關(guān)于鐵路綜合維修天窗開設(shè)問題研究

武志鵬

摘 要：隨著鐵路網(wǎng)的不斷加密，列車運(yùn)行速度的不斷提升，對鐵路綜合維修提出了更嚴(yán)格的要求。本文通過對天窗開設(shè)形式、開設(shè)時(shí)間及針對不同類型線路的天窗開設(shè)方案進(jìn)行研究，旨在解決當(dāng)前國內(nèi)鐵路綜合維修上天窗開設(shè)面臨的問題。

關(guān)鍵詞：鐵路綜合維修；天窗開設(shè)問題；天窗開設(shè)方案

中圖分類號(hào)： U21 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2016）32-189-2

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展以及國內(nèi)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升，鐵路系統(tǒng)也得到極大的進(jìn)步與發(fā)展，特別是在速度方面。鐵路的運(yùn)行速度不斷刷新著記錄，而且我國的鐵路系統(tǒng)也更加呈現(xiàn)出鐵路系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋廣、跨度大、運(yùn)載量大、列車種類多、密度大等特點(diǎn)。作為在鐵路綜合維修中的重要時(shí)間段，如何利用好“天窗”時(shí)間，漸漸成為改善和提升鐵路系統(tǒng)的發(fā)展以及鐵路經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的關(guān)鍵所在。

1 天窗開設(shè)形式研究

所謂“天窗”即在鐵路系統(tǒng)列車運(yùn)行過程中預(yù)留維修施工的時(shí)間，在這段時(shí)間對列車線路和相關(guān)的軟硬件裝備進(jìn)行綜合維修保養(yǎng)。根據(jù)國內(nèi)外天窗開設(shè)的經(jīng)驗(yàn)一般天窗可分為四個(gè)種類：日常維修、大修、電務(wù)維修、接觸網(wǎng)維修。

由于鐵路高密度的運(yùn)作，一旦發(fā)生停待所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)損失是巨大的，但是為了保障安全運(yùn)行，相關(guān)設(shè)備的維修保養(yǎng)又是必要的。因此，要統(tǒng)籌好列車的運(yùn)行時(shí)間與設(shè)備的維修施工時(shí)間。作為在列車運(yùn)行安排時(shí)間上的“空隙”，天窗這項(xiàng)技術(shù)措施的出現(xiàn)能夠最大限度地減緩列車行車與維修施工時(shí)間之間的矛盾。

1.1 天窗開設(shè)原則

①天窗的開設(shè)必需依據(jù)列車實(shí)際的運(yùn)行狀況做數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，再根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析劃分一般干線和繁忙干線，一般干線可利用車輛運(yùn)行間隔時(shí)間來設(shè)定，但必須保證施工與列車運(yùn)行的連續(xù)性；繁忙干線則需提前預(yù)留維修時(shí)間來設(shè)定；②對采取預(yù)留天窗時(shí)間的開設(shè)，首要原則是必須保證維修員工和列車的安全；③天窗的開設(shè)一般情況下其主要的原則還是采取白天列車正常運(yùn)行，夜間停運(yùn)時(shí)間進(jìn)行維修；④針對天窗類型也應(yīng)因地適宜，特別是在接觸網(wǎng)檢修時(shí)，對于垂直天窗內(nèi)的操作，須確保無運(yùn)行列車；對于V形天窗內(nèi)的操作，須保證無列車反方向運(yùn)行。

1.2 天窗開設(shè)的方式

天窗開設(shè)的方式主要有垂直型和V型兩類，以及由其衍生出來的組合天窗開設(shè)。

①垂直型。垂直型天窗開設(shè)方式可分為上下行重合的垂直天窗、上下行分設(shè)的垂直天窗、區(qū)段垂直天窗。上下行重合的垂直天窗即上下行列車運(yùn)行線路均停電的情況；上下行分設(shè)的垂直天窗顧名思義即按照上、下行分開分別單獨(dú)進(jìn)行維修的開窗方式；區(qū)段垂直天窗及按照時(shí)間段進(jìn)行單獨(dú)維修的開窗方式，整合時(shí)間段且相互垂直。②V型天窗。V型天窗即按照鐵路電氣化線路的供電臂進(jìn)行上下行正線的停電檢修方式（如圖1），能夠保證列車運(yùn)行的連續(xù)性。③混合型天窗。在列車運(yùn)行的適當(dāng)時(shí)間段，按照上下行分別開設(shè)垂直天窗的方式，主要的混合型天窗開設(shè)有如下幾種：分段矩形天窗；X型天窗；Y型天窗；r型天窗；單向隔日矩形天窗；雙向分隔式矩形天窗。

2 天窗的設(shè)計(jì)研究

為了保證鐵路綜合維修時(shí)對列車運(yùn)行的影響最小，同時(shí)又保證維修的時(shí)間足夠，即天窗的開設(shè)時(shí)間既不能太長影響列車通行，也不能太短影響維修效果，這就要對天窗的開設(shè)時(shí)間進(jìn)行研究，以最大限度的解決鐵路綜合維修與列車運(yùn)行之間的沖突。在進(jìn)行天窗的最佳開設(shè)時(shí)間研究前首先需結(jié)合列車實(shí)際的運(yùn)行狀況、維修要求、線路運(yùn)行能力、設(shè)備能力、技術(shù)設(shè)計(jì)要求、列車運(yùn)行要求等方面，再進(jìn)行綜合分析，模擬試驗(yàn)，研究得出最佳的天窗開設(shè)時(shí)間。

2.1 影響因素分析

天窗開設(shè)時(shí)間的研究內(nèi)容主要包括天窗的起始時(shí)間、持續(xù)時(shí)長、開設(shè)頻率等方面。首先天窗開設(shè)的維修至少需含有工務(wù)維修、接觸網(wǎng)維修、電務(wù)維修三個(gè)內(nèi)容，為了滿足維修內(nèi)容的需求必須對影響天窗開設(shè)時(shí)間的影響因素進(jìn)行分析。其中影響天窗開設(shè)持續(xù)時(shí)長的因素包含維修內(nèi)容、列車軌道結(jié)構(gòu)、人工或機(jī)械的維修方式、列車運(yùn)行密度種類速度、以及管理模式、技術(shù)人員技能水平、設(shè)備維修能力等；而影響天窗的起始時(shí)間包括整個(gè)鐵路系統(tǒng)中列車運(yùn)行流量規(guī)律、相鄰區(qū)段天窗的多區(qū)段協(xié)助作用、列車周轉(zhuǎn)周期、列車運(yùn)行安排、氣候等因素；天窗開設(shè)頻率主要受控于鐵路列車的通行計(jì)劃。

2.2 天窗開設(shè)的時(shí)間

天窗的開設(shè)目的就是以最大限度解決鐵路綜合維修與列車運(yùn)行之間的沖突，在基于充分考慮維修天窗對列車運(yùn)行的影響下建立線性模型，約束條件為天窗的開設(shè)及維修時(shí)間、車輛運(yùn)行時(shí)間、間隔追蹤時(shí)間等，目標(biāo)函數(shù)即是列車運(yùn)行增加時(shí)間量值，求取其最小數(shù)值已確定天窗開設(shè)的最佳時(shí)間。

通過對目標(biāo)函數(shù)在約束條件下的校正，再構(gòu)建處罰函數(shù)將合理時(shí)間范圍約束，采用AHP法求解。根據(jù)其結(jié)果分析可知，天窗開設(shè)時(shí)，隨著維修時(shí)間的加長，維修效果損失也在增加。天窗持續(xù)時(shí)長在5小時(shí)以上時(shí)損失效果變化的幅度減緩；2-3小時(shí)的時(shí)候其天窗開設(shè)效果是最差的，因此綜合而看，3-5小時(shí)較為理想。

3 不同條件下的天窗開設(shè)方案研究

3.1 單線鐵路天窗開設(shè)方案

目前我國的單線鐵路狀況是客運(yùn)與貨運(yùn)列車混跑、等級(jí)不同的列車混跑，這樣就導(dǎo)致其白天較為繁忙，單線流量大；同時(shí)對于客運(yùn)而言受列車時(shí)刻表的約束，在運(yùn)行時(shí)間上的可調(diào)性較小，相反，貨運(yùn)則在運(yùn)行和停止方面可控性較高。

針對上述單線鐵路的特點(diǎn)，其天窗開設(shè)需結(jié)合線路本身的運(yùn)行特點(diǎn)作為基礎(chǔ)，在繁忙的干線考慮到列車間的運(yùn)行，必須較小對客運(yùn)的影響，同時(shí)避免線路列車的停待，通過對比試驗(yàn)若采用垂直型天窗開設(shè)方式的效果較為理想，根據(jù)客運(yùn)運(yùn)行表選擇上下行重合或者上下行分設(shè)的垂直天窗，能有效提高整個(gè)單線鐵路運(yùn)行的平衡性。

3.2 雙線鐵路天窗開設(shè)方案

隨著我國鐵路工程的不斷提速發(fā)展，列車追蹤間隔時(shí)間縮短到6-7min甚至更短，雙線鐵路的列車重量也不斷提高，列車運(yùn)行密度更不斷增大。若參照以往利用列車運(yùn)行的間隙進(jìn)行維修服務(wù)已不能再滿足當(dāng)前鐵路綜合維修的要求。

因此，在進(jìn)行雙線鐵路天窗開設(shè)方案研究時(shí)，首先必須考慮相鄰列車運(yùn)行區(qū)段的相互影響以及與整個(gè)線路的銜接問題。通過單次天窗開設(shè)時(shí)長的基準(zhǔn)下建立比較矩陣，在天窗所處列車運(yùn)行時(shí)段準(zhǔn)則、開設(shè)間隔準(zhǔn)則、維修環(huán)境安全程度準(zhǔn)則、天窗難易度變更準(zhǔn)則、天窗平衡性時(shí)間分布準(zhǔn)則、天窗在相鄰運(yùn)行區(qū)段下協(xié)調(diào)性平行適應(yīng)性準(zhǔn)則、對列車運(yùn)行速度和開始終點(diǎn)時(shí)間帶影響準(zhǔn)則下建立判斷矩陣，對比V型天窗、分段矩形天窗、單向隔日矩形天窗開設(shè)效果，根據(jù)AHP運(yùn)算排序，得出單向隔日矩形天窗優(yōu)于其他方案。

3.3 客運(yùn)專線天窗開設(shè)方案

由于客運(yùn)專線的天窗存在速度高、行車密度高等特點(diǎn)，天窗開設(shè)方式對通行能力和行車安全有極大的影響。考慮到白天高密度的客車運(yùn)行，天窗的開設(shè)時(shí)間一般安排在夜間凌晨到早上六點(diǎn)之間進(jìn)行綜合維修。

在研究中經(jīng)過充分論證發(fā)現(xiàn)針對“一線維修、一線行車”，如采用該方式，一線維修時(shí)相鄰的列車運(yùn)行速度會(huì)得到限制，以單線隔日矩形天窗進(jìn)行綜合維修效果較好；若不采用該方式，客運(yùn)雙向均不受影響，列車運(yùn)行較為平衡，因此采用垂直型天窗效果明顯好于其他方式。

4 結(jié)論

本文從天窗開設(shè)方式、開設(shè)時(shí)間的研究入手，最后根據(jù)不同類型的鐵路線路研究出其較為理想的天窗開設(shè)方案，首先天窗的開設(shè)時(shí)間一般以夜間為主，時(shí)長以3-5h為佳；單線鐵路采用垂直型天窗開設(shè)方案；雙線鐵路采用單日間隔矩形天窗開設(shè)方案，根據(jù)每條線路的實(shí)際運(yùn)行安排選擇上下線重合或者分設(shè)；客運(yùn)專線則兩者結(jié)合，根據(jù)組織方式的不同選擇垂直型或單日間隔矩形天窗開設(shè)方案。

參 考 文 獻(xiàn)

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