客运专线大型客站站型及疏解优缺点分析

马 岗

(铁道第三勘察设计院集团有限公司线站处,天津 300142)

1 概述

铁路客运专线的建设如火如荼的开展着,现代化新型客运车站在全路客运路网上逐步建立起来。大型客站站型及疏解形式对于组织列车安全运行和保证路网必要的通过能力发挥着极其重要的作用。车站方案的选择主要表现为车站位置、功能、规模、站型及疏解形式的选择,其中车站的功能及规模在设计之初根据运量就已经基本确定。对站位的选择,主要考虑车站在满足路网设计功能的前提下,如何更好地与当地的城市发展和规划联系起来,更好地满足当地居民的出行需要,同时又要兼顾环境保护,避免对当地自然环境造成不可逆转的影响。而关于站型的确定,主要考虑车站所衔接线路上车流的去向,主要去向车流在站内的作业是否顺畅,作业效率是否满足运营要求,站型是否紧凑,是否易于运营管理,以及是否便于日后改扩建等,而这是贯穿于整个车站的勘测设计过程之中的。就客运专线铁路大型客站站型及其疏解作出一定的分析,总结其优缺点,以供不同城市及铁路地区对车站站型进行选择时参考。

2 站型方案

客运专线铁路大型客站基本的站型方案有两个:一个是线路别引入方案,即分场方案;一个是方向别引入方案,即合场方案。

两方案的基本优缺点比较:分场方案较合场方案便于两客运专线进行分公司管理,管理界限分明,但较合场方案规模要大;合场方案较分场方案减少了两场中间的夹心地,节约用地,但较分场方案咽喉区长(因线路引入条数多),不易满足 3min追踪要求。其他优缺点通过疏解布置研究进一步分析。

3 疏解布置及优缺点分析

疏解布置中暂不考虑设置立折线,立折车均按正到反发或反到正发考虑;为叙述方便,暂把南北方向作为主要方向,东西方向作为次要方向;南北向干线按直线贯通车站考虑,东西向干线按东北—西南走向考虑;东西向干线西北—东南走行设置时的疏解形式可根据以东北—西南走向设置时的疏解形式进行类比、演变而得。

3.1 最简疏解形式

最简疏解形式暂不考虑运行跨线车的需要。

3.1.1 线路别方案最简疏解形式(图1(a))

3.1.2 方向别方案最简疏解形式(图1(b))

图1 最简疏解形式

3.1.3 优缺点分析

从图1可以看出两种方案的优缺点。

(1)线路别方案的最简疏解形式其实就是 2条毫不相关的线路横列并行设站的方式,等同于两个贯通式始发站,只是两站中间的动车走行线在能力许可的情况下可共用一条,动车走行线总共 3条即可。因此,线路别方案的最简疏解形式仅适用于两干线间无交流车的大型始发客运站。

(2)方向别方案的最简疏解形式实实在在将 2条干线引入了一个站,实现了各方向之间交流车的互通,但存在的站内交叉较多。

①东西方向的立折车要与南北方向的通过或到发列车交叉干扰;

②各方向之间的折角车要与南北方向的通过或到发列车交叉干扰;

③东南跨线车与北西跨线车、西北跨线车与南东跨线车均有顺向交叉干扰;

④东西方向列车到发与南北方向列车到发的干扰,可通过两方向正线间设置到发线的方式解决。

因此,方向别方案的最简疏解形式适用于无折角车流、次要方向始发车较少、顺向跨线车流较少的大型始发客运站。

(3)方向别方案中两场中间不可避免地要产生夹心地,并随着正线速度目标值及车站规模的增大而增加。

3.2 基本疏解形式

3.2.1 线路别方案基本疏解形式(图2(a))

3.2.2 方向别方案基本疏解形式

方向别方案基本疏解形式如图2(b)所示,其中的东—南联和南—东联主要是为了解决东和南之间的交流车与西和北之间的交流车在站内的顺向交叉而设置。

图2 基本疏解形式

3.2.3 优缺点分析

从图2可以看出,两方案均很好地解决了跨线顺向交流车的交叉干扰,本方向的立折车仅与本方向的到(正到反发时)或发(反到正发时)可能产生交叉干扰,且两方案中的正线及联络线的数目相等。但方向别方案无论动车走行线从哪端引出,即使仅设置两条动车走行线,咽喉区的引入线数目至少也要达 7条,咽喉区相对较长;而线路别方案从左端引出时,每个咽喉区的引入线路数目至多为 4条,咽喉区相对较短,易满足列车 3min追踪要求。因此,两方案的基本疏解形式均适用于两干线间无折角车流的大型始发客运站;方向别方案的基本疏解形式更适用于城市用地紧张的客站;线路别方案的基本疏解形式更适用于列车 3min追踪要求较为严格的客站,并能适应西南方向折角车的运行(仅西南方向折角车与西发列车有交叉)。

3.2.4 基本疏解形式的变异

(1)线路别方案基本疏解形式的变异

根据车站所处的不同环境(包括地形、地质、地面建筑、各类保护区),线路别方案基本疏解形式有如图3所示的变异。3种变异疏解形式看起来车站两端的引入线路数目均衡相等,但加上动车走行后是不相等的。这是 3种变异形式共同存在的问题。

图3(a)所示的疏解形式等同于一个连接 2条干线且采用方向别引入方式的贯通式始发站并列布置一个连接一条干线的贯通式始发站,存在的缺点是:东南跨线车与北西跨线车、西北跨线车与南东跨线车均有顺向交叉干扰,因此,当上述跨线车较多、特别是不停车通过较多时,不宜采用。

图3(b)所示的疏解形式中,线路所均为两线合二为一、设置安全线的布置方式,但站内两车场中均不需要设置安全线。客运专线的平面技术标准较高,疏解线、联络线的长度从出岔点至站中心一般 5.0 km左右,至少也在 4.0 km以上。而每个车场都有一条向同一方向发车的联络线,当两个车场向同一方向发车(如东西车场向南出发东南跨线车与南北车场向南出发北南本线车)时,因联络线较长,就不易准确控制两车的发车间隔,容易出现列车在线路所安全线前等待的情况,且疏解线、联络线越长,这种等待的概率越大。

图3(c)所示的疏解形式中,线路所均为一线一分为二的布置方式,但站内两车场中联络线的接车线末端均需设置安全线。这种布置形式,不同方向的列车去往同一方向(如东南跨线车与北南本线车)时,首先在同一车场(南北车场)的不同到发线上办理到达作业,向同一方向发车时,车站容易控制发车间隔。在不受其他条件限制的情况下,应优先采用这种疏解形式,但各车场两端咽喉区均需要设置安全线,从而增加了咽喉区设计的难度。

图3 线路别方案基本疏解形式的变异

(2)方向别方案基本疏解形式的变异

①不考虑顺向交叉的变异形式

不考虑顺向交叉的变异形式如图4所示。这种布置形式线路所需要增设安全线。在没有其他条件限制的情况下,一般应避免采用,以减少安全线的设置。

②方向别方案基本疏解形式的变异

图4 方向别方案不考虑顺向交叉的疏解形式变异

方向别方案基本疏解形式的变异形式如图5所示。图5中标注 a、b、c、d的 4条联络线为解决顺向交叉而设置,其两两的不同组合,可形成 4种变异形式:a与 b组合、a与 d组合、b与 c组合、c与 d组合。实际设置时,可根据具体情况选用。

图5 方向别基本疏解形式的变异

3.3 完整的疏解形式

3.3.1 线路别方案完整的疏解形式(图6(a))

3.3.2 方向别方案完整的疏解形式(图6(b))

图6 完整的疏解形式

3.3.3 优缺点分析

从图6可以看出,两方案均很好地解决了各方向之间交流车的交叉干扰,本方向的立折车仅与本方向的到(正到反发时)或发(反到正发时)可能产生交叉干扰,且两方案中的正线及联络线的数目相等。但方向别方案无论动车走行线从哪端引出,即使仅设置两条动车走行线,咽喉区的引入线数目至少也要达 8条,咽喉区相对较长;而线路别方案从左端引出时,每个咽喉区的引入线路数目至多为 5条,咽喉区相对较短,易满足列车 3min追踪要求。因此,两方案的完整疏解形式均适用于各方向之间都有交流车的大型始发客运站;方向别方案的基本疏解形式更适用于城市用地紧张的客站,线路别方案的基本疏解形式更适用于列车3min追踪要求较为严格的客站。

4 疏解形式实例

4.1 线路别方案疏解形式实例

4.1.1 石家庄站

石家庄站疏解形式如图7所示,由前述完整的疏解形式演变而来。

(1)石家庄站没有德州方向与北京方向之间的交流车,所以取消了东北联络线。

(2)石家庄站德州方向与郑州方向之间的交流车的问题:一方面,郑州方向去济南方向的列车有两个经路,一是经石家庄、德州去济南方向,二是经徐州去济南,并应以经徐州去济南方向为主;另一方面,郑州方向去天津方向的列车也有两个经路,一是经石家庄、德州去天津方向,二是经石家庄、保定,通过即将修建的津保城际去天津方向,又分流了部分东南方向的车流。综上所述,德州方向与郑州方向之间的交流车必将很少,因此,为了减少工程造价,取消了东南联络线。东南方向的列车从车站北端进入车站,通过切割太青场北咽喉或南咽喉去郑州方向,南东方向的列车通过南到联络线顺向运行。

(3)为了均衡每个车场两端的线路引入数目,简化疏解形式,动车走行线本应从车站北端引出,但受车站北端站外正线隧道、城市密集建筑及动车运用所可选位置的影响,动车走行线实际设置从车站南端引出,使得南咽喉结构及车站南端站外疏解形式较为复杂。

图7 石家庄线路别引入方案疏解形式

4.1.2 长沙南站

长沙南站为武广客运专线新建的大型客站,其中沪昆客运专线车场为预留工程。疏解形式如图8所示(但没有图中的虚线—东北联络线)。受地形条件及城市规划发展的影响,其疏解布置是图3(a)所示的疏解形式加西南折角车联络线演变而来的。

图8 长沙南站线路别引入方案疏解形式

(1)疏解布置中未考虑岳阳方向与南昌方向之间的交流车。长昆客运专线方案竞选研究时认为:武汉向北、向西以远与南昌方向之间的交流车应走武九线,武汉至长沙之间与南昌方向之间的旅客交流应经长沙南站,也就是说岳阳方向与南昌方向之间的交流车尽管较少,但应该是有的。因此,应增加东北联络线(图8中虚线所示)。因车站北端站外的武广客运专线正线位于隧道内,实施北东联络线非常困难,所以,北东列车只能与东南到达列车交叉运行。

(2)如前所述,本站的疏解布置存在着东南跨线车与北西跨线车、西北跨线车与南东跨线车顺向交叉干扰的缺点,但跨线车均在长沙南站停站办理客运作业,这种顺向交叉的缺点就几乎可以忽略不计了。

(3)受动车运用所可选位置的影响,动车走行线从引入线路数目较多的车站南端引出,咽喉区结构复杂,长度达到了 1 060m,远大于 930m(铁道科学研究院仿真试验结论),不易满足列车 3min追踪的要求。

4.2 方向别疏解形式实例

石家庄站从初步设计开始一直在进行方向别和线路别方案的比较,正式的初步设计审查批复意见确定的是方向别方案。招标施工图完成、并经过了一段时间后,又改为了线路别方案。方向别方案如图9所示。

图9 石家庄站方向别引入方案疏解形式

(1)受各种条件的限制,本站的疏解形式比较特殊,既不是基本的疏解形式,更不是完整的疏解形式,而是一个北端为最简疏解、南端为完整疏解的组合性疏解形式。

(2)像长沙南站一样,通过本站的跨线车均为停站车,所以,就未设置解决跨线车顺向交叉的疏解线。

(3)北咽喉受城市规划建设的影响,未设置相关的疏解线,德州方向的立折车与京广客运专线有交叉干扰。但根据铁道科学研究院仿真试验,北咽喉能力满足运输需求。北咽喉 2030年客车对数:北京方向183对,其中始发 27对;德州方向 94对,其中始发 34对。仿真实验结论:北端咽喉道岔中,全天平均利用率最高为 34%,高峰小时利用率最高为 57%,北端咽喉的能力具有一定富余。由此可见,在无相关疏解线的条件下,方向别方案也有一定能力满足相应的运输需求。

5 结语

目前,客运专线建设已处在高峰时期,已经建成、正在实施以及处在研究阶段的两条客运专线交汇点的大型客站均采用了线路别引入方案,主要原因是:方向别引入方案站内存在的交叉较多,咽喉区结构复杂且长度过长。笔者认为,根据前面的论述,只要合理设置一定数量的疏解线(不一定比线路别多),即可很好地解决站内交叉问题,并且合场布置,可缩小整个车站规模,降低工程投资,到发线使用也较为灵活;至于说咽喉区过长,皆因上下行正线均要连通基本站台旁的到发线所致,就这点来说,线路别引入方案也是实现不了的,特别是 3条干线交汇、需要三场布置时更不可能。因此,是采用线路别引入方案还是采用方向别引入方案,应根据各引入线的主次、车流特点、地形地貌、地质水文、城市规划建设等合理选用,并配以相应的疏解线。

[1]陈应先.高速铁路线路与车站设计[M].北京:中国铁道出版社,2001.

[2]铁道第三勘察设计院集团有限公司.新建铁路北京至石家庄客运专线石家庄枢纽修改初步设计[R].天津:2009.

[3]铁道第三勘察设计院集团有限公司.新建铁路长沙至昆明客运专线方案竞选[R].天津:2008.