高速鐵路引入樞紐及站型布置研究

李長淮,宋 劍

(中鐵第一勘察設計院集團有限公司線路運輸處,西安 710043)

1 規劃中高速鐵路客運站特點

根據《中長期鐵路網規劃》(2008年調整),至2020年,為滿足快速增長的旅客運輸需求,要建立省會城市及大中城市間的快速客運通道,規劃了“四縱四橫”等客運專線以及經濟發達和人口稠密地區城際客運系統,建設客運專線 1.6萬 km以上。根據 2006年版《全路主要鐵路樞紐總圖規劃概要》資料統計(表1),至 2020年,50個樞紐規劃客運站 120個,其中主要客運站 85個,輔助客運站 35個,主要客運站占客運站總數的 70.8%,輔助客運站占客運站總數的29.2%,日開行客車10 717對,其中始發終到客車4 673對,占 43.6%,城際客車2 155對,占 20.1%,通過客車3 889對,占 36.3%;年規劃旅客發送量183 170萬人,50個樞紐所在地人口 32 774萬人 (占全國人口的24%),人均年旅行 5.56次。一個客運站服務 273萬人。

表1 全國 50個樞紐客運系統規劃(2020年)特征

根據 2008年版《鐵路地圖集》,并結合《全路主要鐵路樞紐總圖規劃概要》統計及補充,客運站增加 3個,總數調整為 123個,其站型特征分布見表2。

根據表2,分三場并列布置的占 8.94%,分兩場并列布置的占 27.64%,合(單)場布置的占63.41%。分場布置在新一輪規劃中增加顯著,已占 1/3以上。詳細分析統計資料來源反映,在大型及特大型樞紐中,基本以分場布置為主,已適應多條客運專線引入及快速轉線,簡化及縮短車站咽喉布置,同時滿足高頻次接發車要求是本輪規劃客運站布置的最顯著特點之一。

表2 全國 50個樞紐客運站規劃(2020年)特征

2 高速鐵路引入樞紐的方式

鐵路客運系統是隨城市的發展逐步發展起來的,既有客運站一般均位于城市中心區,隨著城市的急劇擴張及功能區定位的調整,鐵路客運系統也存在調整整合的問題。高速及客運專線引入樞紐,需結合城市規劃,鐵路客運系統調整及新線引入,在總圖規劃的基礎上,結合各線功能定位、結合城市規劃條件,系統研究引入方式。一般有下列幾種方式。

2.1 引入既有站方式

一般有兩種形式,一是沿既有通道引入,二是開辟新通道引入。

2.1.1 高速鐵路沿既有通道引入既有站

可分為 3種形式:地面(含高架)引入,地下引入及地面與地下相結合的混合引入方式。

地面(含高架)引入方式:線路引入沿既有通道,能充分利用既有鐵路土地資源及城市對鐵路的控制預留土地、綠化帶資源,在具體的引入方式上,結合沿線建構筑物分布,線路技術條件及所處位置、拆遷成本,進行系統比較。該方式優點是一般能充分適應城市規劃,不對城市規劃產生新的分割,土地利用率高,一般地方政府容易接受,能充分利用既有資源。缺點是線路條件受諸多因素控制,線路標準可能降低,拆遷成本相對較高,施工及過渡相對困難,改移鐵路設備較多,影響安全的因素較多。一般在樞紐方式上優先采用。

地下引入方式:線路既有通道在地下引線,在車站前引出地面,設地面車場。該方式優點是線路條件較好,引線位置相對靈活,拆遷成本低。缺點是工程成本高,施工風險大,養護維修相對困難,維修成本高。一般在引入樞紐方式上,不建議采用。

地面與地下相結合的混合引入方式:該方式結合了地面(含高架)引入方式工程相對明確,風險小、投資低、與地下引入方式的引線靈活,技術標準適應性強等優點的基礎上,產生的一種混合引線方式。其適應性強,宜明線地段則布置明線工程,可降低工程投資,因明線工程引起技術標準降低使系統不能接受時、引起巨大拆遷或對個別敏感地段不能使用明線工程(如軍事)時,可采用暗線通過的方式。一般在引入樞紐方式上結合控制點,在地面(含高架)引入方式不能完全適應的情況下,可以采用。

結合既有車場及新建車場的技術條件,對引入車場還有不同的方案,有新線引入新建場、既有線及既有車場不改建與新建線引入既有場、還建既有場等形式。

2.1.2 高速及客運專線開辟新通道引入既有站

就引線方式而言,與高速及客運專線沿既有通道引入既有站一樣,也有 3種引線形式,其引線方式的本質沒有變化。對具體工程而言,很少采用開辟新通道引入既有站的方式。其缺點一是不能利用既有通道土地資源,二是對城市規劃影響太大,地方政府很難接受,三是工程成本高,需要協調的社會問題增多;優點是其施工對既有線運營影響小、既有線安全性相對較高。

2.2 高速及客運專線引入新建客運站方式

根據城市不斷發展需要,為完善城市功能,在既有樞紐客運系統很難完成城市日益增長的客運需要的情況下,一般結合城市規劃、發展方向、區域功能定位、鐵路新線引入、既有客運系統能力及設備布置,客運站設置條件及分工、布置新的客運站,進行鐵路樞紐總圖規劃,完善城市規劃內容,作為城市發展的綱領性文件,指導城市發展。

客運站位置:根據城市發展方向,在樞紐客運站合理分工的基礎上,結合新線引入條件,系統研究新建客運站地點的選擇。一般有兩種情況,新建站遠離既有鐵路徑路,需開辟新通道引入;另一種情況是在既有通道上,將既有車站進行改建為客運站。關于新建客運站地點的選擇,理論上成熟的方法眾多,比較著名的有重力重心法、運籌學中的 0-1規劃法,專家評估法等,可參見相關的研究成果文獻。現實中,結合城市規劃及線路引入條件,客運站間的合理分工,可供選擇的客運站位置不多,對這不多的客運站位置,在樞紐總圖規劃布置時,進行系統比較及評價,一般能解決新建客運站位置確定問題。

引入新建站方式:對于在既有通道上,將既有車站進行改建為客運站的情況,可沿用引入既有站 3種方式進行方案選擇。對于新建站遠離既有鐵路徑路的客運站站址,結合新客站選址,地方政府一般在城市規劃中,對車站、引線等位置在規劃上進行預留控制,拆遷量不大,為滿足城市道路系統設置,一般采用明線地面(含高架)引入方式,其優點是工程相對簡單明確,拆遷量小,技術條件好,工程投資小;缺點是占地多。為避免過多占地,往往將幾個方向的新建線引入納入一個城市規劃公用走廊,為新建線明線引入創造了條件。地下引入及地面與地下相結合的混合引入方式很少在引入新建站時采用。

3 高速鐵路站型布置

3.1 高速及客運專線客運站總體研究

對新建通道客運專線的中間站及越行站,一般采用一場式布置,根據所處位置,一般位于地市所在地中間站,車站采用島式站臺布置,2個島式站臺或 2個島式加 1個基本站臺,適應 50～70萬人口城市客流量,3個島式站臺或 3個島式加 1個基本站臺,適應 70～100萬人口城市客流量,根據客車開行方案,一般設置或預留立折線或立折環線,滿足動車組始發終到作業。對其他中間站或越行站,一般采用兩個側式站臺夾 4線的布置形式。由于采用列控方式運行,線路能力與車站間距設置無關,站間距離受維修養護時間及維護機械能力、非正常運行條件下逆向運行線路能力等因素控制,一般 50～60 km為宜,最大不超過 100 km,最小不宜小于 20 km。

對沿既有通道走行的客運專線的中間站及越行站,一般結合既有站布點。根據客運專線車站布點原則,新設客運專線中間站或越行站與既有線車站并場布置,目的為集中鐵路運輸設備及資源,適應城市規劃,便于運營管理,降低運營成本。

對樞紐內客運站,高速及客運專線引入既有站時,為了簡化高普速系統間控制的復雜性、提高安全性,減少相互干擾,提高運輸效率,一般按普速場、高速場并列布置,即高普并場布置;對有多條客運專線、城際鐵路引入的大型客運站,一般設置普速場、城際場、高速場,三場并列;根據客運專線相互間貫通方式及引入位置的不同,城際場普速場與高速場有不同的排列順序;在多條客運專線引入時,一般設置兩個及以上高速場。根據表1反映,在大型客運樞紐客運站設計中,全部采用兩場及以上并場方案,目的就是為了簡化咽喉結構,縮短站坪長度,減少站內行車干擾,適應高密度、長時間、連續不斷的到發需要,提高車站運輸效率。

對于分場布置,為了解決列車跨線轉線問題,可采用在車站兩端設置跨線聯絡線,均采用立交疏解形式。根據疏解位置的不同,一般有站內疏解與站外疏解兩種形式。

根據對已設計的客車對數與車站規模對應關系及模擬資料分析統計,大致對應關系為:普速 1條站臺線辦理 9對/d始發終到客車,高速 1條站臺線辦理 15對/d始發終到客車,其他客車換算成始發終到客車,作為設計客車對數與確定站場規模的對應關系的依據,以便快速確定站場設計規模,進行站場布置方案研究。

對客運專線站場系統本身而言,1條貫通車站的客運專線,一般設置 1個車場。對大型樞紐客運站,根據車站兩端作業量及工程條件,設置動車存車場或動車運用所。對有第三方向引入或引出的客運專線,一般采用 1個車場的布置方案,通過設置平行進路,完成轉線及同時接發車,在第三客運專線方向引入的對端,設置立折線,處理折角運輸,如設置“之”形徑路立折線或者環形立折線。

對有 2條及以上貫通樞紐的客運專線引入同一客運站時,一般原則上按分場布置,設置兩個及以上車場。如鄭州新客站設京廣客運專線場與徐蘭客專場(兩場)、西安北客站設鄭西蘭客專場與西成西同客專場加關中城際車場(三場),南京南設有京滬高速車場、滬漢蓉與寧杭城際車場、寧安城際與滬寧城際 3個車場等。

3.2 高速及客運專線客運站具體站型研究

1條高速或客運專線貫通式引入樞紐,車場獨立設置或與既有車場并列布置,無折返作業時,布置見圖1,有折返作業時布置見圖2,適應中間站。

圖1 1條高速或客運專線貫通式引入樞紐

圖2 1條高速或客運專線貫通式引入樞紐(一端有折返)

2條高速或客運專線引入樞紐,其中一條貫通式,另一條從車站引出(第三方向),車場獨立設置或與既有車場并列布置,不設跨線聯絡線,有折返作業,布置見圖3、圖4,適應中間站、中型及大型客運站。

圖3 2條高速或客運專線引入樞紐(設立折線)

圖4 2條高速或客運專線引入樞紐(設立折環線)

圖3折返作業及 C、B方向間的折角運輸通過設置立折線進行,優點是工程簡單,缺點是 C、B方向間折角運輸時,如不采用反發,則列車(載客)需在折返線上轉線,效率低,否則,C、B方向間需設聯絡線,增加工程。

圖4是為了克服圖3折角運輸效率不高的缺點,將立折線按環線設計,已提高運輸效率,工程相對較大。

圖5是按一端疏解,C、B方向間折角運輸按設置反接線,采用反接正發的方式,正線兩側車場混用設計,適應另一端無法設置立折線時的特殊情況,相對圖3、圖4工程較大。

圖5 2條高速或客運專線引入樞紐(在引入段疏解)

圖6是 2條客運專線在車站貫通,且兩線間有跨線車(A、C間及 D、B間),并有折角運輸的情況下(A、D間及 C、B間),車場兩端需設置跨線聯絡線,處理折角運輸的連接線,一般適應大型特大型客運站。

圖6 2條客運專線在車站貫通

圖7是在既有站旁有 2條客運專線在車站貫通,設置 2個高速場的情況下的布置圖,一般適應大型及特大型客運站。

圖7 2條客運專線在車站貫通,與普速場并列

當然,對樞紐內大型及特大型客運站,不僅有正線引入、車場設置,還有動車存車場或運用所、進出動車存車場或運用所走行線設置,其車場兩端疏解及咽喉更加復雜,需根據車流組織、開行方案,結合工程設置條件,進行系統分析比較,在滿足運輸及市政規劃的條件下,選擇技術經濟合理的方案。

4 高速及客運專線引入樞紐及站型實例

4.1 哈大客運專線引入長春樞紐

采用在長春市西側開辟新通道,設長春西主要客運站,由長春西設聯絡線沿青林路預留的城市軌道徑路及防風林帶穿行引入長春站既有客場北側,設置高速場,長吉城際鐵路從高速場東端引出,在站內與聯絡線貫通。為解決吉林方向與哈爾濱方向間交流,在聯絡線楊家粉坊設線路所,向北設至哈大客運專線崔家營子線路所間聯絡線,見圖8。

圖8 長春鐵路樞紐總平面布置示意

4.2 哈大客運專線引入哈爾濱樞紐

哈大客運專線沿既有哈大線通道東側引入,線路下穿繞城高速公路,上跨王崗垃圾場,沿既有哈大線王崗車站東側布線,下穿王孫聯絡線及哈爾濱南至夏家聯絡線,與齒輪路北設哈爾濱西客站,出站后正線接改建的既有哈大線引入既有哈爾濱客站既有車場,同時從夏家線路所改建既有哈大線,在哈爾濱西客站高速場西側并列布置普速車場,普速正線出站后沿既有通道改建引入哈爾濱站既有客場西側,并列新建高速車場,出站后接哈齊城際鐵路。在哈爾濱西客站南端客運專線向普速線設跨線聯絡線兼動車走行線,在哈爾濱西客站高速場南端正線兩側設動車走行線,并行至王崗垃圾場北側進行疏解,在垃圾場以南、哈大客專正線以東,沿哈大客專正線設置動車運用所,高速公路以北布置存車場,以南設檢修庫。見圖9。

圖9 哈爾濱鐵路樞紐總平面布置示意

4.3 蘭新第二雙線

蘭新第二雙線引入哈密鐵路地區:線路沿既有蘭新通道引入既有哈密站客運車場,拆除既有客運車場,新建高速車場,在高速場北側既有貨運系統調車場位置還建普速車場,新建哈密鐵路地區貨運南環線,在南環線上設哈密東編組站,還建解編系統。見圖10。

圖10 蘭新第二雙線引入哈密樞紐方案示意

蘭新第二雙線引入烏魯木齊樞紐:線路沿既有蘭新通道引入既有烏魯木齊站,在既有客場西側新建高速客場,作為中間站,出站后沿既有蘭新通道引線至蘭新線二宮既有站,在既有二宮站車站位置新建高速場,在高速場西側新建普速客運車場,高速線向北出站后設至既有蘭新線的聯絡線,在開發區二期位置設置動車存車場。見圖11。

圖11 蘭新第二雙線引入烏魯木齊樞紐方案示意

5 結語

根據全路樞紐最新規劃成果,對高速及客運專線客運站的特點進行了統計分析,結合哈大客運專線引入長春、哈爾濱樞紐,蘭新第二雙線引入哈密、烏魯木齊樞紐的工程實踐,探討客運專線引入樞紐的形式及站型布置方案,總結客運專線引入樞紐的規律及客運站布置站型,以期對客運專線引入樞紐及客運站合理布置提供經驗借鑒,更好地服務于我國大規模鐵路建設,滿足小康社會人們出行要求。

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