区段通过能力计算

知识点1 区段通过能力概述

为了实现运输生产过程，铁路必须具备一定的运输能力。

铁路运输生产设备是形成铁路运输能力的物质基础。根据铁路运输生产的特点，铁路运输生产设备可分为两大类：一类是不能移动的固定设备，是指形成铁路运输通道的基础设施，如铁路区间、车站、机务段等的生产设施和供电、给水等固定设备；另一类是能移动的活动设备，是指实现铁路运输生产（或服务）对象位移所需的运载动力和运载工具，如机车、车辆、动车组等活动设备。

铁路运输能力既取决于固定设备的设置数量和相互配置结构，又取决于活动设备的时空配置，还取决于固定设备与活动设备的相互适配。

铁路运输能力一般采用通过能力和输送能力两种概念。

一、通过能力

取决于固定设备设置条件的铁路运输能力统称为铁路通过能力。通过能力一般按铁路区段或方向确定，它是在设定类型的机车、车辆和一定的行车组织方法的前提下，以固定设备在单位时间内（通常指一昼夜）能放行通过的标准重量的最大列车数或列车对数来表示的。通过能力在一定程度上取决于广大铁路职工的协同动作和铁路固定设备、机车车辆的合理运用。因此，通过能力并不是一成不变的，它随着技术设备和行车组织方法的改善而提高。计算铁路通过能力的目的，就在于能够胸中有数地安排运输生产，保证铁路运输适应国民经济不断发展和人民生活水平不断提高的需要。

铁路区段通过能力是指铁路区段内各种固定设备中，通过能力最薄弱的设备的能力，也称为区段最终通过能力或限制通过能力。

区段通过能力的大小受下列固定设备能力大小的影响：

（1）区间。其通过能力主要取决于区间正线数、区间长度、线路纵断面、机车类型、信号、联锁、闭塞设备的种类。

（2）车站。其通过能力取决于到发线数目、咽喉道岔的布置、驼峰和牵出线数，信号、联锁、闭塞设备的种类。

（3）机务段设备和整备设备。其通过能力取决于内燃或电力机车定修台位及段内整备线。

（4）给水设备。其通过能力主要取决于水源、扬水管道及动力机械设备。

（5）电气化铁路的供电设备。其通过能力取决于牵引变电所和接触网。

根据以上固定设备计算出来的通过能力，可能是各不相同的。其中能力最薄弱的设备限制了整个区段的能力，该能力即为该区段的最终通过能力。

在铁路实际工作中，通常又把通过能力分为三个不同的概念，即设计通过能力、现有通过能力和需要通过能力。预计新线修建以后或现有铁路技术改造以后，铁路区段固定设备所能达到的能力，称为设计通过能力；在现有固定设备、现行的行车组织方法和现有的运输组织水平的条件下，铁路区段可能达到的能力，称为现有通过能力；在一定时期内，为了适应国家建设和人民生活的需要，铁路区段所应具备的能力，称为需要通过能力。

二、输送能力

取决于活动设备的数量和配置的铁路运输能力称为输送能力。输送能力一般按线路或方向分别确定。它是在一定的固定设备、一定的机车车辆类型和一定的行车组织方法的条件下，根据活动设备（机车车辆）数量和职工配备情况，在单位时间内最多能够输送的列车对数、列车数或货物吨数。

输送能力和通过能力这两个术语之间，既有区别，又有联系。通过能力着重于从固定设备方面衡量铁路线路可能通过的列车数，并未考虑活动设备数量和职工配备情况的因素，而通过能力的实现将受这些因素的制约。输送能力则着重于从活动设备和职工配备方面规定该铁路线能够通过的列车数或货物吨数，它需以铁路通过能力为依托并受其限制。这就是说，输送能力一般小于或等于通过能力。通过能力具有地区固定性的特点，不能调拨，其发展一般呈阶跃式增长；而决定输送能力的机车车辆和职工配备是分散、流动的，其数量的增长一般是渐进式的。

在同一线路上，不同方向的以列车数计的区段通过能力可能是相同的，而以货物吨数计的区段通过能力一般不同，重车方向的通过能力大于空车方向，因此，同一线路不同方向的输送能力受货流条件影响，其大小是不同的。

输送能力应与通过能力相互适应。为满足不断增长的运输需求，铁路不仅要强化固定设备，适时修建新线和对既有线进行技术改造来提高通过能力，而且也要相应地添置机车车辆，组织人员培训，并大力加强运输组织工作，充分挖掘现有技术设备的潜力来提高输送能力，从而实现最大的运输能力。

知识点2 区间通过能力及其计算

铁路区间通过能力是指一个区间根据现有固定设备（区间正线数、区间长度、线路纵断面、信号、联锁及闭塞设备等），在一定类型的机车、车辆和行车组织方法的条件下，一昼夜内所能通过的最多列车对数或列数。

在编制列车运行图时，确定了各种列车的行车量以后，应计算区间通过能力，确定区间通过能力的利用程度，以便采取适当的编图措施。

计算区间通过能力时，由于平行运行图中列车运行线的排列具有规律性，所以，先计算平行运行图的区间通过能力，然后在此基础上再计算非平行运行图的区间通过能力。

区间通过能力，一般应计算到小数点后一位。非平行运行图区间通过能力，以对数表示时，不足0.5对者舍去，0.5对以上不足1者按0.5对计算；以列数表示时，不足1列者舍去。

一、平行运行图区间通过能力

1. 运行图周期

在平行运行图上，一个区间内的列车运行线，总是以同样的铺画方式一组一组地反复排列着。这种以同样铺画方式反复排列的一组列车占用区间的总时分，称为运行图周期（T周）。

几种常见的不同类型的列车运行图的周期如图3.1.33所示。

图3.1.33 不同类型列车运行图周期示意图

运行图周期是由列车（一个或几个列车）区间纯运行时分之和（∑t纯），起停车附加时分之和（∑τ起停）及车站间隔时间之和（∑τ站）所组成，即

不同类型的运行图周期所包含的上下行列车数可能是不同的。若一个运行图周期内所包含的列车对数或列数用K周表示，对于一定类型的平行运行图通过能力，应用直接计算法可按如下公式计算：

式中 T固——进行线路维修、技术改造施工、电力牵引区段接触网维修等作业，以及必要的列车慢行和其他附加时分，须预留的固定占用区间的时间，min。

由以上计算公式可以看出，运行图周期越大，通过能力越小。在整个区段内通过能力最小的区间限制了整个区段的通过能力，称为该区段的限制区间。限制区间的通过能力即为该区段的区间通过能力。

列车在区间运行时间最长的区间称为最大区间。一般情况下，最大区间就是限制区间。但也有区间∑t纯虽不是最大，但∑τ站或∑t起停的数值较大或因技术作业影响造成T周最大而成为限制区间的情况。

在不同类型的运行图里，T周的组成及K周的数值是不同的。因此，必须对不同类型的运行图分别计算其通过能力。

【任务实施】

确定案例中乙—丙区段中的限制区间，并计算限制区间平行运行图区间通过能力。（学生自主完成）

二、限制区间两端站最优放行方案选择

1. 单线成对非追踪平行运行图

在单线区段，通常采用成对非追踪运行图，如图3.1.34（a）所示。单线成对平行运行图周期为：

式中 tt′′′、——上、下行列车区间纯运行时分，min；

AB

ττ、——车站间隔时间，min；t

∑起停——列车起停附加时分，min。

为了使区段通过能力达到最大，应当使限制区间的T周数值尽量缩小。对于一个区间，可以有几种列车开行方法，每一种列车开行方法称为一种列车放行方案。列车放行方案不同，运行图周期可能不同。为提高区段的通过能力，应使限制区间的运行图周期压缩到最小，因此，在限制区间应选择放行列车的最优方案。

单线成对非追踪运行图限制区间两端站放行列车的方案主要有以下四种，如图3.1.34所示。

（1）开入限制区间的两列车都在车站通过，如图3.1.34（a）所示，其运行图周期为：

（2）开出限制区间的两列车都在车站通过，如图3.1.34（b）所示，其运行图周期为：

（a）

（b）

图3.1.34 单线成对非追踪平行运行图限制区间放行列车方案图

（3）下行列车两端车站都通过，如图3.1.34（c）所示，其运行图周期为：

（4）上行列车两端车站都通过，如图3.1.34（d）所示，其运行图周期为：

就同一车站而言，τ不和τ会的数值是不同的。至于起停车附加时分，往往t起比t停稍大。从上述四种铺画方案可以看出，∑t起停+∑τ站的组成及其总值在不同的方案里是各不相同的。为得到最大的通过能力，在限制区间应选择T周最小的方案。

在选择限制区间两端车站放行列车的方案时，应考虑到区间两端车站的具体条件。例如在A站下行出站方向有长大上坡道，如果采用下行列车在A站停车进入区间的放行方案，如图3.1.34（b）、（d）所示，就有可能造成下行列车出发起动困难。此时，应选用下行列车通过A站，而T周又是较小的方案，如图3.1.34（a）或（c）所示。

2. 单线不成对运行图

在上下行行车量不等的区段，为了适应运量增长的需要，可以采用不成对运行图。

由图3.1.35可见，在单线不成对运行图中，若行车量较小方向列车数为n′，行车量较大方向列车数为n″，则有：

若令（β为不成对系数），则区间通过能力计算公式为：不

图3.1.35 单线不成对非追踪运行图周期示意图

单线不成对运行图行车量较大方向的区间通过能力比成对运行图高，并且不成对系数越小，通过能力越大。但是，与采用其他措施相比，采用单线不成对运行图往往要降低旅行速度，需要增添车站配线，并且不成对系数越小，这种不良影响也越显著。因此，只有在需要少量增加通过能力并且上下行行车量不平衡的条件下才采用这个措施。

3. 双线平行运行图

在未装设自动闭塞的双线区段，通常采用连发运行图，如图3.1.36所示。双线连发运行图的运行图周期为：

因而，当不考虑T固时，区间通过能力分别上下行方向可按下式计算：

应该指出，由于区间线路断面的关系，上下行方向的限制区间可能不是同一区间。因而，上下行方向区间通过能力不一定相同。

在装设有自动闭塞的双线区段，通常采用追踪运行图，如图3.1.37所示。双线追踪运行图的运行图周期T周等于追踪列车间隔时间I，因此每一方向的区间通过能力为：

图3.1.36 双线发运行图周期示意图

图3.1.37 双线追踪运行图周期示意图

【任务实施】

完成案例中限制区间最优方案的选择。（学生自主完成）

知识点3 非平行运行图区间通过能力计算

一、非平行运行图区间通过能力

非平行运行图的区间通过能力，是指在旅客列车数量既定的前提下，区间在一昼夜内能够通过的客、货列车总数（对数或列数）。

1. 计算方法

（1）图解法。

在运行图上铺画旅客列车运行线后，在其间隔时间内铺画货物列车。在列车运行图上最大限度地能够铺画的客、货列车总数，就是非平行运行图的区间通过能力。

图解法比较准确，但较繁琐，所以只在特殊情况下才采用。

（2）分析计算法。

在非平行运行图中，多数列车是一般货物列车，其运行线（同方向）是互相平行的，旅客列车、快运货物列车、摘挂列车等数量较少，它们的运行线与一般货物列车运行线不平行。因此，在非平行运行图上，多数列车运行线仍具有平行运行图的基本特征。所以，在平行运行图区间通过能力的基础上，扣除旅客列车、快运货物列车等造成的影响后，即可计算出非平行运行图区间通过能力，其计算公式为：

式中 N非——非平行运行图货物列车通过能力（包括快运货物列车、摘挂列车），对或列；

n客、n快、n摘——旅客列车、快运货物列车、摘挂列车数（对或列）

ε客、ε快、ε摘——旅客列车、快运货物列车、摘挂列车扣除系数。

2. 扣除系数

因铺画一列或一对旅客列车、快运货物列车、摘挂列车，需从平行运行图上扣除的一般货物列车列数或对数，分别称为旅客列车扣除系数、快运货物列车扣除系数和摘挂列车扣除系数。

1）旅客列车扣除系数的确定

旅客列车扣除系数，是用一列或一对旅客列车平均占用区间的时间T客占与一列或一对货物列车平均占用区间的时间T货占的比值确定的，即在T客占时间内能铺画几列或几对一般货物列车。

旅客列车平均占用区间的时间，包括旅客列车直接占用时间（运行时间和车站间隔时间或追踪列车间隔时间）和由于旅客列车的影响而不能利用的额外扣除时间两部分。

式中 ε基——基本扣除系数；

ε外——额外扣除系数。

单线非自动闭塞区间和双线非自动闭塞区间，一列或一对旅客列车和货物列车占用区间的时间，如图3.1.38所示。

图3.1.38 旅客列车和货物列车占用区间时间示意图

2）摘挂列车扣除系数的确定

摘挂列车虽属货物列车，区间运行时分与一般货物列车相同，但因其在中间站停站次数多、停车时间长，所以对区间通过能力也会产生一定影响。

摘挂列车扣除系数的大小与下列因素有关：

（1）作业站数越多，扣除系数越大；反之越小。如图3.1.39（a）所示，列车在中间站每次开车，就要影响一列普通货物列车不能开行。

（2）区间越均等，扣除系数越大；反之越小。如图3.1.39（a）所示，因区间较均等，影响一般货物列车也较多；如图3.1.39（b）所示，因区间不均等，摘挂列车则可以利用运行图空隙运行，所以影响其他货物列车较少。

（3）运行图铺满程度越大，影响越大；反之越小。摘挂列车扣除系数不能按一个区间来确定，准确的数值只能在一个区段的运行图铺画完了之后查定。所以，在计算区间通过能力时，不得不利用经验数值。

图3.1.39 摘挂列车对区间通过能力的影响示意图

3）我国铁路现阶段采用的扣除系数

在用分析计算法计算非平行运行图的区间通过能力时，我国铁路目前采用的扣除系数见表3.1.4。

表3.1.4 扣除系数表

注：（1）其他闭塞方法，可参照半自动的扣除系数。
（2）快运货物列车及分段作业的摘挂列车，在无作业的区段不考虑扣除系数；摘挂列车在干线的区段内无作业时，不考虑扣除系数。

（二）区间通过能力利用率

为掌握区间通过能力利用率，考虑列车运行图铺画方法及采取加强通过能力的措施，应计算区间通过能力利用率（K），其计算公式为：

式中 N——平行运行图区间通过能力；

——运行图规定的货物列车数。

【任务实施】

完成案例中乙—丙区段非平行运行图区段通过能力计算。（学生自主完成）