郑州铁路枢纽客运系统格局调整建议及探讨

董叶超,周晓林,袁 磊

(中铁工程设计咨询集团有限公司,北京 100055)

1 概述

郑州枢纽是京广、陇海两大铁路干线的交汇点，现为客货并列式枢纽。随着京广高铁、郑西高铁、郑徐高铁的引入和相关工程的实施，枢纽逐步发展为“双十字”构架，外加规划的货运“环线”，形成“环线+双十字”特大型枢纽格局。郑州站、郑州东站为枢纽主要客运站，郑州北为枢纽唯一编组站。

随着国民经济的发展，中长期铁路规划和郑州市城市总体规划的调整，郑万、郑合、郑太和郑济铁路的规划实施，以及郑开、郑焦、郑机、机登洛、新焦、焦济洛、新开城际等多条中原城际网铁路的运行和规划实施，原枢纽总图规划难以适应国民经济的发展和铁路运输的需要。本着统筹兼顾、合理布局、适度超前的原则，对枢纽总图客运格局调整和完善的方案进行探讨和研究。

2 郑州枢纽概况

2.1 郑州市总体规划[1]

郑州市是河南省省会，也是河南省的政治、经济、文化、科教中心，中原城市群“大十字”的核心城市。郑州都市区规划形成“一带两翼两轴”的空间形态和“一主一城三区四组团”的多中心、组团式空间结构。规划2030年都市核心区人口1 200万人，其中航空港居住人口190万人。2030年都市核心区建设用地规模1 270 km2，其中航空港实验区规划面积415 km2，与郑州中心城区形成“两核联动、协调发展”。

城市规划道路呈“环形加放射”状路网布局，规划形成“五横五纵”的高速公路网骨架和“三横八纵”的快速路系统。都市区城市轨道交通线网规划总长851.2 km。

2.2 既有站概况[2]

郑州站：位于主城区，车站规模7台13线(含正线)，东、西站房和高架候车室总面积78 434 m2；南端动车运用所纵列布置，东西侧有客机检修及整备场各1处；北端西侧有客车车辆段1处；西侧4条货车正线并行通过。如图1所示。

图1 既有郑州站平面布置示意

郑州东站：京广场、城际场、徐兰场自西向东并列布置，总规模16台32线，京广场14台面，城际场4台面、徐兰场7台面，郑万—郑济场5台面，站房总面积149 981 m2；北端设动车运用所(4线库1座，存车线20条)。如图2所示。

图2 既有郑州东站平面布置示意

2.3 原枢纽总图规划概况[2-4]

随着郑徐高铁的建成通车，郑万、郑合、郑济、郑太等铁路相继引入枢纽，高速客运系统形成“米”字形构架；随着中原城际网相关线路的相继建设，城际客运系统将形成“双环形”城际线网；枢纽内高铁网、城际网与普速铁路网“三网”融合，既分工明确，又紧密衔接。

客运系统：形成“三主一辅”客运格局，郑州、郑州东、郑州南三站为主客站，远期预留大关庄辅助客站。其中，郑州站以办理普速客车为主，兼顾客专动车和城际客车；郑州东站以办理客专动车为主，兼顾城际客车；郑州南站主要办理城际客车，兼顾客专动车。

解编系统：维持郑州北编组站集中作业格局，规划预留候寨编组站。

货运系统：规划预留货运环线。改扩建圃田集装箱中心站形成国际物流区，新建关帝庙货场形成西部物流区，新建薛店货场形成航空港物流区，预留货运外环线北部京水货站。

郑州枢纽原规划总布置详见图3。

图3 郑州枢纽原规划总布置

2.4 枢纽客运作业量和车流特点

客运作业量：枢纽近、远期办理客车分别为861对/d(普速64对/d；动车532对/d，其中始发200对/d；城际265对/d)、1 112对/d(普速58对/d；动车657对/d，其中始发244对/d；城际397对/d)。其中，郑济铁路近、远期开行动车76、106对/d。

车流特点：枢纽内始发终到和通过车流相当，近、远期始发、终到车分别占总列车对数的53.0%、54.3%，主要为枢纽至北京、武汉、西安、徐州、重庆、济南、合肥(许昌)、太原等13个方向。通过车流以北京至武汉、西安、重庆方向[近(远)期分别为77(82)、25(28)、37(59)对/d]、西安至徐州、武汉方向[近(远)期分别为68(77)、27(30)对/d]为主，以及济南至重庆、西安、武汉方向，太原至徐州、武汉方向，西安至合肥方向等。

3 枢纽客运系统能力分析[2，5-6]

3.1 现状郑州枢纽存在问题[2]

(1)郑州—圃田西区间能力紧张

现状郑州—圃田西区间为客货分线，陇海客线由于高、普速客车交叉运营，区间能力已经饱和。

(2)郑州站到发线能力紧张

车站既有规模7台13线(含靠近站台正线)，由于高铁开通后京广、陇海线普速客车并未减少，再加上部分高铁、城际动车在郑州站办理作业，现有到发线能力已经饱和，已无进一步增开郑焦、郑机等城际列车的能力。

(3)郑州站南段咽喉能力紧张

车站南咽喉陇海与京广线线路别引入，再加上客车运用所及机车出入段的平面交叉，咽喉区能力饱和。

3.2 能力分析[5-9]

原总图规划客运系统为“三主一辅”格局，郑州站、郑州东站及郑州南站分别位于城市的东、中、南侧，基本与城市空间发展方向契合。郑州枢纽为“米”字形格局，但三主要客站及各站区间呈“Y”字形分布，“Y”字形区段的能力也是枢纽发展的瓶颈地段，本次研究将对此区段的能力进行重点研究。

3.2.1 客站能力分析

(1)郑州东站和郑州南站

结合郑济铁路的引入，首先分析郑州东站和郑州南站的能力。

郑济铁路、郑万铁路引入郑州枢纽的郑州东站，并没有增加郑州东站的到发线数量，在现有枢纽格局下，受车站能力及郑州东—郑州南区间能力限制，远期部分重庆方向的始发列车需在郑州南办理，济南方向部分列车只能在郑州东站始发。郑州东站位于郑东新区，距离主城区较近；郑州南站位于航空港区东南，距离郑州东站约38 km，距离郑州站约50 km，乘客换乘十分不便。尤其主城区的居民去郑州南站乘车距离过远，出行不便，降低了旅客出行的水平。

从居民出行方式的合理选择上入手，本次研究对郑济—郑万通路的车流重新梳理，优化运输组织和调整客运站分工：重庆方向的列车在郑州东站始发，济南方向的始发列车在郑州南始发，初、近期部分合肥方向列车在郑州东站始发，调整后的车站作业量分别见表1和表2。

表1 郑州东站郑济—郑万场作业量 对/d

表2 郑州南郑万场作业量 对/d

经计算分析，初期：郑州东郑济—郑万场到发线能力利用率为78.5%，郑州南郑万场的到发线能力利用率为67.6%，郑州东—郑州南区间列车144对/d，可以满足运输需求。

近期：郑州东郑济—郑万场到发线能力利用率为89.0%，郑州南郑万场的到发线能力利用率为76.0%，郑州东—郑州南区间列车170对/d，郑州东站郑济—郑万场到发能力紧张，郑州东—郑州南区间能力饱和。

远期：在考虑合肥方向列车全部由郑州南始发的情况下，郑州东郑济—郑万场和郑州南郑万场的到发线能力已经不能满足运输需求，郑州东—郑州南区间列车218对/d，区间能力也不能满足运输需求。

(2)郑州站

郑州站位于京广线和陇海线交汇处，车站规模为7台13线(含正线)，主要办理枢纽内普速客车作业，兼顾客专动车和城际动车，在建太焦铁路从枢纽西北方向引入，利用郑焦城际引入郑州站。由于客专开通后，既有京广线、陇海线客车对数并未有效减少，加上枢纽内部分客专动车、城际动车也在郑州站办理到发作业，现状始发终到列车54.5对/d，停站通过列车114对/d，郑州站能力一直处于饱和状态，郑焦城际由于郑州站能力不足，每日开行动车不足10对/d，郑开、郑机城际基本没有在郑州站开行城际动车的条件。因此，按照目前枢纽客运系统格局，郑州站能力初、近期都处于非常紧张状态，远期不能满足运输需求。

3.2.2 区间能力分析

枢纽内主要线路区间能力利用情况见表3。

现状郑州—圃田西区段开行普速客车52对/d、动车组列车42对/d，客车共94对/d，由于高、普速客车混跑，该区段能力已饱和。圃田西—圃田区段为双线电气化铁路，需承担陇海线徐州方向普速客车54对/d，货物列车64对/d，此外还需承担动车组列车10对/d，以及郑州—郑州东间客车车底2对/d，行车量达130对/d，能力缺口为35.6对/d，能力利用率达100%，能力已不足。

表3 各普速线路区间能力适应性

3.2.3计算机模拟仿真[10]

为了进一步准确、合理的验证郑济铁路引入后，郑州枢纽客运系统的适应性，本次研究委托西南交通大学基于Anylogic的高速铁路车站作业仿真系统，使用多智能体车站作业仿真模型和精确CAD站场图模型，对郑州东站进行作业仿真，如图4所示。

图4 高速铁路车站作业仿真系统

仿真结论如下。

在原枢纽客运格局及客站分工下，郑济铁路引入后，初期郑州东站可以满足运输的需求；近期京广场处于高负荷状态，容易造成列车延误，能力紧张；远期已经无法满足运输组织的需求。郑州枢纽应适时实施枢纽相关工程，优化车站分工和运输组织，缓解车站能力紧张的状况。

4 解决枢纽客运系统能力紧张的探讨[11-15]

郑州东站有京广、郑徐、郑西、郑万等多条高铁线路引入，联络线工程也比较复杂，车站位于郑东新区，周围已被建筑物包围，已无扩建条件。

郑州南站位于航空港区，而预留的大关庄辅助客站又位于经开区和航空港区之间的规划空白地带，距离主城区均较远，既不利于客流吸引，也不利于客站与引入线路的顺利衔接。

郑州站位于老城区中心，客流集散能力较好，但车站及五里堡客整所周围均被城市包围，改建困难；车站西站房东侧位置预留了5台9线规模(现为京广线、陇海线上下行货线)，车站改扩建工程可结合郑州北编组站外迁的时机适时进行。

经以上分析，解决枢纽客运系统能力紧张主要研究了以下两个方案：郑州北编组站外迁—郑州站新建车场方案(方案Ⅰ)和郑州站普速外迁方案(方案Ⅱ)。

(1)郑州北编组站外迁—郑州站新建车场方案(方案Ⅰ)

近期将郑州北编组站搬迁至侯寨，并修建货物外绕线，同时于郑州站西站房东侧新建车场，修建两车场间相关联络线。并于搬迁后的原郑州北编组站位置新建动车运用所，还建机车及车辆等相关设备设施。

修建“郑州南—大关庄”郑万铁路联络线，满足郑州南方向高速列车停站及引入郑州站要求。

方案Ⅰ总平面布置详见图5。

图5 方案Ⅰ总平面布置

(2)郑州站普速外迁方案(方案Ⅱ)

为更加充分和高效地利用郑州站所处的优越地理位置、客运设备设施及城市配套工程，提高客运服务水平，结合城市规划及相关工程实施进度，研究将郑州站普速客运作业外移，郑州站仅办理高铁及城际动车作业。结合郑州站至小李庄站增建三四线工程的实施，将小李庄改造为普速客运站，京广线和陇海线普速客车的始发终到及通过作业均在小李庄站办理。小李庄站预留高速场，“郑州南—小李庄—大关庄”郑万铁路联络线可从小李庄高速场接轨，满足郑州南方向高速列车停站及引入郑州站要求。

方案Ⅱ总平面布置详见图6。

图6 调整后郑州枢纽客运格局总平面布置

(3)优缺点分析

两方案优缺点分析详见表4。

表4 两方案优缺点分析比较

郑州站普速外迁方案(方案Ⅱ)：枢纽形成“四主”客站格局，运输组织顺畅，与枢纽规划预留线路衔接较好，没有废弃工程，近期新建工程少，工程投资省，易于实施，经研究后，予以推荐。

5 枢纽客运格局调整的建议和分期实施说明[11，14]

5.1 客运格局调整的建议

基于郑州站普速外迁的研究结论，本着统筹兼顾、因地制宜、合理布局、适度超前的原则，对郑州枢纽客运格局做如下的调整建议。

(1)考虑到郑太、郑济铁路均从枢纽北部引入，而郑州站、郑州东站到发线能力紧张且无扩建条件，建议取消枢纽规划中作为战备迂回线的货运北环线，利用其线位修建北客环，并与郑焦城际(黄河景区站)、京广铁路(东双桥站)以及郑济铁路连通，并在郑州城区北部预留郑州北客站，可办理郑太、郑济铁路始发终到作业，缓解郑州站、郑州东站能力紧张问题。

(2)取消规划的货运东环线，改为客运东环线，其北端与客运北环线衔接，南端接入郑万、郑合铁路预留的大关庄站，并通过大关庄站与郑州南站连接，客运东环线是郑州枢纽客运环线的一部分，也是郑太、郑济铁路与郑万、郑合铁路沟通的一条便捷途径。

(3)取消规划的货运西北环，于东双桥南端区间修建京广下行货线至欢河站的联络线。京广铁路普速客货车可通过联络线经欢河—铁炉—关帝庙至规划枢纽货运西南环线，绕避市区走行。

(4)针对“郑州—圃田西—圃田”陇海线区间能力紧张的现状，考虑到该段能力已成为枢纽的瓶颈地段，已对郑州枢纽的运输组织特别是客运组织造成了不利影响，结合枢纽货环线和“郑州—小李庄—大关庄”联络线的规划，考虑修建陇海线郑州至小李庄三四线及小李庄经圃田南至圃田的陇海货车外绕线。

调整后的郑州枢纽客运格局总布置详见图6。

经优化调整后，郑州枢纽客运系统将形成“四主两辅”的客站格局，郑州、郑州东、郑州南和小李庄站为主要客运站，大关庄站、郑州北客站为辅助客站。

其中，郑州站办理客专动车和城际列车；郑州东站以办理客专动车为主，兼顾城际客车；郑州南站主要办理城际客车，兼顾客专动车；小李庄为枢纽主要普速客运站，以办理普速客车为主，兼顾客专动车和城际客车；郑州北客站和大关庄站：兼顾客专动车和城际客车。

5.2 枢纽工程分期实施建议

综合以上枢纽客运格局研究结论，结合实际需求及城市规划及配套工程的实施进度，确定枢纽相关工程实施建设时序的建议如下。

(1)针对“郑州—圃田西—圃田”陇海线区间能力紧张的现状，先期修建陇海郑州至小李庄三四线及小李庄经圃田南至圃田的陇海货车外绕线。

(2)郑州站普速客运作业外迁至小李庄站，解决郑州站能力紧张的现状。

(3)修建枢纽东客环、北客环及郑州北(客)站，并连通郑州站、郑州东站和郑州南站，缓解郑州站和郑州东能力紧张的情况，灵活枢纽运输组织。

(4)修建枢纽西货环，郑州北编组站外迁至侯寨，将普速列车外迁至城外走行。

6 结语

客运专线引入枢纽，即使枢纽已经预留了工程接口，也应从运量增长、客运分工和运输组织等角度深入研究枢纽格局及能力适应性。随着郑万、郑合、郑太、郑济等铁路的引入，郑州枢纽原“三主一辅”的客运格局已不能适应国民经济的发展和日益增长的客运需求。结合运量特性、能力适应性、工程投资、与城市规划的协调等方面分析，提出了“四主两辅”的客运格局调整方案及分步实施建议。研究所得结论对郑州枢纽总图修编和城市规划具有一定的参考价值。