武汉北站扩能改造及运输组织方案优化研究

庄 河

（中国铁路武汉局集团有限公司，湖北 武汉 430000）

1 概述

1.1 武汉北站概况

武汉北站作为全国主要路网性编组站之一,按双向三级七场规模建设,主要负责江村、株洲北、衡阳北、阜阳北、九江、鹰潭、向塘西、郑州北、南仓、成都北、合肥东、新丰镇、襄阳北等方向的直达、直通列车集结、编组任务,同时也负责管内武昌东、铁山、荆门南、信阳、漯河、麻城、武汉枢纽等方向的区段及小运转列车集结、编组任务[1]。下行系统衔接京广(北京—广州)、麻武(麻城—武汉)及京九线(北京—香港九龙)等方向,到达、编组、出发场各有11条、36条、14条股道,上行系统衔接京广、武九(武汉—九江)、汉丹线(汉口—丹江)及武汉枢纽内各站,到达、编组、出发场各有12条、36条、13条股道；上下行系统各配备1座四推双溜自动化驼峰,中间设交换场6条股道。全站日均解体、编组能力为178列和171列,办理能力日均25364辆。2018年日均解体、编组分别是115列、116列,日均办理车18074辆[2]。武汉北站示意图如图1所示。

1.2 武汉北站扩能改造分析

目前该站规模较大,到发、解编能力基本能够满足运输需求,但由于上下行系统间没有环到或环发线,造成场间交换能力不足,同时相邻滠口货场和新港江北铁路与该站没有直接连通的疏解线,运输组织干扰较大。因此,需要在三场和四场间新建1条环发线、1条滠口货场联络线,同时将新港江北铁路(滠口—黄州)双线引入该站[3],这不仅会大大提高折角车流交换能力和货场作业能力,而且新港江北铁路双线贯通对武汉地区“铁水联运”意义重大,而实施这些工程需要将武汉北站既有京广下行货车线(以下简称“下货线”)进行拨接改造。

新建环发线、货场联络线及新港江北铁路大部分工程已经建成,其中武汉北站下货线(含武汉北下行发车线,以下简称“下发线”)拨接改造因其施工组织复杂、工程量大且运输组织困难一直未能实施,资金、征拆、施工准备等也是其客观原因[4]。武汉北站下货线、下发线改造方案如图2所示。

1.3 扩能改造难点与重点

图1 武汉北站示意图Fig.1 Schematic map of Wuhan North Station

图2 武汉北站下货线、下发线改造方案图Fig.2 Renovation plan of loading line and departure line in Wuhan North Station

工程量大、场地狭窄以及对编组站运输能力影响大是下货线拨接改造工程的主要难点,应精确计算各项施工步骤的时间节点,合理确定封锁时间和时机,施工和运输调整必须同步推进[5]。

（1）下货线南端拨接口和中部路堤破拆是整体控制节点,影响整个施工工期。由于新建线路与既有线路为400 m平行地段,并且2条线路的高差最大达到3 m；下货线中部路堤高达4 m,长度为60 m,破拆施工必须控制时间节点,为后续的线路铺设、接触网架设等留足时间。时间越长,对武汉北编组场的运输能力影响越大。

（2）旅客列车径路调整是该运输方案的关键点。下货线有7列下行图定的跨局直通旅客列车运行,一旦封锁,这些旅客列车必须采取调整措施,或者上下行全部停运,或者调整固定径路,同时还应综合考虑在武汉北站下货线封锁期间对车站运输能力的影响。调整方案既要兼顾客运,更要满足车站整体通过能力需求。

（3）三场开车能力不足。武汉北下货线和汉丹出发线(以下简称“下丹线”)是武汉北三场往南开车的2条平行进路,其中下货线连接滠口站III道和滠武线,下丹线连接滠口站I道并与京广线共线。三场图定开车142列/d ,下货线占到70%左右。下货线封锁以后,三场只能利用下丹线往南开车,同时上行系统六场环发线也可以往南开车,但下丹线和六场环发线分别在滠口站和横店站北咽喉最外方道岔与京广下行正线交汇,京广下行正线有图定旅客列车54列/d,下丹线和六场环发线只能利用旅客列车空档开车。

（4）封锁期间每天站改的天窗需求影响下行发车能力。接触网改造、道岔拆铺、信号联锁调试等施工每天需要2 ～ 3 h的天窗,不仅影响三场下行发车,还影响整个下行系统的解编、机车换挂等作业,能力会更加紧张。

2 武汉北站运输组织方案优化

2.1 运输组织方案分析

武汉北站扩能改造的运输组织关键,一是解决好封锁期间下货线7列图定旅客列车径路的问题,二是解决好三场下丹线开车能力不足的问题,既要努力提高下丹线的通过能力,还要尽可能减少三场的出发列数,多管齐下,综合施策,才能达到目的。

2.1.1 综合比选确定 7 列旅客列车的调整运输方案

（1）方案I：全部停运图定上下行7对旅客列车。优点：不存在旅客列车径路和运输组织的调整问题,简单方便。缺点：由于该项施工不影响上行行车,如果安排这些旅客列车上下行成对停运后,客运能力损失较大,而且临近春运,这些旅客列车都是长距离的跨局旅客列车,客票需求旺盛,并且办理停运手续在时间上也来不及。

（2）方案II：变更下行旅客列车在武汉北站固定径路,经三场到发线下丹线迂回,避开封锁地段。优点：变更的旅客列车径路不需要调整其他旅客列车运行时刻,不影响其他施工天窗作业。缺点：一是影响下丹线运输能力, 由于下货线封锁以后,三场全部货物列车就只能通过下丹线开车,能力极为紧张,再调整7列旅客列车过来后,按照1列旅客列车折算2.5列货物列车,至少要影响18列货物列车能力；二是同时旅客列车调整径路还要解决LKJ数据的问题[6]。

（3）方案III：调整下行旅客列车的运行区段,由麻武线—下货线—汉口间的径路调整为麻武线红安站—红安联络线—合武线红安西站—合武下行线—汉口运行。优点：调整的区段没有客运营业站,不影响客票发售,没有增加列车运行时分,也对合武线(合肥—武汉)的其他旅客列车秩序几乎没有影响。缺点：一是占用合武线一段天窗和空闲时段；二是红安联络线虽然是按旅客列车线建成,但实际运量不大,只偶尔运行了一些单机和路用列车,而且相应的客运机车还需加装该线的LKJ数据。

综合上述分析与比选,最终采取了最为有利的方案III[7],同时在正式封锁前对相关交路的机车都安排加装了红安联络线的LKJ数据,并由安监、运输、机务、工务、电务、供电等部门组织了设备联合整治和运行试验,以确保调整旅客列车的绝对安全。

2.1.2 提高下丹线开车能力

经统计,下货线、下丹线、六场环发线日常开车为68列/d、30列/d、22列/d,共计120列/d。下货线一旦封锁,下丹线和六场环发线的能力无法满足每天约120列的要求,预计能力缺口约40列左右,需要采取调整措施来减轻下丹线开车压力。根据双线自动闭塞铁路通过能力计算公式,横店至滠口间下行货物列车通过能力N货为80列。在保证京广下行正线图定54列旅客列车的条件下,按下货线封锁的情况编制了施工分号运行图,通过适当压缩运行图周期、取消天窗等方法在环发线、下丹线分别铺画了31列和70列货物列车线条。

同时,运输部门可以从车流组织[8]、计划安排、机车运用、站区联劳等全流程着手,重点抓好信号开放、交接班、开车准备、机车叫班、贴线运行等关键环节,减少作业间的相互干扰,最大限度利用好区间通过能力；出发信号开放以后,货物列车要保证1 min启动、2 min压红,同时连发间隔时间要确保6 min力争5 min。剔除车流不均衡、三场进路交叉干扰等因素,2条线每天开车列数要达到90列以上,可以确保施工分号图能力利用率达到90%以上。

2.1.3 减少三场出发列数

（1）停运武汉北站通勤列车3对/d、保留2对/d,可释放下丹线6列/d左右的货物列车能力。部分站区职工乘座轻轨、转乘大巴进行接送；停运武汉北—成都、昆明等方向货物班列8列/d,相关车流按同方向的编组计划组织运输,可压缩集结时间、提高列车编成辆数。

（2）调整部分快速货物班列运行径路。江村—吴家山X360/1次、江村—舵落口X368/9次班列,原经武汉北六场环发线运行,调整经武汉枢纽汉西联络线运行,不进武汉北站；金华东—城厢X349/8次班列,原经武汉北六场环发线运行,调整经武汉北六场、京广上行线运行,调整区段统一安排司机带道。班列调整后,可以相应减少武汉北下丹线和六场环发线开车列数。

（3）施工封锁期间,武汉北站产生的襄阳北及其以远车流调整部分经京广线上行线、宁西线(西安—永宁)、小厉线(小林—厉山)至襄阳北站运行,计划每天10列。

（4）施工封锁期间,襄阳北站产生的京广线株洲北以远部分车流集结成整列,经西斋口迂回运输；襄阳北站产生的京广线武昌东以远部分车流集结整列开行至武昌东站的区段列车,每天可以减少武汉北下丹线和六场环发线车流8列左右。

此外,为最大限度减少干扰,施工期间武汉枢纽内的施工维修天窗全部取消,也为武汉北站不间断开车创造了有利条件。

2.2 运输组织方案实施

经过精心准备,下货线拨接改造工期确定为2019年1月12日12：40开始至18日14 : 40结束。施工期间1000多名各专业施工人员在5 km的铁路线上展开争分夺秒、夜以继日的大会战。第1天顺利完成了3112号、3118号道岔插铺、下货线拨改440 m、挖除既有道床及路基3000多m3等施工任务,同时电务完成Ⅰ场、Ⅲ场联锁软件及CIPS、TDCS软件换装工作；第2天完成了下货线北端拨接口、中部交叉段施工并顺利贯通,全线接触网基本连通；第3天新建线路全部连通并开始大机捣固及精调,室外信号设备全部到位,接触网开始送电；第4天新建线路继续进行捣固、整修及更换长钢轨,全线接触网设备送电并开始精调；第5天新建线路完成补砟、线性调整、焊接等施工,信号完成全部设备调试及电码化模拟试验；第6天新建线路继续大机捣固,钢轨焊接、旧轨回收全部完成,接触网设备继续克服缺陷、精调；第7天新建线路接触网在12 : 00以前完成了热滑试验,12 : 10—14 : 40给点150 min完成全部信号设备联调联试,同步进行LKJ数据换装。

施工期间,编组站运输组织工作也有条不紊、秩序井然,日均办理车达到16145辆,三场下丹线开车72.9列/d,六场环发线开车28.6列/d,合计101.5列/d,比预订90列/d的目标增加了11.5列/d；调整经红安联络线运行的7列下行旅客列车均安全正点,货物列车调整径路、迂回累计达到125列,施工期间的运输效率未受到大的影响,各项运输调整措施发挥了积极作用。

3 结束语

铁路改造施工是一项系统工程,尤其是既有线,不仅涉及工务、电务、按触网等各个专业的相互配合、相互制约,更需要运输专业提供充足的便利条件。每一项既有线改造施工都要根据工程特点和要求,结合运输实际,分析难点,找准切入点,对症下药；施工准备阶段,应制定多套方案,广泛征求各专业的意见和建议,确保实施方案科学合理,优中取优[9],加快促进武汉北站和武汉枢纽整体功能的提升。