局部阶梯天窗开设形式探讨

何宇强，王 风

（1. 朔黄铁路发展有限责任公司 运输部，河北 肃宁 062350；2. 朔黄铁路发展有限责任公司原平分公司，山西 原平 034100）

1 概述

天窗是指在列车运行图中，不铺画列车运行线或调整、抽减列车运行线，从而为营业线施工、维修作业所预留的时间。天窗的基本形式分为 2 类，即垂直型天窗和 V 型天窗[1-4]，如图 1、图 2 所示。V 型天窗因不同供电区段按照车流方向逐次停、送电，从而在运行图上形成阶梯型的封锁施工时间，因而该天窗也称为阶梯天窗。在采用垂直天窗时，如果个别车站或区间的施工作业量大需要延长天窗时间，或者天窗作业量小可以缩短天窗时间时，在运行图上会在局部形成阶梯状的天窗形式 ( 如图 3至图 8 所示 )，称为局部阶梯天窗。

图1 垂直型天窗

图2 V 型天窗

图3 向前延长型

图4 向后延长型

图5 前后延长型

图6 前端缩短型

图7 后端缩短型

图8 两端缩短型

目前关于天窗开设相关问题的分析较多，然而关于局部阶梯天窗的研究较少。为此，针对局部阶梯天窗不同形式的优缺点进行探讨，并且以朔黄铁路的运用实践为例探讨其适用性。

2 局部阶梯天窗

局部阶梯天窗又分为延长型和缩短型。其中，延长型局部阶梯天窗又分为向前延长型、向后延长型和前后延长型。无论哪种形式的延长型局部阶梯天窗，对于施工和维修作业而言，其作业时间相对富裕，可以增加天窗作业内容，同时，对于单项作业能够进行精雕细琢，从而提高施工和维修质量。

2.1 向前延长型局部阶梯天窗

向前延长型局部阶梯天窗指某区间或车站天窗时间按时间顺序向前延长，即天窗提前开始并且正常结束 ( 见图 3 )。天窗提前开始，对于某些需要严格按照流程进行的施工，可以在接触网停电之前先进行一些不要求接触网停电的作业项目，如更换道岔施工中，先进行拆除旧道岔，包括松螺栓、拆钢轨、移岔枕等；如果人工破底清碴，也可以不停电。另外，由于施工单位在施工给点前必须提前做好各项施工准备，多数情况下，施工准备工作完成，人员和机具具备开始施工条件较天窗开始时刻会提早很多，在这种条件下，天窗提前开始可以减少施工人员等待时间，促进各项作业流程的衔接，从而给施工和维修作业创造更好的条件。

向前延长型局部阶梯天窗最大的缺点是提前阻断了车流，可能影响某个时段分界口交接车数，从而影响运输任务完成。对于调度指挥而言，为满足该区段天窗提前开始的需要，必须提前组织列车停靠，即扣车。同时，该区段两侧的某些车站可能会出现列车停靠数量增加，从而对这些车站的到发线通过能力造成影响[5]，如图 3 中的 c、d 站。另外，若正常天窗开始时间较早，如 6 : 00 开始，则实施向前延长型局部阶梯天窗容易导致施工维修人员和配合工作人员相对疲劳，降低作业效率，甚至产生安全隐患。

2.2 向后延长型局部阶梯天窗

向后延长型局部阶梯天窗是在正常天窗后延长部分区间或车站的天窗时间，天窗正常开始、延后结束 ( 见图 4 )。向后延长型局部阶梯天窗最大的优点在于，当施工在预计的时间前结束时，可以提前开通区间或车站，从而压缩封锁时间，降低对行车组织的影响。较大型施工所需时间受多种因素制约，难以精确地确定施工结束时间点，如当增加施工人员或采用大型机械时，工作效率提高，所需时间就会缩短。在确定天窗的延长时间时，对于这些因素往往估计不足，为了避免天窗结束时仍然需要临时增加天窗时间 ( 即通俗意义上的“要点”，这种情况又被称为“砸点”，发生“砸点”一般被认为是较为严重的施工组织失误，对施工单位的信誉会造成较大影响 )，一般都会将延长的时间定得略有富余。实际上，施工单位为了争取更好的施工环境，在申请延长天窗时间时，一般会申请尽可能长的天窗延长时间，导致天窗延长时间不准确。向后延长型局部阶梯天窗在一定程度上能够降低这种人为多申请天窗延长时间所造成的影响。

另外，与向前延长型局部阶梯天窗相比，向后延长型局部阶梯天窗不改变作业人员的工作习惯，不会因临时的改变造成仓促和配合失误。对于调度指挥工作而言，在天窗开始时一切正常。

向后延长型局部阶梯天窗的缺点在于其他区段天窗结束时，应为全面恢复车流秩序的时间，而天窗延长的区间或车站将成为车流通过的障碍，使车流无法正常运行 ( 见图 4 )，这对运输组织的影响较大。

2.3 前后延长型局部阶梯天窗

前后延长型局部阶梯天窗是将天窗需延长的时间一分为二，前一半、后一半，分别向前和向后同时延长天窗 ( 见图 5 )。这种形式是向前和向后延长型局部阶梯天窗的折中，它具有二者的全部优缺点。但是，这种形式的局部阶梯型天窗对前述 2 种形式的优点在一定程度上有所放大，如在消除天窗延长时间不准确所造成的影响方面，虽然预先确定的延长时间不会十分准确，但是也不会相差过多，差别一般不会超过延长时间的一半。在各方努力下，很有可能按照正常天窗结束时间开通运行，即便超出十多分钟，对车流恢复的影响也不大。按照调度指挥的一般经验，在天窗前组织扣车和在天窗后恢复车流，分别会耗费半小时左右的时间。如果天窗只延长 1 h，前后延长型局部阶梯天窗对车流的影响会比较小。

同时，前后延长型局部阶梯天窗压缩了天窗的前后影响时间，对向前和向后延长型局部阶梯天窗的缺点都将有所克服，或者将其影响降低至可以接受的范围内，如这种形式向前延长的时间相对较短，对参加天窗作业人员的作息时间影响不大。

综上所述，前后延长型局部阶梯天窗相对于向前和向后延长型局部阶梯天窗优势更大。

2.4 缩短型局部阶梯天窗

对照延长型局部阶梯天窗的分类，缩短型局部阶梯天窗也可以分为 3 类，即前端缩短型、后端缩短型和两端缩短型 ( 见图 6 至图 8 )，而两端缩短型天窗基本不会出现，因而不予讨论。

前端缩短型局部阶梯天窗延迟天窗开始时刻，允许列车通过实施该类天窗的区段，如在图 6 中，当其他区段实施天窗时，列车仍然可以利用前端缩短型局部阶梯天窗通过 b—c 区段。在某些车站，因到发线不足或其他特殊情况不适合停车时，采用前端缩短型局部阶梯天窗尤其利于运输组织。后端缩短型局部阶梯天窗提前结束天窗，压缩了天窗时间，对于站内运用电力机车进行调车作业量较大的车站比较有利 ( 见图 7 )。以上 2 种形式的局部阶梯天窗都压缩了天窗时间，虽然对运输组织有一定便利之处，但是，为了保证垂直型天窗起止时间的一致性，以及天窗的施工维修作业时间，一般只在特殊的情况下采用。

3 实例分析

朔黄铁路是我国煤炭运输的大动脉之一，西起山西省神池县神池南站，终至河北省黄骅市黄骅港，西与准池线 ( 准格尔外西沟—神池南，在建 )、神朔线 ( 神木北—朔州西 ) 相连，东与黄大线 ( 黄骅南—大家洼，在建 )、黄万线 ( 黄骅南—天津万家码头 ) 2 条支线铁路相连，中部还与京广线 ( 北京西—广州 )、京九线 ( 北京西—九龙红磡 )、京沪线 ( 北京—上海 ) 3 条国铁干线相连，全线 33 个车站 ( 不含黄万、黄大线 )。由西至东为重车方向，反之为空车方向。该线具有运输品类单一、大运量、高密度、交叉枢纽少的特点。目前，朔黄铁路实行垂直型天窗。然而，在实际运输生产中，朔黄铁路经常有需要延长天窗或缩短天窗的情况，例如：2012年因公司扩能改造施工需要局部延长天窗有 7 次；2013 年黄骅港站因Ⅳ期翻车机配套设施改造延长天窗有 11 次，神池南—原平南因缓解车流缩短天窗有 7 次。

3.1 延长型局部阶梯型天窗的应用

根据需要延长天窗时间的区间或车站所在位置，延长型局部阶梯型天窗在朔黄铁路的应用可以分为以下情况。

（1）线路西段。线路西段大致包括神池南—原平南站间的 5 个车站和 4 个区间。这个区段是朔黄线的始端，如果发生车流阻断，很容易影响从神朔、准池线接入的重车流，以及从朔黄线向神朔线排入空车流的通畅。为了不影响或少影响其他线路列车的运行，对于西段的车站或区间实施延长型局部阶梯天窗时，建议采用向后延长型局部阶梯天窗。

（2）线路中段。线路中段大致包括原平南—肃宁北站间的 18 个车站和 18 个区间。这个区段在朔黄线的中部，在这个区段发生车流阻断时，为了维持分界口车流的正常交接，上行重车方向可以利用线路西段车站的到发线停靠接入列车，下行空车方向利用西段线路上运行的空车和西段车站停留的空车排空。反之，对于地处东段的港口，重车也可以利用东段线路上运行车流和车站停靠的列车进行交重，空车则利用线路东段车站到发线进行停靠，从而保证港口交接车正常。因此，这个区段发生的车流阻断对分界口和港口的影响相对较小，在实施延长型局部阶梯天窗时，3 种形式的局部阶梯天窗均可，可以根据施工需求进行选择，以前后延长型局部阶梯天窗为优。

（3）线路东段。线路东段大致包括肃宁北—黄骅港间的 10 个车站和 10 个区间。因靠近港口，在这个区段发生车流阻断会影响港口卸车的均衡性，从而影响港口向铁路交出的空车数量。为了降低这种影响，也为了在天窗前多向港口输送列车，使港口多储存待卸车，实施延长型局部阶梯天窗时，建议采用向后延长型或前后延长型局部阶梯天窗。

3.2 缩短型局部阶梯天窗的应用

对于缩短型局部阶梯天窗的应用，不建议朔黄铁路使用前端缩短型，特殊情况除外。因黄骅港站电力机车站内转场、转线运行及站内调车作业量较大，提前结束天窗有利于压缩电力机车周转时间和乘务员值乘时间，因而在天窗作业量不大的情况下，适宜采用后端缩短型局部阶梯天窗。定州西站卸车量较大，但是没有内燃调车机车，需要电力本务机车做调车机车，在站内有电力机车等待进行取送车作业及天窗作业量不大的情况下，也比较适合采用后端缩短型局部阶梯天窗。当上游重车积压，也可以利用后端缩短型局部天窗，提前释放车流，使车流向压力相对较小的区段转移，如 2013 年 10月，为了降低装车站和西段线路的压力，朔黄铁路的神池南—原平南区段一共采用 7 次后端缩短型天窗，每次压缩天窗时间 1 h。

4 结束语

分析垂直天窗中局部阶梯天窗的分类和优缺点，结合朔黄铁路的实际情况，提出局部阶梯天窗在朔黄铁路应用的具体建议。一般地，在延长型局部阶梯天窗中，前后延长型局部阶梯天窗较向前和向后延长型局部阶梯天窗更优；而在缩短型局部阶梯天窗中，后端缩短型局部阶梯天窗使用较多。综上所述，对于朔黄铁路这样的纯货运线路而言，选择何种天窗形式，主要取决于所涉及区段的运输组织模式、各车站的作业量和对相关线路的影响情况，应当根据实际情况具体分析判断。

[1] 胡思继. 列车运行组织及通过能力理论[M]. 北京：中国铁道出版社，1993.

[2] 刘其斌. 铁路运输能力计算与加强[M]. 北京：中国铁道出版社，1999.

[3] 赵丽珍，赵映莲，杨岳勤，等. 高速铁路综合维修“天窗”开设形式与行车组织协调问题的研究[J]. 中国铁道科学，2002，23(2)：127-131.

[4] 朱健梅，闫海峰. 武广客运专线天窗合理开设方式研究[J].北方交通大学学报，2004，28(2)：107-110.

[5] 李雪芹，丰 伟，周 勇. 天窗期间组合列车合理开行对数的研究[J]. 铁道运输与经济，2006，28(11)：69-71.