中兰客运专线引入兰州西站接轨方案研究

侯 磊

HOU Lei

（兰州铁道设计院有限公司 线路运输设计所，甘肃 兰州 730000)

1中兰客运专线引入兰州西站方案设置条件分析

1.1 概述

中兰客运专线(中卫南—兰州西)位于宁夏回族自治区和甘肃省境内，线路北起宁夏回族自治区中卫市，向南经白银市平川区、靖远县、白银区，后向西经兰州新区接至既有中川城际铁路(兰州西—中川机场)竖屏线路所。中兰客运专线是北京—呼和浩特—银川—兰州客运专线的重要组成部分，主要承担西北地区与华北地区、东北地区的部分长途客流，同时承担宁夏与甘肃、青海、新疆主要城市间的中短途城际客流。兰州西站是京呼银兰客运专线的重要节点之一，中兰客运专线引入兰州西站可以为其连接的兰新高速铁路(兰州西—乌鲁木齐南)、兰州至张掖三四线(兰州西—张掖西)带来大量的诱发运量和转移运量，充分发挥西北地区相关线路运输能力，进一步提高路网整体效益。

兰州西站位于兰州市七里河区，距兰州站10.151 km，是中国国家铁路集团有限公司规划的十大区域性客运中心之一。由北至南按高速场和普速场并场布置，总规模13 台26 线(含正线)。其中，普速场6 台13 线(含正线)，车站北侧普速场基本站台为550×18.0×1.25 m，其他站台为550×12×1.25 m；高速场7 台13 线( 含正线)，车站南侧高速场站台均为450×12×1.25 m[1]。车站西端接有兰新铁路(兰州—乌鲁木齐)、兰新高速铁路、柳家营货车线、动车运用所及旅客列车检修基地，西端接专用线有七里河专用线、兰通厂专用线、肉联厂专用线、车轮厂专用线、面粉厂专用线及货车停车场。车站东端接有宝兰客运专线(宝鸡南—兰州西)、陇海铁路(兰州西—连云港)，东端接专用线有阿干镇专用线、534 专用线及专用线存车场。兰州西站示意图如图1 所示。

兰州西站高速场办理兰新高速铁路、宝兰客运专线、部分兰州至张掖三四线的始发和终到列车及下行方向跨线通过旅客列车；普速场办理兰合铁路(兰州—合作)、部分中兰客运专线的始发和终到列车及上行方向跨线通过的旅客列车。按照此分工，兰州西站近期(2030 年)普速场办理列车 80 对/ d，包含始发终到列车35 对/ d (中兰客运专线 31 对/ d，兰合铁路4 对/ d)、通过列车45 对/ d (其中普速25 对/ d，动车20 对/ d)；高速场办理列车 145 对/ d，包含始发终到列车116 对/ d (主要为兰新高速铁路13 对/ d，宝兰客运专线51 对/ d，兰州至张掖三四线52 对/ d)、通过列车29 对/ d[2-4]。兰州西站远期(2040 年)普速场办理列车对数92 对/ d，包含始发终到列车44 对/ d、通过列车48 对/ d，需要到发线9 条；高速场办理列车对数160 对/ d，包含始发终到列车124 对/ d、通过列车36 对/ d，需要到发线11 条。目前兰州西站普速场6 台13 线，高速场7 台13 线，均满足规划能力需要。

图1 兰州西站示意图Fig.1 Schematic diagram of Lanzhou West Station

1.2 方案设置

中兰客运专线利用既有铁路中川城际铁路引入兰州西站后，根据车站能力分析，福利区至兰州西站区间内需要增建三四线才能满足区间通过能力。结合兰州西站车场布置及高速场和普速场之间跨线联络线设置条件，对福利区至兰州西三四线引入兰州西站按线路别一侧引入方案(方案I)和按方向别外包引入方案(方案II)进行分析。

1.2.1 方案Ⅰ

新建福利区至兰州西三四线以隧道形式下穿范家坪后，上、下行线分别从兰新高速铁路相邻两孔32.0 m 桥下穿过，引入兰州西站高速场，两正线间设八字渡线互通。其中，上行线利用既有普、高速列车下行联络线引入普速场；下行线穿动车走行线，将车站东侧利用原专用线部分存车场改造为动车存车场并设置高速场和普速场下行联络线，线路从存车场尾部引出，接入高速场东咽喉。同时在高速场和普速场之间，设置场间联络线。方案Ⅰ中车站西端咽喉八字渡线至兰州西站之间的三四线上、下行正线按单线双方向使用。兰州西站普速场办理中兰客运专线、兰合铁路的始发终到列车，以及至既有线上行方向跨线客车通过列车；高速场办理兰新高速铁路、宝兰客运专线、兰州至张掖三四线始发终到列车，以及至既有线下行方向的跨线客车通过作业。中兰客运专线按线路别一侧引入兰州西站方案示意图如图2 所示。

1.2.2 方案Ⅱ

新建福利区至兰州西三四线以隧道形式下穿范家坪后，下行线在小金沟兰新高速铁路1-32 m梁桥下穿过，走行于南山路与兰新高速铁路之间，上跨杜家沟道路，接入高速场和普速场下行联络线，同时设联络线接入高速场西咽喉；上行线跨越小金沟后走行于兰新高速铁路北侧，利用既有兰新铁路，接入兰新高速铁路，同时设联络线利用高速场和普速场上行联络线引入普速场，并改建部分既有兰新铁路。方案Ⅱ新建福利区至兰州西三四线上下行均可连通兰州西站高速场和普速场。其中兰州西站普速场办理中兰客运专线、兰合线的始发终到列车，以及既有线上、下行方向跨线通过旅客列车；高速场办理兰新高速铁路、宝兰客运专线、兰州至张掖三四线始发终到列车。中兰客运专线按方向别外包引入兰州西站方案示意图如图3 所示。

图2 中兰客运专线按线路别一侧引入兰州西站方案示意图Fig.2 Connecting Zhongwei-Lanzhou Passenger Dedicated Line with Lanzhou West Station from one side

2中兰客运专线引入兰州西站方案分析

2.1 方案Ⅰ分析

2.1.1 区间能力适应性分析

福利区至兰州西三四线在兰州西站进站前设八字渡线，按单线双方向分别引入兰州西站高速场和普速场，八字渡线至高速场和普速场运输组织均可按2 条单线双方向自动闭塞行车。

（1）运输组织分工。①始发终到列车按场别组织行车。高速场办理兰州至张掖三四线始发终到列车，普速场办理中兰客运专线始发终到的动车组；通过列车上行在普速场办理、下行在高速场办理，按方向别组织行车。高速场始发终到列车40 对/ d， 通过列车数61 列/ d，普速场始发终到列车28 对/ d， 通过列车61 列/ d。因此，高速场正反向比为101 : 40，普速场为89 : 28，正反相比基本为3 : 1。②始发终到列车按方向别组织行车。高速场为下行出发的动车组列车，普速场为上行到达的动车组列车以及不能转场的立即折返的始发动车组列车。高速场始发终到列车10 列/ d，通过列车61 列/ d；普速场始发终到列车68 列/ d，通过列车61 列/ d，立折车58 列/ d，可见高速场只有正向出发列车，无反向列车，普速场正反向比为129 : 58，正反相比基本为2 : 1。

（2）通过能力分析。按照高速场和普速场不追踪、高速场和普速场2 列成组追踪、高速场和普速场3 列成组追踪、高速场和普速场分别按照正向3 列与反向1 列、高速场按照正向2 列与反向1 列和普速场按照正向3 列与反向1 列5 种运输组织方式，铺画运行图，并结合高速场和普速场及福利区至兰州西三四线引入场内运输组织分工，进一步分析通过能力。列车追踪间隔4 min，列车运行时间6 : 00—24 : 00。由于不同时到达间隔时间对通过能力影响较大，因而对不同时到达间隔时间取4 min，6 min 分别进行研究，对5 种运输组织方式分别铺画运行图，得到5 种运输组织方式能力汇总表。不同的运输组织方式能力汇总表如表1 所示。

图3 中兰客运专线按方向别外包引入兰州西站方案示意图Fig.3 Connecting Zhongwei-Lanzhou Passenger Dedicated Line with Lanzhou West Station from outside direction

表1 不同的运输组织方式能力汇总表Tab.1 Summary of capacity of different transport organization modes

从表中可看出当不同时到达间隔时间取4 min时，通过能力均为243 列/ d；当不同时到达间隔时间取6 min 时，通过能力最小的为高速场和普速场均采用不追踪的行车方式，只有162 列/ d，通过能力最大的为高速场和普速场均采用3 列追踪的行车方式，通过能力为208 列/ d。因此，列车采用追踪数量越多，则通过能力越大，反之亦然；高速场和普速场作业的列车正反向比例不同，通过能力亦有差别。

（3）能力适应性分析。①中兰客专及兰州至张掖三四线的动车组均运行于福利区至兰州西三四线上。通过运行图铺画，远期上下行总行车量为 258 列/ d。当不同时到达间隔时间取4 min 时，最大使用通过能力为243 列/ d，当不同时到达间隔时间取6 min 时，最大使用通过能力为208 列/ d，无论采用哪种方式组织行车，均不能满足通过能力需求。②既有兰新线分流兰州至张掖三四线部分动车组列车。现状既有中川城际列车在枢纽内通过既有兰新铁路运输，近期内八字渡线至兰州西站高速场和普速场能力不能满足要求，需将部分列车分流至既有兰新铁路兰州西至福利区线路上。当不同时到达间隔时间为4 min 时，需要将20 对/ d 通过动车组列车分流至既有兰新铁路上，不同时到达间隔时间为6 min 时，需要将40 对/ d 通过动车组列车分流至既有兰新铁路。八字渡线至兰州西站高速场和普速场分流后的通过能力如表2 所示。既有兰新线承担分流列车后的通过能力如表3 所示。

从表中可看出，既有兰新铁路承担部分兰州至张掖三四线的动车组后，既有线及新建线路均可满足通过能力的要求。

表2 八字渡线至兰州西站高速场和普速场分流后的通过能力表Tab.2 Passing capacity table from crossover to high speed yard and conventional yard ofLanzhou West Station

表3 既有兰新铁路承担分流列车后通过能力表Tab.3 Passing capacity table after existing Lanxin line bearing trains

图4 道岔分组示意图Fig.4 Turnout grouping

2.1.2 咽喉区能力适应性分析

将兰州西站西端咽喉区进行道岔分组，普速场西端咽喉区分为10 组，高速场仅分析下行方向，其高速场西端下行方向咽喉区分为6 组，固定作业时间取0，咽喉道岔(组)的空费时间和间接妨碍时间扣除的系数采用0.20 计算得出咽喉区道岔(组)通过能力利用率。道岔分组示意图如图4所示。兰州西站普速场西端咽喉区能力分析结果如表4 所示。兰州西站高速场西端咽喉区能力分析结果如 表5 所示。

根据以上能力分析，按线路别一侧引入兰州西站方案区间通过能力及咽喉区通过能力均能满足作业要求。

2.2 方案Ⅱ分析

（1）区间能力分析。福利区至兰州西新建三四线，承担中兰客运专线、兰州至张掖三四线的动车组，既有双线承担普速客车及兰合铁路动车组。根据不同运输组织模式，采用与方案Ⅰ相同的铺画列车运行图方法对方案Ⅱ既有兰新线福利区至兰州西区间进行通过能力计算分析，既有兰新铁路兰州西至福利区近期动车 6 对/ d，普速列车41 对/ d，计算平图能力210.0，能力 利用率39.2%，远期动车 20 对/ d，普速列车35 对/ d， 计算平图能力210.0，能力利用率45.8%。以上可以看出，既有兰新线福利区至兰州西区间承担的旅客普速列车及动车组在近远期区间通过能力上均能满足需求。

（2）咽喉区能力分析。根据高速场和普速场分工及办理列车对数分析咽喉区通过能力，同样对兰州西站高速场和普速场下行方向西端咽喉区道岔分组，分组方式与方案Ⅰ相同，普速场西端咽喉区分为10 组，高速场仅分析下行方向咽喉区，其西端下行方向咽喉区分为6 组，固定作业时间取0，咽喉道岔(组)的空费时间和间接妨碍时间扣除的系数采用0.20 计算得出咽喉区道岔(组)通过能力利用率。兰州西站普速场西端咽喉区能力分析结果如表6 所示。兰州西站高速场西端咽喉区能力分析结果如表7 所示。

根据能力计算及分析可看出，中兰客运专线按方向别外包引入兰州西站方案，既有兰新线承担普速客车及兰合线动车组，其区间通过能力及兰州西站咽喉区通过能力均能够满足作业要求。

表4 兰州西站普速场西端咽喉区能力分析结果表Tab.4 Analysis results of throat capacity at the west end of conventional yard in Lanzhou West Station

表5 兰州西站高速场西端咽喉区能力分析结果表Tab.5 Analysis results of throat capacity at the west end of high speed yard in Lanzhou West Station

表6 兰州西站普速场西端咽喉区能力分析结果表Tab.6 Analysis results of throat capacity at the west end of conventional yard in Lanzhou West Station

表7 兰州西站高速场西端咽喉区能力分析结果表Tab.7 Analysis results of throat capacity at the west end of high speed yard in Lanzhou West Station

2.3 方案比选

（1）方案I。优点：兰新铁路福利区至兰州西区间通过能力及兰州西站咽喉区通过能力均能满足作业要求，中兰客运专线及兰州至张掖三四线立折作业车可在线路同侧办理，减少对既有车场咽喉区的切割干扰，并且不需要对既有兰新线进行改建，减少征地拆迁工程及废弃工程。工程投资较方案Ⅱ可节省约1.17 亿元。东咽喉利用专用线存车场的位置建设动车存车场，高速场立折作业车可不占用高速场到发线，提高高速场到发线利用率。缺点：新建福利区至兰州西三四线按线路别一侧引入兰州西站，上行线占用既有高速场和普速场下行联络线，需要在东咽喉进行还建，引起兰州西站东咽喉、专用线存车场的改建工程，并且还建高速场和普速场下行联络线引起存车场存车线数量的不足；另外线路按单线双方向分别引入高速场和普速场，利用既有兰新线分流部分列车后通过能力可满足远期要求，但高峰时段高速场和普速场连续发车时，无法反向接车；高峰时段高速场和普速场连续接车时，反向无法发车，增加了运输组织难度。

（2）方案II。优点：新建福利区至兰州西三四线外包引入兰州西站，利用兰新高速铁路及高速场和普速场的联络线分别引入高速场和普速场，兰州西站咽喉区不需要进行改建，工程较为简单。缺点：立折作业列车需对兰州西站普速场西咽喉进行切割，影响运输效率；上行线需在兰新高速铁路正线上插入道岔，并且占用既有兰新线线位，需将兰新线向北侧改移，进而引起兰通厂及肉联厂的拆迁以及肉联厂专用线的改建，施工组织困难，工程难度大，拆迁厂区及改建专用线引起的工程投资高；兰新高速铁路立折作业车无存车场，列车进入高速场后占用高速场到发线，降低高速场的到发线利用率，影响高速场接发列车效率。

综上所述，通过计算分析福利区至兰州西新建三四线及既有兰新线的区间通过能力和兰州西站咽喉区通过能力，方案I、方案II 均能满足作业需求，方案II 不需要改建兰州西站咽喉区，但改建兰新线引起周边部分厂区的拆迁及部分专用线的改建，施工过渡繁琐，工程实施难度大，征拆费用高，工程投资高；方案I 需在兰州西站东咽喉增设高速场和普速场联络线及下行联络线，建设动车停车场，运输组织顺畅，对既有站运营影响小，工程投资适中，符合兰州西站规划发展要求。因此，经过综合比选，中兰客运专线引入兰州西站接轨方案推荐方案I，即按线路别一侧引入方案。

3结束语

中兰客运专线是京呼银兰通道上的重要组成部分，是西北地区与华北地区的客运交流通道之一，是促进西部少数名族地区发展、加强名族团结的一条区域性客运专线。兰州西站是西部地区重要的路网型铁路客运枢纽站，系统研究中兰客运专线引入兰州西站接轨方案，确定引入兰州西站方案，对中兰客运专线引入兰州铁路枢纽线站位的选择、优化兰州铁路枢纽格局及客运系统布局均具有重要意义，有助于促进中长期路网中“八纵八横”区域路网及早完善，拓展兰州城市区域发展空间，推进城市综合协调发展，实现区域内各城市之间交通往来更加便捷。