客運專線大型客站站型及疏解優缺點分析

馬 崗

(鐵道第三勘察設計院集團有限公司線站處,天津 300142)

1 概述

鐵路客運專線的建設如火如荼的開展著,現代化新型客運車站在全路客運路網上逐步建立起來。大型客站站型及疏解形式對于組織列車安全運行和保證路網必要的通過能力發揮著極其重要的作用。車站方案的選擇主要表現為車站位置、功能、規模、站型及疏解形式的選擇,其中車站的功能及規模在設計之初根據運量就已經基本確定。對站位的選擇,主要考慮車站在滿足路網設計功能的前提下,如何更好地與當地的城市發展和規劃聯系起來,更好地滿足當地居民的出行需要,同時又要兼顧環境保護,避免對當地自然環境造成不可逆轉的影響。而關于站型的確定,主要考慮車站所銜接線路上車流的去向,主要去向車流在站內的作業是否順暢,作業效率是否滿足運營要求,站型是否緊湊,是否易于運營管理,以及是否便于日后改擴建等,而這是貫穿于整個車站的勘測設計過程之中的。就客運專線鐵路大型客站站型及其疏解作出一定的分析,總結其優缺點,以供不同城市及鐵路地區對車站站型進行選擇時參考。

2 站型方案

客運專線鐵路大型客站基本的站型方案有兩個:一個是線路別引入方案,即分場方案;一個是方向別引入方案,即合場方案。

兩方案的基本優缺點比較:分場方案較合場方案便于兩客運專線進行分公司管理,管理界限分明,但較合場方案規模要大;合場方案較分場方案減少了兩場中間的夾心地,節約用地,但較分場方案咽喉區長(因線路引入條數多),不易滿足 3min追蹤要求。其他優缺點通過疏解布置研究進一步分析。

3 疏解布置及優缺點分析

疏解布置中暫不考慮設置立折線,立折車均按正到反發或反到正發考慮;為敘述方便,暫把南北方向作為主要方向,東西方向作為次要方向;南北向干線按直線貫通車站考慮,東西向干線按東北—西南走向考慮;東西向干線西北—東南走行設置時的疏解形式可根據以東北—西南走向設置時的疏解形式進行類比、演變而得。

3.1 最簡疏解形式

最簡疏解形式暫不考慮運行跨線車的需要。

3.1.1 線路別方案最簡疏解形式(圖1(a))

3.1.2 方向別方案最簡疏解形式(圖1(b))

圖1 最簡疏解形式

3.1.3 優缺點分析

從圖1可以看出兩種方案的優缺點。

(1)線路別方案的最簡疏解形式其實就是 2條毫不相關的線路橫列并行設站的方式,等同于兩個貫通式始發站,只是兩站中間的動車走行線在能力許可的情況下可共用一條,動車走行線總共 3條即可。因此,線路別方案的最簡疏解形式僅適用于兩干線間無交流車的大型始發客運站。

(2)方向別方案的最簡疏解形式實實在在將 2條干線引入了一個站,實現了各方向之間交流車的互通,但存在的站內交叉較多。

①東西方向的立折車要與南北方向的通過或到發列車交叉干擾;

②各方向之間的折角車要與南北方向的通過或到發列車交叉干擾;

③東南跨線車與北西跨線車、西北跨線車與南東跨線車均有順向交叉干擾;

④東西方向列車到發與南北方向列車到發的干擾,可通過兩方向正線間設置到發線的方式解決。

因此,方向別方案的最簡疏解形式適用于無折角車流、次要方向始發車較少、順向跨線車流較少的大型始發客運站。

(3)方向別方案中兩場中間不可避免地要產生夾心地,并隨著正線速度目標值及車站規模的增大而增加。

3.2 基本疏解形式

3.2.1 線路別方案基本疏解形式(圖2(a))

3.2.2 方向別方案基本疏解形式

方向別方案基本疏解形式如圖2(b)所示,其中的東—南聯和南—東聯主要是為了解決東和南之間的交流車與西和北之間的交流車在站內的順向交叉而設置。

圖2 基本疏解形式

3.2.3 優缺點分析

從圖2可以看出,兩方案均很好地解決了跨線順向交流車的交叉干擾,本方向的立折車僅與本方向的到(正到反發時)或發(反到正發時)可能產生交叉干擾,且兩方案中的正線及聯絡線的數目相等。但方向別方案無論動車走行線從哪端引出,即使僅設置兩條動車走行線,咽喉區的引入線數目至少也要達 7條,咽喉區相對較長;而線路別方案從左端引出時,每個咽喉區的引入線路數目至多為 4條,咽喉區相對較短,易滿足列車 3min追蹤要求。因此,兩方案的基本疏解形式均適用于兩干線間無折角車流的大型始發客運站;方向別方案的基本疏解形式更適用于城市用地緊張的客站;線路別方案的基本疏解形式更適用于列車 3min追蹤要求較為嚴格的客站,并能適應西南方向折角車的運行(僅西南方向折角車與西發列車有交叉)。

3.2.4 基本疏解形式的變異

(1)線路別方案基本疏解形式的變異

根據車站所處的不同環境(包括地形、地質、地面建筑、各類保護區),線路別方案基本疏解形式有如圖3所示的變異。3種變異疏解形式看起來車站兩端的引入線路數目均衡相等,但加上動車走行后是不相等的。這是 3種變異形式共同存在的問題。

圖3(a)所示的疏解形式等同于一個連接 2條干線且采用方向別引入方式的貫通式始發站并列布置一個連接一條干線的貫通式始發站,存在的缺點是:東南跨線車與北西跨線車、西北跨線車與南東跨線車均有順向交叉干擾,因此,當上述跨線車較多、特別是不停車通過較多時,不宜采用。

圖3(b)所示的疏解形式中,線路所均為兩線合二為一、設置安全線的布置方式,但站內兩車場中均不需要設置安全線。客運專線的平面技術標準較高,疏解線、聯絡線的長度從出岔點至站中心一般 5.0 km左右,至少也在 4.0 km以上。而每個車場都有一條向同一方向發車的聯絡線,當兩個車場向同一方向發車(如東西車場向南出發東南跨線車與南北車場向南出發北南本線車)時,因聯絡線較長,就不易準確控制兩車的發車間隔,容易出現列車在線路所安全線前等待的情況,且疏解線、聯絡線越長,這種等待的概率越大。

圖3(c)所示的疏解形式中,線路所均為一線一分為二的布置方式,但站內兩車場中聯絡線的接車線末端均需設置安全線。這種布置形式,不同方向的列車去往同一方向(如東南跨線車與北南本線車)時,首先在同一車場(南北車場)的不同到發線上辦理到達作業,向同一方向發車時,車站容易控制發車間隔。在不受其他條件限制的情況下,應優先采用這種疏解形式,但各車場兩端咽喉區均需要設置安全線,從而增加了咽喉區設計的難度。

圖3 線路別方案基本疏解形式的變異

(2)方向別方案基本疏解形式的變異

①不考慮順向交叉的變異形式

不考慮順向交叉的變異形式如圖4所示。這種布置形式線路所需要增設安全線。在沒有其他條件限制的情況下,一般應避免采用,以減少安全線的設置。

②方向別方案基本疏解形式的變異

圖4 方向別方案不考慮順向交叉的疏解形式變異

方向別方案基本疏解形式的變異形式如圖5所示。圖5中標注 a、b、c、d的 4條聯絡線為解決順向交叉而設置,其兩兩的不同組合,可形成 4種變異形式:a與 b組合、a與 d組合、b與 c組合、c與 d組合。實際設置時,可根據具體情況選用。

圖5 方向別基本疏解形式的變異

3.3 完整的疏解形式

3.3.1 線路別方案完整的疏解形式(圖6(a))

3.3.2 方向別方案完整的疏解形式(圖6(b))

圖6 完整的疏解形式

3.3.3 優缺點分析

從圖6可以看出,兩方案均很好地解決了各方向之間交流車的交叉干擾,本方向的立折車僅與本方向的到(正到反發時)或發(反到正發時)可能產生交叉干擾,且兩方案中的正線及聯絡線的數目相等。但方向別方案無論動車走行線從哪端引出,即使僅設置兩條動車走行線,咽喉區的引入線數目至少也要達 8條,咽喉區相對較長;而線路別方案從左端引出時,每個咽喉區的引入線路數目至多為 5條,咽喉區相對較短,易滿足列車 3min追蹤要求。因此,兩方案的完整疏解形式均適用于各方向之間都有交流車的大型始發客運站;方向別方案的基本疏解形式更適用于城市用地緊張的客站,線路別方案的基本疏解形式更適用于列車3min追蹤要求較為嚴格的客站。

4 疏解形式實例

4.1 線路別方案疏解形式實例

4.1.1 石家莊站

石家莊站疏解形式如圖7所示,由前述完整的疏解形式演變而來。

(1)石家莊站沒有德州方向與北京方向之間的交流車,所以取消了東北聯絡線。

(2)石家莊站德州方向與鄭州方向之間的交流車的問題:一方面,鄭州方向去濟南方向的列車有兩個經路,一是經石家莊、德州去濟南方向,二是經徐州去濟南,并應以經徐州去濟南方向為主;另一方面,鄭州方向去天津方向的列車也有兩個經路,一是經石家莊、德州去天津方向,二是經石家莊、保定,通過即將修建的津保城際去天津方向,又分流了部分東南方向的車流。綜上所述,德州方向與鄭州方向之間的交流車必將很少,因此,為了減少工程造價,取消了東南聯絡線。東南方向的列車從車站北端進入車站,通過切割太青場北咽喉或南咽喉去鄭州方向,南東方向的列車通過南到聯絡線順向運行。

(3)為了均衡每個車場兩端的線路引入數目,簡化疏解形式,動車走行線本應從車站北端引出,但受車站北端站外正線隧道、城市密集建筑及動車運用所可選位置的影響,動車走行線實際設置從車站南端引出,使得南咽喉結構及車站南端站外疏解形式較為復雜。

圖7 石家莊線路別引入方案疏解形式

4.1.2 長沙南站

長沙南站為武廣客運專線新建的大型客站,其中滬昆客運專線車場為預留工程。疏解形式如圖8所示(但沒有圖中的虛線—東北聯絡線)。受地形條件及城市規劃發展的影響,其疏解布置是圖3(a)所示的疏解形式加西南折角車聯絡線演變而來的。

圖8 長沙南站線路別引入方案疏解形式

(1)疏解布置中未考慮岳陽方向與南昌方向之間的交流車。長昆客運專線方案競選研究時認為:武漢向北、向西以遠與南昌方向之間的交流車應走武九線,武漢至長沙之間與南昌方向之間的旅客交流應經長沙南站,也就是說岳陽方向與南昌方向之間的交流車盡管較少,但應該是有的。因此,應增加東北聯絡線(圖8中虛線所示)。因車站北端站外的武廣客運專線正線位于隧道內,實施北東聯絡線非常困難,所以,北東列車只能與東南到達列車交叉運行。

(2)如前所述,本站的疏解布置存在著東南跨線車與北西跨線車、西北跨線車與南東跨線車順向交叉干擾的缺點,但跨線車均在長沙南站停站辦理客運作業,這種順向交叉的缺點就幾乎可以忽略不計了。

(3)受動車運用所可選位置的影響,動車走行線從引入線路數目較多的車站南端引出,咽喉區結構復雜,長度達到了 1 060m,遠大于 930m(鐵道科學研究院仿真試驗結論),不易滿足列車 3min追蹤的要求。

4.2 方向別疏解形式實例

石家莊站從初步設計開始一直在進行方向別和線路別方案的比較,正式的初步設計審查批復意見確定的是方向別方案。招標施工圖完成、并經過了一段時間后,又改為了線路別方案。方向別方案如圖9所示。

圖9 石家莊站方向別引入方案疏解形式

(1)受各種條件的限制,本站的疏解形式比較特殊,既不是基本的疏解形式,更不是完整的疏解形式,而是一個北端為最簡疏解、南端為完整疏解的組合性疏解形式。

(2)像長沙南站一樣,通過本站的跨線車均為停站車,所以,就未設置解決跨線車順向交叉的疏解線。

(3)北咽喉受城市規劃建設的影響,未設置相關的疏解線,德州方向的立折車與京廣客運專線有交叉干擾。但根據鐵道科學研究院仿真試驗,北咽喉能力滿足運輸需求。北咽喉 2030年客車對數:北京方向183對,其中始發 27對;德州方向 94對,其中始發 34對。仿真實驗結論:北端咽喉道岔中,全天平均利用率最高為 34%,高峰小時利用率最高為 57%,北端咽喉的能力具有一定富余。由此可見,在無相關疏解線的條件下,方向別方案也有一定能力滿足相應的運輸需求。

5 結語

目前,客運專線建設已處在高峰時期,已經建成、正在實施以及處在研究階段的兩條客運專線交匯點的大型客站均采用了線路別引入方案,主要原因是:方向別引入方案站內存在的交叉較多,咽喉區結構復雜且長度過長。筆者認為,根據前面的論述,只要合理設置一定數量的疏解線(不一定比線路別多),即可很好地解決站內交叉問題,并且合場布置,可縮小整個車站規模,降低工程投資,到發線使用也較為靈活;至于說咽喉區過長,皆因上下行正線均要連通基本站臺旁的到發線所致,就這點來說,線路別引入方案也是實現不了的,特別是 3條干線交匯、需要三場布置時更不可能。因此,是采用線路別引入方案還是采用方向別引入方案,應根據各引入線的主次、車流特點、地形地貌、地質水文、城市規劃建設等合理選用,并配以相應的疏解線。

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[2]鐵道第三勘察設計院集團有限公司.新建鐵路北京至石家莊客運專線石家莊樞紐修改初步設計[R].天津:2009.

[3]鐵道第三勘察設計院集團有限公司.新建鐵路長沙至昆明客運專線方案競選[R].天津:2008.