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，列車運行速度的不斷提升，對鐵路綜合維修提出了更嚴格的要求。本文通過對天窗開設(shè)形式、開設(shè)時間及針對不同類型線路的天窗開設(shè)方案進行研究，旨在解決當前國內(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： U21 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）32-189-2

0 引言

隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展以及國內(nèi)經(jīng)濟水平的不斷提升，鐵路系統(tǒng)也得到極大的進步與發(fā)展，特別是在速度方面。鐵路的運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、運載量大、列車種類多、密度大等特點。作為在鐵路綜合維修中的重要時間段，如何利用好“天窗”時間，漸漸成為改善和提升鐵路系統(tǒng)的發(fā)展以及鐵路經(jīng)濟效益和社會效益的關(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)列車運行過程中預留維修施工的時間，在這段時間對列車線路和相關(guān)的軟硬件裝備進行綜合維修保養(yǎng)。根據(jù)國內(nèi)外天窗開設(shè)的經(jīng)驗一般天窗可分為四個種類：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作，一旦發(fā)生停待所產(chǎn)生的經(jīng)濟損失是巨大的，但是為了保障安全運行，相關(guān)設(shè)備的維修保養(yǎng)又是必要的。因此，要統(tǒng)籌好列車的運行時間與設(shè)備的維修施工時間。作為在列車運行安排時間上的“空隙”，天窗這項技術(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)列車實際的運行狀況做數(shù)據(jù)統(tǒng)計，再根據(jù)統(tǒng)計分析劃分一般干線和繁忙干線，一般干線可利用車輛運行間隔時間來設(shè)定，但必須保證施工與列車運行的連續(xù)性；繁忙干線則需提前預留維修時間來設(shè)定；②對采取預留天窗時間的開設(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行，夜間停運時間進行維修；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，對于垂直天窗內(nèi)的操作，須確保無運行列車；對于V形天窗內(nèi)的操作，須保證無列車反方向運行。

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、下行分開分別單獨進行維修的開窗方式；區(qū)段垂直天窗及按照時間段進行單獨維修的開窗方式，整合時間段且相互垂直。②V型天窗。V型天窗即按照鐵路電氣化線路的供電臂進行上下行正線的停電檢修方式（如圖1），能夠保證列車運行的連續(xù)性。③混合型天窗。在列車運行的適當時間段，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)計研究

為了保證鐵路綜合維修時對列車運行的影響最小，同時又保證維修的時間足夠，即天窗的開設(shè)時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)時間進行研究，以最大限度的解決鐵路綜合維修與列車運行之間的沖突。在進行天窗的最佳開設(shè)時間研究前首先需結(jié)合列車實際的運行狀況、維修要求、線路運行能力、設(shè)備能力、技術(shù)設(shè)計要求、列車運行要求等方面，再進行綜合分析，模擬試驗，研究得出最佳的天窗開設(shè)時間。

2.1 影響因素分析

天窗開設(shè)時間的研究內(nèi)容主要包括天窗的起始時間、持續(xù)時長、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)時間的影響因素進行分析。其中影響天窗開設(shè)持續(xù)時長的因素包含維修內(nèi)容、列車軌道結(jié)構(gòu)、人工或機械的維修方式、列車運行密度種類速度、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間包括整個鐵路系統(tǒng)中列車運行流量規(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劃。

2.2 天窗開設(shè)的時間

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行之間的沖突，在基于充分考慮維修天窗對列車運行的影響下建立線性模型，約束條件為天窗的開設(shè)及維修時間、車輛運行時間、間隔追蹤時間等，目標函數(shù)即是列車運行增加時間量值，求取其最小數(shù)值已確定天窗開設(shè)的最佳時間。

通過對目標函數(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，隨著維修時間的加長，維修效果損失也在增加。天窗持續(xù)時長在5小時以上時損失效果變化的幅度減緩；2-3小時的時候其天窗開設(shè)效果是最差的，因此綜合而看，3-5小時較為理想。

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與貨運列車混跑、等級不同的列車混跑，這樣就導致其白天較為繁忙，單線流量大；同時對于客運而言受列車時刻表的約束，在運行時間上的可調(diào)性較小，相反，貨運則在運行和停止方面可控性較高。

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

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，列車運行密度更不斷增大。若參照以往利用列車運行的間隙進行維修服務(wù)已不能再滿足當前鐵路綜合維修的要求。

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

3.3 客運專線天窗開設(shè)方案

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

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，一線維修時相鄰的列車運行速度會得到限制，以單線隔日矩形天窗進行綜合維修效果較好；若不采用該方式，客運雙向均不受影響，列車運行較為平衡，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)時間一般以夜間為主，時長以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)每條線路的實際運行安排選擇上下線重合或者分設(shè)；客運專線則兩者結(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

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