左 武

(中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司線站處,武漢 430063)

1 鄭州鐵路樞紐客運(yùn)系統(tǒng)概況

既有京廣客專、徐蘭客專，在建鄭萬鐵路、鄭阜鐵路、鄭濟(jì)鐵路、鄭太鐵路(其中鄭焦段為城際鐵路已建成)共同構(gòu)成了鄭州鐵路樞紐客運(yùn)系統(tǒng)“m”字形格局；城際鐵路：既有鄭開城際、鄭焦城際、鄭機(jī)城際，在建新鄭機(jī)場至鄭州南站城際鐵路，鄭開城際延長線，規(guī)劃鄭州至登封至洛陽、鄭州至許昌、鄭州至新鄉(xiāng)等城際鐵路構(gòu)成了樞紐城際網(wǎng)絡(luò)；普速鐵路的京廣鐵路、隴海鐵路相交于城市中心，并設(shè)鄭州站。

規(guī)劃鄭州鐵路樞紐客運(yùn)系統(tǒng)形成以鄭州站、鄭州東站、鄭州南站為主要客站，鄭州西站、大關(guān)莊站、中牟站、鄭州北(客)站等為輔助客站的“三主多輔”客運(yùn)格局。三大主要客站通過聯(lián)絡(luò)線實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，滿足徑路靈活性需要。鄭州站位于中心城區(qū)，地理位置優(yōu)越，服務(wù)于中心城區(qū)，車站規(guī)模為7臺13線(含正線，下同)，受既有條件限制無擴(kuò)建條件，以辦理普速客車為主，兼顧客專動車和城際客車；鄭州東站位于鄭東新區(qū)，服務(wù)于東部城區(qū)，車站規(guī)模為16臺32線，為高架車站，已建成，無擴(kuò)建條件，以辦理客專動車為主，兼顧城際客車；鄭州南站位于航空港區(qū)，服務(wù)于南部城區(qū)，車站擬建規(guī)模為16臺32線，為高架車站，以辦理城際動車為主，兼顧客專動車。

2 鄭州南站概況

2.1 車站銜接線路

鄭州南站位于鄭州市東南的航空港綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)，距離鄭州市區(qū)約40 km，距離新鄭機(jī)場約7 km，車站近期銜接線路主要有新鄭機(jī)場至鄭州南站城際鐵路、鄭萬鐵路、鄭阜鐵路、鄭州至登封至洛陽城際鐵路，并預(yù)留魯南高鐵接入條件。新鄭機(jī)場至鄭州南站城際鐵路為鄭機(jī)城際延長線，線路自新鄭機(jī)場站南端引出，與鄭州至登封至洛陽城際鐵路貫通于城際場。鄭萬鐵路自鄭州東站徐蘭場引出后向南，于航空港綜合試驗(yàn)區(qū)北部預(yù)留大關(guān)莊站，貫通鄭州南站，南部與在建鄭萬鐵路區(qū)間正線相接。鄭阜鐵路自鄭州南站鄭阜場引出后向南與在建鄭阜鐵路區(qū)間正線相接，預(yù)留正線向北延伸，溝通鄭州站條件。

2.2 客運(yùn)量及特點(diǎn)

根據(jù)樞紐客站分工，預(yù)測近/遠(yuǎn)期鄭州站旅客發(fā)送量分別為3 830萬人、4 890萬人，鄭州東站分別為4 080萬人、6 250萬人，鄭州南站分別為840萬人、1 160萬人。

近期，鄭州南站辦理的客車對數(shù)為314對，其中始發(fā)車161對；遠(yuǎn)期，鄭州南站辦理的客車對數(shù)為432對，其中始發(fā)車233對。鄭州南站存在合肥—西安、合肥—北京、合肥—太原、重慶—太原、登封—太原、登封—開封、重慶—徐州、重慶—北京、重慶—濟(jì)南、許昌—開封跨線車流，跨線車流較多，且相對分散。鄭州南站各車場作業(yè)量見表1。

表1 鄭州南站各車場作業(yè)量 對

2.3 平面布置方案影響因素

鄭州南站平面布置需考慮多方面因素，首先，需滿足正線貫通需要和6個方向同時到發(fā)需要，車站布置需設(shè)置必要的平行徑路以及跨線動車的徑路；其次，本站立折作業(yè)車較多，要考慮蘭考方向、鄭登洛城際、鄭機(jī)城際動車的立折作業(yè)；再次，需滿足重慶、阜陽方向動車進(jìn)入鄭州站徑路條件；最后魯南高鐵需預(yù)留引入高速車場條件；同時，為方便魯南高鐵上城際動車的開行，需設(shè)置溝通城際車場徑路。

3 鄭州南站平面布置方案研究

城際鐵路由于其出資模式，運(yùn)營管理模式等與國鐵不同，鄭州南站平面布置方案不考慮國鐵車場與城際場的合場布置，主要考慮車站鄭萬場與鄭阜場間的車站平面布置方案。對車站布置而言，修建聯(lián)絡(luò)線能解決干線部分旅客列車上下線問題，以便最大限度地釋放干線能力[1]。對于有第三方向客運(yùn)專線接軌，接入方案還與線路作用、運(yùn)輸組織、行車密度等密切相關(guān)[2-5]，既要考慮到與城市交通的有機(jī)結(jié)合、方便旅客乘降，又要節(jié)省工程投資[6]。通過綜合比選，確定車站最佳的平面布置圖型。

3.1 方案說明

3.1.1 分場布置方案(圖1)

鄭州南站是典型的組合式圖型[7]。鄭萬場、鄭阜場分場與城際場并站布置，城際場位于西側(cè)、鄭阜場位于中間，鄭萬場位于東側(cè)。鄭阜鐵路在鄭州南站南端站外約8 km處外包鄭萬正線方向別設(shè)寺后線路所，與鄭萬鐵路連接后引入鄭阜場，并設(shè)置鄭阜上下行聯(lián)絡(luò)線進(jìn)入城際場，鄭萬、鄭阜客車均可以利用機(jī)場城際進(jìn)入鄭州站。近期在鄭州南站鄭阜場東側(cè)的兩條到發(fā)線接入鄭萬場，在南端設(shè)鄭萬下行正線與鄭阜下行間42號渡線，鄭阜鐵路利用鄭萬鐵路進(jìn)入鄭州東站；遠(yuǎn)期在鄭萬鐵路西線路別設(shè)置鄭州南站至大關(guān)莊站三、四線和大關(guān)莊至既有京廣線聯(lián)絡(luò)線引入鄭州站。預(yù)留蘭考方向線路引入鄭萬場，并設(shè)置立折線，溝通東北至西南方向徑路，同時預(yù)留上下行聯(lián)絡(luò)線引入城際場條件。

根據(jù)車站作業(yè)量，車場總規(guī)模16臺32線(含正線，下同)，其中鄭萬場5臺10線，鄭阜場4臺9線，城際場7臺13線。

動車所設(shè)于車站東南側(cè)，客專動車所設(shè)動車出入線3條，城際動車所設(shè)動車出入線2條。

圖1 鄭州南站分場方案布置示意

經(jīng)計(jì)算，鄭州南站鄭萬場咽喉能力利用率近期為59%、遠(yuǎn)期為67%，鄭阜場咽喉能力利用率近期為49%、遠(yuǎn)期為68%，城際場咽喉能力利用率近期為69%、遠(yuǎn)期為76%，寺后線路所咽喉能力利用率近期為61.3%、遠(yuǎn)期為88.5%，均可以滿足運(yùn)輸需求。

3.1.2 合場布置方案(圖2)

城際場與客專場分場并站布置，鄭萬鐵路和鄭阜鐵路接入客專場。鄭阜鐵路上下行正線外包鄭萬場，鄭阜鐵路按方向別疏解后，上下行以反向曲線外包居中的鄭萬場，在其兩側(cè)分別設(shè)鄭阜上、下行車場。鄭阜鐵路在鄭州南站南端站外約8 km處外包鄭萬正線方向別設(shè)寺后線路所，設(shè)置鄭阜上下行聯(lián)絡(luò)線進(jìn)入城際場，近期鄭萬、鄭阜客車均可以利用機(jī)場城際進(jìn)入鄭州站，鄭阜鐵路利用鄭萬鐵路進(jìn)入鄭州東站，遠(yuǎn)期在鄭萬鐵路西線路別設(shè)置鄭州南站至大關(guān)莊站三、四線和大關(guān)莊至既有京廣線聯(lián)絡(luò)線引入鄭州站。預(yù)留蘭考方向線路引入鄭萬場，并設(shè)置立折線，溝通東北至西南方向徑路，同時預(yù)留上下行聯(lián)絡(luò)線引入城際場條件。

根據(jù)車站作業(yè)量，車場總規(guī)模16臺32線，其中客專場9臺19線，城際場7臺13線。

動車所設(shè)于車站東南側(cè)，客專動車所設(shè)動車出入線2條，城際動車所設(shè)動車出入線2條。

圖2 鄭州南站合場布置方案示意

經(jīng)計(jì)算，鄭州南站客專場咽喉能力利用率近期為79%、遠(yuǎn)期為88%，城際場咽喉能力利用率近期為69%、遠(yuǎn)期為76%，可以滿足運(yùn)輸需求。

3.2 技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

鄭州南站國鐵部分分場與合場方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較如表2所示。

表2 鄭州南站車場布置方案工程技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

3.3 優(yōu)缺點(diǎn)分析

從正線運(yùn)營條件角度分析：分場方案鄭萬、鄭阜正線在車站范圍均為直線通過，鄭阜正線在站內(nèi)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為250 km/h，動車出入無需切割正線，運(yùn)營條件好。合場方案受縮小咽喉長度采用較小曲線半徑影響，需降低鄭阜正線在站內(nèi)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)至80 km/h，部分動車出入需切割鄭阜正線，影響正線通過能力，運(yùn)營條件較差。

從車站作業(yè)角度分析：本站始發(fā)車較多，其中以立折作業(yè)的始發(fā)車為主。分場方案鄭萬、鄭阜車場作業(yè)各自獨(dú)立，干擾小；合場方案始發(fā)車立折作業(yè)對通過車、到達(dá)車流均存在嚴(yán)重的交叉干擾影響，根據(jù)測算，合場方案遠(yuǎn)期咽喉能力利用率為88%，嚴(yán)重影響車站高峰期密集到發(fā)。分場方案高峰小時接發(fā)能力北端咽喉為18對、南端咽喉為16對；合場方案高峰小時接發(fā)能力北端咽喉為15對、南端咽喉為13對。

從對區(qū)間能力影響角度分析：合場方案站坪長度較長，車站北端咽喉區(qū)相較分場方案加長670 m，車站南端咽喉區(qū)相較分場方案加長652 m，按照18號道岔側(cè)向80 km/h計(jì)算，列車通過兩端咽喉展長部分行車時間將增加，很大程度上影響了車站發(fā)車間隔，進(jìn)而影響了線路通過能力。

從對在建工程影響分析：目前鄭萬鐵路航空港特大橋橋墩已經(jīng)建成，新鄭機(jī)場至鄭州南站城際鐵路正在建設(shè)。由于合場方案咽喉較長，北端咽喉道岔區(qū)已經(jīng)伸入鄭萬鐵路在建航空港特大橋0.7 km，航空港特大橋需廢棄橋墩22個，浪費(fèi)工程投資約1 400萬元。分場方案對鄭萬鐵路、鄭阜鐵路、城際鐵路在建工程均無影響。

從工程投資角度分析：合場方案工程投資相較分場方案節(jié)省1.64億元。

從運(yùn)營管理角度分析：分場方案車場銜接方向較為單一，作業(yè)量相對較小，運(yùn)營管理難度較小；合場方案車場銜接方向較多，車場作業(yè)量大，運(yùn)營管理難度較大。

從信號控制角度分析：分場方案信號設(shè)備分場控制，設(shè)備購置費(fèi)較高，設(shè)備控制規(guī)模較小，設(shè)備維護(hù)及故障影響范圍小；合場方案設(shè)備配置簡化，無場間聯(lián)系，設(shè)備購置費(fèi)降低，但系統(tǒng)設(shè)備控制規(guī)模擴(kuò)大，設(shè)備維護(hù)及故障影響范圍擴(kuò)大。

3.4 方案推薦意見

鄭州南站合場方案雖然工程投資節(jié)省，但對已建成工程影響大，鄭阜鐵路站內(nèi)正線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)低，運(yùn)營條件差，遠(yuǎn)期車站咽喉能力緊張，車站始發(fā)立折作業(yè)車與通過、到達(dá)作業(yè)車交叉干擾大，線路區(qū)間通過能力受影響，咽喉區(qū)長度增加導(dǎo)致影響區(qū)間發(fā)車間隔，進(jìn)一步影響了區(qū)間通過能力[8-14]，設(shè)備維護(hù)及信號故障后影響范圍大。分場方案運(yùn)營條件好、交叉干擾少，對區(qū)間能力無影響，對在建工程無影響，運(yùn)維管理難度小。因此，推薦采用鄭州南站分場布置方案。

4 研究結(jié)論

鄭州南站按國鐵的鄭萬場、鄭阜場分場布置，再與城際場橫列式布置，車場總規(guī)模16臺32線。近期為溝通鄭州站方向徑路，設(shè)置鄭阜上下行聯(lián)絡(luò)線引入城際場；遠(yuǎn)期隨著城際動車的公交化運(yùn)行，鄭機(jī)城際鐵路區(qū)間能力將無法滿足需要，鄭阜場北端預(yù)留雙線延伸至鄭州站進(jìn)而溝通太原方向徑路條件。為滿足魯南高鐵客專動車開行條件，魯南高鐵方向別引入鄭萬場，并設(shè)置立折聯(lián)絡(luò)線；為滿足城際動車開行需要，魯南高鐵設(shè)聯(lián)絡(luò)線溝通城際場。

特大型車站的平面布置較為復(fù)雜，平行進(jìn)路設(shè)置與咽喉布置，跨線車流與聯(lián)絡(luò)線設(shè)置，分場、合場布置形式等都對車站功能將產(chǎn)生重大影響。若車站布置不合理，將對工程投資、運(yùn)營管理、車站甚至線路能力產(chǎn)生重大影響。因此，特大型車站的設(shè)計(jì)除滿足系統(tǒng)功能需求和運(yùn)輸需要外，還應(yīng)便于運(yùn)營管理，方便旅客乘降，并應(yīng)根據(jù)需要預(yù)留進(jìn)一步發(fā)展條件[15，16-18]。

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