重载铁路具有运输能力大、效率高、运输成本低等特点,是铁路货运发展的主要方向之一,而煤运专线重载铁路卸车站是煤炭铁路运输的最后一个环节,也是实现煤炭入港的第一个环节。作为衔接铁路运输工作与港口装船外运的关键节点,重载铁路卸车站到卸系统的能力会制约煤运通道的整体运输能力。因此,准确评价分析到卸系统的能力、优化卸车流程及设备的使用对提高重载铁路通道的运输能力、优化卸车站运输组织工作、减少设备空费等方面具有重要的意义。本文在对国内外参考文献研究分析的基础上,介绍了重载铁路卸车站的卸车设备、作业过程和站场布置形式等,提出了到卸系统的概念,结合排队论理论,分析了重载铁路到卸系统的构成、服务时间的不均衡性和车站作业的扰动性对到卸系统能力的限制和影响,建立了到卸系统三级排队模型来计算各子系统的排队指标和能力。为了将构成到卸系统的三个子系统之间车流的相互影响完全表现出来,本文在介绍排队网络的基础上,提出将到卸系统抽象成闭环排队网络模型,确定了稳态流条件下闭环到卸系统的能力及排队指标的计算方法。闭环排队网络模型的使用条件是系统内车流处于稳定状态,而车流是否处于稳定状态取决于系统始端输入流的稳定均衡性、整个系统各节点设备配置数量和整个系统中作业的协调性三个因素。其中,到卸系统始端输入流的稳定均衡性可以通过控制区间内列车的追踪间隔来实现。本文在研究到卸系统内到达和出发列车的累计量以及各节点列车累计量与时间分布关系的基础上,分析了稳态流条件下队列的均衡性,构建到卸系统排队均衡模型,以各节点处的队列长度均衡为目标,到卸系统能力达到最大为约束条件,计算到卸系统各环节设备的合理配置数量。在确定了稳定的输入流和合理的设备配置数量后,需要优化系统内的各项作业,减少作业的交叉干扰,增加作业的协调性,使系统能力趋于最大。本文在分析卸车线运用计划的内容和影响因素的基础上,利用时间片简化时间交叉的描述,构建卸车线运用优化模型及算法,为实现系统能力最大化提供支撑。最后,本文以朔黄铁路黄骅港站为例,在介绍黄骅港站的卸车设备、技术作业过程、时间标准和站场布局的基础上,计算了到卸系统的既有能力和扩能改造后的能力,以及全敞车条件下和敞车、漏斗车不同比例配置下的设备合理配置数量,并对黄骅港站卸车线的运用进行优化,得出作业干扰最少的卸车线运用方案。