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提綱一、問(wèn)題引出二、國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和經(jīng)驗(yàn)三、國(guó)內(nèi)的理論研究 1、定性的分析原則和影響因素, 2、定量的分析通過(guò)扣除系數(shù)法推算 通過(guò)圖解法推算計(jì)算機(jī)模擬法一、問(wèn)題引出高速鐵路客運(yùn)專(zhuān)線一般為雙線,雙線使上、下行高速運(yùn)行的列車(chē)各行其道,避免了對(duì)向高速運(yùn)行列車(chē)的平面交叉,另外,雙線也大大的簡(jiǎn)化了行車(chē)組織。在高速鐵路上運(yùn)行的列車(chē),除始發(fā)、終到站外,各種列車(chē)的停車(chē)站及停車(chē)次數(shù)不同。我國(guó)還存在著中速列車(chē)(達(dá)不到高速鐵路規(guī)定的運(yùn)行速度而低于高速列車(chē)速度運(yùn)行的列車(chē))與高速列車(chē)共線運(yùn)行的問(wèn)題,就必然存在著列車(chē)越行,因此,分布好停車(chē)站、越行站是高速鐵路建成后良好運(yùn)營(yíng)的保證。1)純高速列車(chē)模式此模式下開(kāi)行的列車(chē)全部為高速列車(chē),有相同的運(yùn)行速度,僅停站次數(shù)不同和高速列車(chē)運(yùn)行距離長(zhǎng)短不同。此時(shí)高速鐵路車(chē)站分布和站間距離對(duì)能力沒(méi)有影響。若所經(jīng)地區(qū)客運(yùn)業(yè)務(wù)量少,站距可大些。因?yàn)楦咚倭熊?chē)頻繁的停站,將會(huì)引起后續(xù)列車(chē)間隔相對(duì)拉大,使通過(guò)能力降低(圖1),同時(shí)也降低了高速列車(chē)的旅速。因此純高速模式中,列車(chē)在運(yùn)行中除客運(yùn)作業(yè)需要外,一般不停站,也就沒(méi)有必要規(guī)定一個(gè)統(tǒng)一的站間距離。2)高中速列車(chē)共線模式當(dāng)高速鐵路上高速旅客列車(chē)和中速(140km/h以上)旅客列車(chē)共存時(shí),列車(chē)運(yùn)行圖表現(xiàn)形式將不再是平行運(yùn)行圖。中速列車(chē)將嚴(yán)重影響高速鐵路的通過(guò)能力,從而產(chǎn)生一系列間題??煞癫捎眉扔需F路提高非平行運(yùn)行圖通過(guò)能力的辦法,以增加中間站數(shù)來(lái)減小扣除系數(shù)?高速鐵路上,中速列車(chē)的待避可否降低扣除系數(shù)從而提高通過(guò)能力?站距在高中速列車(chē)共線的高速鐵路中,對(duì)通過(guò)能力起多大作用?要回答這些問(wèn)題,須將高速鐵路與既有鐵路作些比較。 中間站的設(shè)置對(duì)線路通過(guò)能力有重大影響。高速鐵路的通過(guò)能力與既有客貨共線鐵路的通過(guò)能力在目標(biāo)和服務(wù)對(duì)象上有本質(zhì)的不同。既有鐵路的通過(guò)能力,是以犧牲貨物列車(chē)旅行速度,換取較小的旅客列車(chē)扣除系數(shù),從而得到較大的非平行運(yùn)行圖通過(guò)能力。高速鐵路是客運(yùn)專(zhuān)線,不能以犧牲中速旅客列車(chē)或高速列車(chē)的旅行速度來(lái)?yè)Q取通過(guò)能力;又高速鐵路的列車(chē)追蹤間隔I值較小,高速列車(chē)速度V高速和中速旅客列車(chē)速度V中速之差很大,不能應(yīng)用既有鐵路車(chē)站分布原則。因此得探討如何合理布置停車(chē)站、越行站,來(lái)減少開(kāi)行中速列車(chē)對(duì)區(qū)間通過(guò)能力的影響。二、國(guó)內(nèi)外高速鐵路車(chē)站設(shè)置方式 高速鐵路已在世界許多發(fā)達(dá)國(guó)家修建,通過(guò)運(yùn)營(yíng)實(shí)踐,取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。國(guó)外高速鐵路的車(chē)站主要要有3種設(shè)置方式: (1)新建高速鐵路車(chē)站主要考慮客流及運(yùn)輸組織的需要。 這種類(lèi)型的高速鐵路車(chē)站設(shè)置與既有線完全獨(dú)立,高速車(chē)站自行設(shè)置,如日本的新干線和韓國(guó)漢城一釜山高速鐵路(中間只設(shè)4個(gè)站)。 ( 2)高速鐵路大部分新修,同時(shí)充分利用既有線。 這類(lèi)高速鐵路在適當(dāng)修建高速鐵路車(chē)站的基礎(chǔ)上充分利用既有車(chē)站,如法國(guó)、德國(guó)、意大利及西班牙等國(guó)。 ( 3)改造既有線為高速線,完全利用既有車(chē)站。 高速鐵路建設(shè)方式是對(duì)既有線路進(jìn)行改造,開(kāi)行高速列車(chē),高速車(chē)站可以完全利用既有車(chē)站。如英國(guó)、瑞典、俄羅斯等。據(jù)統(tǒng)計(jì)資料表明,國(guó)外高速鐵路車(chē)站設(shè)置的平均站間距離大都在30100 km之間(京滬高速鐵路營(yíng)業(yè)站及技術(shù)設(shè)施合理配置的研究)。其主要線路車(chē)站設(shè)置情況見(jiàn)下表。京滬、秦沈兩條鐵路的車(chē)站分布如下:京滬高速鐵路車(chē)站分布京滬高速鐵路全線共設(shè)24個(gè)車(chē)站,有新建大型客站、高速車(chē)站、利用既有車(chē)站3種方式。最短站間距離為31. 65 km,最長(zhǎng)站間距離為118. 43 km,平均站間距離為55 km。( 2)秦沈客運(yùn)專(zhuān)線車(chē)站分布秦沈客運(yùn)專(zhuān)線全線共設(shè)13個(gè)車(chē)站,秦山地區(qū)既有車(chē)站3個(gè),新設(shè)車(chē)站7個(gè),沈陽(yáng)樞紐既有車(chē)站3個(gè)。新建線路最短站間距離為26. 9 km,最長(zhǎng)站間距離為62. 4 km,平均站間距離為47. 6 km。三、國(guó)內(nèi)的理論研究 1、原則和影響因素(定性的分析)1)高速鐵路車(chē)站設(shè)置原則(1)高速鐵路車(chē)站設(shè)置應(yīng)最大限度滿足沿線各城市的旅客出行需要和促進(jìn)沿線地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要;(2)高速鐵路車(chē)站設(shè)置應(yīng)滿足高速鐵路運(yùn)輸組織的需要;(3)高速鐵路車(chē)站設(shè)置要便于高速鐵路與其它運(yùn)輸方式的銜接,增強(qiáng)高速鐵路在各種交通運(yùn)輸方式中的競(jìng)爭(zhēng)力;(4)有大量旅客集散的城鎮(zhèn)設(shè)客運(yùn)站,根據(jù)列車(chē)運(yùn)行和調(diào)整需要設(shè)置中速列車(chē)待避高速列車(chē)的越行站。(5)停車(chē)站與越行站分布關(guān)系高速鐵路停車(chē)站一方面為旅客乘降服務(wù),另一方面在設(shè)有配線(到發(fā)線)時(shí),可為列車(chē)越行服務(wù),在設(shè)計(jì)中,旅客的乘降和列車(chē)的越行兩者結(jié)合起來(lái)考慮設(shè)計(jì),應(yīng)避免設(shè)計(jì)單獨(dú)功能的停車(chē)站、越行站,這樣明顯能收到好的運(yùn)營(yíng)效果。(6)為了高速運(yùn)行需要確定高速鐵路最大站間距停車(chē)站間的最短距離必然不同于我國(guó)現(xiàn)有鐵路(最高時(shí)速在12akm/h以下)。高速鐵路為了獲得高速度,需要進(jìn)行加速而高速運(yùn)行,到站停車(chē)又需要進(jìn)行制動(dòng)減速停車(chē),因此,車(chē)站分布較密時(shí)列車(chē)運(yùn)行短,起停頻繁,不僅影響列車(chē)的旅行速度,而且增加運(yùn)營(yíng)費(fèi),使高速鐵路的效率降低,與高速鐵路建設(shè)的初衷相背。因此國(guó)外高速鐵路最小的站間距一般不小于2 5km。我國(guó)應(yīng)根據(jù)具體采用的高速鐵路技術(shù)及機(jī)車(chē)(或動(dòng)車(chē))、車(chē)輛類(lèi)型決定最短的停車(chē)站間的距離。從單純的列車(chē)運(yùn)行角度來(lái)看,高速鐵路站間距越長(zhǎng),越有利于發(fā)揮高速鐵路的優(yōu)勢(shì),運(yùn)營(yíng)成本也將降低。高速鐵路的最大站間距一般要受到客流及列車(chē)因素影響。2)影響高速鐵路停車(chē)站、越行站分布的因素分析(1)高速鐵路停車(chē)站受客流越行限制 高速鐵路中間停車(chē)站除滿足列車(chē)越行外,主要要供旅客乘降使用。最大限度的方便旅客上下車(chē),吸引旅客乘座高速鐵路,提高高速鐵路的營(yíng)業(yè)效益是設(shè)站必須考慮的因素。影響客流的主要因素如下:a.沿線經(jīng)濟(jì)格局及人口分布情況;b.沿線各種交通方式及合理的分工;c.沿線的客流特點(diǎn)及旅客的乘車(chē)習(xí)慣;d.沿線旅游資源情況。(2)高速鐵路越行站分布要受到“高中速混跑”模式的影響 根據(jù)我國(guó)的實(shí)際情況,高速鐵路近、遠(yuǎn)期將采用“高中速混跑”的運(yùn)輸組織模式,一般來(lái)講高中速列車(chē)共線運(yùn)行時(shí),越行站間的距離越大,高速線所能容納的列車(chē)數(shù)就越少。這一情況下,車(chē)站的設(shè)置應(yīng)盡可能滿足兩列中速列車(chē)在相鄰兩車(chē)站待避同一高速列車(chē)時(shí),滿足中速列車(chē)相勻_追蹤。(3)高速鐵路通過(guò)能力對(duì)車(chē)站位置的影響我國(guó)高速鐵路通常采用“高中速混跑”過(guò)渡到“全高速”的運(yùn)輸組織模式。在這種情況下,由于高速列車(chē)和中速列車(chē)因旅客運(yùn)輸需要而設(shè)置的高速列車(chē)停車(chē)站(簡(jiǎn)稱(chēng)高速站)和中速列車(chē)停車(chē)站(簡(jiǎn)稱(chēng)中速站)的位置是根據(jù)沿線城市的自然分布狀況來(lái)決定的。由于運(yùn)輸組織的需要,要設(shè)置一定數(shù)量的待避站來(lái)滿足高速列車(chē)越行中速列車(chē)。待避站的設(shè)置數(shù)量和位置對(duì)高速鐵路通過(guò)能力等方面有一定的影響。(4)高速鐵路的停車(chē)站還要受到地形地質(zhì)等自然因素的影響。2、定量的分析推算高中速列車(chē)共線運(yùn)行的區(qū)間通過(guò)能力及車(chē)站合理站距2.1通過(guò)圖解法推算杜文教授,以京滬高速鐵路為例,利用運(yùn)行圖圖解法分析了高速鐵路中間站設(shè)置對(duì)通過(guò)能力的影響。先對(duì)既有京滬鐵路1993年現(xiàn)行圖定的部分直達(dá)、特快、直通旅客列車(chē)速度系數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì),估算出中速旅客列車(chē)的質(zhì)量指標(biāo)(如表2),進(jìn)而得出京滬高速鐵路上中速旅客列車(chē)運(yùn)行的時(shí)間約束,京滬高速鐵路不同行程的中速旅客列車(chē)可松馳時(shí)間(客運(yùn)作業(yè)需要停站及待避高速列車(chē)停站)如表3所示: 由表3可知:以中速旅客列車(chē)旅行速度為約束條件,則最低等級(jí)的中速旅客列車(chē)在全線的停站次數(shù)也不能超過(guò)12次,待避應(yīng)結(jié)合客運(yùn)作業(yè)進(jìn)行。據(jù)此推算,京滬高速鐵路上中速列車(chē)平均停站距離在100 km左右。在線路設(shè)計(jì)時(shí),車(chē)站的分布主要考慮客運(yùn)的需要,平均站間距離對(duì)能力無(wú)大的影響。但若兩站距離過(guò)遠(yuǎn)時(shí),從高速列車(chē)間隔考慮,縮短站距是有意義的。不過(guò),設(shè)此類(lèi)車(chē)站要降低通過(guò)能力(圖2)。 圖2顯示了(a),(b),(c),(d)四種情況的開(kāi)行中速旅客列車(chē)后,高速鐵路上車(chē)站設(shè)置對(duì)通過(guò)能力的影響。 (a)圖中,A,B兩站間不設(shè)車(chē)站,則開(kāi)行一列中速列車(chē)后,使中速列車(chē)前后的高速列車(chē)間隔很大,為55 min。在75 min內(nèi)開(kāi)行了高速列車(chē)7列,中速列車(chē)1列。 (b)圖中,A,B兩站間在靠近A站端設(shè)了一個(gè)A站,中速列車(chē)可停站待避高速旅客列車(chē),致使中速列車(chē)前后三列高速列車(chē)間隔為51min和14 min。在75 min內(nèi)開(kāi)行了高速列車(chē)5列,中速列車(chē)1列。 (c)圖中,A,B兩站間在靠近B站端設(shè)了一個(gè)B站,以供中速列車(chē)停站待避用。中速列車(chē)前后三列高速列車(chē)間隔為31 min和34 min。在75min內(nèi)開(kāi)行了高速列車(chē)5列,中速列車(chē)1列。 (d)圖中,A,B兩站間設(shè)了A,B兩個(gè)中速列車(chē)待避站,中速列車(chē)在A,B兩站間發(fā)生了停站兩次待避高速列車(chē),前后高速列車(chē)的間隔為31 min ,30 min和14 min。在75 min內(nèi)開(kāi)行了高速列車(chē)4列,中速列車(chē)1列。 由以上分析知:增設(shè)待避車(chē)站不但不能減少中速列車(chē)對(duì)通過(guò)能力的影響,反而增加了對(duì)通過(guò)能力的影響。待避次數(shù)越多,對(duì)通過(guò)能力的影響越大。2.2通過(guò)扣除系數(shù)法推算扣除系數(shù)法是沿襲傳統(tǒng)的非平行運(yùn)行圖通過(guò)能力計(jì)算法,以一種列車(chē)占用能力為標(biāo)準(zhǔn),確定其他列車(chē)與該標(biāo)準(zhǔn)列車(chē)在能力占用上的當(dāng)量關(guān)系(即扣除系數(shù)),從而將不同列車(chē)的能力占用歸一化為標(biāo)準(zhǔn)列車(chē)的數(shù)量,確定出通過(guò)能力是理論計(jì)算值。在客運(yùn)專(zhuān)線通過(guò)能力計(jì)算中,一般以速度最高的A類(lèi)列車(chē)確定為標(biāo)準(zhǔn)列車(chē)。1)客運(yùn)專(zhuān)線平行運(yùn)行圖能力計(jì)算公式曹恩靈,根據(jù)我國(guó)鐵路通過(guò)能力計(jì)算辦法先計(jì)算平行運(yùn)行圖通過(guò)能力,再采用扣除系數(shù)的辦法計(jì)算實(shí)際列車(chē)對(duì)數(shù)(當(dāng)然條件許可時(shí)也可采用鋪畫(huà)運(yùn)行圖的辦法確定)。高中速列車(chē)共線運(yùn)行時(shí)平行運(yùn)行圖區(qū)間通過(guò)能力計(jì)算公式:式中 平行運(yùn)行圖高速、中速列車(chē)區(qū)間通過(guò)能力(列);高速鐵路維護(hù)作業(yè)時(shí)間(min);區(qū)間內(nèi)高中越行列車(chē)運(yùn)行的時(shí)間差,可用平均速度表達(dá)(min);L高速列車(chē)中速列車(chē)相鄰越行站間的距離(km);高、中速列車(chē)在相鄰兩個(gè)越行站間的平均運(yùn)行速度(km/h);先發(fā)(或通過(guò))高速列車(chē),后發(fā)中速列車(chē),列車(chē)間最小間隔時(shí)間(min);先到停中速列車(chē),后通過(guò)高速列車(chē),列車(chē)間最小間隔時(shí)間(min);高、中速列車(chē)追蹤間隔時(shí)間(min);平均每個(gè)運(yùn)行圖周期內(nèi)高速列車(chē)后續(xù)追蹤高速列車(chē)的數(shù)量;平均每個(gè)運(yùn)行圖周期內(nèi)中速列車(chē)后續(xù)追蹤高速列車(chē)的數(shù)量。通過(guò)以上公式可以在停車(chē)站及越行站分布后,根據(jù)高中速列車(chē)的運(yùn)行方式,計(jì)算平行運(yùn)行圖區(qū)間通過(guò)能力,從而檢算越行站分布以及列車(chē)運(yùn)行方式的合理性。也可以根據(jù)需要的通過(guò)能力檢算高速列車(chē)越行中速列車(chē)相鄰越行站分布的最大距離。2) 客運(yùn)專(zhuān)線非平行運(yùn)行圖能力計(jì)算公式施福根,呂紅霞等,利用扣除系數(shù)法計(jì)算客運(yùn)專(zhuān)線非平行運(yùn)行圖能力,并且探討分析了客運(yùn)專(zhuān)線站間距離、開(kāi)行方案、旅速及能力配比關(guān)系。a.客運(yùn)專(zhuān)線非平行運(yùn)行圖能力N非 = NAA+NBB式中:N非為非平行運(yùn)行圖區(qū)間通過(guò)能力(對(duì));NA為A類(lèi)列車(chē)對(duì)數(shù);NB為B類(lèi)列車(chē)對(duì)數(shù);A、B為A、B類(lèi)列車(chē)平均扣除系數(shù)。1有停站A類(lèi)列車(chē)扣除系數(shù)A若無(wú)停站A類(lèi)列車(chē)不越行有停站的A類(lèi)列車(chē),則A類(lèi)列車(chē)停站一次產(chǎn)生的扣除系數(shù)為:列車(chē)停站k次的扣除系數(shù)為:一般情況,各中間站A類(lèi)列車(chē)的停站比例x要小50%,且在均衡停站條件下不應(yīng)出現(xiàn)A類(lèi)列車(chē)追蹤停站列車(chē)的情況,此時(shí)A類(lèi)列車(chē)扣除系數(shù)的計(jì)算可簡(jiǎn)化為:2B類(lèi)列車(chē)扣除系數(shù)B若B類(lèi)列車(chē)在區(qū)段內(nèi)不被A類(lèi)列車(chē)越行且不停站,則其運(yùn)行區(qū)段愈長(zhǎng),A、B類(lèi)列車(chē)速差愈大,B類(lèi)列車(chē)扣除系數(shù)B愈大,可用以下公式表示:一般B類(lèi)列車(chē)會(huì)被A類(lèi)列車(chē)越行,并應(yīng)結(jié)合其停站進(jìn)行。當(dāng)被A類(lèi)列車(chē)越行(越行次數(shù)為K,且K次越行條件相同)時(shí),單列B類(lèi)列車(chē)的扣除系數(shù)為:式中:TB為B類(lèi)列車(chē)在越行站產(chǎn)生的扣除時(shí)間,由以下公式確定:為了減少B類(lèi)列車(chē)扣除系數(shù),通常將幾列B類(lèi)列車(chē)追蹤運(yùn)行。設(shè)連續(xù)追蹤的B類(lèi)列車(chē)、無(wú)停站A類(lèi)列車(chē)數(shù)量為kB和kA,并定義為越行組(kAkB)。相鄰區(qū)間r,s是該方向上A、B類(lèi)列車(chē)旅行時(shí)間差最大的區(qū)間,這樣kB列B類(lèi)列車(chē)在r站被kA列A類(lèi)列車(chē)越行,可以確保B類(lèi)列車(chē)不被連續(xù)越行,如圖3所示。越行組(kAkB)的周期T:式中:t差為連續(xù)區(qū)間A、B類(lèi)列車(chē)旅行時(shí)間差;IB、IA分別為A、B類(lèi)列車(chē)最小追蹤時(shí)間。B類(lèi)列車(chē)數(shù)量為NB時(shí),滿表運(yùn)行圖可以鋪畫(huà)的無(wú)停站A類(lèi)車(chē)列車(chē)為:即:式中:N為AB類(lèi)列車(chē)總數(shù)。則此時(shí)B類(lèi)列車(chē)扣除系數(shù)為:綜合以上各式可得B類(lèi)列車(chē)扣除系數(shù):則A類(lèi)列車(chē)通過(guò)能力為:在實(shí)際鋪圖時(shí),一晝夜可以安排的越行組數(shù)n受到下式的限制:可以鋪畫(huà)的B類(lèi)列車(chē)的對(duì)數(shù)應(yīng)滿足下式:b.客運(yùn)專(zhuān)線站間距離、開(kāi)行方案、旅速及能力配比關(guān)系分析若通過(guò)客流調(diào)查能確定B類(lèi)列車(chē)開(kāi)行數(shù)量,A類(lèi)列車(chē)按最有利停站方式(遞遠(yuǎn)遞停)安排停站,在各種旅客列車(chē)開(kāi)行方案中,可依據(jù)不同的站間距離推導(dǎo)出類(lèi)列車(chē)的最大開(kāi)行數(shù)量。通過(guò)B類(lèi)列車(chē)旅速和站間距離的匹配關(guān)系,可確定最大站間距離。1開(kāi)行能力的計(jì)算對(duì)不同站間距離給定B類(lèi)列車(chē)開(kāi)行對(duì)數(shù),計(jì)算各旅客列車(chē)開(kāi)行方案中A類(lèi)列車(chē)的開(kāi)行能力。在公式(21)中13,且為整數(shù);為A類(lèi)列車(chē)在第i站停站時(shí)間;為平均站距(km)。2 檢算B類(lèi)列車(chē)旅速對(duì)單列B類(lèi)列車(chē)而言,需滿足一定旅速要求,即:式中: 為相同徑路上既有線路的旅客列車(chē)最高旅速(km/h);為客運(yùn)專(zhuān)線全長(zhǎng)(km)3 站間距離取值分析站間距離最終取值應(yīng)在城市布局的基礎(chǔ)上,滿足運(yùn)輸能力和可行客車(chē)方案的前提下,需對(duì)車(chē)站站間距離的選取、越行點(diǎn)布置和工程造價(jià)等多方面進(jìn)行綜合比選后確定。2.3計(jì)算機(jī)模擬法劉華,利用計(jì)算機(jī)模擬法研究了高中速列車(chē)共線運(yùn)行模式下,不同中速列車(chē)追蹤間隔時(shí)間和不同高中速速度匹配情況下的車(chē)站距離。圖 中速列車(chē)待避高速列車(chē)對(duì)站間距的影響示意圖在上圖中,高中速列車(chē)追蹤間隔為,車(chē)站間距為,中速列車(chē)區(qū)間運(yùn)行時(shí)分為,高速列車(chē)區(qū)間運(yùn)行時(shí)分為,中速列車(chē)區(qū)間運(yùn)行速度為,高速列車(chē)區(qū)間運(yùn)行速度,則整理得:,式中C為與時(shí)間單位有關(guān)的換算系數(shù)。通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬試驗(yàn),中速列車(chē)不同追蹤間隔時(shí)間的車(chē)站距離見(jiàn)下面2表。從以上的分析可以看出,追蹤間隔時(shí)間取4 min時(shí),車(chē)站間距應(yīng)為26.5124.7 km。當(dāng)追蹤間隔時(shí)間為5 min時(shí),車(chē)站間隔應(yīng)為33.6156.1 km為宜。參考文獻(xiàn)杜文 1996.4高速鐵路中間站設(shè)置對(duì)通過(guò)能力的影響研究一是高速鐵路的通過(guò)能力與既有客貨共線鐵路的通過(guò)能力在目標(biāo)和服務(wù)對(duì)象上有本質(zhì)的不同。既有鐵路的通過(guò)能力,是以犧牲貨物列車(chē)旅行速度,換取較小的旅客列車(chē)扣除系數(shù),從而得到較大的非平行運(yùn)

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