蘭渝線旅客列車開行方案優(yōu)化模型

劉勝元

(蘭州鐵路局 嘉峪關(guān)機(jī)務(wù)段)

?

蘭渝線旅客列車開行方案優(yōu)化模型

劉勝元

(蘭州鐵路局 嘉峪關(guān)機(jī)務(wù)段)

敞車是鐵路運(yùn)輸?shù)闹饕囆?敞車集重裝載最易引發(fā)安全事故。在鐵路貨物方面，尤其是如何避免敞車集重裝載直接影響著貨物、車輛和行車的安全,關(guān)系到國家、鐵路、托運(yùn)人的利益,對(duì)鐵路運(yùn)能的影響也極大,因此科學(xué)合理的避免敞車集重裝載是當(dāng)前亟待解決的課題。首先通過介紹敞車的定義、車體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、設(shè)計(jì)用途，考慮在裝載集重貨物時(shí)，應(yīng)滿足裝車后所產(chǎn)生的工作彎曲力矩不大于其最大容許彎曲力矩的條件，分析了車體承受均布載荷后受力與歪曲力矩的關(guān)系，并分析了敞車中部和兩端三處承載的情況。最后，通過案例分析提出了相應(yīng)的擴(kuò)大貨物裝載加固方法，以供相關(guān)工作人員參考。

敞車；集重貨物；裝載；運(yùn)輸安全

1 引 言

由于鐵路是我國實(shí)現(xiàn)國民經(jīng)濟(jì)迅速增長的重要運(yùn)輸平臺(tái)，因此必須要與區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展保持同步，以便在我國西部經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮其強(qiáng)大作用。蘭渝鐵路作為進(jìn)出西北、西南地區(qū)的便捷通道，不但完善了我國西部地區(qū)鐵路網(wǎng)建設(shè)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，而且有效緩解了既有線運(yùn)量不足的壓力。蘭渝鐵路始建于2008年9月，整個(gè)項(xiàng)目工程投資總額約為774億元，甘肅省共同整個(gè)線路長度為820 km，并預(yù)計(jì)將2011年底投入。依照鐵道部設(shè)計(jì)方案，在建蘭渝線為雙線電氣化國鐵I 級(jí)鐵路，旅客列車開行速度暫定為160 km/h，部分線路條件較好的區(qū)段預(yù)留速度200 km/h，此外將會(huì)修建廣元至重慶95 km支線，其設(shè)計(jì)時(shí)速為 250 km/h，蘭渝線線路如圖1所示。

圖1 蘭渝線線路圖

2 蘭渝線車站

2.1 蘭渝線線路車站分布

蘭渝線作為連接我國西南與西北的便捷通道，正線起始點(diǎn)為蘭州，然后經(jīng)由渭源、岷縣等市縣通過甘肅隴南進(jìn)入四川，途經(jīng)姚木鎮(zhèn)后到達(dá)入川第一個(gè)大站——廣元站，廣元建有廣元東站、廣元南站、廣元西站三個(gè)大型客運(yùn)站；然后依次經(jīng)過蒼溪、元壩、閬中等市縣于廣安市武勝縣出川，最后穿越合川地區(qū)到達(dá)重慶。除蘭渝線正線之外，在廣元與重慶之間途經(jīng)廣安還設(shè)計(jì)有廣安支線，該支線將從達(dá)成線引出，連接岳池、廣安等市縣最終將和襄渝線交匯。依照設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)方案，蘭渝線正線重慶-廣元區(qū)段設(shè)計(jì)時(shí)速為 250 km/h，其他部分包括支線設(shè)計(jì)時(shí)速均為160 km/h。

蘭渝線主要途經(jīng)市縣有：甘肅蘭州—甘肅榆中—甘肅渭源—甘肅岷縣—甘肅宕昌—甘肅隴南—廣元青川—廣元朝天—四川廣元—廣元元壩—四川蒼溪—四川閬中—四川南部—四川南充—四川武勝—重慶合川—重慶。中間站19個(gè)：蘭州東、渭源、岷縣、哈達(dá)鋪、兩水、隴南、姚渡、羊木、廣元、太公、蒼溪、閬中、南部、南充北、武勝、合川、磨心坡、北碚、重慶北。越行站：夏官營、張家莊、楊家川、大草灘、哈達(dá)鋪、沙灣、兩水、桔柑、洛塘河、姚渡、羊木、兩河口、太公、龍桂、李渡、武勝、渭沱、磨心坡、北碚北、蔡家等20個(gè)。

為了便于鐵路企業(yè)客貨運(yùn)輸組織的進(jìn)行與作業(yè)計(jì)劃的安排，蘭渝線客機(jī)交路設(shè)計(jì)：蘭州機(jī)務(wù)段承擔(dān)蘭州至廣元、江北的客機(jī)交路，成都客機(jī)整備所擔(dān)負(fù)成都至廣元、蘭州的客機(jī)交路，江北機(jī)務(wù)段承擔(dān)江北至南充北、廣元的客機(jī)交路。

2.2 蘭渝線車站作業(yè)

2.2.1 中間站作業(yè)

車站設(shè)置中，為了提升鐵路線沿線客運(yùn)服務(wù)能力，盡可能吸引更多的客貨流，于是設(shè)置中間站來增強(qiáng)區(qū)段線路通過能力，同時(shí)中間站也為安全行車提供了保障。為了滿足人們出行需求與保證貨運(yùn)量，每天會(huì)有幾十對(duì)甚至上百對(duì)列車運(yùn)行在鐵路線路上，大部分列車只在中間站進(jìn)行會(huì)讓、越行等，因此，中間站作業(yè)主要任務(wù)為完成列車接發(fā)、旅客上下車、辦理行李物品托運(yùn)業(yè)務(wù)等。部分列車還將辦理列車始發(fā)與終到技術(shù)作業(yè)等。

(1)接發(fā)列車技術(shù)作業(yè)

蘭渝鐵路信號(hào)主要采用 ITCS 系統(tǒng)，同時(shí)應(yīng)用目前鐵路行車調(diào)度指揮主流的分散自律調(diào)度集中系統(tǒng)(CTC)進(jìn)行列車接發(fā)和辦理區(qū)間閉塞。智能化指揮調(diào)度系統(tǒng)使得列車接發(fā)與開放信號(hào)作業(yè)簡單化，然而還必須要按照我國鐵路《技規(guī)》中相關(guān)接發(fā)列車的規(guī)定來辦理接發(fā)列車業(yè)務(wù)。

(2)摘掛列車技術(shù)作業(yè)

在鐵路線區(qū)段內(nèi)，摘掛列車通常面向中間站進(jìn)行車流輸送，主要作業(yè)為將配裝空車、卸重車送達(dá)中間站，如果摘掛列車開行方向有在站完成貨物運(yùn)送的車輛，也可以將其掛走。因此摘掛列車主要技術(shù)作業(yè)為車輛摘掛。

①摘掛列車調(diào)車主要由車站值班員和機(jī)車司機(jī)共同進(jìn)行，假如中間站不具有調(diào)車專用機(jī)車，那么此時(shí)運(yùn)送摘掛列車作業(yè)任務(wù)也由本務(wù)機(jī)車完成。

②中間站相關(guān)負(fù)責(zé)人將會(huì)和運(yùn)轉(zhuǎn)車長完成技術(shù)作業(yè)相關(guān)票據(jù)核實(shí)與交接，后者還負(fù)責(zé)對(duì)列車編組計(jì)劃進(jìn)行修改。

③列車試風(fēng)，完成機(jī)車、車輛制動(dòng)系統(tǒng)檢查。

④準(zhǔn)備發(fā)車。

2.2.2 區(qū)段站作業(yè)

蘭渝線正線只設(shè)置1個(gè)區(qū)段站(廣元南站)，廣元南站為大型客運(yùn)站，建成后將是蘭渝線上標(biāo)志性的車站。蘭渝鐵路廣元南區(qū)段站主要面向相鄰區(qū)段提供機(jī)車，完成機(jī)車整備作業(yè)，對(duì)無改編中轉(zhuǎn)貨運(yùn)列車辦理相關(guān)業(yè)務(wù)，此外有解編任務(wù)時(shí)還要進(jìn)行列車解編，并辦理部分其他業(yè)務(wù)。區(qū)段站主要技術(shù)作業(yè)有以下幾方面。

(1) 車輛檢修作業(yè)

蘭渝線地處高原地帶，絕大部分線路穿越隧道、橋梁、不良地質(zhì)帶，西北、西南地區(qū)氣候多變，多雷暴雨，因此列車在長時(shí)間運(yùn)行時(shí)難免會(huì)遭受振動(dòng)載荷沖擊，必將導(dǎo)致機(jī)車、車輛走行部分出現(xiàn)不同程度的疲勞損傷。尤其是長距離拉閘制動(dòng)后極易造成閘瓦磨損，使得剎車失效，因此出于行車安全考慮，保證列車行駛安全，必須要按規(guī)定到列檢所定期進(jìn)行檢修作業(yè)。蘭渝線在列車安全檢測上配備了先進(jìn)的紅外線軸溫探測系統(tǒng)紅外線軸溫探測設(shè)備(THDS)，貨車運(yùn)行狀態(tài)地面安全監(jiān)測設(shè)備(TPDS)、貨車運(yùn)行故障動(dòng)態(tài)檢測設(shè)備(TFDS)、貨車滾動(dòng)軸承早期故障聲學(xué)診斷設(shè)備(TADS)等，利用上述先進(jìn)設(shè)備就可以實(shí)時(shí)監(jiān)測機(jī)車、車輛運(yùn)行狀態(tài)，做到有問題早發(fā)現(xiàn)、早處理，保障行車安全。

(2) 貨運(yùn)列車裝載狀態(tài)檢查及處理

由于蘭渝鐵路線路狀況較復(fù)雜，線路主要穿行隧道、橋梁等建筑物，列車裝載貨物遭受沿途顛簸后，裝載、捆綁狀況很可能出現(xiàn)異常，更甚者或許超出規(guī)定限界，可能導(dǎo)致行車安全事故或者貨物丟失，因此在長距離行車到達(dá)區(qū)段站后，有必要對(duì)車輛貨物運(yùn)載狀態(tài)進(jìn)行檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行處理，消除安全隱患。

(3) 票據(jù)、車列交接

在進(jìn)行列車完成編組后，其編組順序表作為列車改編的主要票據(jù)，上面詳細(xì)記錄了車輛編組順序、裝載、停站情況。在技術(shù)作業(yè)過程中，為了不掛錯(cuò)車輛，順序表務(wù)必要和編組車輛還有貨運(yùn)票據(jù)始終保持相對(duì)應(yīng)，所以，列車到達(dá)區(qū)段站后車號(hào)員與機(jī)車司機(jī)要進(jìn)行票據(jù)交接，避免出現(xiàn)差錯(cuò)。

3 蘭渝線客源及客運(yùn)量結(jié)構(gòu)分析

在運(yùn)量預(yù)測前，準(zhǔn)確分析蘭渝線沿線及周邊輻射區(qū)域客源與客流組成結(jié)構(gòu)，就為后續(xù)客流分類與蘭渝線旅客列車開行方案中列車種類的確定提供了重要依據(jù)，此項(xiàng)工作也是客運(yùn)量預(yù)測重要的前期工作，為運(yùn)量預(yù)測做鋪墊，具有重要意義。

3.1 客源情況分析

截止2010 年底，甘肅省、四川省以及重慶市人口分別為 2 557萬人和8 076萬人、重慶市主城808萬，總數(shù)2 970萬，占全國總?cè)丝诘?0.15%，土地面積為45.37萬km2和48.5萬km2、8.24萬km2。兩省一市占全國總面積的10.63%。蘭渝線直接連接四川、重慶、甘肅二省一市，此三省、市人口眾多，占地面積較大，因此客運(yùn)量主要組成為區(qū)域性人員流動(dòng)以及去往川、隴、渝度假、旅游的各方人士，此部分客流將占有很大比例，所以從增大客運(yùn)市場份額，提高服務(wù)質(zhì)量角度出發(fā)，要切實(shí)為旅客換乘、中轉(zhuǎn)做好工作，提供便利條件。

3.2 客流量組成結(jié)構(gòu)分析

蘭渝線屬于新建鐵路，所以客流組成也與其他新建交通運(yùn)輸通道吸引交通流規(guī)律類似，通常由下面三類客流組成：

(1)直接客流。直接客流即為目前蘭渝線未開通條件下進(jìn)出川、隴、渝三地的社會(huì)總客流。

(2)轉(zhuǎn)移客流。當(dāng)新線路開通運(yùn)營之后，憑借自身的優(yōu)勢將會(huì)從其他交通出行方式中吸引部分客流，此部分客流稱之為轉(zhuǎn)移客流。

(3)誘增客流。由于蘭渝線屬于新開通鐵路線，部分人群會(huì)因?yàn)殍F路便于出行，票價(jià)低廉，或者出于好奇等原因誘發(fā)部分客流。

3.3 蘭渝線客運(yùn)量預(yù)測

蘭渝線運(yùn)量預(yù)測主要根據(jù)蘭渝通道以往的運(yùn)量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過分析蘭渝線運(yùn)輸通道內(nèi)鐵路客運(yùn)發(fā)展趨勢以及影響要素，本文將采用比較成熟的客運(yùn)量預(yù)測方法“四階段法”對(duì)蘭渝線輻射范圍內(nèi)近期、遠(yuǎn)期客運(yùn)量進(jìn)行預(yù)測，為后續(xù)蘭渝線旅客列車開行方案編制提供 OD 流量數(shù)據(jù)。具體預(yù)測操作步驟如下。

Step1：應(yīng)用重力吸引理論建立數(shù)學(xué)模型對(duì)近期、遠(yuǎn)期蘭渝線未開通情況下，蘭渝通道內(nèi)客流量進(jìn)行預(yù)測；

Step2：本文將采用多元Logit模型進(jìn)行蘭渝線交通流分配，計(jì)算蘭渝線開通后各區(qū)段 OD 流即航空、公路客流轉(zhuǎn)移至蘭渝線不同區(qū)段的部分客流量；

Step3：依照蘭渝線開通運(yùn)營前后可能的出行成本變化，采用 LOGSUM算子推算蘭渝線開通運(yùn)營后可能產(chǎn)生的誘發(fā)運(yùn)量的比例；

Step4：通過蘭渝線OD區(qū)段轉(zhuǎn)移客流量，根據(jù)誘發(fā)運(yùn)量比率計(jì)算出蘭渝線最終客流量預(yù)測值。

技術(shù)流程與操作步驟如圖2所示。

圖2 蘭渝線客運(yùn)量預(yù)測主要技術(shù)流程

4 結(jié) 論

本文首先通過介紹敞車的定義、車體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、設(shè)計(jì)用途，又由于在裝載集重貨物時(shí)，應(yīng)滿足裝車后所產(chǎn)生的工作彎曲力矩不大于其最大容許彎曲力矩的條件，然后闡述了車體承受均布載荷后受力與歪曲力矩的關(guān)系，并對(duì)敞車中部和兩端三處承載進(jìn)行了分析，并且通過具體的實(shí)例用三種方法對(duì)貨物進(jìn)行裝載，同時(shí)提出了合理的加固方法。最后，作者提出了解決因敞車集載能力不足而造成的虧噸問題，提出了建議。

[1] 鐵道部第一勘察設(shè)計(jì)院，蘭渝線可研性設(shè)計(jì)[R].蘭州：鐵道部第一勘察設(shè)計(jì)院，2006.

[2] 張建平.蘭渝鐵路貨物運(yùn)量分析[J].山西建筑，2007.

[3] 楊浩.鐵路運(yùn)輸組織學(xué)[M].北京：中國鐵道出版社，2013：125-129.

[4] 宋建業(yè)，謝金寶.鐵路行車組織基礎(chǔ)[M]. 北京：中國鐵道出版社，2006：111-125.

[5] 郝佳.客流預(yù)測與列車開行方案一體化研究[J].鐵道運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì)，2006.

2015-06-05

劉勝元(1981-)，男，甘肅武威人，助理工程師。

U291

C

1008-3383(2015)12-0158-02