兰州市区至兰州新区中快线建设方案研究

2013-01-17陶玮

铁道标准设计 2013年8期

陶玮

(中铁第一勘察设计院集团有限公司,西安710043)

1 兰州市及兰州新区概况

兰州市是甘肃省省会，全省的政治、经济、文化中心，是以石油、化工为主，有色金属、机电、轻纺工业协调发展的综合性工业基地，是西北地区最大的交通枢纽和重要的金融、商贸中心。兰州新区是继上海浦东新区、天津滨海新区、重庆两江新区、浙江舟山群岛新区之后，国务院批复的第五个国家级新区[1]。新区位于兰州北部秦王川盆地，地处兰州、西宁、银川三个省会城市共生带的中间位置，座中四联，承东启西，连接南北，是国家规划建设的综合交通枢纽，也是甘肃与国内、国际交流的重要窗口和门户，规划面积806 km2，规划人口50万人。总体构想是把兰州新区打造成为战略性新兴产业、高新技术产业和循环经济的集聚区，成为甘肃省乃至西北地区跨越式发展的重要经济增长点，成为西部地区特色鲜明、功能齐全、产业聚集、服务配套、人居环境良好的现代化新区。

2 兰州至兰州新区交通廊道规划

兰州市区与兰州新区规划建设3条交通廊道，分别是:东通道、西通廊及中快线通道[2](图1)。建设兰州新区—城关快速路，形成东通道；建设兰州—中川城际铁路、机场高速、快速路(201省道提级)形成西部复合型交通廊道；建设连接兰州新区—西客站的快速路(中快线)和轻轨线路。

根据实施计划，东通道和中快线将于2015年建成通车，西通道快速路于2020年建成通车。兰州—中川城际铁路于2015年建成，兰州新区—兰州西客站间轻轨于2020年建成。

图1 兰州市区至新区规划交通廊道示意

3 中快线建设必要性研究

兰州至兰州新区中快线通道地处兰州至兰州新区的中间地带，是兰州与兰州新区的南北纵向“中轴线”，具有巨大的交通经济区位优势。中快线与规划中的兰州至景泰高速公路共走廊带，向南延伸与国道312兰州过境线、兰州北环线相连，向北与中川至景泰高速公路相接。兰州至兰州新区中快线的建设将对打通兰州至兰州新区的发展产生深远影响，对兰州新区经济的进一步腾飞将起到举足轻重的作用。目前，兰州新区的基础设施与规划的数十条道路建设正在如火如荼地进行，各引进新建项目也陆续进入建设阶段，兰州与兰州新区“双城”间城际铁路也提上了建设日程。兰州至兰州新区中快线的建设将有效连通未来兰州两大核心区域。建成后，从兰州北环线快速路至兰州新区只需21 min左右的车程，市民可以更加方便快捷地往来市区与新区之间。拉近的核心城区与新区“双城”之间的距离，必将带动区域彼此之间迅速形成相向发展的良好态势。

从可持续发展角度看，兰州至新区中快线的建成，将促使兰州市道路网、轨道网两大网络相互调剂；道路交通分布不平衡的结构得以调整，从而提高道路使用者的自由度，增强道路的承载能力，有利于保持路网良好的使用环境，保持路网系统的完整性，有利于人口及经济发展带来的路网短缺以及道路通行压力的缓解，有利于维持社会的稳定与国民经济的持续发展。

4 中快线与兰州市区连接方案研究

兰州是一个带状狭长城市，东西长约50余km，南北群山环抱，东西黄河穿城而过，南北最窄处不足1 km，东西拥挤，南北不畅问题历来是兰州市交通建设管理的重点和难点[3]。如何结合兰州市的路网现状、城市规划和组团、空间发展、功能定位等因素，综合比较选择能够更好融合的交通廊道方案连接各区域，使得交通通畅和便捷，尤为重要。

在兰州市区与兰州新区3条规划交通廊道中，东通道方案南接兰州市盐场堡或雁滩，为连接市区东部与新区东部的快速通道，服务于盐场堡组团、雁滩组团以及榆中的定远、和平组团，以客运和货运为主；西通道快速路(原201省道提级改造)南接兰州市西固区，为连接兰州市区西部与新区西部的快速通道，服务于西固石化城、河口组团、安宁新城，以货运为主，兼顾客运；中快线位于东、西通道之间，定位是以客运为主，为新、老城区的快速连接道路，将尽可能的拉近区域时空距离，缩短出行时间。

纵观兰州市的地形和北出口的现状，兰州市东西狭长，从雁滩东段至西固东西长约40余km，目前，南北跨越黄河车辆能够通行的桥梁从东至西有天水路雁滩黄河大桥、雁盐黄河大桥、城关黄河大桥、小西湖黄河大桥、七里河黄河大桥、银滩黄河大桥以及西固的西沙黄河大桥，通行条件较好的北出口有天水路雁滩黄河大桥兰州至中川机场的高速公路出口，国道109线城关黄河大桥出口，连接201省道的西沙黄河大桥出口。从区域地理位置来看，天水路雁滩黄河大桥与城关黄河大桥两出口直线距离仅为3.5 km，城关黄河大桥与西沙黄河大桥两出口直线距离为23 km。而天水路雁滩黄河大桥与城关黄河大桥这2条出口道路是城关区和七里河区居民向北出行最便捷的通道。根据兰州市的现状人口统计，城关区和七里河区人口占全市四区人口的72%，在相对人口比较密集，且仅有2条北出口而距离又很近的区域，在高峰和平峰时段，大量的出城车辆通过市区的内部道路绕行，不仅增加了车辆的绕行时间和运行成本，更是对兰州市道路造成了很大的交通压力。

根据上述分析，中快线兰州市区的主出口应拉大与现有兰州市区北出口的距离，适宜的主出口位置应设在七里河黄河大桥至西沙黄河大桥之间，满足七里河区、安宁区居民出行需求；同时应考虑服务同在黄河北岸正在蓬勃发展的九州开发区，打通九州开发区与兰州新区的交通要道，缩短两区时空距离，促进两区联动发展；还应考虑缓解目前城关区车辆北出交通压力，为城关区居民提供更加灵活便捷的出行选择，进一步减小兰州新区行政中心与省行政中心的空间距离。因此中快线与兰州市区的连接宜为“多点连接”方式，设置多条连接线与兰州市区连接(图2)，大范围、高效率地服务兰州市区与新区的交通联系。

图2 中快线与兰州市区连接线示意

在安宁、七里河区域，宝(鸡)兰(州)客运专线、兰(州)新(疆)二线2条高速铁路将在现有兰州西站编组站和货场位置新建兰州高速铁路客运站即兰州西客站[4]，而西客站位于七里河黄河大桥以西约1 km，规划金安黄河大桥以东1.1 km处(图3)。如果中快线出口连接线能接入规划金安黄河大桥或七里河黄河大桥此两点中的任何一个点，都将对兰州市的居民出行和高速铁路站旅客疏解至兰州新区提供很大的交通便利。

图3 西站、七里河连接线示意

西站连接线方案近期工程由金安黄河大桥北侧北滨河路引入，向北至培黎广场与兰州市规划北环路[5]设互通式立交，之后沿深沟北上，终点至薛家湾附近汇入主线，西站连接线近期工程(北滨河路—北环路—薛家湾)线路全长约10.0 km，远期向南延伸跨越黄河至南滨河路及南山路。其优点是线路与城市规划吻合，线形顺直，可与北环、北滨河路互通，缺点是金安黄河大桥为规划桥尚未实施，近期将不能与黄河南岸直连，北滨河路至北环路段拆迁面积较多，实施难度略大，投资较高。

七里河连接线方案起于七里河黄河大桥北侧，之后以隧道向北至薛家湾，线路长度10.2 km，其优点是近期可与兰州市既有路网直接衔接，缺点是与路网规划吻合性较差，与北环路由于高差因素无法立交互通。

城关连接线南起G109国道北龙口，跨越大沙沟及机场高速后至罗锅沟向西越岭至深沟，于薛家湾汇入主线，路线全长10.1 km。九州连接线由九州开发区九州大道北端引出，沿罗锅沟向北至沟尾与城关连接线共线，路线全长3.9 km。

中快线与兰州市区连接宜同时建设3条连接线：西站连接线(或七里河连接线)、九州连接线和城关连接线，则可基本解决兰州市安宁区、七里河区以及城关区车流出入中快线的疏解问题。

5 中快线与兰州新区接线方案研究

3条规划交通廊道中，东通道从兰州新区东侧引出，接兰州新区的纬一路。西通道快速路从兰州新区西侧引出，接兰州新区的迎宾大道。中快线为新区“南大门”进出口，其终点与兰州新区南绕城快速路互通连接，同时顺接新区中轴线经十三路。

6 中快线走向方案研究

中快线主线南端起于三连接线会接处薛家湾村，线路向北偏西方向前行，沿途依次经过梁家湾、刘家沟、拐达沟、荞麦沟、大岘沟后线路折向北前行，在荞麦沟隧道越岭后，跨越京藏高速之后线路向北依次经过小奋沟、四沟、放车平、上沟、高山村。线路经过高山村后折向北方前行，依次经过高山沟、西湾，在高山脑以隧道穿过山岭后进入井沟，经过大道岭子沟、三岔沟，北端与新区南绕城快速路互通连接，并向北与新区经十三路顺接，主线线路全长33.5 km，主线及三连接线工程规模概况见表1。中快线走向方案示意见图4。

表1 中快线工程概况

7 中快线建设标准研究

7.1 速度目标值

图4 中快线走向方案示意

(1)时间目标：根据项目在路网中功能作用，充分考虑沿线地形条件，选择合理的设计速度。中快线自兰州市北环路至新区绕城快速路全长约41.7 km路段，按速度80 km/h计，全程需约31 min；按速度100 km/h计，全程需约25 min；按速度120 km/h计，全程需约21 min。选择速度目标越高，出行时间越短，提高交通效率。120 km/h设计速度可将兰州与新区时间距离缩短至20 min左右。

(2)地形适应性：中快线起点为黄河河谷阶地区，地形平坦开阔；中部为黄土梁峁区，终点为秦王川盆地南部边缘区，路线沿线区域地表起伏25°～45°，相对高差多大于100 m。通过在万分之一地形图上反复研究和优化困难路段线形，本着保护自然环境，减少高填深挖，防止水土流失，预留轻轨建设条件的前提下，主线最小圆曲线使用了R=1 000 m和最大纵坡i=3%的技术指标，沿线地形可满足设计速度V=120 km/h的技术标准。

(3)路网定位:中快线是联系城市主要功能分区的交通性干线，具有为城市中大量、长距离、快速交通服务的功能，建设兰州新区是兰州市“跳出老城建设新区、跨越发展再造兰州”又一重大举措。因此，在设计规划阶段其设计标准选择上应适当超前，设计速度应采用高值比较合理。

(4)根据交通量预测:兰州市区至兰州新区段高速公路2034年年平均日交通量55 746 pcu/d，高峰小时交通量6 689 pcu/h，单方向高峰小时最大流量为3 545 pcu/h。计算行车速度在100、80、60 km/h时，高速公路设计时均应采用二级服务水平为标准进行设计，在同为二级服务水平的情况下，在不同的设计速度下，综合工程技术条件(纵坡、最小曲线半径、最小竖曲线半径等因素)、隧道长短与路网的衔接关系，采用高的设计速度为宜。

综上所述，建议中快线采用120 km/h的设计速度。

7.2 车道数确定

结合交通量预测结果，通过计算公路车道通行能力，确定本项目的车道数。

(1) 单车道设计通行能力

在二级服务水平、不同行驶速度状态下，1条车道的设计通行能力见表2。

表2 1条车道的设计通行能力

(2)单车道实际通行能力

路段的实际通行能力按下式计算

Cr=Cd×fHV×fN×fP

式中Cr——路段的实际通行能力，veh/(h·ln)；

Cd——与实际行驶速度相对应的路段设计通行能力，取1 600 pcu/(h·ln)；

fHV——交通组成修正系数，取0.935；

fN——车道数修正系数，取0.99；

fP——驾驶者总体特征修正系数，取0.95。

单车道每小时实际通行能力为1 407 veh/h，折合成小客车为1 491 pcu/h。

(3)车道数

车道数计算按下式计算

N=AADT×KD/Cr

式中N——所需车道数；

AADT——预测年度的年平均日交通量，pcu/d；

D——方向不均匀系数，取0.55；

K——设计小时交通量系数，取0.12。

主线车道数:根据以上的车道数计算结果(表3)，本项目主线的薛家湾立交至新区南立交段选取6车道的标准建设。西站连接线：本连接线的培黎广场立交—薛家湾立交段，尽管计算车道数为1.72(单向)，但考虑到本段与规划的兰州市至兰州新区中快线共线的因素，西站连接线按6车道建设。城关连接线及九州连接线：这2段连接线是为了缓解兰州市北出口交通拥堵而设置的交通快速出行连接线，其目的是使兰州市城关、九州两组团的车流快速聚集到本高速公路上，避免在同一点上下高速公路而造成交通拥挤，因此，这2段连接线宜按双向4车道，设计速度80 km/h的标准设计。考虑到中快线所处的地理位置重要性，中快线若采用适度超前更高标准建设，可采用8车道或不同车道标准组合，其经济匡算投资见表4。

表3 兰州市区至兰州新区中快线车道数计算

表4 车道组合经济比较

7.3 道路等级

根据中快线的路网地位、目标时速、交通量及车道数，其道路等级应为高速公路或城市快速路。

8 中快线建设模式研究

中快线为连接兰州市区与新区的快速干线，建设模式可按城市道路模式建设为城市快速路或按公路模式建设为高速公路。若按市政道路模式建设，建成运营后应为免费道路，建设和运营管理资金为政府财力或以政府财力为担保的银行借款[6]，虽然更加便捷、通畅的交通将会更好地促进和服务于两城经济发展，但兰州作为西部欠发达城市，完全由公共财政出资修建和运营投资相对较高的道路工程，对于政府财政支出会带来一定压力。

鉴于中快线与规划兰州至景泰至营盘水高速公路平面走廊基本一致，也可将中快线纳入其规划，作为其中一段按高速公路模式修建，采用适当的收费标准[7]，使中快线具有一定的还贷和盈利能力，以缓解公共财政支出压力。

9 中快线通道预留轨道交通条件研究

规划的中快线通道内兰州至中川轻轨线是连接兰州市与兰州新区的一条快速城市轨道交通线路，线路南起兰州市西客站附近，北至兰州新区规划的行政中心附近，轻轨线与中快线平面走廊基本一致。由于城市轨道交通是城市中最重大的基础设施之一，是一项百年大计[8]，城市道路网建设中必须充分考虑轨道交通规划，统筹考虑城市综合公共运输体系。中快线沿线所经地形山高沟窄，地形条件非常紧张，为充分合理地利用好有限的沟谷地形，减少将来轻轨建设难度，中快线建设时必须充分考虑好轻轨线的预留条件，中快线的平面、纵断面、横断面设计时均应统筹考虑轻轨线路。高速公路、快速路、轻轨主要线路标准见表5。

表5 高速公路、城市快速路、轻轨线路主要技术指标

中快线平面最小曲线半径的取值应满足轻轨线路平面线形条件，最大纵坡应与轻轨限制坡度一致，横断面布置应预留轻轨布置条件，桥涵、隧道构造物应考虑轻轨线路的设置。经1∶10 000地形图选线研究，中快线采用最小圆曲线为R=1 000 m和最大纵坡i=3% 的技术指标，可满足预留轨道交通的平面、纵断面技术条件。

横断面设计轻轨线可布置于中快线中央分隔带内[12]，其优点是可节约用地，节省投资，但缺点是由于路基、桥涵、隧道、车站等不同路段所需的结构物间距不同，轻轨线须与中快线同时设计、同步建成。

也可以将轻轨线布置于中快线路基一侧，预留出轻轨建设条件，其优点是轻轨线建设可根据经济发展需求而灵活安排建设时机，路桥隧站等结构物也可根据具体情况灵活进行设计。