王順利，吳 剛，孫景冬

(西南交通大學(xué)峨眉校區(qū) 交通運(yùn)輸系，四川 峨眉 614202)

1 鐵路樞紐客運(yùn)站布局優(yōu)化模型

1.1 鐵路樞紐客運(yùn)站布局基本模式

鐵路樞紐客運(yùn)站布局可分為集中模式和分散模式兩種。集中模式是鐵路樞紐及地區(qū)范圍只設(shè)一個(gè)客運(yùn)站或客運(yùn)中心，辦理各方向的普速列車、客運(yùn)專線列車的作業(yè)，集高速、普速、市郊列車為一體的綜合性客運(yùn)站；分散模式是鐵路樞紐范圍設(shè)有兩個(gè)以上客運(yùn)站，根據(jù)樞紐及城市具體情況確定客運(yùn)站分工[1]。

我國鐵路樞紐滿足以下情況時(shí)應(yīng)考慮采用分散式布局[1]。

（1）鐵路樞紐所在城市的市區(qū)人口在150萬人以上，具有或正在建設(shè)城市軌道交通(地鐵或輕軌)的城市，以及城市形態(tài)為綜合型或形成都市圈的城市。

（2）作為路網(wǎng)性、區(qū)域性的客流集散中心，鐵路年客運(yùn)量為1500萬人以上，客流特點(diǎn)以辦理始發(fā)終到為主，呈現(xiàn)多種運(yùn)輸服務(wù)需求的，日均始發(fā)終到旅客列車在90對(duì)以上的城市。

（3）具有一條以上客運(yùn)專線引入，鐵路樞紐既有格局為并列式、組合式的城市。

（4）受既有客運(yùn)站地形、地物、地質(zhì)條件及拆遷工作限制的城市。

1.2 鐵路樞紐客運(yùn)站布局及選址基本原則

鐵路樞紐客運(yùn)站布局及選址基本原則[2]如下。

（1）以人為本，使乘客從出發(fā)點(diǎn)至客運(yùn)站的出行距離和時(shí)間最短、出行費(fèi)用最省、乘車方便，并減少和方便旅客換乘(含一種和多種運(yùn)輸方式間換乘)。

（2）以市場(chǎng)為導(dǎo)向，以經(jīng)濟(jì)效益為中心。城市客運(yùn)站是大型基礎(chǔ)設(shè)施，投入和產(chǎn)出應(yīng)成為鐵路運(yùn)營(yíng)效益評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)。與客運(yùn)站選址相關(guān)的拆遷費(fèi)、土建工程投資、建設(shè)工期等項(xiàng)目應(yīng)納入客運(yùn)站選址的約束條件。另外，還應(yīng)比較不同客運(yùn)站選址方案的運(yùn)營(yíng)費(fèi)用。

（3）鐵路樞紐客運(yùn)站布局及選址應(yīng)與城市總體規(guī)劃、城市公共交通規(guī)劃、城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃等相結(jié)合，引導(dǎo)和推動(dòng)城市交通的發(fā)展。

在鐵路樞紐客運(yùn)站布局及選址基本原則的基礎(chǔ)上，備選方案應(yīng)符合客流自然集散規(guī)律，有利于樞紐旅客列車開行，充分利用鐵路既有設(shè)備和城市既有的集散中心，同時(shí)應(yīng)具備良好的地質(zhì)條件和經(jīng)濟(jì)環(huán)境。

1.3 集中模式的客運(yùn)站布局優(yōu)化模型

鐵路樞紐客運(yùn)站集中模型的最關(guān)鍵問題是選址問題，根據(jù)客運(yùn)站布局及選址原則，在符合城市發(fā)展規(guī)劃的備選方案中，選擇旅客出行總費(fèi)用和工程投資費(fèi)用最低的方案為集中模式客運(yùn)站設(shè)置方案。集中模式客運(yùn)站選址優(yōu)化模型如下。

式中：S —集中模式客運(yùn)站年綜合費(fèi)用；i — 鐵路樞紐內(nèi)出行小區(qū)，共有 I 個(gè)出行小區(qū)；ui— 鐵路樞紐內(nèi)各出行小區(qū)每年前往客運(yùn)站乘車的人次數(shù)；ci—鐵路樞紐內(nèi)各出行小區(qū)旅客前往客運(yùn)站乘車的費(fèi)用；Z —建設(shè)或擴(kuò)建客運(yùn)站的工程投資；T —客運(yùn)站平均投資回收期，模型資金采用靜態(tài)計(jì)算，鐵路大型項(xiàng)目投資回收期一般取10年。

1.4 分散模式的客運(yùn)站布局優(yōu)化模型

鐵路樞紐內(nèi)有多個(gè)客運(yùn)站布局的備選方案時(shí)，應(yīng)綜合考慮各種備選方案，選擇綜合投資費(fèi)用最低的客運(yùn)站布局方案為最終方案。綜合投資費(fèi)用在計(jì)算時(shí)主要考慮如下。

1.4.1 客運(yùn)站建設(shè)工程投資費(fèi)用

客運(yùn)站分為新建客運(yùn)站和改建客運(yùn)站，客運(yùn)站的建設(shè)規(guī)模決定了客運(yùn)站的建設(shè)投資?？瓦\(yùn)站所在的位置不同，同等規(guī)模的客運(yùn)站投資也不同。

對(duì)于改建既有站項(xiàng)目，工程投資費(fèi)用計(jì)算如下。

式中：Z— 既有客運(yùn)站改建工程投資費(fèi)用；i —居民出行小區(qū)，共有 I 個(gè)出行小區(qū)；ui—各出行小區(qū)到客運(yùn)站的年出行人數(shù)；M —客運(yùn)站的既有規(guī)模(每年能辦理的客運(yùn)量)；m —工程投資系數(shù)，客運(yùn)站的位置不同，客運(yùn)站的建設(shè)投資也不同。

對(duì)于新建車站，工程投資費(fèi)用計(jì)算如下。

式中：Z′—新建客運(yùn)站工程投資費(fèi)用；N —新建客運(yùn)站基礎(chǔ)投資費(fèi)用；m′ —投資系數(shù)；ui—各出行小區(qū)到客運(yùn)站的年出行人次數(shù)。

1.4.2 機(jī)車車輛購置費(fèi)用

在分散式客運(yùn)站布局中，各客運(yùn)站需要購置機(jī)車車輛或動(dòng)車組等設(shè)備，而且購置的數(shù)目相差不大，因而在分散式客運(yùn)站優(yōu)化布局模型中對(duì)機(jī)車車輛購置費(fèi)不予計(jì)算。

1.4.3 樞紐內(nèi)的運(yùn)營(yíng)成本

各種客運(yùn)站布局方案運(yùn)營(yíng)成本的區(qū)別在于樞紐內(nèi)的運(yùn)營(yíng)成本不同，分散式客運(yùn)站運(yùn)營(yíng)成本計(jì)算如下。

式中：Y—運(yùn)營(yíng)成本；j —分散式客運(yùn)站布局方案中客運(yùn)站；k —樞紐內(nèi)各方向；l —樞紐內(nèi)各類列車，包括高速鐵路列車和普速鐵路列車兩種；ujkl—j 站前往樞紐 k 方向的乘 l 類列車的年人次數(shù)；Sjkl— j 站前往樞紐 k 方向的 l 類車在樞紐內(nèi)走行距離；λl— l類車單位運(yùn)營(yíng)費(fèi)用。

1.4.4 乘客前往各個(gè)車站乘車的出行費(fèi)用乘客前往各個(gè)車站乘車的出行費(fèi)用計(jì)算如下。

式中：X —乘客前往車站乘車的出行費(fèi)用；uij—每年從i小區(qū)前往 j 站乘各類車(含高速車和普速車)的總?cè)舜危籧ij為從 i 小區(qū)前往 j 站乘車的單位出行費(fèi)用。

綜合以上，分散式客運(yùn)站布局優(yōu)化模型如下：

式中：f —分散式客運(yùn)站布局工程及運(yùn)營(yíng)等總費(fèi)用；Zj— j 站建設(shè)的工程投資費(fèi)用；T —客運(yùn)站平均投資回收期，模型資金采用靜態(tài)計(jì)算，鐵路大型項(xiàng)目投資回收期一般取10年。

2 南寧鐵路樞紐客運(yùn)站布局優(yōu)化研究

2.1 南寧鐵路樞紐現(xiàn)狀及規(guī)劃

2.1.1 南寧鐵路樞紐現(xiàn)狀

南寧鐵路樞紐現(xiàn)銜接湘桂、南昆、南防3條干線及南環(huán)線，樞紐范圍東起湘桂線邕寧站，西至南昆線楊美站，南至南防線吳圩站。南寧鐵路樞紐共有車站13個(gè)，其中南寧站為客運(yùn)站，南寧南站為編組站，其余均為中間站或會(huì)讓站。南寧鐵路樞紐示意圖如圖1所示。

南寧站現(xiàn)有旅客列車到發(fā)線5條(含正線)，貨物列車通過線1條及貨物列車到發(fā)兼存車線4條，調(diào)車線4條；基本站臺(tái)1座，中間站臺(tái)2座，旅客地道1座，天橋2座。昆明端同側(cè)有南寧貨場(chǎng)，對(duì)側(cè)有南寧機(jī)務(wù)段；車站對(duì)側(cè)有客車段和客車整備存車場(chǎng)；柳州端連接北湖客車整備所。

南寧南站為一級(jí)三場(chǎng)站型，南、北到發(fā)場(chǎng)各有到發(fā)線8條和7條(含正線)，有效長(zhǎng)850m；調(diào)車場(chǎng)有調(diào)車線26條、尾部牽出線2條，雙推單溜自動(dòng)化駝峰1座。南到發(fā)場(chǎng)西側(cè)設(shè)有南寧南機(jī)務(wù)段運(yùn)用車間，北到發(fā)場(chǎng)北側(cè)東端設(shè)有南寧南貨場(chǎng)、供電段、牽引變電所等。

2.1.2 南寧鐵路樞紐規(guī)劃

南寧鐵路樞紐規(guī)劃方案中新建6條線路，如圖2所示。分別為湘桂線改造項(xiàng)目中柳州—南寧段的客運(yùn)專線，南寧—廣州的南廣線，南寧—昆明的云桂線，貴陽經(jīng)金城江到南寧的貴南線，連接北部灣3城市的南欽線，南寧至憑祥的增建二線。

柳南客運(yùn)專線北起柳州站，南至南寧站，沿線經(jīng)過來賓、黎塘，新建線路長(zhǎng)度223.3km，其中南寧市范圍內(nèi)103km，預(yù)計(jì)2012年建成通車。南廣線和柳南線規(guī)劃從北環(huán)線屯里引入南寧樞紐。

南廣線為全長(zhǎng)577km的快速鐵路，設(shè)計(jì)速度200km/h，預(yù)留速度250km/h，項(xiàng)目總投資410億元。建設(shè)時(shí)間為2008—2012年。南寧—廣州鐵路線路起點(diǎn)為南寧，沿線經(jīng)黎塘、貴港、梧州、肇慶，終點(diǎn)到廣州。

云桂線為745.747km的雙線高速鐵路，設(shè)計(jì)速度200km/h，預(yù)留速度250km/h。起于廣西南寧，經(jīng)平果、百色、富寧、石林，終止于昆明南站。云桂高速鐵路已于2009年12月開工建設(shè)，工期6年，工程總投資899億元。

圖1 南寧鐵路樞紐示意圖

圖2 南寧鐵路樞紐規(guī)劃引入線路示意圖

貴南線由貴陽經(jīng)金城江至南寧(在廣西境內(nèi)稱為金南線)，設(shè)計(jì)速度為200km/h，規(guī)劃從江西村方向引入南寧樞紐。

南欽線由南寧至欽州、北海、防城港，近期將新建雙線，設(shè)計(jì)速度為200km/h，規(guī)劃從南環(huán)線選擇合適站點(diǎn)引入南寧樞紐。

南寧—憑祥直通越南增建二線，設(shè)計(jì)速度200km /h，規(guī)劃從江西村方向引入南寧樞紐。

2.2 南寧鐵路樞紐客運(yùn)站布局模式確定

根據(jù)我國《鐵路“十一五”規(guī)劃》，我國將建設(shè)南寧、蘭州等10個(gè)區(qū)域性鐵路客運(yùn)中心，形成區(qū)域性的機(jī)客車檢修整備基地。

根據(jù)規(guī)劃，2010年、2020年南寧市區(qū)人口將分別達(dá)到690萬人、780萬人；中心城區(qū)人口2010年控制在210萬人，2020年控制在290萬人。鐵路樞紐既有布局呈環(huán)狀式，既有客運(yùn)站(南寧站)由于受到地形、地物及拆遷工作的限制，已經(jīng)無法進(jìn)行大規(guī)模改擴(kuò)建，客運(yùn)作業(yè)集中在一個(gè)客運(yùn)站，將對(duì)城市交通產(chǎn)生巨大壓力，因此南寧鐵路樞紐客運(yùn)站布局應(yīng)為多中心分散模式。

2.3 南寧鐵路樞紐客運(yùn)站備選方案確定

根據(jù)相關(guān)資料，南寧樞紐預(yù)測(cè)發(fā)送客運(yùn)量近期為0.8億人/年，遠(yuǎn)期為1.7億人/年。南寧站受到地形、房屋拆遷及周邊地塊的限制，其規(guī)模最多能達(dá)到15站臺(tái)面，而且南寧鐵路樞紐隨著近期南北城際鐵路建設(shè)，樞紐客運(yùn)系統(tǒng)將逐步形成“北主南次”、南北環(huán)線構(gòu)成的“環(huán)形”格局。

根據(jù)客運(yùn)站布局優(yōu)化原則，對(duì)南環(huán)線客運(yùn)站提出3個(gè)備選方案：那黃站、時(shí)蚌嶺站、天潭站。各站在路網(wǎng)中的位置如圖3所示。

經(jīng)過對(duì)比分析，那黃站址位于南環(huán)線北側(cè)、規(guī)劃五象新區(qū)南側(cè)，符合城市發(fā)展方向，有利于帶動(dòng)城市向南發(fā)展和兼顧北部灣經(jīng)濟(jì)圈軌道交通建設(shè)；南北城際鐵路銜接柳州、昆明方向車流順暢，設(shè)站條件好，而且具有發(fā)展的條件；充分利用南寧—屯里既有設(shè)備和能力，與既有南寧站聯(lián)系便捷；規(guī)劃的城市軌道交通3號(hào)線下穿南寧站，便于兩站間客流互達(dá)和實(shí)現(xiàn)與城市交通無縫換乘等優(yōu)點(diǎn)，那黃站址為南環(huán)線客站的優(yōu)選方案。

北環(huán)線既有客運(yùn)站為南寧站，考慮到北環(huán)線客運(yùn)量比較大，增加鳳嶺站做為客運(yùn)站的備選方案。

圖3 南寧鐵路樞紐客站位置示意圖

2.4 南寧鐵路樞紐客運(yùn)站布局優(yōu)化方案選擇

2.4.1 備選車站工程投資費(fèi)用

根據(jù)客運(yùn)站布局優(yōu)化原則，提出3個(gè)備選方案：南寧站(備選站1)、那黃站(備選站2)、鳳嶺站(備選站3)。各備選站主要工程投資見表1。

表1 備選站主要工程投資表 億元

2.4.2 備選車站規(guī)模

各備選站由于設(shè)備不同，辦理作業(yè)主要有兩類：客運(yùn)機(jī)車牽引的旅客列車和動(dòng)車組列車，備選站的辦理規(guī)模如表2所示。

表2 備選站最終規(guī)模容量表 萬人/年

2.4.3 樞紐內(nèi)最短徑路

對(duì)于3個(gè)備選站，前往各個(gè)方向不同性質(zhì)列車最短徑路如表3所示。

2.4.4 南寧市出行小區(qū)的劃分

經(jīng)調(diào)查分析，南寧市應(yīng)分為6個(gè)出行小區(qū)，如圖3所示。各小區(qū)到備選站所需費(fèi)用見表4。

由于城際鐵路一般采用動(dòng)車組列車，因而將出行旅客分為普速列車旅客和城際列車旅客，表5、表6分別為2020年小區(qū)的出行人數(shù)。

表4 出行小區(qū)到備選站出行費(fèi)用表 元

表5 普速列車旅客出行人數(shù) 萬人/年

表6 城際列車旅客出行人數(shù) 萬人/年

2.5 計(jì)算結(jié)果

根據(jù)公式(6)，結(jié)合南寧樞紐特點(diǎn)，在滿足近期運(yùn)量需求的前提下，對(duì)樞紐內(nèi)客運(yùn)站布局方案進(jìn)行比較，計(jì)算結(jié)果見表7。

表7 客運(yùn)站布局方案比選匯總 萬元

根據(jù)表7可知，在總目標(biāo)值費(fèi)用最低的前提下，南寧鐵路樞紐客運(yùn)站布局優(yōu)化取2站方案比較合適，即南寧站擴(kuò)建和新建那黃站。

：

[1]王 南，朱志國. 客運(yùn)專線條件下鐵路樞紐客運(yùn)站布局優(yōu)化[J]. 西南交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2008(6)：388-403．

[2]王 南. 高速客運(yùn)站設(shè)置的系統(tǒng)優(yōu)化研究[D]. 成都：西南交通大學(xué)，2008.