運輸區間內只有一條正線的鐵路，與複線鐵路相對應。在同一區間或同一閉塞分區內，同一時間只允許一列車運行，對向列車的交會和同向列車的越行只能在車站或避讓線內進行。單線並非只做單向行駛，單線是只有兩根鐵軌，只能跑一趟列車，可雙向運行，但同一時間在某個區間內只能有一個去方向的列車，如果有對向列車就要在車站或其它越行線會車。
單線鐵路運輸效率低，一般是在有交通剛需但客貨流量又很有限的地方修建，如廣梅汕鐵路。有些地區的鐵路受到經濟成本、地勢環境或施工技術的制約而迫不得已只能先建成單線鐵路，如成昆鐵路。
單線鐵路可以建成環形軌道，通過單向周而復始的環行解決往返方向車輛的問題，一般在磁懸浮列車或單軌列車的實驗路段以及公園裡的娛樂小火車項目里特別常見。
基本介紹
- 中文名：單線鐵路
- 外文名：single track railway
- 對應：複線鐵路
- 釋義：運輸區間內只有一條正線的鐵路
- 同一時間：只允許一列車運行
- 所屬類別：交通運輸
布置,天窗開設,
布置
1會讓站概述
(1)會讓站的性質
在鐵路區段內,僅為滿足區間通過能力需要而設有配線的分界點, 在單線鐵路上稱為會讓站,在雙線鐵路上稱為越行站。會讓站設定在單線鐵路上,主要辦理列車的通過、到發、會車、讓車, 必要時有的站也辦理少量的旅客乘降業務。
(2)會讓站主要設備
會讓站的主要設備有到發線、平過道和運轉室, 其前沿行車指揮站台長度一般與運轉室場坪一致, 少量的供旅客乘降的站台長度一般比運轉室場坪稍長。並設定通信、信號及其他生產辦公房屋等設備。
(3)會讓站的分布及布置
會讓站的分布應考慮地形、地質、水文和鐵路運營條件,考慮區間通過能力的均衡性,必須滿足國家要求的年輸送能力和客車對數。會讓站的布置應根據地形地貌、地質等條件合理選擇適宜的布置圖型,以使新建或改建車站工程量較小,且車站接發車作業便利。
2 會讓站布置
會讓站布置圖型按其到發線的相互位置可分為橫列式、縱列式、半縱列式或其他形式。會讓站一般應採用橫列式布置圖型,當地勢陡峻狹窄或處於控制通過能力的區間時,也可因地制宜地採用縱列式、半縱列式或其他合理形式。
2.1 橫列式會讓站
2.1.1 橫列式會讓站的特點及布置
會讓站橫列式布置具有站坪長度短,工程費用小, 在緊迫導線地段可縮短線路;車站值班員對兩端咽喉有較好的瞭望條件,便於集中管理;無中部咽喉, 可減少扳道人員, 定員少;到發線使用靈活,站場布置緊湊等優點。因此, 一般情況下, 會讓站應採用橫列式布置。會讓站的到發線主要是供辦理列車的會車、讓車(越行)等作業之用, 一般設1條到發線可以滿足需要, 為了適應具有三交會的條件, 同時也能適應水槽車、機械化養路的工程車和軌道車等特殊車輛停留及運行調整的需要, 一般設2條到發線。當列車對數較少時, 或僅為提高通過能力辦理列車會讓的車站, 可僅設1條到發線。
2.1.2 會讓站布置選用原則
(1)應滿足車站咽喉區作業進路的要求,保證咽喉區通過能力;
(2)應使車站接發列車作業方便;
(3)在滿足通過能力的前提下, 應力求使工程量最小;
(4)應結合近、遠期規劃情況,考慮遠期改造擴能的條件;
(5)車站兩端道岔區的配列形式, 使進入到發線的列車迎面經過的對向道岔最少 ,減少對道岔的衝擊 。
2.1.3 各種布置圖型的比較 、選用
(1)設定 2條到發線的會讓站橫列式會讓站設 2 條到發線時 ,以 2條到發線分設正線兩側布置為宜 , 2條到發線分設正線兩側較設於一側時站坪長度短, 土石方工程量小 ,在單線發展為雙線時, 拆遷工程也較少。如圖型 A、圖型 B、圖型 C。圖型 D為 2條到發線設於正線同一側 ,具有行車值班人員辦理通過列車方便、正線上的道岔少、站坪及鋪軌長度短等優點。但按《鐵路技術管理規程》規定如需辦理相對方向同時接車時 , 本圖型設定安全線的條件較差 ,同時還存在發展為雙線時, 改建工程量較大的缺點, 故不宜在行車密度較大的線路上採用。
(2)設定 1條到發線的會讓站圖型 E為設定 1條到發線的會讓站, 適用於行車量小(平行運行圖列車對數不超過 12對 ), 遠期也無發展,僅為提高區間通過能力辦理列車會讓的車站 。在繁忙的既有單線鐵路上, 在進行雙線插入段或全部雙線擴能改造前, 先對某些通過能力緊張的控制區間 ,通過以上比較分析可以看出,橫列式會讓站設2條到發線時,以2條到發線分設正線兩側布置為宜。從車站運營角度考慮,車站接發列車一般為先進站列車停外側;列車對道岔的衝擊程度主要還與上下行車流及客貨車流的不均衡程度有關。圖型C有站線軌道工程量小、路基工程量小、站坪長度短、擴建為中間用此逐步增加臨時分界點, 對提高區間通過能力可起到立竿見影的效果。在等級較高和行車密度較大的Ⅰ 、Ⅱ級鐵路上, 為使運輸秩序出現不正常情況時影響範圍不致過大 , 便於運行調整, 因此設定 1條到發線的會讓站不應連續設定。
如橫列式會讓站只設定 1條到發線, 則到發線一般應設在站房對側。其優點是便於利用正線接發通過列車 ,對行車人員辦理通過列車有利, 車站值班員可不跨越線路 ,也不被停留在到發線上的其他列車隔開, 在基本站台上就可辦理正線列車通過作業;經由正線接發的旅客列車可停靠基本站台而不經過側向道岔 , 列車運行平穩, 旅客比較舒適 。但旅客列車較多, 且有交會通過列車或零擔貨物裝卸量較大以及鋪設第二條到發線為期較短時, 宜將到發線設在站房同側 ,以保證旅客列車停靠基本站台 ,同時沿零摘掛列車用基本站台裝卸時, 可不影響正線接發通過列車, 並避免鋪設第二正線時拆遷站台等造成廢棄工程。
(3)橫列式布置圖型技術特點及適用情況比較
站或增加貨物線及牽出線改造工程量較小等優點, 應作為會讓站的基本圖型, 優先選用。圖型B有增二線或擴建為中間站增加到發線改造工程量小的特點, 次之選用;圖型A再次之選用;圖型D最後選用。
2.1.4 中間站台
會讓站一般不設中間站台。若旅客乘降較多且遠期有發展時, 可設中間站台,其位置應設在旅客站房對側到發線與正線之間。這樣布置具有站台使用率高, 除供正線停靠旅客列車外, 還可供另一條到發線停靠零摘列車進行裝卸作業之用, 工務維修抽換軌枕方便等優點。
2.2 縱列式會讓站
只有當線路通過地勢陡峻狹窄地段, 車站按橫列式布置引起巨大工程, 且對運營不利(如地形條件限制,運轉室不能設在適宜位置等), 或遇有雙線插入段,以及處於控制區間需提高區間通過能力等困難條件時,可採用縱列式、半縱列式圖型。適於重載列車會車的需要。
縱列式會讓站是將兩到發線縱向排列, 並向逆運行方向錯移一個貨物列車到發線的有效長度。因此, 縱列式會讓站需要較長的站坪,工程費用大;車長與值班員聯繫時, 走行距離長;列車在站會車不靈活, 特別是在三交會的情況下,有可能造成客車不能停靠基本站台,先到的列車不能先開,應通過的列車不能通過等情況,增加列車的停站時間;在人工扳道非集中聯鎖的情況下, 車站值班員瞭望信號不便, 確認進路困難, 道岔分設在3處,增加車站定員,運營管理不便。圖型F為縱列式布置, 中部道岔區配列形式, 能使進入兩側到發線的列車有同時發車的條件, 其2段正線的有效長度計算, 當有軌道電路時,應分別按兩對向道岔的始端基本軌縫處的高柱出發信號機控制。
3工程實例
3.1 遵小地方鐵路設計實例
新建遵化南至小寺溝地方鐵路起點為唐遵線的遵化南站,終點為錦承線的小寺溝車站,線路全長121.849km;為捷運Ⅰ級單線鐵路。全線新設10個車站, 均為一般中間站或會讓站。近期開站7個,依次為東小寨、三屯營、道馬寨、碾子峪、峪耳崖、安達石、寬城站。東小寨站近期設計為會讓站,該站位於遵化市的東小寨村北, 距東小寨村1km, 站中心裡程為K10+ 050。車站採用圖型A布置形式,設到發線3條(含正線),有效長450m,站場路基平均填方高度為4.0m; 新鋪站線軌道1.177 km,路基填土方127 845 m。如果採用圖型C布置形式, 則可縮短鋪軌長度0.100km,相應減少路基填土方約2 000m, 同時減少用地0.75畝(注:1 畝=0.066 7 hm,以下同)。參照本線的綜合單價分析, 站線鋪軌鋪碴按120萬元/km計, 路基填土方按40元/m計,土地徵用及補償按3萬元/畝計;站線軌道工程可節約12萬元, 路基工程可節約8萬元, 土地徵用及補償費可節約2.25萬元,合計可節約工程投資22.25萬元。
可見,在滿足車站通過能力、不影響車站接發車及運營管理的情況下, 採用圖型C的布置形式,可減少軌道及路基工程量,節約工程投資。
3.2 橫南鐵路設計實例
橫南鐵路北起浙贛線橫峰站,南至外福線南平南站, 線路全長250.211km, 為國鐵Ⅱ級單線鐵路, 屬南昌鐵路局管轄。全線24個車站,均為橫列式站型,按業務性質劃分為區段站1個,中間站10個,會讓站13 個;會讓站在該線所站的比例相當大, 為54%。
在13個會讓站中,除部分車站考慮同時接入(或發接)客、貨列車或進站信號機外製動距離內為6‰的下坡道在到發線末端設定了安全線外,到發線末端未設定安全線的會讓站有5個,採用圖型A的車站有2 個(武夷山南站、仙店站), 採用圖型B的車站有1個(黃蓮坑站), 採用圖型C的車站有2個(大橫站、陳墩站)。
大橫站位於福建省南平市大橫鎮延安村境內, 車站中心裡程為K231+534。車站橫峰端咽喉區K230+954處有1～2.5m板涵1座,採用圖型C布置縮短了站坪長度, 使涵洞少穿越1條線路,縮短了涵洞5.0延長米。陳墩站位於福建省南平市大橫鎮陳墩村境內, 車站中心裡程為K241+766。車站橫峰端咽喉區左側K241+320～K241+450為山前陡坡路塹地段,原地面坡率約1 ∶1.5,設計路塹邊坡為1 ∶1,路塹邊坡高度約12 m,可採用一般路塹邊坡防護形式。採用圖型C布置較圖型A布置可使線路左側路塹寬度減窄5.0m, 路塹邊坡高度相應減少10 m;該地區路塹邊坡高度超過20 m時需做個別設計,因而減少路塹特殊支擋防護的路基工點1處。
可見, 採用圖型C的布置形式, 除可減少一般的軌道及路基工程量外, 還可減少或避免橋涵、路基工點工程,節省工程投資。
天窗開設
1 定義
隨著列車速度的提高及列車重量和行車密度的增加, 線路的損傷和隱患日益嚴重, 列車間隙愈來愈, 單線鐵路上利用列車間隔分散要點進行設備檢修和施工變得極其困難, 且維修時間由於種種原因得不到保證, 同時給行車和人身安全帶來的威脅也越來越大。繁忙線路採用大型養路機械開“天窗”進行綜合維修勢在必行。
通過在運行圖中預留“天窗”進行鐵路設備維修作業, 可以很好地滿足施工要求。但是我國單線繁忙線路運輸能力十分緊張, 不可能完全照搬國外的經驗, 用較長的“ 天窗” 進行施工, 而“天窗” 時間太短, 又不能滿足施工需求。同時單線鐵路為雙向行車, 不可能像雙線那樣一方向封鎖施工, 另一方向組織列車運行。一旦安排天窗進行施工, 雙方向必然同時停止行車等待天窗。導致運輸效率與設備維修的矛盾十分尖銳, 這種矛盾在能力特別緊張的單線鐵路上尤為突出。因此, 合理地開設天窗解決運輸與施工之間的矛盾, 在二者之間尋找一個平衡點, 提高線路通過能力有很重要的意義。
2運輸組織特點
我國鐵路分布地域遼闊, 大部分線路為客貨混運。 隨著鐵路運量的逐年增加以及幾次大面積的提速, 單線繁忙區段一般列車密度已達38～42對/日, 列車平均間隔時間為16min 。因此單線繁忙區段列車密度大能力緊。為了方便旅客出行, 提高運輸服務質量, 旅客列車的始發終到時間有一定的限制。 貨物列車則在旅客列車開行方案的基礎上進行到發安排。因此列車開行時段分布呈現不均衡狀態, 上午7:00～11:00, 下午18 :00 ～23 :00 為尖峰時段,列車到發密集,在能力緊張的線路上, 這種密集度更大, 而夜間旅客列車數量較少, 行車量相對較小。
3天窗開設方式
3.1天窗開設方式對通過能力與速度的影響
在高速度高密度的行車條件下, 開設天窗必會占用一定的通過能力。鐵路設備綜合維修“天窗”的基本形式分為兩大類, 即垂直型與V型天窗, 其餘各種形式的天窗皆為二者相互組合演化而來。
(1)垂直天窗。一定的時間內, 運行圖中安排的一個形如矩形的空白段, 在整個區段同一時間內沒有列車運行。 這樣可以保證綜合維修時不受列車運行的影響, 維修作業效率和安全度相對較高。
(2)V型天窗。在整個區段內, 分別按上、下行方向每一個供電臂停送電, 使一線維修作業而另一線繼續行車, 現場簡稱“V”型天窗。
相關研究表明, 當開行天窗時間相同時, 垂直開窗比V 型天窗對線路通過能力的扣除影響小一些;開行V 型天窗要比垂直天窗對貨物列車旅行速度的影響小。從單線鐵路的列車運行組織方式上來講, 開設垂直天窗是合理的選擇。
3 .2 天窗開設類型
目前, 在各國鐵路上設定的作業“天窗”, 大致有以下一些類型, 夜間天窗、節假日天窗、技術天窗、間隔天窗、累積天窗及混合型天窗等, 以上各天窗類型的特點從其名字上即可得知。 其中夜間天窗適合開設在繁忙的客運(或客貨混運)線上。線路究竟採用何種類型的“天窗”, 應根據以下因素來決定:
(1)線路的運營條件;
(2)該區段線路的運輸條件;
(3)作業的經濟要求;
(4)機械配置和組織機制;
(5)對作業進度、質量和工藝的技術要求。我國的單線鐵路為客貨混跑, 且白天存在著客車高峰作業, 沒有合適的時間段來安排天窗進行施工作業, 如果在白天安排天窗進行施工, 必會打亂且影響列車運行。因此可以利用晚間列車運行稀疏這一條件來安排天窗。開設夜間天窗首先需要解決的是:
(1)足夠的照明設施, 流動的或固定的電源, 在作業面上照明不能留有死角;
(2)嚴格監督工序間或機械群間的連線;
(3)加強作業的質量檢驗;
(4)減少夜間作業時的噪聲對環境的干擾等。綜上, 單線鐵路開設夜間天窗主要是解決照明問題及作業組織的連續性, 如果在這兩點上加大管理力度, 開設夜間天窗是可行的。
3 .3 天窗開設時間確定
施工“天窗” 時間長短, 主要決定於施工複雜程度、施工作業組織和作業效率、機械化程度和技術水平及占用區間通過能力程度等多種因素。 國外鐵路多採用大型養路機械進行線路大中修和日常維修。原聯邦德國鐵路工務部門統計, 如果“天窗”內純作業時間為3h ,線路維修的單價每延米為100 %,5h 則為75 %,8h 為65 %。因此西方國家大都採用長大“天窗”進行作業。線上路作業高度機械化的西歐、日本等國, 線路大修“天窗”一般為6 h以上或全天封閉, 線路維修“天窗”也在3h以上。
就一天而言,“天窗”時間越長, 對其通過能力的影響越大。但對全年而言, 需要看整個區段的施工天數與“天窗”時間相乘得出的總“天窗”小時數, 然後決定其對年運輸能力的影響。採用大型養路機械進行線路維修時, 同一區間內同時作業機組數量以1 ～2 套為宜。以線路維修的區間長度400km ;機械組數按兩組大型養路機械同時作業考慮;單線平行圖能力按40對/日計,可知, 開設施工維修施工“天窗”時, 隨著天窗時間的延長日占用能力增加, 但施工天數也隨之減少, 從而能力損失隨著累計施工天數減少而降低。施工時間為2 ～3h 時,能力損失最大,3 ～5h 時次之,6h 以上變化幅度平緩。因此天窗時間3 ～6 時適宜。
4 運輸施工最佳化
窗的開設屬運輸組織的一個重要部分。為給施工天窗創造更有利的條件, 爭取充分的時間, 列車開行方面可以考慮壓縮追蹤時間, 同類列車間可以適量組織“成片運行” 、“群發群到”列車的開行, 利用線路的遠期儲備能力, 最佳化列車開行方案, 以提高通過能力。在不可能均衡運輸的情況下, 單線鐵路要充分利用夜間列車運行密度小的條件, 開闢夜間施工天窗, 加強施工時工作組織, 提高工作效率。
5結論
(1)我國單線鐵路為雙向行車, 不同速度的客貨列車混跑, 繁忙幹線行車密度很大, 這種運輸組織模式對綜合維修的時間安排帶來很大的困難, 研究合理的天窗開設方案確保運輸與施工兩不誤有很重要現實意義。
(2)比較各種天窗開設方式與單線鐵路的行車組織方式, 單線鐵路開闢夜間垂直天窗進行施工是合理的。
(3)在最佳化運輸組織的前提下, 採用大型機械進行維修的區段可採用180min 天窗,條件允許時可適當延長天窗時間, 以提高施工效率。
