1、铁 道 部 客 运 专 线 工 务 培 训结 业 论 文哈大客运专线工务天窗设置研究单 位 沈 阳 局 辽 阳 工 务 段姓 名 曲 泽 洲研究方向 高速铁路客运专线运营管理指导教师 李远富二 零 零 七 年 十 月1摘 要哈大高速客运专线采用多种速度的列车共线运行的运输组织模式，在高速度、高密度的行车条件下，工务维修天窗开设方式的确定，对客运专线的通过能力，行车组织方式有很大的影响，需要重点解决。本文采用类比、定性分析的方法，在借鉴国内外经验的基础上结合哈大线运输组织特点，从不同维修作业方式、行车组织方式、天窗设置形式的角度，对哈大客运专线工务维修天窗合理设置形式进行了分析。主要研究工作包括
2、:(1)分析无碴轨道主要特点及与既有有碴轨道维修的作业的区别；(2)分析目前适合我国客运专线工务维修的几种天窗设置形式，针对各种天窗形式的特点进行对比分析；(3)分析哈大客运专线工务维修天窗对时间的需求，并根据哈大客运专线车流特点确定哈大客运专线可分两段进行天窗修设置；(4)确定哈大客运专线可采用的天窗修形式及其天窗修时间；研究得到:哈大客运专线可分沈阳-大连及沈阳-哈尔滨两区段分别设立天窗修，沈阳-大连段可在夜间设置 3 小时垂直矩形天窗修，沈阳-哈尔滨段采用3 小时 V 型天窗修。关键词:无碴轨道，哈大客运专线，工务维修天窗。2目 录摘要1第 1 章 绪 论41.1 选题背景41.2 国内
3、外研究概况51.2.1 高速铁路发展及运营现状 51.2.2 铁路线路维修作业现状 61.2.3 天窗开设时间及方式 71.3 论文的研究方案 81.3.1 研究意义 81.3.2 研究方法和目标 91.3.3 研究内容 9第 2 章 客运专线无碴轨道特点 102.1 无碴轨道概述 102.1.1 无碴轨道结构特点 102.1.2 国外高速铁路轨道结构 102.1.3 我国无碴轨道的研究与应用 112.2 无碴轨道与有碴轨道维修工作比较 122.3 轨道几何形态保持能力对比分析122.4 小结 13第 3 章天窗设置的基本形式及特点143.1 国内外无碴轨道天窗设置情况 1433.1.1 国外
4、高速铁路维修天窗设置 143.1.2 我国既有干线维修天窗 153.2 无碴轨道工务维修天窗设置基本形式及特点153.2.1 无碴轨道工务天窗种类 153.2.2 无碴轨道天窗的开设方式及特点 153.3 哈大客运专线一线维修一线运行方式可行性分析173.4 小结 18第 4 章哈大客专天窗开设时间的需求分析及采用形式204.1 国外工务维修时间情况204.2 哈大高速客运专线工务维修时间的确定 204.3 哈大高速客运专线工务维修天窗形式 214.4 小结23结论 24参考文献 254第一章 绪论1.1 选题背景我国幅员辽阔，人口众多，客运市场潜力巨大，随着我国国民经济的持续快速发展和社会的
5、飞速进步，越来越重视时间价值,也就是对提高旅行速度的要求越来越强烈。因此，建设大容量高速铁路客运专线，是铁路发展的主要途径。哈大客运专线就是在国民经济和社会发展的重要战略与需求之下应运而生。我国铁路的密度之高、运量之大、列车种类之繁多是其他国家铁路不能比拟的，高速客运专线与传统列车在天窗开设方式上就存在着很大的区别。 “天窗”是铁路施工维修的重要时间,正确安排和使用“天窗”时间是加快施工和维修进度的重要途径。同时也是缩短工期提高经济效益的关键。高速铁路工务检修天窗是影响客运专线运行及通过能力的最主要也是最重要的影响因素，高速铁路工务检修天窗，不仅检修时间影响线路通过能力，而且由于天窗时间内封锁
6、区域内的行车完全中断，对列车运行及调度指挥也产生相当大的影响，同时，检修天窗的设置及利用，又涉及高速铁路的线路的正常检修作业，同高速铁路的行车安全紧密相关。高速铁路工务检修作业，是在运输部门安排下，由工务部门完成的一种经常性的设备检查、保养和维修工作。由于高速铁路工务检修天窗涉及面广，影响因素复杂，需要进行专门的讨论和研究。因此，确定适应高速客运专线运输组织需要的维修天窗合理设置方式，对我国高速客运专线养护维修的机械化和现代化具有积极的推动作用。1.2 国内外研究概况51.2.1 高速铁路发展及运营现状1964 年 10 月世界土第一条高速铁路东海道新干线在日本诞生，标志着世界铁路开始进入高速
7、化时代。40 年来，高速铁路首创于日本，发展于西欧，现在世界上许多国家己建成有高速铁路。（1）日本新干线1957 年日本在世界上首次提出了修建高速铁路的设想.迄今为止，日木高速铁路(新干线)大致经历了三个发展阶段。日本新干线的建成为日本的经济发展起到极大的推动和促进作用，东海道新干线曾被誉为日本经济“起飞的脊梁”，其后日本相继建成了其他新干线，也取得了良好的经济效益，高速铁路成了日本经济不可缺少的部分。（2）法国 TGV法国铁路既有线运能满足运量需求，所以，法国高速铁路技术长时间一直停留在研究、试验阶段，至 1975 年政府才批准东南线项日的实施。法国高速铁路以巴黎为中心，呈放射形分布。（3）
8、德国 ICE德国在“技术上有重大突破、财政上得到大力支持、TGV 的成功运行”等因素的刺激下，于 1982 年 5 月修建高速铁，在高速铁路技术方而取得了很大的进步。德国采取了改造老线和修建部分新线相结合的方法，使改造的老线速度达 200km/h，新线目标值仅为 250km/h。采取“客货混跑、日客夜货，高快结合、新旧线联运”的运输组织模式。（4）我国高速铁路前期研究情况简介早在上个世纪 80 年代末，90 年代初，我国交通运输界的专家学者和实际6工作者就己经开始关注世界高速铁路的动态及发展趋势，从资料上、理论上为我国高速铁路的建设作了很多舆论工作，并就我国高速铁路有关问题进行了初步探讨。19
9、91 年 9 月中国铁道学会召开了“我国高速铁路起步与对策专家座谈会” ，这次会议专家学者就高速铁路有关问题互通信息、交流观点、沟通思想、各抒己见。整个 90 年代，全国各地继续就有关高速铁路的学术和理论问题，围绕着关键技术，从不同角度展开了细化和深入的讨论，研究及实践。1.2.2 铁路线路维修作业现状(1)国外部分欧洲铁路使用大型养路机械己有三四十年的历史，大型养路机械群体已在实施线路各种修程、既有线提速改造和高速铁路建设等领域广泛应川，对确保安全提高线路质量，发挥作业效率，提效扩能起到决定性作用。欧洲各国线路维修作业和检测全由大型养路机械完成，机械化程度很高，随着轨道结构的现代化，施工作业
10、的机械化，检测和管理的科学化，施工机械大型化将成为铁路线路养护的主要发展趋势。（2）国内部分进入 80 年代后期，随着我国铁路运输密度加大.轨道结构的现代化，向养路机械的作业质量提出了更高的要求。经过几年的考察组织，对采用大型养路机械开“天窗”进行线路作业达成共识。目前，在京广线、京沪线、京哈线、陇海线等繁忙干线上，其大维修任务均采用大型养路机械，取得了较好的效果。1.2.3 天窗开设时间及方式7(1)开设维修天窗的优点“天窗”修是现代铁路科学的维修方式，它规范了维修计划，保证了维修质量及上道作业人员的人身安全，减少了对行车安全的影响。采用预留无列车运行的“维修天窗” ，既保证了运输安全，又为
11、行车设备的养护创造了条件。正确安排和使用“天窗”时间是加快施工维修进度的重要途径。在高速度、大密度的高速铁路上，为使线路设备经常处于良好状态，以确保行车安全和满足旅客乘车舒适度的要求，必须采用大型养路机械，实行在运行图中预留“天窗”的维修制度。(2)天窗开设方式工务维修“天窗”开设的基本形式有“矩形”和“V 型”两大类，由此两种类型相互组合可演化出不同的形式。几种“天窗”形式各有优缺点,最终选取哪种形式的“天窗” ，要根据具体线路的特点，结合客流组织需要，通过对各类“天窗”的适应性条件和实施的可行性进行比较后才能得出。(3)工务维修天窗作业时间现状高速客运专线的工务维修天窗是解决列车运行与设备
12、维修施工之间矛后的技术措施。国外高速铁路一般都在夜间安排大型养路机械的停电检修时间。法国和德国高速铁路的连续延伸长度一般只有 400-500 公里，法国高速铁路夜间停止行车，可以充分保证检修作业进行，德国高速铁路夜间只运行货物列车，其检修作业的影响也仅限于某些货物列车。日本的东海道新干线长达1030 公里，而且为客运专线，每日 0 点到 6 点间为维修时间，每日维修作业结束后，除利用专门的检测车辆对各种设备的检修质量进行检查认定外，在首列列车始发之前，需开行确诊车对维修作业确定是否结束，线路上是否有障碍物8等在全线范围内予以确诊，以确保高速铁路行车安全。日本高速铁路也运行三种不同速度的列车，但
13、彼此的速差较小，尽管天窗时间长达 6 小时，但未对高速铁路的运输能力利用产生不利影响。1.3 论文的研究方案1.3.1 研究意义从以上的论述中可以看出，在高速度、高密度的行车条件下，工务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。我国高速客运专线采用 300/250/200/160km/h 多种速度的列车共线运行的运输组织模式。其中跨线列车受到邻接干线运行图的制约和可能晚点列车的影响，如果不能避开天窗时间在相应的客运专线上运行，就必须考虑行车组织和线路维修的协调问题。因此，哈大客运专线维修天窗的研究应该在充分借鉴国内外经验的基础上，结合自身多种速度的列车共
14、线运行的运输组织特点，进一步对不同维修作业方式对行车的影响、不同运行组织方式对应合理的天窗设置形式，从而确定不同需求情况下适宜的高速客运专线维修天窗设置形式。为此，科学合理的设计哈大客运专线的工务维修“天窗” ，解决好工务维修和行车组织之间的干扰和矛盾，对于哈大客运专线效益至关重要。1.3.2 研究方法和目标(1)研究方法通过总结国外经验和既有线维修实际，提出哈大高速铁路维修作业需求和天窗时间需求，进行方案比选确定适应哈大客运专线运输特点的合理的维修天9窗设置方式。(2)研究目标确定哈大高速客运专线维修作业需求和天窗时间需求，确定适合哈大高速客运专线运输组织特点的维修天窗的合理设置方式。1.3
15、.3 研究内容通过对高速客运专线维修作业内容、过程以及对列车运行影响进行分析，得到影响维修天窗时间设置的关键因素；客运专线可设置的天窗修形式及各自特点；提出哈大高速客运专线和维修天窗合理设置方式。10第 2 章客运专线无碴轨道概述我国拟建高速铁路路网规模宏大，具有线网的统一性、调度的集中性、“天窗”的短时性、与既有线的兼容性等显著特征，车流密度大，列车速度快，因此，客运专线对轨道结构提出了很高的要求。采用无碴轨道可以很好的保持客运专线轨道几何状态，延长轨道的维修周期，减少维修费用，缩短“天窗”时间减少对运营的干扰。2.1 无碴轨道概述2.1.1 无碴轨道结构特点随着列车运行速度不断提高，有碴轨
16、道的道碴粉化及道床累积变形的速率随之加快，必须通过轨道结构强化及频繁的养护维修工作来满足高速铁路对线路高平顺性、稳定性的要求。因此，自上世纪六十年代初，世界各国铁路相继开展各类无碴轨道结构的系统研究。客运专线是以混凝土材料取代散粒道碴道床而组成的轨道结构型式。它的优点是:轨道稳定性好，轨道几何形位能持久保持，耐久性好，轨道使用寿命长，长波不平顺小，乘坐舒适度高，横向阻力大，增加了安全性；维修量小，提高了线路使用率，减少事故隐患，道床整洁美观，无道碴飞溅带来的一系列问题。不仅可显著减少轨道养护维修工作量，更为重要的是可减少施工“天窗”的需求，对运输影响较小。2.1.2 国外高速铁路轨道结构无碴轨
17、道结构因其高平顺性和少(免)维修的优点，在国外高速铁路上获得11了广泛应用，己成为世界高速铁路的发展趋势。在高速铁路上应用无碴轨道，以日本、德国最为广泛。日本、德国在二十世纪 90 年代后期修建的高速铁路以及台湾高速铁路无碴轨道比例接近 100%，法国除在英吉利海峡隧道内全部采用无碴轨道外，还在 TGV 地中海线的隧道内进行了无碴轨道试验。世界上许多国家也根据自己的技术基础与线路特点，开发出多种型式的高速铁路无碴轨道结构，如:英国的 PACT 型、意大利的 IPA 型以及美国 Sonnenille 公司的 LVT型等。2.1.3 我国无碴轨道的研究与应用与国外的研究几乎同时起步，我国无碴轨道的
18、研究起于 20 世纪 60 年代，从 1965 年开始在长大山岭隧通内采用混凝土整体道床，取得了较好的效果。进入 90 年代以来，随着京沪高速铁路可行性研究的推进，为适应我国铁路高速行车，无碴轨道在我国重新得以关注。借鉴国外高速铁路无碴轨道结构的成功实践，我国提出了适用于高速铁路桥、隧结构上的三种无碴轨道结构型式(长枕理入式、弹性支承块式和板式)。从 1995 年开始，我国在秦岭隧道首次试验采用了弹性支承块式整体道床，通过现场使用和测试，效果良好。在秦沈客运专线的桥上，我国首次试验了板式无碴轨道和长枕埋入式无碴轨道，两种无碴轨道均能够完全满足客运专线的使用要求。我国近年来对无碴轨道开展的一系列
19、试验研究，取得了宝贵的经验和教训，但与国外高速铁路无碴轨道技术比较，技术储备相对不足。目前，无碴轨道结构形式己全部纳入在编的铁路轨道设计规范 ，将在客运专线上得到广泛的应。12德国已明确提出:鉴于客运专线道碴液化和粉化对轨道维修及运营的干扰，建议 250 km/h 以上的客运专线全部采用无碴轨道结构。无碴轨道己成为客运专线的发展趋势，建设客运专线，需大力发展无碴轨道。我国即将开工建设的客运专线作为一个网络，跨线列车的开行对客运专线的运输组织将产生重要影响，从而形成了客运专线列车运行高速度和高密度的特点。这不仅要求线路高稳定性、高平顺性，还要求线路高使用率，维修与运营矛盾将更加尖锐，积极采用无碴
20、轨道将具有重大意义。2.2 无碴轨道与有碴轨道的维修工作比较铁路线路维修施工作为一个特殊的生产过程，包含了复杂的工作内容，不但临时工程和辅助设施工作量庞大，而且，需要许多大型机械参与进行。通过预留天窗，采用大型养护维修机械对线路进行施工，是铁路线路养护维修的主要手段。传统有碴轨道的养护维修工作，主要包括道碴清筛、捣固、钢轨打磨和其他一些辅助性工作。主要是采用新型高性能道渣清筛机、新型道岔捣固机和钢轨打磨车进行的养路维修工作。这些大型机械都是线路中维修中不可少的机械，高效合理的应用这些机械是线路维修的一个重要内容。国外进行线路的养护维修或改造工程时，尤其是在欧洲，由于机械化程度较高，一般采用流水
21、作业过程，施工组织管理具有较高的频率，同时施工己经达到了较高的工作速度，对运营干扰很小。流水作业是欧洲铁路维修作业最主要的特点，是采用大型养路机械施工效率比较高的施工组织方法，也是世界铁路维修作业发展的总体趋势。2.3 轨道几何形态保持能力对比分析13由于有碴轨道不均匀下沉造成道碴破损加剧，导致养护维修工作量显著增加，维修周期明显缩短。参照国外的使用情况，无碴轨道的维修工作主要体现在扣件螺栓涂油、钢轨打磨和轨面平顺的调整工作。无碴轨道与有碴轨道相比，虽然造价较高，但可以极大地减少现场的养护维修工作量和维修成本，有利于轨道状态的保持和减振降噪，具有显著的综合经济效益。无碴轨道的维修工作量比有碴轨
22、道更少，从而降低维修“天窗”设置频率、延长维修周期、减少维修作业和行车之间的相互于扰，确保在高密度、准点正常行车方而取得经济效益。2.4 小结随着铁路快速发展，客运专线采用无碴轨道是发展的必然趋势；无碴轨道能较好的解决由于列车快速运行带来的一系列问题；无碴轨道维修工作量较有碴轨道要少的多，且天窗修所需要时间也缩短。14第 3 章天窗设置的基本形式及其特点高速铁路的工务维修天窗主要作业是指对道中或道旁设备进行日常检修和维护。国外无碴高速铁路基本均在白天运行,夜间基本处于空闲状态,因此,国外高速铁路天窗修都安排在夜间进行,而且采用双线同时封锁进行作业。我国高速铁路天窗修设置在借鉴国外基础上，又要建
23、立符合我国高速铁路实际运营特点的天窗修形式。3. 1 国内外无碴轨道天窗设置情况3.1.1 国外无碴轨道维修天窗设置世界各国无碴轨道的道中或道旁设备维修，均在运行图中预留的天窗时间内进行的。但是天窗时间的长短和天窗开设形式各不相同。(1)日本日本因为国土面积小，高速铁路运行时间和距离短，夜间无客运需求，因此设备的维修天窗均开设在夜间 0:00 - 6:00 列车停运的时间内。扣除维修作业前的准备工作和作业完成后确认车运行检查占用的时间,实际用于养护维修作业的时间约为 4 小时。(2)法国法国 TGV 高速铁路全部为有碴轨道，维修天窗时间安安排在夜间列车停运15的 6 小时内，其中 3 小时为双
24、线同时中断行车,白天利用列车运行间隔安排 1-1.5 小时的天窗，以便线路工区负责人在线路上徒步巡检以及紧急处置突发性的严重故障。(3)德国 ICE 高速铁路德国高速铁路与既有线交替衔接成网，是客货混运的高速铁路，列车密度很大，夜间仍有货车运行。天窗时间安排在凌晨 3:30-6:00，城间 160km/h 的快速货车均在 3:00 以前通过，以免影响养护维修作业，只有少量的慢速货车在维修时间内运行。对于需要长时间作业的维修工作，安排在周末夜间没有货车通过时，开设较长时间的天窗进行。为缩短天窗时间内按单线组织行车的地段长度，以增加其通过能力。3.1.2 我国既有提速干线的维修天窗为了使线路保持良
25、好的技术状态，适应提速列车对运输设备高质量的要求，我国既有提速干线的线路维修均采用大型养路机械为主的方式，在列车运行图中都预留了 2.5 - 3 小时的综合维修天窗时间。既有线路客、货混行，行车密度大，多数采用“V“型天窗。3.2 无碴轨道工务维修天窗设置基本形式及特点3.2.1 无碴轨道工务天窗的种类线路大修天窗 线路大修主要是换轨大修。由于施工作业内容较为复杂，占用线路时间较长，对线路运营有较大的影响。另外，在施工结束后，即天窗时间结束后，为保证线路维修质量和行车安全，还要求部分列车要限速运行，由于无碴轨道换轨大修频率较低，应列入年度施工计划。线路日常维修天窗 无碴轨道为了保证具有良好的线
26、路条件，提供良好16的运行状态，应该进行日常的线路维修、养护以及重点病害的整治。因此，要求经常开设时间较短的天窗。3.2.2 无碴轨道天窗的开设方式及特点天窗的开设方式主要有垂直矩形、V 型两种基本形式，两种方式都有较广的采用范围，而且由此两种基本类型相互组合可演化出不同的形式。适合我国高速铁路工务维修天窗开设的方式主要有以下几种:(1)垂直矩形天窗在运行图中安排其中一个区段为空白，使跨线普通列车避开高速客运专线的维修天窗，确保上下行线均封锁进行维修。其优点是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，尤其是对跨线普通列车到客运专线上运行的时间受到一定限制
27、。(2) V 型天窗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，且不能较好的解决渡线检修问题。开设 V 型天窗，在整个区段内，运行图中按上、下行分别安排一线维修施工天窗，另一线在天窗时间内组织列车按单线行车。在每日的运行图上，上、下行共存在有两个天窗时间段。开行 V 型天窗，能够满足工务维修施工的要求，它可以提供连续的维修作业时间能够较好适应维修工作的需要，比较充分的发挥维修机组的作业效率，17在天窗开设的时间内，组织维修施工线路的列车运行
28、提供了一条单线通道，可以满足一定数量的列车运行通过。此天窗形式对行车和施工都将造成一定的影响，对于维修施工线路，影响维修效率的充分发挥，对于行车线路，限制了列车的运行速度，最高不得超过 160km/h。(3)单线隔日矩形天窗单向隔日矩形天窗是运行图中按上、下行分单、双日安排线路维修施工天窗，另一线在天窗时间内按单线组织行车。此种组织方法对行车和维修都存在一定的干扰和不安全因素。如德国高速铁路在一线维修时，邻线列车的最高运行速度不允许超过 160km/h，以确保列车运行和维修的绝对安全。此天窗形式能够满足工务维修的要求，但对行车和施工都会造成一定的影响，影响了维修效率的充分发挥，限制了列车的运行
29、速度，最高不得超过 160km/h。(4)双向分隔式矩形天窗运行图上、下行线路同时设置“双向分隔式矩形天窗” ，即在天窗时间上下行均给出 1 小时时间安排需要在天窗内运行通过的列车运行，其余时间用于维修作业。该天窗形式的开设使上下行线路每天均可以实施维修作业，为需要两条线路同时进行维修施工的设备创造了良好的条件，在天窗内开设 1 小时的行车时间带，为天窗内运行的列车提供了行车的可能，但是需要限制列车的运行速度不得超过 160km/h。由于行车时间带的开设，将天窗分隔开来，对天窗内的作业时间影响较为严重，无法提供连续的作业时间，而且有些分段的作业时间不足 3 小时，无法较好的满足维修作业的需要，
30、另外由于行车的干扰，对于维修机组的作业效率将产生一定的影响。3.3 哈大客运专线一线维修一线运行方式可行性分析18以上几种形式的天窗，只有垂直矩形天窗采用的是在天窗时间内两线同时封闭的组织方式，其他形式的天窗都采用的是“一线维修，一线行车”的组织方式，这主要是为了在客观上提供高速客运专线跨线运行的条件。天窗时间内采用“一线维修、一线运行”的组织方式使维修作业与行车作业存在矛盾，为保证维修工作安全，高速铁路采用“一线维修、一线运行”的组织方式，必将对列车运行形成一定的限制，以确保列车高速运行时不会对维修工作和维修人员安全造成影响。德国高速铁路线间距 4.7m,在一线维修时，邻线快速货物列车的最高
31、运行速度不允许超过 160km/h，以确保列车运行和维修作业的绝对安全。日本在山阳新干线及其以后修建的新千线，考虑了夜间一条线路维修，另一条线路列车运行的条件，将线间距从 4.2 米增加至 4.3 米。 根据我国既有线提速经验及哈大高速客运专线开通运营时，列车将采用 200km/h 及其以上的动车组，若列车限速取 160km/h，则一线行车，另一线的维修作业人员只要在线间距中心线以内作业，可完全保证安全。但在维修天窗时间内必须严格遵守两项基本原则:一是维修作业人员必须掌握列车通过维修作业地点的具体时间 ,必须在此时间内停止两线间可能产生不利影响的作业项日，并且作业人员不得在两线间站立；二是列车
32、通过综合维修作业地段时，按限速 160km/h 运行。但车站咽喉区道岔渡线的检修作业需要在上下行线路同时封锁不运行列车的情况下才能进行，若采用“一线行车、一线维修”的基本设置形式，可以在天窗时间内，对未封锁线路也给出 1 小时的封锁时间以实现每天提供 1 小时上下行线路同时封锁进行设备检修作业。3.4 小结根据以上的分析，在这一章可以得到以下结论:19符合我国无碴轨道天窗修的形式有垂直矩形天窗、V 型天窗、单线隔日矩形天窗及双向分隔式矩形天窗；我国客运专线可以采用“一线维修、一线行车”的运输组织模式；采用“一线维修、一线行车”运输组织模式以 V 型天窗更适合我国高速铁路的天窗设置形式。第 4
33、章哈大客专天窗开设时间的需求分析及采用形式哈大客运专线北起黑龙江省哈尔滨市南抵辽宁省大连市，全长 900 余公里，由京哈线部分（沈阳北-哈尔滨）线路及沈大线组成。全线与秦沈、沈山、长吉、沈吉、沟海等线相连，是东北三省及内蒙古部分地区进关的必经之路，采用 300/250/200/160km/h 多种速度的列车共线运行的运输组织模式，一天列车达 60 对之多，因此哈大客运专线如何开设天窗做到既满足工务维修时间要求又在最小程度影响封锁对运输的影响是我们面临的主要问题。4.1 国外工务维修时间情况日本、德国、法国等国家通过实际运营，在高速铁路客运专线的工务维修方而积累了大量的实际经验，值得我国借鉴。采
34、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及检查使用。4.2 哈大高速客运专线工务维修时间的确定根据哈大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20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。哈大客运专线由于采用全线无碴轨道形式，无碴轨道没有有碴道床的养护维修作业，其维修作业量及其作业人员大为减少，并免除了与道床养护和维修有关的
35、大型养路机械上道作业，主要作业为扣件螺栓涂油、钢轨打磨、轨面平顺的调整及钢轨探伤工作。螺栓涂油、轨面平顺的调整为人工作业，天窗修时间不是决定其作业效率的主要因素，钢轨打磨及钢轨探伤主要采用大型机械化作业车进行作业，因此，天窗修时间确定主要取决于机械化作业车的作业效率。根据既有线钢轨打磨车作业经验看，作业速度一般应为 10-12km/h，钢轨探伤车作业速度为 40km/h，因此天窗修时间主要取决于钢轨打磨作业。大型养路机械作业的合理天窗时间应充分保证一定数量的纯作业时间，最好使其在天窗时间内实际作业量达到一个区间为最佳。大型养路机械维修机组在天窗内的作业时间分为纯作业时间和辅助作业时间，一个区间
36、纯作业时间至少在应在 2 个小时左右，辅助作业时间一般需要 50 分钟，鉴于以上分析认为合理的线路维修天窗时间为 3h 为宜。4.3 哈大高速客运专线工务维修天窗形式根据哈大高速铁路车流密度大、采用 300/250/200/160km/h 多种速度的列车共线运行的运输组织模式等特点，可将哈大客运专线分哈尔滨-沈阳及沈阳-大连两个区段合理安排天窗修。沈阳-大连区段哈大客运专线沈阳-大连段由于不处于京哈主干道，且大连处于辽宁省最南端，属尽头站，因此车流密度较沈阳-哈尔滨段小，此区段主要发车及到达21时段主要集中在早 6 点至晚 10 点间，哈大客运专线沈阳-大连段全长 400 公里，160km/h
37、 列车全程运行 2.5 在小时左右，由此可知 0 点半至 3 点半间将没有列车运行。因此建议采用垂直矩形天窗，天窗时间可安排在 0：30-3：30。采用垂直矩形 3 小时天窗，工务维修时不受列车影响，维修作业效率和安全度相对较高，同时也避免了采用 V 型天窗作业时对临线列车限速的要求，减小维修对运营的影响，有利于运行图的铺画，方便列车调度。对于一些相邻渡线及站内连动道岔等需两线同时封锁维修的设备提供了良好的条件。缺点是夜间维修，给人工作业带来了不方便，对夜间作业的配套设施提出了更高的要求，同时人员休息及安排也须我们进一步研究。另外，在此区段白天可安排 1 小时矩形垂直天窗，为线路检查及紧急处置
38、突发性的严重故障提供足够时间。沈阳-哈尔滨段沈阳-哈尔滨段处京哈主干道，整个区段连接哈齐、吉长、平齐、沈山、秦沈等干线，跨线列车较多，白天和夜间行车密度相差不大，要安排垂直矩形天窗能够满足工务维修施工的要求，但却较大地影响了此时段范围内列车的运行组织，尤其是运行距离较长的跨线列车，使其无法在封锁时间通过该区段。建议采用“一线维修，一线运行”的天窗开设方式，且安排在白天，方便人工作业。天窗时间采用“一线维修，一线行车”的组织方式，主要是为了在客观上提供高速客运专线不同时段行车的条件，以满足部分跨线列车的运行。但是维修作业与行车作业存在矛盾，为保证维修工作安全，确保列车高速运行时不会对维修工作和维
39、修人员安全造成影响，必须对临线列车运行做出严格规定。根22据我国既有线提速经验，哈大客运专线开通运营时，列车将采用 200km/h 及其以上的动车组，若列车限速取 160km/h，则一线行车，另一线的维修作业人员只要在线间距中心线以内作业，可完全保证安全。但在维修天窗时间内必须严格遵守两项基本原则:一是维修作业人员必须掌握列车通过维修作业地点的具体时间 ,必须在此时间内停止两线间可能产生不利影响的作业项日，并且作业人员不得在两线间站立；二是列车通过维修作业地段时，按限速 160km/h 运行。天窗时间安排在白天，方便人工作业，检查工作一并在天窗时间内进行。由于V 型天窗、单线隔日矩形天窗、双向
40、分隔式矩形天窗均采用“一线维修、一线运行”的运输组织模式，因此该区段应该在此三种天窗形式中选择。双向分隔式矩形天窗由于行车时间带的开设，将天窗分隔开来，不仅对天窗内的作业时间影响较为严重，无法提供连续的作业时间，而且双线运行互相影响临线作业，给安全行车也带来一定的隐患，因此不宜选择。单向隔日矩形天窗修形式可减少线路维修天窗次数，但客运专线上旅客列车的开行都采取固定的方式，凡列车运行图规定的列车，每天都必须正点开行。即便是单日维修，列车运行图上也必须按要求留出固定的维修天窗时间。正常情况下，不施工的日子里也没有列车运行，一切设备都处于闲置状态。若要选择双向分隔式矩形天窗，就是对维修时间的浪费。因
41、此，哈大线沈阳-哈尔滨段要采用“一线维修、一线运行”的运输组织模式应该选择 V 型天窗修的设置形式。另外，该区段内各站可根据列车运行情况结合各区间天窗时间安排 1 小时矩形垂直天窗，为渡线及站内连动道岔等需两线同时封锁维修的设备提供足够检查及维修时间。4.4 小结23(1)哈大客运专线由于区段车流量的不同可分成沈阳-大连及沈阳-哈尔滨两个大区段安排天窗开设方式及时间；(2)沈阳-大连段可安排夜间垂直矩形天窗，时间为 3 小时，另外在白天安排 1 小时检查天窗；(3)沈阳-哈尔滨段采取“一线维修，一线行车”的 V 型天窗形式，时间为3 小时，检查天窗与维修天窗重合一并进行，各站安排 1 小时垂直
42、天窗，以解决渡线及联动道岔的维修需求。24结 论哈大客运专线将采用本线旅客列车和跨线旅客列车共线运行的运行模式，因此行车组织和维修天窗的设置不同于国外高速铁路。必需通过对工务维修作业方式对天窗设置的要求、不同天窗设置形式对行车及作业效率的影响等方面进行深入分析研究，确定合理的天窗设置方案。针对以上内容，本文做了详细的研究和分析，并得出以下结论:(1)通过对国内外无碴轨主要维修内容所需时间的分析，得出我国高速客运专线工务维修开设天窗时间决定于钢轨打磨维修的作业时间，应为 3 小时。(2)哈大客运专线与既有干线连接，行车密度较大，对天窗设置的短时性要求很强。(3)通过对哈大客运专线车流密度分析，可
43、将哈大线分为沈阳-大连区段和沈阳-哈尔滨区段分别采用不同的天窗修设置形式。(4)沈阳-大连区段 0：30-3：30 有 3 小时空闲时间，可设置垂直矩形天窗，既能不影响运输又能消除列车运行给维修作业带来的影响，同时也解决了渡线及联动道岔等须双线同时封锁作业的问题。(5)沈阳-哈尔滨区段由于列车密度较大，不可能有双线同时封锁 3 小时的空闲时间，通过对各种形式天窗的特点分析，得出在“一线维修，一线运行”25方式可行的条件下，V 型天窗是维修天窗较好的设置方式。采用“一线维修、一线行车”的运输组织方式，能够较好的缓解我国高速客运专线行车需求与线路维修之间的矛盾。(6)采用无碴轨道可以大大减少线路的
44、维修工作量，是我国高速客运专线轨道结构的发展方向。参考文献1董守清.我国铁路客运专线综合维修天窗设置方式研究.西南交通大学.西南交通大学.20052朱建梅，严海峰.武广客运专线天窗合理开设方式研究.北方交通大学学报.2004. 28(2)3赵丽珍，赵映莲，杨岳勤等.高速铁路综合维修“天窗”开设形式与行车组织协调问题的研究.中国铁道科学.2002. 23(2)4韩调.线路维修作业组织方式及“天窗”的设置. 铁道运输与经济.1996. 35卢祖文.客运专线铁路轨道.北京.中国铁道出版社.20056钱仲侯.高速铁路概论.第 3 版.北京.中国铁道出版社.20067王军权.“天窗”修的实践与建议.铁通通信信号.2002.39(12)8季学胜.“天窗”修的实践与思考.铁道通信信号.2001.37 (9)9韩调.线路维修作业组织方式及“天窗”的设置.铁道运输与经济.1996.310彭方成.繁忙干线如何开好、用好“天窗”.铁道运输与经济.199611刘兵.优化“天窗”作业管理促进铁路安全生产.铁道通信信号.200212刘玉恒，李清勤.“天窗”修实施中有关问题的探讨.铁道通信信号.200213刘闻东.充分利用综合维修天窗提高线路质量.铁道运输与经济.2003. 2625(12)
