跨海及內河鐵路輪渡站站場設計

吳易甲，池弘福

（浙江海洋大學海運與港航建筑工程學院，浙江 舟山316022）

跨海及內河鐵路輪渡站站場設計

吳易甲，池弘福

（浙江海洋大學海運與港航建筑工程學院，浙江 舟山316022）

鐵路輪渡站是構成整個鐵路輪渡系統的重要組成部分之一。目前我國跨海及內河鐵路輪渡站站場布局與設置仍有較多不合理處，給加快鐵路運輸造成了一定的瓶頸。現對傳統跨海及內河鐵路輪渡站站場布置進行分析，針對其缺陷及不合理處提出幾種改進方案，達到優化站場布置的目的，提高列車周轉速度、擴充鐵路輪渡站運能。

跨海；內河；鐵路；輪渡站；站場

我國鐵路輪渡主要分為2類，一類為跨海鐵路輪渡，另一類為內河鐵路輪渡。目前跨海鐵路輪渡主要有2條，一條位于大連渤海灣“煙大鐵路輪渡”，另一條位于海南瓊州海峽“粵海鐵路輪渡”。內河地區主要集中在長江沿岸，主要有南京鐵路輪渡、蕪湖鐵路輪渡、曹娥江鐵路輪渡、新長鐵路輪渡等。但由于大橋的貫通，絕大部分已作戰備使用，現僅剩新長鐵路輪渡仍在服役。上述鐵路輪渡站站場布局單一，作業程序復雜，給鐵路運輸帶來了一定的影響。主要問題集中在列車上下渡船耗時耗點上。目前我國在此領域的研究絕大多數是通過對待渡場的改建來緩解列車上下渡船的耗時耗點問題。但在眾多研究中，有一個問題并未解決：由于鐵路輪渡渡船結構較為特殊，列車只能從船尾單向上下；因此，每次擺渡后列車整體前后都會出現換向。這種現象在一定程度上給列車后續停靠站客貨運組織及列車編組帶來麻煩，無形當中給各個區段站增加工作量、減慢列車周轉速度、降低線路運能等。本文意在通過對鐵路輪渡站站場布置改進，引入機務部門的“三角線換向”法、“燈泡線換向”法，結合目前已有鐵路輪渡站站場布置方案，解決上述因擺渡后造成的列車首尾整列換向問題。

1　傳統跨海及內河鐵路輪渡站概況

1.1傳統鐵路輪渡主要設施組成及作業流程

由于地理位置因素，鐵路輪渡在一定程度上成為一種必不可少的交通運輸方式。它和其他車客渡的不同點在于：鐵路車輛尺寸長大，由港口登上渡輪需要連續通過棧橋，并且一切貨物都要通過船岸相互銜接的設施，將一列2 000 t左右的列車轉運至渡船上，整個過程要牽涉到方方面面［1］。

鐵路輪渡的組成一般由：港池、泊位（碼頭）、渡輪（船）、棧橋和輪渡站，五為一體緊密結合［2］。其中，輪渡站是本文重點分析對象，其主要設備及相應作業流程如圖1所示。

圖1　鐵路輪渡站作業流程Fig.1　The process of railway ferry station operation

1.2傳統鐵路輪渡站站型布置概況

目前，我國鐵路輪渡站（到發場、待渡場）站型平面布置主要有5種形式。

1）混合式站場布置。該站場布置是將待渡場與到發場合并，使其具有極高的綜合性。車站設備布置緊湊，能夠節省用地及工程投資，便于運營管理。但作業過程中調車作業量和作業時間都要增長，影響輪渡能力，不適用于大能力輪渡站［3］。

2）縱列式站場布置。該站場布置方式是將到發場和待渡場及棧橋布置在一條順直的縱軸線上，這種布置方式使列車從接入到上船的這一過程中走行路徑短。該站型的布置對場地要求較高，占地面積較大，站坪較長。

3）帶轉角縱列式站場布置。該站場布置主要為到發場與待渡場不在同一軸線上，兩場之間的場間聯絡線以帶轉角的小半徑曲線相連。從本質上看各車場的位置關系以及作業方式等效于標準縱列式站場；因此該類站作業仍可保持縱列式流暢的優點。

4）半縱列式站場布置。半縱列式站場的到發場和待渡場雖然呈縱列式布置，但是其接車方向和縱列式相反；因此作業過程與橫列式站場相同。其優點為車站結合地形、地貌、因地制宜并節省土石方工程。缺點為除具有橫列式輪渡站缺點外，還要增加鋪軌工程［4］。

5）橫列式站場布置。該站場的布置是將待渡場與到發場兩場橫向平行并列布置，兩場間設有盡頭式牽出線，轉場作業由調機通過牽出、轉線、折返來實現轉場功能。

綜上所述，目前各型站場布置都有其相應的優缺點。如何合理、因地制宜的對鐵路輪渡站站場選型、布置對提高鐵路輪渡站列車周轉速度及擴大運能具有重大意義。

2　列車擺渡前后換向問題分析

我國目前3大鐵路輪渡站場布置均采用標準縱列式及帶轉角縱列式站場布置。該布置方法存在列車經擺渡后首尾互換的問題。現對已有鐵路輪渡列車上下渡船進行分析，結合換向后列車上下渡船進行對比，擬引用傳統鐵路機車換向方法來解決列車經擺渡后首尾互換的問題。

2.1現有列車上下渡船與改進后上下渡船對比分析

1）現有列車上下渡船方法。現以一列9節編組的列車按普通上下渡船為例進行分析：當列車到達待渡場后，本務機解掛，由駐站調機從列車尾部9號車廂開始，將待渡車輛拆成3組推送上渡船，待渡船到達對岸后，由對岸駐站調機從原列車尾部9號車廂開始再將列車重新編組，隨后由本務機牽引離開。可以看出，列車在擺渡前后首尾發生了變化，原位于列尾的9號車廂經擺渡后變成了機后一位，整列車的編組順序與原來完全相反（見圖2）。

圖2　列車上下渡船前后換向對比Fig.2　Comparison between the train on and down the ferry

2）改進后列車上下渡船方法。假設列車到達待渡場后已經完成了換向，那么第1組上船的是9-7號車廂，第2組為6-4號車廂，最后1組為3-1號車廂。當列車到達對岸后，對岸調機可從1-3號車廂開始重新編組，待編組完畢后，車列序位不變，機后一位仍是1號車廂（圖2）；因此，列車在上船之前先完成換向，不僅能使其到達對岸后無需考慮前后序位發生改變；而且待編組后可直接快速離開，加快了渡輪的周轉速度，提高了碼頭及輪渡的運能。另需指出的是，待渡列車在進行上船前換向和推送時可由本務機到站后直接完成，無需再進行解掛作業。而到達對岸后的編組也可由下一區間本務機直接完成，待編組完畢只需進行簡易試風后即可離開。這不僅節省了向輪渡站派遣駐站調機，同時也加快了列車到達和離開輪渡站的速度。

2.2利用傳統鐵路機車換向方法來改進列車上下渡船換向的問題

目前，我國鐵路機車換向方法主要有2種：“三角線換向”法、“燈泡線換向”法，見圖3。該2種換向方法起源于解決蒸汽機車及一部分單司機室內燃機車和電力機車到站后折返的問題。現對該2種換向方法予以簡單介紹。

1）“三角線換向”法。“三角線換向”法是一種利用三角原理將線路組合成一個三角形，機車經2次折返后完成換向的方法。具體步驟如下：待換向機車由A點駛入，經1號道岔左側引入B點再折返經2號道岔左側引入至C點完成整個換向過程。該換向方法雖然簡便，但應注意在總圖設計中，應盡量減少占地面積［5］。

2）“燈泡線換向”法。燈泡線的換向原理是將一待換向機車通過引線引入環型線路，經繞行后原路駛出完成換向。因其布局從空中俯瞰像一盞燈泡，故而得名。目前我國大型燈泡線有湘桂黎塘燈泡線、南疆鐵路燈泡隧道、濟西編組站燈泡線、南京西站燈泡線等。小型專用燈泡線有大秦鐵路秦皇島站、朔黃鐵路日照站、平齊線木家店站等［6］。現在越來越多的地鐵車輛段也設置了“燈泡線”供列車換向使用，以減少車輪偏磨帶來的一系列問題［7］。

圖3　傳統機車換向法Fig.3　Traditional locomotive reversing method

3　改進后的輪渡站站場布置與規劃

目前鐵路輪渡站在站場布置上各有其優缺點，但列車經擺渡后首尾換向問題并未解決。由于渡船的結構特殊，需解決此問題只能在陸地上通過對現有各類站場布置進行改造予以解決。如何充分發掘輪渡站運輸能力，優化運輸組織方式，是當前必須解決的問題［8］。現將前述“三角線換向”法、“燈泡線換向”法與傳統5種站場布置結合分析，以此來解決上述問題。

3.1三角雙向半縱列交叉式站場布置

三角雙向半縱列交叉式站場布置是一種將“三角線換向”法與“半縱列式站場布置”相結合，通過交叉式進路使列車在上船之前完成換向作業，下船后無需再換向，待編組后可直接離開的快速作業方法（圖4）。

該站場作業流程如表1，表2所示。

表1　待渡及下船列車調車作業基本步驟Tab.1　The basic step of waiting ferry and disembarking boat train

表2　三角雙向半縱列交叉式站場各場作業流程一覽Tab.2　The operation flow of triangle bidirectional half tandem and cross type station

圖4　三角雙向半縱列交叉式站場布置Fig.4　The triangle bidirectional half tandem and cross type station

由表1～表2可知，此種站場布置優點主要體現在其能同時接受與發出2個方向到達及離場列車，車站布局較為緊密、集中；以調度中心為核心，可同時負責4個分場的運作。需在此指出的是，該站場布置也可改造為小型樞紐站，具體方案為將I場與II場改造為綜合性編組站，當有零解列車分別抵達I場、II場后，可將待渡列車甩掛，剩余列車經由兩場間聯絡線迂回離開；同樣，下船列車也可編掛在零解列車中離開本站。該行車方式可充分擴大輪渡站運能，使其不僅具備擺渡功能，同時兼有路網車流分流作用。因該站場布置方式具有半縱列式站場布置的特點，各場工作職責分明，互不影響；途徑零解列車的調車作業不影響輪渡站正常上下船取送車作業；因此，該站場具有廣泛的應用前景及提升和再改造空間。該種站場布置在占地面積上較大；因此在設計時應盡可能的將碼頭前沿部分設置緊湊，各場間縮短距離，減小場間聯絡線曲線半徑。

3.2三角雙向混合交叉式站場布置

三角雙向混合交叉式站場布置是一種將“三角線換向”法與“混合式站場布置”相結合，通過交叉式進路使列車在上船之前完成換向作業，下船后無需再換向，待編組后可直接離開的快速作業方法（圖5）。

該站場布置主要是將原三角雙向半縱列交叉式站場到達場與待渡場合并。合并后其同樣能同時接受與發出2個方向的到達及離場列車，且車站布局更為簡便，而原4個分場也縮減為2個分場加一線路所，此布置對集中管理更為方便，且節約土地。但不具備小型樞紐改造空間，只適用于純輪渡站使用。

3.3三角雙向環到混合式站場布置

三角雙向環到混合式站場布置與上述三角雙向混合交叉式站場布置一樣，是一種將“三角線換向”法與“半縱列式站場布置”相結合，通過環到線使列車在上船之前完成換向作業，下船后無需再換向，待編組后可直接離開的快速作業方法（圖6）。

圖5　三角雙向混合交叉式站場布置Fig.5　The triangle bidirectional mixed and cross type station

圖6　三角雙向環到混合式站場布置Fig.6　The triangle bidirectional ring arrival and mixed type station

此種站場與三角雙向混合交叉式站場布置相似，其不同處主要是取消了線路所并將原聯絡線向輪渡碼頭前沿移動，采用大型編組站環到線的方式將兩場連接。此站場布置亦可同時接受與發出2個方向的到達及離場列車，車站布局不僅簡便，還能避免交叉式進路。此站場布置也可改造為小型樞紐站，零解列車可直接通場，經環到線到達需作業場，甩掛待渡車列后離開。下船車列也同樣可編掛在零解列車中離開；因此，該場布置具有廣泛的應用前景及提升和再改造空間。該種布置因將站場集中于碼頭前沿；因此占地面積不大，但對環到線最小通過曲線半徑要求較高，為了更好的節省土地，使兩場間布置更為緊湊，應盡可能的使曲線距離縮短。

3.4燈泡橫列式站場布置

燈泡橫列式站場布置是一種將“燈泡線換向”法與“橫列式站場布置”相結合，使列車在上船之前完成換向作業，下船后無需再換向，待編組后可直接離開的快速作業方法（圖7）。該站場作業流程如表3，表4所示。

表3　待渡及下船列車調車作業基本步驟Tab.3　The basic step of waiting ferry and disembarking boat train

表4　燈泡橫列式站場各場作業流程一覽Tab.4　The operation flow of bulb mixed type station

由表3～表4可知，該站場布置利用了燈泡線流水換向的特點。體現在整個過程中列車只需向一個方向前行即可完成換向作業。該布置方法使車站整體工作十分流暢。但該方法只適用于純輪渡站，無改造、提升空間。

3.5燈泡混合式站場布置

燈泡混合式站場布置與上述燈泡橫列式站場布置相似，是一種將“燈泡線換向”法與“混合式站場布置”結合，使列車在上船之前完成換向作業，下船后無需再換向，待編組后可直接離開的快速作業方法（圖8）。

該站場布置較前述燈泡橫列式站場布置更為簡單，主要體現在整個車站所有工作全部集中在一個場內完成。但該布置方式只能接發一個方向的列車，沒有改造與提升空間，車站只適用于純輪渡站使用。結合燈泡線布置的站型占地面積都相對較大，該種布置方式應盡可能的將線路上各場集中布置，只留單線迂回來減少用地面積。

圖7　燈泡橫列式站場布置Fig.7　The bulb open-train station

圖8　燈泡混合式站場布置Fig.8　The bulb mixed station

4　結論

研究表明，通過對傳統站場布置進行分析，結合上述5種改進后的站場布置，不僅解決了列車上下渡船首尾換向的問題，而且個別站場布置在設計上還留有一定的改造和提升空間。過去我國鐵路建設重視提高線路通過能力，忽視樞紐及車站等點的通過能力，導致運能不足，難以滿足運輸市場需求［9］。鐵路輪渡改造的定位不能僅局限于解決目前已存在的問題，作為整個路網當中一個重要組成部分，不能孤立的將其看作只用于解決跨海或渡江的手段，應將其并入路網，起到和陸域車站一樣，能分流車流及緩解運能緊張、提高運力的作用。

［1］王克家.鐵路輪渡的渡輪簡介［J］.科學技術通訊，1997（3）：29-33.

［2］韓長生，鐘成，黃廣理.瓊州海峽輪渡站待渡場場型研究［J］.鐵道標準設計，2006（S1）:230-234.

［3］袁光明，黃廣理，鄭才輝.海上鐵路輪渡站站型的研究［J］.鐵道標準設計，2006（S1）：234-237.

［4］陳剛，鄭才輝，黃廣理.海上鐵路輪渡站設計［J］.鐵道標準設計，2006（S1）：238-241.

［5］李相林.關于三角線與轉車盤選用原則的探討［J］.鐵道標準設計，1990（1）：43-46.

［6］李成龍.中電投白城電廠鐵路專用線接軌方案研究［J］.鐵道標準設計，2010（3）：23-25.

［7］朱震，高彬.地鐵車輛段列車調頭線的網絡切換方案探討［J］.鐵路通信信號工程技術，2015（3）：58-60.

［8］于天峰.煙大鐵路輪渡運輸組織方案優化探討［J］.鐵道貨運，2013（6）：23-26.

［9］王順利，王正彬，陳東.鐵路樞紐客運站布局優化研究［J］.華東交通大學學報，2013，30（1）：71-75.

（責任編輯劉棉玲）

Design of Cross-sea and Inland Railway Ferry Station

Wu Yijia，Chi Hongfu
（College of Shipping and Port Construction Engineering，Zhejiang Ocean University，Zhejiang 316022，China）

Railway ferry station is an important part of the railway ferry system.At present，there are still many unreasonable places for China’s cross-sea and inland railway ferry station layout and settings，causing a bottleneck to accelerate railway transportation.This paper conducts an analysis of the traditional cross-sea and inland railway ferry station.It then puts forward some improvement plans concerning its defects to optimize the station field arrangement，improve the velocity of train and to enlarge the transport capacity of railway ferry station.

cross sea；inland；railway；ferry station；station

U291.7+5

A

1005-0523（2016）04-0087-07

2015－11－28

吳易甲（1984—），男，碩士研究生，研究方向為交通運輸工程通航安全保障技術。

池弘福（1963—），男，副教授，碩士生導師，研究方向為交通運輸工程通航安全保障技術。