浅谈大准线及准池线天窗安排与运输组织
神华准能大准铁路公司，内蒙古 ·鄂尔多斯 010300
【摘要】论文通过对大准铁路公司行车组织及天窗安排进行了介绍，分析既有天窗对于运输组织的影响，提出了对于天窗组织优化利用的措施。
Discussion on Sunroof Arrangement and Transportation Organization of Dazhun Line and Zhunchi Line
QIN Pei-duo
(Shenhua Zhuneng Dazhun Railway Company, Ordos, Inner Mongolia, 010300, China)
This paper introduces the operation organization and sunroof arrangement of Dazhun Railway Company, analyzes the influence of the existing sunroof on the transport organization, and puts forward some measures for the optimal utilization of the sunroof organization.
【关键词】铁路；天窗；能力影响
railway; sunroof; capacity impact
1 引言
大准铁路公司管辖铁路行车组织方式多样，交接口繁多，在运量急剧攀升的局面下，运输与施工之间的矛盾日益突出。因此，合理安排铁路天窗对保证运输生产安全具有重要作用。
2 大准、准池运输组织基本情况
2.1 铁路运输的主要特点
随着蒙西地区煤炭开发力度增加，地方煤炭发运单位和发运需求增大，目前共计承担神华运销、伊泰等40家煤炭运户的煤炭发运业务，年运量突破了1.4亿吨。准池线作为大准线与朔黄线的联络线，将蒙西地区货源分流朔黄线的同时，通过新建董半川支线，将铁路货源吸引能力辐射至山西右玉地区。铁路运输的主要特点为：
（1）以煤炭运输为主。大准线早期是准格尔矿区建设的三大主体项目之一，后期接轨的巴准线、准东线均是以煤炭运输为主的地方铁路专用线。以2018年为例，大准线发运货物15358万吨，其中煤炭发运14995万吨，占比例高达97.6%。
（2）以开行直达重载列车为主。准格尔矿区以及巴准、准东辐射范围内的蒙西地区富产煤炭，煤炭外运需求旺盛。为此，组织开行直达重载列车能够有效提升煤炭运输效率，压缩列车周转时间。上行为重车方向，主要为点岱沟和唐公塔、南坪、准东等矿区的煤炭车流，分别发往大秦线、朔黄线以及管内电厂。下行为空车方向，空车主要来自大秦线、朔黄线及管内电厂卸空车，排往大准、巴准、准东各装车地。
2.2 运输能力以及运输需求
根据货源流向，共计拥有大准-大秦以及大准-准池-朔黄两大外运通道。
（1）运输能力
大准线点岱沟至九苏木区段为双线自动闭塞区段，运输能力为2.27亿吨/年；九苏木至燕庄为单线半自动闭塞区段，运输能力8800万吨/年。准池铁路为双线自动闭塞区段，运输能力2.1亿吨/年。
（2）外运需求
由于大准-大秦是蒙西地区煤炭主要外运通道，相比较京包线、呼准线等拥有明显的线位优势，地方煤炭运户利用该通道发运煤炭的需求强烈，根据货源调查，既有煤炭运户大同口煤炭发运需求突破9200万吨/年，潜在煤炭运户发运需求1600万吨/年，因而运输能力极为紧张；而大准-准池通道由于神华集团长期致力于煤炭产业产运销一体化运行体系，神华港口对外开放程度低，从而造成大准-准池通道货源不足，2018年实际完成5445万吨。
3 天窗与运输的关系
3.1 运输与施工的矛盾性
天窗的本质就是在每天24小时行车时间中固定一定的时间来进行施工和维修，割裂了行车组织的连续性。施工与设备维修单位的需求是天窗最好不受时间和空间的限制，天窗时间尽可能长，时间段要绝对适合作业需要，手续要简单等；运输部门对天窗的需求是天窗要受到严格限制，履行严格的审批手续，时间尽可能短，对运输组织的干扰最小，要有很强的计划性等，造成了运输部门和设备维护单位之间天窗需求矛盾的不可调和性。
3.2 天窗开行的单一性
由于各种客观条件的限制，天窗具有单一性，即供给的天窗特点是受限制的、局部的、手续繁琐的。综合区段的繁忙程度、列车架构、列车运行速度等因素考虑，运输部门能够确定的天窗往往无法满足维修及施工的需求。这里面存在一个悖论，受设备质量和施工手段的限制，越是繁忙的区段所需要的施工与维修工作量越大，能够安排的总天窗时间越少，时间段未必合理；越是列车对数少，不够繁忙的区段所需要的施工与维修工作量越少，能够安排的总天窗时间越多，时间段可以任意调整。供给的单一性，决定了天窗与运输成为运输组织中的最大矛盾。
3.3 天窗影响的全局性
既有线施工与维修工作涉及部门众多，具有全局性特点。这项工作涉及到对固定设施进行施工和维修作业的工程、工务、电务和牵引供电等部门。同时，还涉及到机务、车辆、运输等运营部门，另外客运、货运和装卸部门也受到影响。
4 天窗开行方式
4.1 天窗开设方式
在电气化铁路中，天窗按照开设方式分为矩形天窗和V型天窗。
（1）矩形天窗
全区段按照供电臂分别停电检修的，天窗时间在列车运行图中就以供电臂形成矩形排列，这就是矩形天窗。若每个供电臂停电时间不同，则形成梯形天窗；若全区段各供电臂同时停电，则在运行图中形成的检修天窗就是垂直型天窗。
实际上为了方便运行管理，减少对行车组织的干扰，原则上各铁路区段均组织开行垂直型天窗。
（2）V型天窗
V型天窗是指双线铁路对于上下行正线，按供电臂分别进行停电检修的天窗形式。由于V型天窗在运输组织上比较复杂，在目前生产实际过程中不适合广泛应用。
矩形天窗和V型天窗的根本区别为：矩形天窗是区间全部封锁不能组织行车，V型天窗则是一线检修、一线继续行车。
4.2 既有天窗开行模式
大准铁路作为单线重载铁路，早期借鉴大秦铁路维修经验，推动实施了旬天窗+集中修的天窗作业模式。即设备维修采用旬天窗+状态修作业模式，每旬一个综合天窗，但在实际实施过程中，因人员、设备配置不足，每月在开设旬天窗的基础上，增开4-6个维修天窗；同时为满足铁路施工的需要，在每年春、秋季开设集中修，利用15-25天的时间，每天连续给点，以便集中人力、机具，快速完成年度施工任务。
自神华铁路网络拉通后，为满足神华集团产运销一体化运营的需要，准池线原则上与神华铁路板块同步开行天窗，大准线与大秦线同步开行天窗，同时保留春、秋季集中修。当前大准、准池线天窗的开设方式为：
准池线天窗实施执行神华集团运输管理部下达的月度天窗计划，与神朔、朔黄铁路同步实施。
大准线旬天窗以及春、秋季集中修时间均按照太原局的时间安排实施。
（3）主要设备推行状态修，即以设备运用状态为基础的预防维修，通过监测手段来掌握设备的工作状态，并根据状态监测和诊断技术所提供的信息，对照状态标准分析确定设备是处于正常状态还是异常状态，在设备状态临近失效控制线但尚未故障时行适当和必要的维修，做到既不失修也不过剩修。
5 不同天窗组织模式对于运输能力的影响
铁路开行矩形天窗，天窗开行时间原则上与影响的运输能力成正比关系，即天窗开行时间：影响的运输能力=基本图行车时间：基本图运输能力。
但在实际上，一是列车运行图能力测算时，考虑列车运行波动等因素，在运输图上有一定的后备能力；二是矩形天窗两侧衔接口实际上进行了车流积压，满足车流紧密运行条件，因此同样组织开行矩形天窗，不同的天窗组织模式对于运行能力的影响存在差异。
以开行3h天窗为例，龙王渠至外西沟段作为大准-准池路网的能力瓶颈区段，能力影响为：
对；
即每开行1个3h天窗，能力减少12对。
5.1 大准全线与大秦线同步开行天窗
（1）对于大同口的影响
每开行1个3h天窗，施工对于运输的影响为：
对；
对；
可得大准铁路与大秦线同步开行天窗时，每个3h天窗影响万吨6对，普列1对。
（2）对于神池南口的影响
对
每开行1个3h天窗，影响神池南口列车6对。
（3）结论
大准线与大秦线同步天窗，每开行一个天窗，影响大同口开行列车万吨4对，普列1对；影响神池南口列车6对。
5.2 大准全线、准池线与神华铁路板块同步开行天窗
（1）对于准池铁路的影响
对
（2）对于大同口的影响
每个3h天窗影响万吨4对，普列1对。
（3）结论
大准线、准池线与神华铁路同步天窗，每开行一个天窗，影响影响神池南口列车6对；大同口开行列车万吨4对，普列1对。
5.3 局部天窗对于运输的影响
在当前管理模式下，由于大秦线与神华铁路天窗模式的不同，不论天窗模式与大秦线同步（即停电范围一）还是与神华铁路板块同步（即停电范围二），均无法实现全线垂直天窗，因而有必要研究局部天窗对于运输的影响。
大准全线正常运行，准池线开行局部天窗时，由于外西沟站、神池南站分流影响，准池线实际运输能力（52对/日，平均追踪运行27min）远小于理论运输能力（96对/日,平均追踪时间13min），在不影响龙王渠至外西沟间运输的情况下，可在外西沟预留2列神池南方向重车，在准池线天窗结束后短时间内按13min追踪运行，利用54min可将外西沟站2列重车组织完成。
因此准池线开行局部天窗时，通过合理部署车流，可将天窗对于准池线能力的影响由6对减少至4对。
大准线点岱沟至外西沟段及准池线正常运行，外西沟至大同东段开行局部天窗时，受到单线区段能力饱和影响，天窗结束后不能通过优化车流组织增加列车通过对数。
5.4 天窗对于运输的影响
神华铁路板块2018年度实际开行天窗85个；大秦线共计开行天窗76个，其中神华铁路天窗与大秦线同时开行的14个。
（1）大准-大秦同步天窗模式
大秦天窗共计开行76个，按均为3h天窗测算，共计影响大同口列车380列（万吨304列，普列76列）；影响神池南列车456列（万吨403列，普列53列）。
另外准池线开行局部天窗71个（即神华铁路天窗扣除与大秦同时开行的天窗），影响神池南列车284列（万吨251列，普列33列）。
（2）大准-准池同步天窗模式
神华铁路共计开行天窗85个，按均为3h天窗测算，共计影响神池南列车510列（万吨450列，普列60列）；影响大同口万吨340列，普列85列。
同时大准线外西沟至大同东段开行局部天窗，全年开行76个，影响大同口380列（万吨304列，普列76列）。
6 不同车流条件对天窗开行模式的影响
准池线作为大准线与朔黄线的联络线，自2014年11月开通后，运量不断增长。本章节设定大准线九苏木至丹洲营区段能力饱和情况下，准池线车流变化对于天窗开行模式的影响。
6.1 大准与大秦同步天窗情况下的影响
因单线区段能力饱和，大准线开行天窗时，每个3h天窗影响九苏木至燕庄单线段能力为万吨4对，普列1对，即单线能力降至万吨24对/日，普列10对/日。
龙王渠至外西沟段双线间开行3h天窗时，通过能力减少至84对/日。扣除单线段34对/日，岱海电厂5对/日，准池线天窗日能力为45对/日，即万吨39对/日，普列6对/日。
可得准池线运量低于1.25亿吨时，理论上龙王渠至外西沟段开行3h天窗不会对准池线运量产生影响。
均衡车流下，准池线影响根据天窗与非天窗时间，同比例影响准池线车流，即开行天窗时间3h时，正常车流：影响车流=8:1。若影响车流为5对，正常车流将达到40对。
6.2 大准-准池同步天窗模式
开行3h天窗时，龙王渠至外西沟区段通过能力降至84对/日。在该区段能力不饱和情况下，由于大同东至外西沟段未停电，可将空车车流组织在外西沟至九苏木双线区段，在九苏木至燕庄段形成了不对称车流，即重车流大于空车流。
九苏木至燕庄段最多可组织空万吨4列在缸房夭站、九苏木站（外西沟站施工期间停电），即
其中T1=77min；T2=64min；n”=4;t固=180；
可得n’=10,即龙王渠至外西沟段双线能力不饱和情况下，大准-准池开行3h天窗情况下，可将单线区段施工干扰降至万吨28对/日，普列6对/日。
7 均衡车流对于天窗日运输的影响
7.1 天窗对于均衡车流的影响
增加了列车周转时间。
例如非天窗日大同口车流周转时间28小时，天窗日周转时间增加至31小时。非天窗日完成58对/日的交接任务，共需要车体58×28÷24=67列。
天窗日完成58对/日的交接任务，则需要车体58×31÷24=75列。
可得开行3h天窗后，大同口完成58对/日的交接任务，则需要临时增加车体8列。
增加了机车周转时间
例如非天窗日点岱沟至湖东间交路机车周转时间25小时，天窗日周转时间增加至28小时。
非天窗日完成58对/日的交接任务，共需要万吨机车
（24×25÷24）÷（1-检备率）=28组，其中检备率10%。
单SS4机车（12×25÷24）÷（1-检备率）=13台
天窗日完成58对/日的交接任务，则需要万吨机车
（24×28÷24）÷（1-检备率）=31台。
单SS4机车（12×28÷24）÷（1-检备率）=15台
可得开行3h天窗后，完成大同口58对/日的交接任务，则需要临时增加万吨机车3组，单SS4机车2台。
8 结论
在准池线车流未饱和情况下，当准池线车流小于42对/日（含永昌站2对/日），即准池线运量小于1.18亿吨时，采用大准-大秦同步天窗对于大准铁路整体运量影响较小。
准池线运量突破1.18亿吨时，采用大准-准池同步天皇对大准铁路整体运量影响较小。
（3）由于铁路行车组织具有均衡运输的特点，天窗日增加车流需要临时增加车体、机车，额外增加生产运营成本，因此在机车、车体不富余的情况下，建议按照均衡原则组织车流。
【参考文献】
[1]季峰.铁路营业线施工组织优化研究[J/OL].铁道运输与经济,2019(S1):84-87
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