着国民经济快速增长，对铁路运输需求急剧增加。为适应运量的增长，铁路频繁改建、扩建，不仅增加施工费用和施工对运营的干扰，而且影响铁路的正常运输效率的发挥。•为适应国民经济快速发展的需要，节约投资，避免建成的铁路频繁改造而影响铁路正常运输，提高铁路运输的服务质量，力求达到铁路建设项目综合投资效益最佳，新规范对原“设计年度”内容进行了修订。•近期为交付运营后第10年，远期为交付运营后第20年。铁路能力需要能力可能能力运量CxNx通过能力Nk输送能力Ck一、铁路通过能力：铁路每昼夜可以通过的列车对数（双线为每一方向的列车数）；限制通过能力的因素：区间、车站、机务设备、给水设备和供电设备。能力设计方法：一般是据区间通过能力来设计其他设备的能力，使之相互协调，且均不小于区间通过能力。铁路通过能力与输送能力取决于最薄弱环节列车运行图横轴表示时间，每10min划一竖线；纵轴表示距离，每一车站中心划一横线。两站间的斜线为列车在该站间的运行线，斜率越陡，说明列车走行速度越快，走行时分越少。斜线与相邻两横线的交点分别表示列车的发车和到达时间；斜线与相邻两横线交点间的时段，表示列车在该站间的走行时分。运行图中的列车编号：离北京渐远方向的列车编号为单数，向北京渐近方向的列车编号为偶数。前者为下行列车，后者为上行列车。列车运行图1、二分格运行图列车运行图2、十分格运行图列车运行图3、小时格运行图单线非平行运行图单线平行成对运行图非平行运行图：运营使用，各种列车开行速度不同平行运行图：设计使用，便于直接计算通过能力通过能力铁路每昼夜可以通过的列车对数（双线为每一方向的列车数）称为通过能力。单线平形成对运行图tB和tH与车站联闭类型、股道数目和作业性质等因素有关，选线设计时，可采用下表数据：1440——每一昼夜的分钟数TT——日均综合维修“天窗”时间，电力牵引取90min，内燃牵引日客货行车量超过30对时取30mintW、tF——站间往、返走行时分，与站间距离、平纵断面情况、牵引质量以及机车类型和制动条件等因素有关；tB——对向列车不同时到达的间隔时分，即一列车到达车站中心起到对向列车到达或通过车站中心的最小间隔时分；tH——车站会车间隔时分，即一列车到达或通过车站中心起到该车站向原区间发出另一列车时的最小间隔时分。tB和tH与车站信联闭类型、股道数目和作业性质等因素有关。通过能力追踪（自动闭塞）连发（半自动闭塞）N=（1440-Tt）/I（对/d）列车对数计算输送能力铁路运输能力是铁路单方向每年能运送的货物吨数。设计线各设计年度的输送能力不应小于经济调查得到的相应年度的货运量输送能力C可用下式计算：Gj——普通货物列车净载；β——货运波动系数；NH——折算的普通货物列车对数(对/d)补充：高速铁路能力计算目前《京沪高速铁路设计暂行规定》对客运专线通过能力计算，采用扣除系数法给出了如下算式：平行运行图通过能力IVsITNw*601440=1.平行运行图通过能力计算全高速非平行运行图通过能力多种速度列车共线运行通过能力高全＝NN高时全＝IN60中中中全中高混－＝NNNNNN=2.非平行运行图通过能力计算习题课(铁路能力计算)1、某电力机车单机牵引的单线铁路，采用半自动闭塞方式Tt=90min，tB=6min，tH=3min；普通货物列车站间往返运行总时间为28min，Gj=2600t，折算的普通货物列车对数是通过能力的80%，β=1.15，请计算输送能力。习题课(铁路能力计算)2、某设计线为单线铁路，年需要输送能力Cx为1500万t，其中包括零担列车2对/d，摘挂列车1对/d，旅客列车4对/d，机车类型为韶山1型电力机车，牵引重量3600t，闭塞方式为半自动闭塞。该线控制区间的直通货物列车往返走行时分为32min，试计算设计线需要的通过能力Nx和可能的通过能力Nk，以及可能的输送能力Ck，并检验该设计线能否满足运输任务的要求。（已知货物列车静载重系数0.723）参考答案：1、Ck=23.7Mt/年2、Nx=32.53对/d，取33对/dNk=34.6对/d，取34.5对/dNH=19.8对/d,Ck=1635万t/年第二讲列车牵引计算作用于列车上力的类型类型表示符号单位作用方向来源与作用机车牵引力FN与列车运行方向相同机车产生，司机控制，牵引列车前进列车阻力WN与列车运行方向相反由线路状态等外部条件决定列车制动力BN与列车运行方向相反列车制动装置产生，调整列车运行状态的人为阻力44作用于列车上的力有机车牵引力、列车运行阻力及列车制动力。(一)机车牵引力1．机车牵引力的形成•机车牵引力是依靠轮轨问的粘着产生由钢轨作用于动轮轮周上的反