局部階梯天窗開設(shè)形式探討

何宇強(qiáng)，王 風(fēng)

（1. 朔黃鐵路發(fā)展有限責(zé)任公司 運(yùn)輸部，河北 肅寧 062350；2. 朔黃鐵路發(fā)展有限責(zé)任公司原平分公司，山西 原平 034100）

1 概述

天窗是指在列車運(yùn)行圖中，不鋪畫列車運(yùn)行線或調(diào)整、抽減列車運(yùn)行線，從而為營業(yè)線施工、維修作業(yè)所預(yù)留的時(shí)間。天窗的基本形式分為 2 類，即垂直型天窗和 V 型天窗[1-4]，如圖 1、圖 2 所示。V 型天窗因不同供電區(qū)段按照車流方向逐次停、送電，從而在運(yùn)行圖上形成階梯型的封鎖施工時(shí)間，因而該天窗也稱為階梯天窗。在采用垂直天窗時(shí)，如果個(gè)別車站或區(qū)間的施工作業(yè)量大需要延長天窗時(shí)間，或者天窗作業(yè)量小可以縮短天窗時(shí)間時(shí)，在運(yùn)行圖上會(huì)在局部形成階梯狀的天窗形式 ( 如圖 3至圖 8 所示 )，稱為局部階梯天窗。

圖1 垂直型天窗

圖2 V 型天窗

圖3 向前延長型

圖4 向后延長型

圖5 前后延長型

圖6 前端縮短型

圖7 后端縮短型

圖8 兩端縮短型

目前關(guān)于天窗開設(shè)相關(guān)問題的分析較多，然而關(guān)于局部階梯天窗的研究較少。為此，針對(duì)局部階梯天窗不同形式的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行探討，并且以朔黃鐵路的運(yùn)用實(shí)踐為例探討其適用性。

2 局部階梯天窗

局部階梯天窗又分為延長型和縮短型。其中，延長型局部階梯天窗又分為向前延長型、向后延長型和前后延長型。無論哪種形式的延長型局部階梯天窗，對(duì)于施工和維修作業(yè)而言，其作業(yè)時(shí)間相對(duì)富裕，可以增加天窗作業(yè)內(nèi)容，同時(shí)，對(duì)于單項(xiàng)作業(yè)能夠進(jìn)行精雕細(xì)琢，從而提高施工和維修質(zhì)量。

2.1 向前延長型局部階梯天窗

向前延長型局部階梯天窗指某區(qū)間或車站天窗時(shí)間按時(shí)間順序向前延長，即天窗提前開始并且正常結(jié)束 ( 見圖 3 )。天窗提前開始，對(duì)于某些需要嚴(yán)格按照流程進(jìn)行的施工，可以在接觸網(wǎng)停電之前先進(jìn)行一些不要求接觸網(wǎng)停電的作業(yè)項(xiàng)目，如更換道岔施工中，先進(jìn)行拆除舊道岔，包括松螺栓、拆鋼軌、移岔枕等；如果人工破底清碴，也可以不停電。另外，由于施工單位在施工給點(diǎn)前必須提前做好各項(xiàng)施工準(zhǔn)備，多數(shù)情況下，施工準(zhǔn)備工作完成，人員和機(jī)具具備開始施工條件較天窗開始時(shí)刻會(huì)提早很多，在這種條件下，天窗提前開始可以減少施工人員等待時(shí)間，促進(jìn)各項(xiàng)作業(yè)流程的銜接，從而給施工和維修作業(yè)創(chuàng)造更好的條件。

向前延長型局部階梯天窗最大的缺點(diǎn)是提前阻斷了車流，可能影響某個(gè)時(shí)段分界口交接車數(shù)，從而影響運(yùn)輸任務(wù)完成。對(duì)于調(diào)度指揮而言，為滿足該區(qū)段天窗提前開始的需要，必須提前組織列車?？?，即扣車。同時(shí)，該區(qū)段兩側(cè)的某些車站可能會(huì)出現(xiàn)列車停靠數(shù)量增加，從而對(duì)這些車站的到發(fā)線通過能力造成影響[5]，如圖 3 中的 c、d 站。另外，若正常天窗開始時(shí)間較早，如 6 : 00 開始，則實(shí)施向前延長型局部階梯天窗容易導(dǎo)致施工維修人員和配合工作人員相對(duì)疲勞，降低作業(yè)效率，甚至產(chǎn)生安全隱患。

2.2 向后延長型局部階梯天窗

向后延長型局部階梯天窗是在正常天窗后延長部分區(qū)間或車站的天窗時(shí)間，天窗正常開始、延后結(jié)束 ( 見圖 4 )。向后延長型局部階梯天窗最大的優(yōu)點(diǎn)在于，當(dāng)施工在預(yù)計(jì)的時(shí)間前結(jié)束時(shí)，可以提前開通區(qū)間或車站，從而壓縮封鎖時(shí)間，降低對(duì)行車組織的影響。較大型施工所需時(shí)間受多種因素制約，難以精確地確定施工結(jié)束時(shí)間點(diǎn)，如當(dāng)增加施工人員或采用大型機(jī)械時(shí)，工作效率提高，所需時(shí)間就會(huì)縮短。在確定天窗的延長時(shí)間時(shí)，對(duì)于這些因素往往估計(jì)不足，為了避免天窗結(jié)束時(shí)仍然需要臨時(shí)增加天窗時(shí)間 ( 即通俗意義上的“要點(diǎn)”，這種情況又被稱為“砸點(diǎn)”，發(fā)生“砸點(diǎn)”一般被認(rèn)為是較為嚴(yán)重的施工組織失誤，對(duì)施工單位的信譽(yù)會(huì)造成較大影響 )，一般都會(huì)將延長的時(shí)間定得略有富余。實(shí)際上，施工單位為了爭取更好的施工環(huán)境，在申請(qǐng)延長天窗時(shí)間時(shí)，一般會(huì)申請(qǐng)盡可能長的天窗延長時(shí)間，導(dǎo)致天窗延長時(shí)間不準(zhǔn)確。向后延長型局部階梯天窗在一定程度上能夠降低這種人為多申請(qǐng)?zhí)齑把娱L時(shí)間所造成的影響。

另外，與向前延長型局部階梯天窗相比，向后延長型局部階梯天窗不改變作業(yè)人員的工作習(xí)慣，不會(huì)因臨時(shí)的改變?cè)斐蓚}促和配合失誤。對(duì)于調(diào)度指揮工作而言，在天窗開始時(shí)一切正常。

向后延長型局部階梯天窗的缺點(diǎn)在于其他區(qū)段天窗結(jié)束時(shí)，應(yīng)為全面恢復(fù)車流秩序的時(shí)間，而天窗延長的區(qū)間或車站將成為車流通過的障礙，使車流無法正常運(yùn)行 ( 見圖 4 )，這對(duì)運(yùn)輸組織的影響較大。

2.3 前后延長型局部階梯天窗

前后延長型局部階梯天窗是將天窗需延長的時(shí)間一分為二，前一半、后一半，分別向前和向后同時(shí)延長天窗 ( 見圖 5 )。這種形式是向前和向后延長型局部階梯天窗的折中，它具有二者的全部優(yōu)缺點(diǎn)。但是，這種形式的局部階梯型天窗對(duì)前述 2 種形式的優(yōu)點(diǎn)在一定程度上有所放大，如在消除天窗延長時(shí)間不準(zhǔn)確所造成的影響方面，雖然預(yù)先確定的延長時(shí)間不會(huì)十分準(zhǔn)確，但是也不會(huì)相差過多，差別一般不會(huì)超過延長時(shí)間的一半。在各方努力下，很有可能按照正常天窗結(jié)束時(shí)間開通運(yùn)行，即便超出十多分鐘，對(duì)車流恢復(fù)的影響也不大。按照調(diào)度指揮的一般經(jīng)驗(yàn)，在天窗前組織扣車和在天窗后恢復(fù)車流，分別會(huì)耗費(fèi)半小時(shí)左右的時(shí)間。如果天窗只延長 1 h，前后延長型局部階梯天窗對(duì)車流的影響會(huì)比較小。

同時(shí)，前后延長型局部階梯天窗壓縮了天窗的前后影響時(shí)間，對(duì)向前和向后延長型局部階梯天窗的缺點(diǎn)都將有所克服，或者將其影響降低至可以接受的范圍內(nèi)，如這種形式向前延長的時(shí)間相對(duì)較短，對(duì)參加天窗作業(yè)人員的作息時(shí)間影響不大。

綜上所述，前后延長型局部階梯天窗相對(duì)于向前和向后延長型局部階梯天窗優(yōu)勢(shì)更大。

2.4 縮短型局部階梯天窗

對(duì)照延長型局部階梯天窗的分類，縮短型局部階梯天窗也可以分為 3 類，即前端縮短型、后端縮短型和兩端縮短型 ( 見圖 6 至圖 8 )，而兩端縮短型天窗基本不會(huì)出現(xiàn)，因而不予討論。

前端縮短型局部階梯天窗延遲天窗開始時(shí)刻，允許列車通過實(shí)施該類天窗的區(qū)段，如在圖 6 中，當(dāng)其他區(qū)段實(shí)施天窗時(shí)，列車仍然可以利用前端縮短型局部階梯天窗通過 b—c 區(qū)段。在某些車站，因到發(fā)線不足或其他特殊情況不適合停車時(shí)，采用前端縮短型局部階梯天窗尤其利于運(yùn)輸組織。后端縮短型局部階梯天窗提前結(jié)束天窗，壓縮了天窗時(shí)間，對(duì)于站內(nèi)運(yùn)用電力機(jī)車進(jìn)行調(diào)車作業(yè)量較大的車站比較有利 ( 見圖 7 )。以上 2 種形式的局部階梯天窗都?jí)嚎s了天窗時(shí)間，雖然對(duì)運(yùn)輸組織有一定便利之處，但是，為了保證垂直型天窗起止時(shí)間的一致性，以及天窗的施工維修作業(yè)時(shí)間，一般只在特殊的情況下采用。

3 實(shí)例分析

朔黃鐵路是我國煤炭運(yùn)輸?shù)拇髣?dòng)脈之一，西起山西省神池縣神池南站，終至河北省黃驊市黃驊港，西與準(zhǔn)池線 ( 準(zhǔn)格爾外西溝—神池南，在建 )、神朔線 ( 神木北—朔州西 ) 相連，東與黃大線 ( 黃驊南—大家洼，在建 )、黃萬線 ( 黃驊南—天津萬家碼頭 ) 2 條支線鐵路相連，中部還與京廣線 ( 北京西—廣州 )、京九線 ( 北京西—九龍紅磡 )、京滬線 ( 北京—上海 ) 3 條國鐵干線相連，全線 33 個(gè)車站 ( 不含黃萬、黃大線 )。由西至東為重車方向，反之為空車方向。該線具有運(yùn)輸品類單一、大運(yùn)量、高密度、交叉樞紐少的特點(diǎn)。目前，朔黃鐵路實(shí)行垂直型天窗。然而，在實(shí)際運(yùn)輸生產(chǎn)中，朔黃鐵路經(jīng)常有需要延長天窗或縮短天窗的情況，例如：2012年因公司擴(kuò)能改造施工需要局部延長天窗有 7 次；2013 年黃驊港站因Ⅳ期翻車機(jī)配套設(shè)施改造延長天窗有 11 次，神池南—原平南因緩解車流縮短天窗有 7 次。

3.1 延長型局部階梯型天窗的應(yīng)用

根據(jù)需要延長天窗時(shí)間的區(qū)間或車站所在位置，延長型局部階梯型天窗在朔黃鐵路的應(yīng)用可以分為以下情況。

（1）線路西段。線路西段大致包括神池南—原平南站間的 5 個(gè)車站和 4 個(gè)區(qū)間。這個(gè)區(qū)段是朔黃線的始端，如果發(fā)生車流阻斷，很容易影響從神朔、準(zhǔn)池線接入的重車流，以及從朔黃線向神朔線排入空車流的通暢。為了不影響或少影響其他線路列車的運(yùn)行，對(duì)于西段的車站或區(qū)間實(shí)施延長型局部階梯天窗時(shí)，建議采用向后延長型局部階梯天窗。

（2）線路中段。線路中段大致包括原平南—肅寧北站間的 18 個(gè)車站和 18 個(gè)區(qū)間。這個(gè)區(qū)段在朔黃線的中部，在這個(gè)區(qū)段發(fā)生車流阻斷時(shí)，為了維持分界口車流的正常交接，上行重車方向可以利用線路西段車站的到發(fā)線?？拷尤肓熊嚕滦锌哲嚪较蚶梦鞫尉€路上運(yùn)行的空車和西段車站停留的空車排空。反之，對(duì)于地處東段的港口，重車也可以利用東段線路上運(yùn)行車流和車站?？康牧熊囘M(jìn)行交重，空車則利用線路東段車站到發(fā)線進(jìn)行停靠，從而保證港口交接車正常。因此，這個(gè)區(qū)段發(fā)生的車流阻斷對(duì)分界口和港口的影響相對(duì)較小，在實(shí)施延長型局部階梯天窗時(shí)，3 種形式的局部階梯天窗均可，可以根據(jù)施工需求進(jìn)行選擇，以前后延長型局部階梯天窗為優(yōu)。

（3）線路東段。線路東段大致包括肅寧北—黃驊港間的 10 個(gè)車站和 10 個(gè)區(qū)間。因靠近港口，在這個(gè)區(qū)段發(fā)生車流阻斷會(huì)影響港口卸車的均衡性，從而影響港口向鐵路交出的空車數(shù)量。為了降低這種影響，也為了在天窗前多向港口輸送列車，使港口多儲(chǔ)存待卸車，實(shí)施延長型局部階梯天窗時(shí)，建議采用向后延長型或前后延長型局部階梯天窗。

3.2 縮短型局部階梯天窗的應(yīng)用

對(duì)于縮短型局部階梯天窗的應(yīng)用，不建議朔黃鐵路使用前端縮短型，特殊情況除外。因黃驊港站電力機(jī)車站內(nèi)轉(zhuǎn)場、轉(zhuǎn)線運(yùn)行及站內(nèi)調(diào)車作業(yè)量較大，提前結(jié)束天窗有利于壓縮電力機(jī)車周轉(zhuǎn)時(shí)間和乘務(wù)員值乘時(shí)間，因而在天窗作業(yè)量不大的情況下，適宜采用后端縮短型局部階梯天窗。定州西站卸車量較大，但是沒有內(nèi)燃調(diào)車機(jī)車，需要電力本務(wù)機(jī)車做調(diào)車機(jī)車，在站內(nèi)有電力機(jī)車等待進(jìn)行取送車作業(yè)及天窗作業(yè)量不大的情況下，也比較適合采用后端縮短型局部階梯天窗。當(dāng)上游重車積壓，也可以利用后端縮短型局部天窗，提前釋放車流，使車流向壓力相對(duì)較小的區(qū)段轉(zhuǎn)移，如 2013 年 10月，為了降低裝車站和西段線路的壓力，朔黃鐵路的神池南—原平南區(qū)段一共采用 7 次后端縮短型天窗，每次壓縮天窗時(shí)間 1 h。

4 結(jié)束語

分析垂直天窗中局部階梯天窗的分類和優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合朔黃鐵路的實(shí)際情況，提出局部階梯天窗在朔黃鐵路應(yīng)用的具體建議。一般地，在延長型局部階梯天窗中，前后延長型局部階梯天窗較向前和向后延長型局部階梯天窗更優(yōu)；而在縮短型局部階梯天窗中，后端縮短型局部階梯天窗使用較多。綜上所述，對(duì)于朔黃鐵路這樣的純貨運(yùn)線路而言，選擇何種天窗形式，主要取決于所涉及區(qū)段的運(yùn)輸組織模式、各車站的作業(yè)量和對(duì)相關(guān)線路的影響情況，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際情況具體分析判斷。

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