选线设计教案-7铁路运输能力价加强 34页

选线设计教案7铁路运输能力价加强选线设计课程教案单元标题铁路运输能力加强单元学时6教学目标：了解铁路客运提速、修建高速铁路和发展重载运输的意义和发展的技术路线；理解铁路客运提速、修建高速铁路的设计方法和原则；掌握既有铁路能力加强的措施和总体设计。教学重点：铁路客运提速、修建高速铁路的设计方法和原则；既有铁路能力加强教学难点：既有线铁路能力加强总体设计。教学方式方法：讲授、案例分析、课程设计。教学手段：PPT+传统板书。课程设计（大作业）。教学过程：首先概略介绍会让站、越行站、区段站、编组站的主要任务、基本设备设置。然后详细介绍中间站设计原理与方法。同时，指导学生完成“中间站课程设计”，一边讲，以便辅导学生理解理论、原理和实践方法。第七章铁路运输能力加强第一节既有铁路能力加强的措施回顾铁路运输能力和通过能力计算方 法，导出限制铁路运输能力的主要因素,NX?[NH??KNK?（?KH??KH）NKH?（?L??L）NL?（?Z??Z）NZ]（1??）1067CNH?（对？或？列）365?G（7—1）需要开行的旅客列车数可以按下式计算NKX??KA（对?或?列）（7-2）365?K既有线能力加强应从提高通过能力N和牵引吨数G两方面着手。对于既有铁路运输能力的加强措施，可归纳为运输组织措施、改革牵引动力和信联闭的措施和改造工程措施。而作为铁路现代化的标志技术，客运提速、发展重载运输和兴建高速铁路，却是提高铁路运输能力和服务水平最有效的途径。一、运输组织措施（一）缩短控制区间的运行图周期编制列车运行图时，使进入控制区间为上坡方向的列车不停车，提高其行车速度，缩短走行时分。当既有线采用电气路签（牌）闭塞时，可把控制区间两端车站上的路签（牌）机移到搬道房内，以节省车站值班员递送路签（牌）的走路时间，缩短会车间隔时分。或者允许控制区间的路签（牌）可以直接折返使用，以节 省取送路签（牌）时间，缩短会车间隔时分。当技术作业站相邻区间为控制区间时，若因技术作业如给水、摘挂机车等时间较长，增大运行图周期，可视具体情况，采用移动列车运行线的办法，缩短控制区间的运行图周期。(-)在单线区段采用特殊运行图1.不成对运行图图7-1(a)为非自动闭塞区段的不成对运行图，其通过能力为：重车方向轻车方向NZ?(1440?TT)?(列/d)(7-3)(tW?tF?tB?tH)?(??l)(tW?tL)NQ?NZ?(列/d)(7-4)(a)非自动闭塞(b)自动闭塞图7—1不成对运行图图7-l(b)为口动闭塞区段的不成对运行图，重车方向可追踪运行，其通过能力为：重车方向轻车方向NZ?(1440?TT)?(列/d)(7-5)(tW?tF?tB?tH)?(??l)INQ?NZ?(列/d)?(7-6)2.追踪与部分追踪运行图在单线自动闭塞区段上，当中间车站的到发线数量较多，能够组织双方向追踪列车在车站上交会和越行时，可采用两列(或几列)车连续发车的追踪 或部分追踪运行图，如图7-2所示。追踪运行图虽然可以提高通过能力，但由于列车交会停站时间加长，使区段速度降低，并需增加车站站线数量。为了缓和上述缺点，实际上多釆用部分追踪运行图。(a)追踪(b)部分追踪图7-2追踪与部分追踪运行图图7-2(a)为两列车追踪运行图。其通过能力为(7-7)N?(1440?TT)?2(对/d)(tW?tF?tB?tH)?(l??l??)图7-2(b)为部分追踪运行图，其通过能力为N?(1440?TT)?4(对/d)(7—8)3?(tW?tF?tB?tH)?(l??l??)1.加强通过能力的临时措施1)开行续行列车2)在双线区段组织反方向发车如图7—3所示。(a)半自动闭塞(b)自动闭塞图7-3双线区段组织反方向収车3)组织钟摆式运行钟摆式运行就是在一昼夜的一段时间完全开行上 行列车，而在另一段时间完全开行下行列车，依次交替，既能追踪运行，又不必在中间站会车，如图7-4所示。(三)减少旅客列车扣除系数图7-4钟摆式列车运行图编制列车运行图时，若能使多数车站都耍停车的普通旅客列车按货物列车运行线铺画，则可减小这些旅客列车的扣除系数，使线路通过能力有所提高。若能使旅客快车集中发车，也可减小这些旅客快车的扣除系数，提高通过能力。（四）提高列午运行速度提高列车运行速度可以减少列车占用各项铁路设备的时间，从而可以提高铁路通过能力。提高列车运行速度涉及众多的技术经济因素，是一个复杂的技术经济问题，相关知识将在本章第二、三节详细介绍。（五）采用动能闯坡、补机推送或双机牵引1.利用动能闯坡当一个区段内有个别陡而短的坡段限制了全区段的牵引吨数时，可采取适当措施，如使列车在陡坡前的车站不停车，借助司机的先进操纵技术，以提高陡坡前的列车速度和爬坡时的机车牵引力，使机车能牵引较重的列车，利用动能闯过陡坡，从而能提高全区段的牵引吨数。采用动能闯坡时，通常应使列车到达坡顶的速度不低于机车计算速度,并据此确定动能闯坡的牵引吨数。牵引吨数可用图解法确定。其方法 是先假定2〜3个牵引吨数，根据线路平纵面，分别绘出速度距离曲线，得到2~3个相应的坡顶速度，据此可绘出牵引吨数与坡顶速度的关系曲线，如图7-5所示。在曲线上，可找到与机车计算速度对应的牵引吨数，即能以机车计算速度闯过坡顶的牵引吨数。必要时，允许将坡顶速度适当降低，但一般不宜低于15〜20?km/ho2•补机推送图7-5牵引吨数与坡顶速度关系曲线若区段内个别位于车站附近的陡坡，限制牵引吨数且利用动能不能闯上坡顶时，可采用补机推送办法，以提高牵引吨数和行车速度。补机挂在列车尾部，可推送到下一车站，然后附挂在对向列车上，折回补机站；亦可将列车推送到陡坡坡顶，在区间摘钩折返。补机推送可在单线区段和非自动闭塞的双线区段采用。其通过能力应根据行车组织和补机运行方式进行计算。图7-6为单线区间补机推送运行图。其中(a)图为补机在全区间推送，(b)图和(c)图为补机在区间摘钩折返。(b)图中补机推送与折返时分之和(tBW?tBF)不大于上坡列车区间走行时分tW,(c)图中tBW?tBF?tWo图7-6(a),(b),(c)的区间通过能力计算式分别为式(7—9)、式(7—10)>式(7—11)0 (a)全区推送(b)tBW+tBFWtW(c)tBW+tBF?>?tW图7-6单线补机推送运行图N?N?N?1440?TT1440?TT?(对/d)(7-9)ABTZtW?tF?tHG?tHG1440?TT1440?TT?(对/d)(7一10)ATZtW?tF?tB?tHG1440?TT1440?TT?(对/d)(7-11)ATZ(tBW?tBF)?tF?tL?tHG(六)开行组合列车，发展重载运输两列货车合并运行，在运行图上仅占用一条列车运行线，而牵引吨数加倍，故可达到提高输送能力的目的。开行组合列车是一种投资少、见效快、效益好的扩大运输能力的措施,但要根据各区段的不同技术条件和车流条件以及开行组合列车对通过能力影响的大小加以采用。开行组合列午，应将起讫车站（区段站或编组站）一股到发线的有效长度加长一倍，供组合列车连挂出发和到达分开；一般车站不需延长站线,普通列车在侧线待避，组合列车在正线通过。区段内少数车站可将一股到发线延长，供旅客快车交会和越行组合列车时，组合列车停站之用；单线区段还可利用延长的站线进行双方向组合列车的交会。二、改革牵引动力与信联闭的措施 （-）增大牵引功率的措施增大牵引功率不但可以提高牵引吨数，并且可以提高运行速度，相应增加通过能力。牵引吨数提高后，车站到发线有效长度也要相应加长。1.采用多机牵引2.采用大功率机车3.采用电力或内燃机车（二）改换信联闭设备改善信号、联锁、闭塞设备，是保证行车安全、提高通过能力、改善运输工作指标的重要措施。采用较完善的信号、联锁、闭塞装置，可使列车在车站上交会、越行的作业时间缩短，从而提高通过能力。车站间隔时间缩短后，区段速度也相应提高；可加速机车车辆周转，降低运输成本。三、改建工程设施的措施(一)增减车站或线路所1•增设车站或线路所如图7-7所示。图7-7站间最短距离lmin?1000??VTtT?VP(tZY?tQR)???IL?IZ?IJZ(m)(7-12)60?按我国目前的行车速度、列车长度、制动距离、闭塞方式等条件推算，站间最短距离一般不宜短于6?kmo 在未安装自动闭塞的区段，若控制区间设站困难，可考虑在两车站之间加设线路所，以组织连发列车，提高通过能力。在采用推送补机的单线区段，为减少或消除补机折返对通过能力的影响，通常也可以修建线路所,作为采用推送补机的辅助措施。在单线区段设置线路所，不仅会增加相对方向列车交会的时间，从而降低旅行速度，而且在开设线路所后，其通过能力往往受其他区间的限制。因此，只有在地形条件不便增设会让站，且上下行方向的行车量显著不平衡的单线区段，才采用这种措施。1.关闭车站改建既有线或增建第二线时，在通过能力允许的情况下，宜关闭作业量较小的车站。在提速线路上，由于列车速度的提高，从而减少了两车站Z间的列车走行时分。当两站间列车走行时分不满足式(7-12)的耍求时，则需关闭一些只办理列车会让、越行作业的会让站和越行站。(二)延长到发线有效长度增大牵引功率和减缓最大坡度，目的都是使牵引吨数增大，列车长度增长。当既有车站到发线长度不足时，应根据需耍予以延长。需耍的到发线有效长度LYX,视守车是否取消，用下列公式计算：有守车时LYX?G?qs?n?l?jl?s30(m)(7-13)q无守车时LYX?G?n?l?(7-14) j30(m)q至于因延长到发线有效长度或其他原因需要改建既有车站时，在特殊困难条件下，如有充分技术经济依据，站坪止线的曲线半径和坡度可比新线标准降低，保留现状。(三)削减超限坡度和减缓限制坡度的措施为了提高牵引吨数或统一全线的牵引定数，在改建既有线时，可采用减缓最大坡度的措施。但落坡就要改线，往往造成大量废弃工程，投资巨大，干扰运营，且占用农⑴。因此既冇线改造设计的原则应当是力争用牵引动力来提高牵引吨数，尽量避免落坡改线，节约改建投资，加快改造进程，减少运营干扰。(四)增建第二线及其过渡措施增建第二线是提高铁路能力最有效的措施，但造价很高。在运量增长不快的既有线上，应采用分阶段逐期加强的措施，如向控制区间延长站线，或在控制区间修建第二线，提高全区段的通过能力，最后再过渡到全线复线。这样，既可满足近期运量增长，节省了初期投资，又能在修建第二线时，充分利用初期增建的工程，不会造成废弄。1.向控制区间延长站线图7-8为把控制区间的运行图周期缩短一个不同时到达时分tB的延长站线示意图。图中注出(1001)的虚线，系延长站线后1001次车的运行线。根据移动后的1001次车运行线(虚线)和1002次车运行线，可初步确定延长站线的长度lYCo 1.修建双插段，组织不停车交会若既有车站两相邻区间都是限制通过能力的控制区间，则可将车站站线向两端区间延长，使列车在此车站有可能组织不停车交会，如图7-9所示。图7-8向控制区间延长站线图7-9双线插入段图LL?16・7(tZB?tQR)Vs?Sbs(m)2ssxNN??16.7Vs?tNN'(m)(tNN??tPP?)LLx?LxtPP??tWD?16.7VxLx?NN??卜行将以上三式联立求解，可得Lx,如(7-15)式。用上述同样方法，可得上行列车晚点时车站右侧的站线长度Ls(m),如(7-16)式。双插段的全长L为Lx与LsZ和。图7—10双插段长度计算示意图Lx?16.7(tWD?tZB?tQR)Vs?VxVx?Vs16.7(tWD?tZB?tQR)Vs?VxVx?Vs?Sbs?VxLL?(m)(7Vs?Vx2Sbx?VsLL?(m)(7-16)Vs?Vx2-15)Ls??L?Ls?Lx(m)(7-17)2.在控制区间铺设第二线 控制区间铺设第二线后，可在此复线区间组织不停车交会，以提高通过能力，并可作为全线复线的一个过渡阶段。这种措施一般适用于下列情况：①控制区间为持续陡坡地段，增设车站与延长站线都比较困难时；②当向区间延长站线后，单线区间长度不足3?km时；③控制区间的坡度陡长，既控制通过能力，乂限制牵引质量时(可将既有线作为复线的下坡方向运行线，而第二线采用较缓的坡度作为复线的上坡方向运行线，这样，既增加了通过能力，又提高了牵引吨数)。4•增建第二线当既有铁路的运量增长迅速，采用其他加强措施，只能将修建第二线的期限稍微推迟，为了减少频繁施工对正常运营的干扰，在全线一次修建第二线，往往是合理的。复线自动闭塞的通过能力比单线提高3~4倍，区段速度比单线提高30%左右，运营费用比单线降低20%?左右。(三)道口的改善与加强随着公路运输的发展、农用机械的加多和铁路行车量的增大，既有线的原有道口可能需要改建。应参照道路交叉的有关规定，结合线路平纵面的改建，改造道口和完善道口设施，如修建立交桥、完善预报装置和口动栏木等，以确保安全。在速度超过160?km/h的线路上，全线应按全封闭、全立交进行改造。列车速度小于160?km/h但大于120?km/h区段的平交道口应改造为立交,确实难以改为立交桥的无人看守道口，必须改为有人看守道口。尚未改立交的 有人看守区间道口采用的道口信号、道口自动控制设备，应延长报警距离，并加装遮断信号、无线预警及防闯设备。平交道口改为立交和增建立交桥涵，宜设在路堤较高或路堑很深的路段。（六）轨道加强随着既有线的运量增长，原轨道结构一般偏弱，致使维修工作量加人,大修周期缩短，干扰正常运营。既有线加强时，应结合线路改建，根据线路年通过总质量、最高行车速度选用相应的轨道类型四、修建三线、四线、分流线客货运输并重的双线铁路，绝对行车量可达120对左右。但是随着客货行车量的增大，单位运营支出亦将大幅增加。当旅客列车行车量达到30〜50对时，双线的最有利行车量超过95〜110对时，就应考虑新建分流线或增建第三、四线。五、既有线加强的总体设计既有线加强要根据客货运量的增长特点，既有线的工程、设备情况和地形条件，做好总体规划；要因地制宜尽量利用原有设施，采取综合措施,确定逐期加强方案，以达到投资少、能力大、经济效益高的目的。（一）总体设计的工作内容总体设计包括两方血的工作，一是协调既有线的综合输送能力，二是拟定逐期加强的措施。既有线的综合输送能力体现在点、线协调上。提高既有线的输送能力,不仅是增加线路的牵引吨数和通过能力，还要使其他能力与线路能力相协 调，如中间站的股道数目和有效长度，电力牵引的供电设备，有关机务段的检修能力，有关编组站的解编能力；以及既有线和其他铁路交叉处联络线的修建和枢纽的扩建。有时，既有线加强后，邻接铁路的能力可能成为限制因素。逐期加强措施，应当在总体规划的指导下拟定。一方面使输送能力逐期提高，与运量逐步增长相适应，不宜毕其功于一役，造成能力过人，设施闲置，投资浪费；另一方血要使各期加强措施相互配合，既能充分利用原冇的工程设备，又不致引起新的废弃工程。（二）总体设计的原则总体设计时，要千方百计利用原有的工程和建筑物，力争用新型的运输方式和先进的技术装备提高能力，尽量避免土建工程的改建，更不应大拆大改、大量废弃原有工程。以下几点应当注意：1.加强方式的选择原则首先，耍考虑运输组织上的革新挖潜，如货物组合列车，旅客列车扩大编组，补机牵引、特种运行方式等。在改建施工的过渡期间，为了完成运输任务，更应不受传统运输方式的约束，在运输组织上挖掘潜力。其次，应考虑运输设备的加强，如信集闭的更新，牵引动力现代化,加设车站和线路所等。这种加强方式投资少、见效快，干扰较小，宜优先选用。土建工程的改建，如落坡改线、增建二线等措施，投资大，干扰严重，必耍时才应采用。2.加强规模的拟定原则 既有线加强应首先加强那些限制能力提高的薄弱环节，不应该一旦项目成立就进行全线普遍改建。电化改造只应当更新、改建那些与提高能力有关的项目。修建第二线应逐步过渡，使能力提高与运量增长相适应，对运量增长快的线路，宜一次建成双线铁路。1.力争减小施工与运营的相互干扰改建既有线和增建第二线，都是在正常的运营情况下进行施工，不可避免地要造成施工对运营的干扰，如封锁区间中断行车、列车慢行，以及工程运输对线路通过能力的影响等等。另一方面，当既有线改建时，为了保证正常运输和行车安全，又不可避免影响正常施工，因而运营又干扰施工。因此，在选择加强方案时，应充分考虑施工和运营的相互干扰，在设计上拟定相应措施，决定合理的施工期限，在施工组织上要根据运输需要安排施工顺序，争取尽早为运营提供有利条件。在改建既有线、挖切路基（削减坡度或整治路基病害）、改建桥涵和隧道建筑物施工时，为了不中断行车，避免干扰运营，常采取修建便线以及其他一些维持临时通车的施工措施。这些措施，都或多或少会限制行车速度，影响运输，口造成一定的废弃工程。（三）适应运量图选定的各种加强措施，除必须满足其采用期间的运量要求外，还应具有一定的富余能力。富余能力不宜过大，以节约国家早期投资；同时，各期加强措施，一般耍能够适应5年左右的运量增长，以免铁路经常处于改 建之中，影响正常运营。选择加强措施方案时，可绘出适应运量图，确定各种加强措施的适用年限，并研究各种加强措施逐步过渡的可能性与合理性，分析其技术经济效果，以决定其取舍。适应运量图（见图7-11）屮绘出的两组曲线：一组（仅一条）表示既有线各设计年度运量增长情况，它是根据运量预测取得的各年度货运量绘出的，由于货运量逐年增长，曲线亦不断升高；另一组（有几条）是各种加强措施可能完成的输送能力曲线，随着既冇线的客运、零担、摘挂列车的逐年增加，直通货运通过能力的相应减小，输送能力也将随之减少，故同一加强措施的输送能力曲线呈下降之趋势。两组曲线的交点，图7-11适应运量图表示该项加强措施能适应运量要求的年度。阴影部分表示富余的能力,亦称储备能力。各阶段加强措施的改建时机，应早于铁路输送能力的饱和年度，以缓和施工和运营的相互干扰，降低施工干扰的费用。改建时机应根据改造工程的难易和运量增长的快慢來确定，以保证改建工程在能力饱和前交付使用。一般认为：线路能力利用率达75%〜85%，车站到发线能力利用率达80%左右，编组站解编能力利用率达85%~90%时，开始改建为宜。（四）通过能力图若各种加强措施的牵引吨数不变，则可绘制区段通过能力图，表示各期加强方案的通过能力和需要的通过能力间的适应情况。图7-12是修建第二线 分期过渡的通过能力图。过渡措施有增站、控制区间修建双插段与局部区I"可复线并安装自动闭塞调度集中，最后全线修建第二线。绘制需要通过能力图。第二节铁路客运提速一、旅客列车提速目标值与提速实施方案的选择（一）旅客列车提速目标值列车速度是衡量铁路水平的重要指标，通常以最高速度与旅行速度为代表。铁路最高速度是旅客列车发展的标志，其速度值大小决定于机车功率、机车车辆构造速度、制动性能、线路结构、道岔和信号设备等的水平。它是既有铁路技术改造和设备更新以及新线建设技术标准的依据，也是各种装备和运输组织相互配合的综合指标。铁路客货列车旅行速度（包含了列车在沿途各中间站停站及起停车附加的全部时间），是考核铁路各级组织对旅客列车始发、终到站间及货物列车在区段内运行与各种停站作业成绩的指标。即考核机车保养质量、司机操纵技术、工务线路维修质量、行车调度指挥等各部门，特别是机务部门及运输组织工作方面的综合水平。铁路旅行速度高低，直接关系到机车车辆周转、旅行时间的长短，从而影响到乘客能否快速旅行及货物能否快速送达。因此，列车旅行速度是铁路运营的重要指标之一，大幅度提高客货列车旅行速度，具有重要的现实意义。(-)既有铁路列车提速的分步实施方案 为了实现上述目标，各国大都釆取两步走的方案。在初期，把旅客列车最高速度提高到140~160?km/h,然后再把列车最高速度提高到200?km/ho这是因为列车提速到200?km/h时其技术要求较高，设备改造的费用较大，提速效益并不占明显优势。根据各国铁路的经验，在客货列车共线的既有铁路上，行驶快速旅客列车的要求条件如下：1.既有干线最高速度为140?km/h的提速改造最高速度为140?km/h时，一般用既有运用的机车车辆、线路和通信信号设备，改造工程量较小，投资少，见效快。2.既有线最高速度为160?km/h的提速改造最高速度为160?km/h时，可利用现有的技术设备，稍许改善线路平纵横断面，改进机车车辆的走行部分，提高牵引力和制动力，采用自动闭塞等；德国道口采用闪光信号灯加半栏木。3.既有线最高速度提高到200?km/h的提速改造最高速度提高到200?km/h时，需对既有客货共线的线路，改善线路平、纵、横断面，采用多显示(四显示等)机车信号或增加信号显示。如日木和法国，当速度超过160?km/h时，用列车速度控制设备补充地面信号系统；德国铁路则采用连续式列车速度控制装置，它既能减轻司机瞭望信号的负担，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混运线路的通过能力；另外，需更好地提高制动力，如采用电空制动和 磁轨制动，述要将平交道口改为立交等。繁忙既有干线旅客列车耍求最高速度提高到200?km/h,一般是高速列车下高速线或联络线等线路。1.新建高速客运专线由于地区自然条件的差异和经济发展不平衡性等因素的影响，铁路客、货运量的增长突出地表现在位于人口稠密、工业集中、交通便利、经济发达的城市化地带，沟通国家重耍经济大区的繁忙铁路干线上，即具有运量集中化的趋向。对于客货运输繁忙干线的技术改造，当其技术负荷达到一定水平之后，应当修建高速客运专线，实现客货运输分流和快速旅客运输，从而大大提高铁路运输能力。根据国际铁路协会（IRCA）和国际铁路联盟（UIC）研究，就欧洲而言，在既有线客、货能力己经饱和的条件下，双向年客运量达到和超过?1?000?万人时，修建高速客运专线是有利的。根据德、法、比利时三国研究，在既有线能力饱和的条件下，当双向年客运量大于500万人时，修建客货共线的高速铁路是有利的。三、提高客运速度的列车体系技术条件列车体系指机车牵引式的机车车辆组合以及动车组式的动力车与拖车的组合，其相关技术条件包括牵引性能、制动性能（含动力制动等）、动力学性能和热力学性能（含能耗、空调等）等。列车体系是列车运行的重要组成部分，直接影响列车的安全、快捷、舒适和经济运行。（-）提速对列车牵引性能的耍求 在既有线上开行提速列车，需要机车提供足够的牵引力，以克服列车运行过程中因速度提高而增大的各种阻力。在其他因素不变的情况下，牵引功率需耍量的增长与速度的提高和列车阻力的变化成正比。列车阻力是一个随速度变化的变量，作为其主要成分的空气阻力也与速度平方成正比。1.列车最高速度与机车车辆构造速度2.牵引参数与保有加速度3.客运机车或动车组牵引性能1.货运机车牵引性能2.牵引动力起动性能（二）提速对列车制动性能的要求列车制动性能是机车（或动力车）与车辆（或拖车）制动系统的综合表现，是安全与提高制动减速度的保证条件，因而也是提高列车平均速度的基础。列车在实际运行时，常用制动减速度只有紧急制动时的50%〜80%,所以常用制动距离约为紧急制动距离的两倍。制动方式的多元组合，制动系统的强化，导致紧急制动减速度的提高，也相应提高了常用制动减速度。国外有些列车紧急制动减速度达到1.4?m/s2,常用制动减速度也有l.l?m/s2o这样既有利于安全，有利于提速，也有利于信号机的布置。提高列车下坡道（有时甚至是平道或小的上坡道）的制动限速，也是对列车制动性能的要求。一种现实有效的方案是合理提高列车换算制动率 100?h（即每百kN列车重力的闸瓦力kN数）及延长紧急制动距离。（三）提速列车的牵引动力选型1.繁忙干线客运提速机车选型2.繁忙干线货运提速机车的选型四、提高客运速度的线路技术条件（一）线路平、纵断面1.线路平面1）曲线限速普通客车的曲线限制速度计算式为V?(km/h)(7-18)摆式客车的曲线限速计算式为V?(km/h)(7-19)实设超高应保证货物列车以较低速度通过时，不致引起内侧钢轨的严重磨耗，一般可采用下述两种方法计算：第一种方法，是通常采用的客货列车的均方根速度，计算式见第二章;第二种方法，是按货物列车通过时，允许存在一定的过超高hgy,来计算实设超高。计算式为211.8VHh??hgy^l50（mm）（7-20）R按第二种方法估算实设超高，它取决于货物列车上、下行的平均通过速度。货物列车上、下行的平均速度，上坡时可由机车类型、牵引定数及 线路坡度等条件计算，也可粗略按各种坡道上的均衡速度取值；下坡时取制动限速。2）缓和曲线长度旅客列车提速后，实设超高可能加大，曲线限速值也可能提高，若原有的缓和曲线长度不足，将会影响行车安全和旅客舒适。普通客车应按外轨超高顺坡不致使车轮脱轨、超高时变率不致影响旅客舒适、欠超高时变率不致影响旅客舒适三个条件检算，并取三者最大值。采用摆式客车提高速度，缓和曲线长度需要加长，以保证旅客必要的舒适度。3）圆曲线与夹直线长度《线规》和《暂规》对圆曲线和夹直线的长度采用同一标准，是按列车通过圆曲线或夹直线的两端缓和曲线端部时，产生的振动不致叠加算得的。对提速线路來说，应尽量采用新线标准，以保证行车平稳。改建工程巨大时，保留既有线的标准，行车平稳性将有所降低。4）复线铁路的线间距离复线铁路两线并行地段，最小线间距离为4・0?m。运营实践表明，当最高速度不大于140?km/h时，这个线距是可以适应的；当最高速度大于等于160?km/h,两对向列车并行通过时，中间产生较大的压力波，非密闭客车的车窗玻璃有掉落、破损的危险。加宽线距工程巨大，对最高速度为160~200?km/h路段的旅客列车,宜采取列车流线型化等相应的安全措施。 1.线路纵断面线路持续陡坡地段，客货列车速度因上坡时受机车功率制约，下坡时受制动限速控制，会大幅度降低。曲线的实设超高因货物列车速度降低而减小；旅客列车速度降低后，所需要的曲线半径也可相应减小。研究提速线路的加强方案时，应根据线路纵断面情况拟定各路段的客货列车速度和曲线半径标准。（二）轨道结构与轨下基础设施1.轨道结构当旅客列车速度达到140~200?km/h时,应铺设60?kg/m无缝线路,在小半径曲线、长大坡道等钢轨严重磨耗地段，应逐步更换为全长淬火钢轨，换铺III型轨枕与配套的弹条扣件。道床厚度与道床肩宽应适当加大。线路维修标准应较一般线路有所提高。2•道岔我国客货共线铁路正线道岔一般为12号普通道岔，其直向通过速度为115?km/h；还冇少量9号道岔，其直向通过速度仅85?km/h。客运提速后应根据需要更换提速道岔，以免提速列车通过车站时，因道岔限速而频繁加、减速，导致达不到提速效果。3•平交道口我国既有铁路平交道口很多，目前双线铁路一般为3.0?km左右（单线为1.5?km左右）既有道口一处。旅客列车提速后，若道口防护措施不 配套，行车事故将会增加。旅客列车速度达到140~200?km/h的路段，公路和铁路的平交道口应改建为立交；人行道口亦应安装闪动灯光和警铃设备。人口密集地段，宜在线路两侧安装封闭栅栏。旅客列车速度在120?km/h以下的路段，繁忙道口也宜改建立交；改建工程很大的道口应完善防护设备并设人看守。1.路基工程提速路段应对路基进行普查，对限速运行的路基病害，如基床下沉、翻浆冒泥等要进行彻底整治。路基弹性突变地段，如桥台过渡到路基、平交道口与刚性涵管前后，要引起轨道刚度的变化，容易造成线路不平顺和钢轨磨耗加大，应增加过渡段的长度并使其刚度均匀变化，以保证行车平稳。2.桥梁的检测与加固我国既有干线的桥梁使用年代久远，基础、墩台和梁部都有不同程度的老化，能否满足客运提速的需要，应进行必要的检测和加固。旅客列车速度达到140~200?km/h时，经有关部门测试，双梁式横向联结的T型钢筋混凝土梁要增设横向联结装置，以防止两片梁的横向振幅、振动相位不一致；32?m钏接下承式板梁钢桥，当列车速度达到160〜200?km/h时，可能会产生竖向共振；板式橡胶支座对钢架桥不可使用，对混凝土梁要增设横向限位装置。五、信号装置我国现有三显示自动闭塞装置，绿灯为运行信号，黄灯为警惕信号（预 告下一信号机显示红灯），红灯为停车信号。《铁路技术管理规程》规定色灯信号机在正常情况下的显示距离不得小于l?000?mo信号机间的闭塞分区长度一般不小于l?200?mo这种自动闭塞装置可满足旅客列车最高速度120?km/h的行车需要。当旅客列车速度达到140~200?km/h时，为了尽量发挥现有信号设备的作用，减少改造投资，一般认为可不改变信号机位置，而将现行三显示制式改为四显示制式。四显示制式增加一个黄绿(或绿闪)信号：绿灯为运行信号，黄绿(或绿闪)为警惕信号，黄灯为减速信号，红灯为停止信号。提速旅客列车行车速度控制可按200—160(140)—110(100)—?0,货物列车可按120—90—80(75)—?0划分。在浓雾、雨、雪天气，地面信号的显示距离受到影响，需要机车信号主体化；同时，超速防护的控制系统，也需要可靠的机车信号信息。我国现有的机车信号，在可靠性和安全性方面还有待改进，以适应提速列车机车信号主体化的要求。六、客运提速对货运通过能力的影响在提高客运速度时，应当重视其对货运通过能力的影响，力争使客货列车的速度与行车密度、列车质量协调配合，不致过多影响货运能力。双线自动闭塞区段，在目前客货列车行车速度条件下，旅客列车的扣除系数??K与旅客列车数NK(列/d)及追踪间隔时分I有关。旅客列车数增多，？?K降低；追踪间隔时分缩短，？?K加大。客运速度提高后，当货运速度无显著变化时，客货速差增大，？?K会增大，将使货运通过能力降低； 当货运速度相应提高，客货速度匹配时，？?K会减小，有利于增大货运通过能力。单线非自动闭塞区段，在目前客货列车运行速度条件下，旅客列车的扣除系数为1.1~1.3。客运速度提高后，既可使货运速度不变，旅客列车扣除系数一般也不致增大，不会对货运通过能力产生不利影响；当货运速度相应提高时,旅客列车扣除系数减小，有利于增加货运通过能力。总之，提高客运速度应争取同时提高货运速度。一般认为，货、客列车速度比为0.6时比较合理。双线口动闭塞的繁忙干线，当客运最高速度为160?km/h时，货运最高速度以达到90~100?km/h为宜，这是目前开行快速列车的繁忙干线争取实现的速度目标。第三节修建高速铁路铁路高速技术集中体现着牵引动力、车辆、线路与轨道结构、通信信号、行车组织及运营模式等领域的科技进步，是大幅度提高铁路旅客运输能力和服务水平最有效的途径。一、高速铁路速度目标值与高速列车模式（一）速度目标值1.高速铁路的经济速度2.选择速度目标值的依据（二）高速列车动力模式高速列车是高速铁路的关键技术，各国由于国情和基木条件不同，客 运专线上运行的高速列车采用了不同的模式，主要是动力分散式动车组、动力集中式动车组和摆式车体。1.动力分散型高速列车2.动力集中型高速列车3.摆式车体列车二、高速铁路的优越性与兴建条件高速铁路具有多方面的优越性。但是，兴建高速铁路需耍大量的基建投资，而要以最高的安全性、准确性和服务水平稳定地运营高速铁路系统,也需要相当大的支岀。因此，财政上、经济上、技术上的可行性将是确定高速铁路兴建时机的关键因素。1.运输需求高速铁路线的财政情况在很大程度上取决于该线所输送的客流量。有了客流量和票价就可预计岀本系统的收入水平。根据所提供的服务设施可以预计投资额度及年度运营支出以及年度换算支出，进而拟定几个可能的修建方案并从中选择能吸引足够大客流量和达到预计收益目标的方案。2.主要技术标准主要技术标准的选择通常对高速铁路的初期建设投资规模和交付运营后的运营支出起决定作用。在选择高速铁路修建方案时，必须考虑诸如:线路走向、最高设计速度、平均运行速度、线路结构、牵引动力配置、列车编成、列车总重、车辆类型等，以及各种技术装备的运用、保养、维修 组织等因素的最佳匹配。为此，应拟定几种可能的匹配方案进行测算，从中选择最佳方案。1.经济效果与建设年度修建高速铁路的冃的是为了提供快捷的旅客运输服务，通过提高运行速度减少旅行时间；因此，由于缩短旅行时间而获得的旅客小时节约的效益，对修建高速客运专线的经济效果有很人影响。提高运营速度将增人投资额度和运营支出，只有大幅度减少旅途时间和规定合理的票价才能在激烈的运输市场竞争屮吸引大量的客流和扩大高速铁路的旅客周转量。至于每一人小时的经济价值及合理的票价水平，则随国民经济与社会发展、沿线地区富裕程度及人均收入水平的提高而变动，即在不同的计算年度有不同的数值。在速度目标值和运营模式已定的前提下，对于确定的投资规模，固定资产折旧和设备维修保养费水平一般约占总成本的70%左右，由此可以估算出保本运价水平和英所对应的保本运量水平的所在年度，评价该隹度预计人均收入水平检查所吸引旅客对该票价的承受能力；如果能够接受，则可据此推算高速铁路的最早开始兴建年度。2.城市布局与高速网建设国外研究与实践表明，高速铁路最有竞争能力的运程为300~800?km,且客流密度与运程成反比。据此，国外的高速铁路一般都以相距300〜500?km的两大城市作为其建设起讫点，并从经济带运输最繁忙地段开始分期分段进行修建和运营，最后联结成网。三、高速铁路建设模式（-）国外高速铁路的建设模式高速铁路的发展己是当今世界铁路的重要趋势。但是，发展高速铁路 采用什么途径？不同的国家根据本国的国情和路情，作出了不同的选择,归纳起来，修建高速铁路有如下几种模式。1.新建高速客运专线2.新建客货共线高速铁路3.改建既有铁路干线4.对机车车辆进行改进（二）我国高速客运网的结构体系我国的国情具有幅员辽阔、各地区经济发展不平衡、大城市间平均距离长、客流源点相对分散、跨线直通客车开行对数多，以及建设资金相对紧缺等特点，因此，我国铁路客运高速化应因地制宜，分地区，分步骤逐步实施。（1）"四纵”客运专线，包括：北京一上海客运专线、北京一武汉一广州一深圳客运专线、北京沈阳一哈尔滨（大连）客运专线、上海一杭州一宁波一福州一深圳客运专线。（2）“四横”客运专线，包括：徐州一郑州一兰州客运专线、杭州一南昌一长沙一贵阳一昆明客运专线、青岛一石家庄一太原客运专线、南京一武汉一重庆一成都客运专线。（3）南昌—九江、柳州一南宁、绵阳—成都一乐山、哈尔滨一齐齐哈尔、哈尔滨—牡丹江、长春—吉林、沈阳一丹东等重要路段客运专线。（4）九个区域城际客运系统：环渤海地区、长江三角洲地区、珠江三角洲地区、长（沙）株（洲）（湘）潭地区、成渝地区、以郑州为中心 的中原城镇群、武汉城市圈、以济南和青岛为中心的关中城镇群、以福州为中心的海峡西岸城镇群等城际客运系统，覆盖区域内主要城镇。按照我国铁路中长期发展规划，我国将铁路客运专线按经济社会发展需要和市场需求，分别定位为如下几类:(1)时速300~350?km档次高速铁路(如“四纵四横”客运专线)。(2)时速200~250?km以客为主兼顾货运(甚至是双层集装箱通路)档次(如甬福深、石太、宁合汉、昌莆等)。(3)时速200〜250?km城际轨道交通，如环渤海、长江三角洲、珠江三角洲地区的城际铁路，以及长吉、昌九等城际轨道交通。(4)经过六次提速改造形成的提速线路。经过1997—2007十年间对既有铁路的提速改造，我国东、中部地区既有线已形成时速W200?km的线路。以上线路构成了一张完整的快速客运铁路网，时速200~250?km动车组可上时速300~350?km的线路运行，时速^120?km客车可上时速200~250?km的线路运行。这样的旅客列车运行模式，可获得最高的运输效率和最大的运输效益。大量旅客列车跨线运行，是中国国情、路情、路网兼容性需要的，也正是中国铁路路网统一性的最大优势。第四节发展重载运输一、铁路重载运输标准铁路重载运输是指行驶列车总重大、行驶轴重大的货车或行车密度和运量特大的铁路运输。凡具备以下三个条件之二者，可视为铁路重载运输 线路：(1)经常、定期或准备开行总重最少为8?000?t(以前为5?000?t)的单元或组合列车。(2)在长度至少为150?km的线路区段上，年计费货运量超过4?000万t(以前为2?000万t)。（3）经常、定期或准备开行轴重27?t（以前为25?t）及以上的列车。二、铁路重载运输的组织形式目前，国内外铁路开行的重载列车组织形式主要有组合式、单元式和整列式重载列车三种。（-）组合式重载列车（二）单元式重载列车（三）整列式重载列车三、重载运输对铁路技术装备的要求铁路技术装备是发展重载运输的物质技术基础。世界各国铁路都在发展重载运输过程屮，积极研究开发重载运输技术装备。1.重载运输对铁路工电设备的要求?重载运输对铁路工务设备的要求为保证重载列车的安全运行，减少维修成本，必须强化重载线路和桥梁的承载能力，使其具冇高度的耐久性、可靠性和平顺性。?重载运输对铁路供电设备的要求根据重载运输的特点，重载运输要求发展完善电气化铁路。电气化铁 路供电系统由“外网”（国家电力供电系统）和“内网”（牵引供电系统）两网组成。在外网供电能力充足的情况下，铁路部门要加强内网的改造,大幅度提高铁路供电设备供电能力。根据重载列车牵引重量标准、列车追踪间隔时分等对牵引供电的需求来设计变电所容量和供电臂长度，保持供电区间长度和行车区间大小的适配关系，便于运营和检修作业的配合。1.重载运输对铁路机务设备的要求开行重载列车必须采用大功率的电力或内燃机车，牵引机车应采用电空制动方式、无线遥控同步运转的“locotrol”系统等技术方法及技术设备，同时还应具有能牵引或顶送重载列车的调车机车。2.重载运输对铁路车辆设备的要求重载货车通常采用载重量大、强度高、口重系数小的大型四轴货车。货车车体大量采用耐腐蚀的钢结构和铝合金材料，高强度、低自重、浴盆式车体，低动力作用的转向架或径向转向架，装备新型的空气制动装置、高强度车钩和大容量高性能缓冲器。（1）提高车辆轴重。国际重载协会于1994年把重载货车的轴重标准从21?t提高到了25?t,有的国家已将货车轴重提高到25?t,有的高达35?t。更大轴重的货车经济性和适用性也在进一步研究之中。（2）降低车辆自重。这是提高货车净载重的有效措施，主要是通过采用耐火钢、低合金钢及铝合金等轻型高强度的车体结构材料，以及采取改进车体承载型式和优化结构设计的手段来实现。（3）降低货车动力作用。可通过车辆结构合理优化来实现。如采用 较接式转向架、白导向径向转向架、无间隙牵引杆新型结构设计、车体外形采用流线型设计、缩短车长等。（4）提高车钩强度和缓冲器容量。加强货车车钩强度，从车钩材质的选取、结构的优化等方面提高车钩强度，从行车安全角度考虑，改善车钩纵向力，提高缓冲器的容量。1.重载运输对列车制动系统的要求铁路重载货物列车要求其制动系统更高，世界各国都在进行技术研发和创新。随着微机控制技术的发展和应用，美国、德国、日本等国都研制了用于货物列车的电空制动装置。我国重载铁路目前已引进ECP重载列车电控空气制动系统并进行试验，动车组（客车）就采用电空制动装置。2.重载运输对铁路站场改造的要求为保证重载列车正常的接发、通过、办理相关技术作业，重载运输相关车站的站场配置和线路有效长度应能满足列车牵引长度的要求，能保证重载列车的停靠和作业。如整列式重载列车的到、发、解、编和途中越行及技检作业；组合式重载列车的合并、分解和途中越行及技检作业；单元式重载列车的到发和装卸作业等。思考题7-1.加强铁路运输能力的措施有哪些？简述各类加强措施能力加强的途径及英特点。7-2.简述铁路能力加强总体设计的工作内容及设计原则。 7■&既冇线上某半自动闭塞区段，由于上、下行方向行车量不均衡,采用重车方向连发的不成对运行图。运行组织采用先通过（重车方向）后停车（轻车方向）的图式；重车方向的不成对系数为2,1）绘出不成对运行图2）若区间往返走行时分分别为tW=12min,tF=13min,连发间隔时分为tL=4min,车站作业时分tB+tH=6min,综合维修天窗时分为30min,计算重车方向的通过能力。