鄭州鐵路樞紐客運系統格局調整建議及探討

董葉超,周曉林,袁 磊

(中鐵工程設計咨詢集團有限公司,北京 100055)

1 概述

鄭州樞紐是京廣、隴海兩大鐵路干線的交匯點，現為客貨并列式樞紐。隨著京廣高鐵、鄭西高鐵、鄭徐高鐵的引入和相關工程的實施，樞紐逐步發展為“雙十字”構架，外加規劃的貨運“環線”，形成“環線+雙十字”特大型樞紐格局。鄭州站、鄭州東站為樞紐主要客運站，鄭州北為樞紐唯一編組站。

隨著國民經濟的發展，中長期鐵路規劃和鄭州市城市總體規劃的調整，鄭萬、鄭合、鄭太和鄭濟鐵路的規劃實施，以及鄭開、鄭焦、鄭機、機登洛、新焦、焦濟洛、新開城際等多條中原城際網鐵路的運行和規劃實施，原樞紐總圖規劃難以適應國民經濟的發展和鐵路運輸的需要。本著統籌兼顧、合理布局、適度超前的原則，對樞紐總圖客運格局調整和完善的方案進行探討和研究。

2 鄭州樞紐概況

2.1 鄭州市總體規劃[1]

鄭州市是河南省省會，也是河南省的政治、經濟、文化、科教中心，中原城市群“大十字”的核心城市。鄭州都市區規劃形成“一帶兩翼兩軸”的空間形態和“一主一城三區四組團”的多中心、組團式空間結構。規劃2030年都市核心區人口1 200萬人，其中航空港居住人口190萬人。2030年都市核心區建設用地規模1 270 km2，其中航空港實驗區規劃面積415 km2，與鄭州中心城區形成“兩核聯動、協調發展”。

城市規劃道路呈“環形加放射”狀路網布局，規劃形成“五橫五縱”的高速公路網骨架和“三橫八縱”的快速路系統。都市區城市軌道交通線網規劃總長851.2 km。

2.2 既有站概況[2]

鄭州站：位于主城區，車站規模7臺13線(含正線)，東、西站房和高架候車室總面積78 434 m2；南端動車運用所縱列布置，東西側有客機檢修及整備場各1處；北端西側有客車車輛段1處；西側4條貨車正線并行通過。如圖1所示。

圖1 既有鄭州站平面布置示意

鄭州東站：京廣場、城際場、徐蘭場自西向東并列布置，總規模16臺32線，京廣場14臺面，城際場4臺面、徐蘭場7臺面，鄭萬—鄭濟場5臺面，站房總面積149 981 m2；北端設動車運用所(4線庫1座，存車線20條)。如圖2所示。

圖2 既有鄭州東站平面布置示意

2.3 原樞紐總圖規劃概況[2-4]

隨著鄭徐高鐵的建成通車，鄭萬、鄭合、鄭濟、鄭太等鐵路相繼引入樞紐，高速客運系統形成“米”字形構架；隨著中原城際網相關線路的相繼建設，城際客運系統將形成“雙環形”城際線網；樞紐內高鐵網、城際網與普速鐵路網“三網”融合，既分工明確，又緊密銜接。

客運系統：形成“三主一輔”客運格局，鄭州、鄭州東、鄭州南三站為主客站，遠期預留大關莊輔助客站。其中，鄭州站以辦理普速客車為主，兼顧客專動車和城際客車；鄭州東站以辦理客專動車為主，兼顧城際客車；鄭州南站主要辦理城際客車，兼顧客專動車。

解編系統：維持鄭州北編組站集中作業格局，規劃預留候寨編組站。

貨運系統：規劃預留貨運環線。改擴建圃田集裝箱中心站形成國際物流區，新建關帝廟貨場形成西部物流區，新建薛店貨場形成航空港物流區，預留貨運外環線北部京水貨站。

鄭州樞紐原規劃總布置詳見圖3。

圖3 鄭州樞紐原規劃總布置

2.4 樞紐客運作業量和車流特點

客運作業量：樞紐近、遠期辦理客車分別為861對/d(普速64對/d；動車532對/d，其中始發200對/d；城際265對/d)、1 112對/d(普速58對/d；動車657對/d，其中始發244對/d；城際397對/d)。其中，鄭濟鐵路近、遠期開行動車76、106對/d。

車流特點：樞紐內始發終到和通過車流相當，近、遠期始發、終到車分別占總列車對數的53.0%、54.3%，主要為樞紐至北京、武漢、西安、徐州、重慶、濟南、合肥(許昌)、太原等13個方向。通過車流以北京至武漢、西安、重慶方向[近(遠)期分別為77(82)、25(28)、37(59)對/d]、西安至徐州、武漢方向[近(遠)期分別為68(77)、27(30)對/d]為主，以及濟南至重慶、西安、武漢方向，太原至徐州、武漢方向，西安至合肥方向等。

3 樞紐客運系統能力分析[2，5-6]

3.1 現狀鄭州樞紐存在問題[2]

(1)鄭州—圃田西區間能力緊張

現狀鄭州—圃田西區間為客貨分線，隴海客線由于高、普速客車交叉運營，區間能力已經飽和。

(2)鄭州站到發線能力緊張

車站既有規模7臺13線(含靠近站臺正線)，由于高鐵開通后京廣、隴海線普速客車并未減少，再加上部分高鐵、城際動車在鄭州站辦理作業，現有到發線能力已經飽和，已無進一步增開鄭焦、鄭機等城際列車的能力。

(3)鄭州站南段咽喉能力緊張

車站南咽喉隴海與京廣線線路別引入，再加上客車運用所及機車出入段的平面交叉，咽喉區能力飽和。

3.2 能力分析[5-9]

原總圖規劃客運系統為“三主一輔”格局，鄭州站、鄭州東站及鄭州南站分別位于城市的東、中、南側，基本與城市空間發展方向契合。鄭州樞紐為“米”字形格局，但三主要客站及各站區間呈“Y”字形分布，“Y”字形區段的能力也是樞紐發展的瓶頸地段，本次研究將對此區段的能力進行重點研究。

3.2.1 客站能力分析

(1)鄭州東站和鄭州南站

結合鄭濟鐵路的引入，首先分析鄭州東站和鄭州南站的能力。

鄭濟鐵路、鄭萬鐵路引入鄭州樞紐的鄭州東站，并沒有增加鄭州東站的到發線數量，在現有樞紐格局下，受車站能力及鄭州東—鄭州南區間能力限制，遠期部分重慶方向的始發列車需在鄭州南辦理，濟南方向部分列車只能在鄭州東站始發。鄭州東站位于鄭東新區，距離主城區較近；鄭州南站位于航空港區東南，距離鄭州東站約38 km，距離鄭州站約50 km，乘客換乘十分不便。尤其主城區的居民去鄭州南站乘車距離過遠，出行不便，降低了旅客出行的水平。

從居民出行方式的合理選擇上入手，本次研究對鄭濟—鄭萬通路的車流重新梳理，優化運輸組織和調整客運站分工：重慶方向的列車在鄭州東站始發，濟南方向的始發列車在鄭州南始發，初、近期部分合肥方向列車在鄭州東站始發，調整后的車站作業量分別見表1和表2。

表1 鄭州東站鄭濟—鄭萬場作業量 對/d

表2 鄭州南鄭萬場作業量 對/d

經計算分析，初期：鄭州東鄭濟—鄭萬場到發線能力利用率為78.5%，鄭州南鄭萬場的到發線能力利用率為67.6%，鄭州東—鄭州南區間列車144對/d，可以滿足運輸需求。

近期：鄭州東鄭濟—鄭萬場到發線能力利用率為89.0%，鄭州南鄭萬場的到發線能力利用率為76.0%，鄭州東—鄭州南區間列車170對/d，鄭州東站鄭濟—鄭萬場到發能力緊張，鄭州東—鄭州南區間能力飽和。

遠期：在考慮合肥方向列車全部由鄭州南始發的情況下，鄭州東鄭濟—鄭萬場和鄭州南鄭萬場的到發線能力已經不能滿足運輸需求，鄭州東—鄭州南區間列車218對/d，區間能力也不能滿足運輸需求。

(2)鄭州站

鄭州站位于京廣線和隴海線交匯處，車站規模為7臺13線(含正線)，主要辦理樞紐內普速客車作業，兼顧客專動車和城際動車，在建太焦鐵路從樞紐西北方向引入，利用鄭焦城際引入鄭州站。由于客專開通后，既有京廣線、隴海線客車對數并未有效減少，加上樞紐內部分客專動車、城際動車也在鄭州站辦理到發作業，現狀始發終到列車54.5對/d，停站通過列車114對/d，鄭州站能力一直處于飽和狀態，鄭焦城際由于鄭州站能力不足，每日開行動車不足10對/d，鄭開、鄭機城際基本沒有在鄭州站開行城際動車的條件。因此，按照目前樞紐客運系統格局，鄭州站能力初、近期都處于非常緊張狀態，遠期不能滿足運輸需求。

3.2.2 區間能力分析

樞紐內主要線路區間能力利用情況見表3。

現狀鄭州—圃田西區段開行普速客車52對/d、動車組列車42對/d，客車共94對/d，由于高、普速客車混跑，該區段能力已飽和。圃田西—圃田區段為雙線電氣化鐵路，需承擔隴海線徐州方向普速客車54對/d，貨物列車64對/d，此外還需承擔動車組列車10對/d，以及鄭州—鄭州東間客車車底2對/d，行車量達130對/d，能力缺口為35.6對/d，能力利用率達100%，能力已不足。

表3 各普速線路區間能力適應性

3.2.3計算機模擬仿真[10]

為了進一步準確、合理的驗證鄭濟鐵路引入后，鄭州樞紐客運系統的適應性，本次研究委托西南交通大學基于Anylogic的高速鐵路車站作業仿真系統，使用多智能體車站作業仿真模型和精確CAD站場圖模型，對鄭州東站進行作業仿真，如圖4所示。

圖4 高速鐵路車站作業仿真系統

仿真結論如下。

在原樞紐客運格局及客站分工下，鄭濟鐵路引入后，初期鄭州東站可以滿足運輸的需求；近期京廣場處于高負荷狀態，容易造成列車延誤，能力緊張；遠期已經無法滿足運輸組織的需求。鄭州樞紐應適時實施樞紐相關工程，優化車站分工和運輸組織，緩解車站能力緊張的狀況。

4 解決樞紐客運系統能力緊張的探討[11-15]

鄭州東站有京廣、鄭徐、鄭西、鄭萬等多條高鐵線路引入，聯絡線工程也比較復雜，車站位于鄭東新區，周圍已被建筑物包圍，已無擴建條件。

鄭州南站位于航空港區，而預留的大關莊輔助客站又位于經開區和航空港區之間的規劃空白地帶，距離主城區均較遠，既不利于客流吸引，也不利于客站與引入線路的順利銜接。

鄭州站位于老城區中心，客流集散能力較好，但車站及五里堡客整所周圍均被城市包圍，改建困難；車站西站房東側位置預留了5臺9線規模(現為京廣線、隴海線上下行貨線)，車站改擴建工程可結合鄭州北編組站外遷的時機適時進行。

經以上分析，解決樞紐客運系統能力緊張主要研究了以下兩個方案：鄭州北編組站外遷—鄭州站新建車場方案(方案Ⅰ)和鄭州站普速外遷方案(方案Ⅱ)。

(1)鄭州北編組站外遷—鄭州站新建車場方案(方案Ⅰ)

近期將鄭州北編組站搬遷至侯寨，并修建貨物外繞線，同時于鄭州站西站房東側新建車場，修建兩車場間相關聯絡線。并于搬遷后的原鄭州北編組站位置新建動車運用所，還建機車及車輛等相關設備設施。

修建“鄭州南—大關莊”鄭萬鐵路聯絡線，滿足鄭州南方向高速列車停站及引入鄭州站要求。

方案Ⅰ總平面布置詳見圖5。

圖5 方案Ⅰ總平面布置

(2)鄭州站普速外遷方案(方案Ⅱ)

為更加充分和高效地利用鄭州站所處的優越地理位置、客運設備設施及城市配套工程，提高客運服務水平，結合城市規劃及相關工程實施進度，研究將鄭州站普速客運作業外移，鄭州站僅辦理高鐵及城際動車作業。結合鄭州站至小李莊站增建三四線工程的實施，將小李莊改造為普速客運站，京廣線和隴海線普速客車的始發終到及通過作業均在小李莊站辦理。小李莊站預留高速場，“鄭州南—小李莊—大關莊”鄭萬鐵路聯絡線可從小李莊高速場接軌，滿足鄭州南方向高速列車停站及引入鄭州站要求。

方案Ⅱ總平面布置詳見圖6。

圖6 調整后鄭州樞紐客運格局總平面布置

(3)優缺點分析

兩方案優缺點分析詳見表4。

表4 兩方案優缺點分析比較

鄭州站普速外遷方案(方案Ⅱ)：樞紐形成“四主”客站格局，運輸組織順暢，與樞紐規劃預留線路銜接較好，沒有廢棄工程，近期新建工程少，工程投資省，易于實施，經研究后，予以推薦。

5 樞紐客運格局調整的建議和分期實施說明[11，14]

5.1 客運格局調整的建議

基于鄭州站普速外遷的研究結論，本著統籌兼顧、因地制宜、合理布局、適度超前的原則，對鄭州樞紐客運格局做如下的調整建議。

(1)考慮到鄭太、鄭濟鐵路均從樞紐北部引入，而鄭州站、鄭州東站到發線能力緊張且無擴建條件，建議取消樞紐規劃中作為戰備迂回線的貨運北環線，利用其線位修建北客環，并與鄭焦城際(黃河景區站)、京廣鐵路(東雙橋站)以及鄭濟鐵路連通，并在鄭州城區北部預留鄭州北客站，可辦理鄭太、鄭濟鐵路始發終到作業，緩解鄭州站、鄭州東站能力緊張問題。

(2)取消規劃的貨運東環線，改為客運東環線，其北端與客運北環線銜接，南端接入鄭萬、鄭合鐵路預留的大關莊站，并通過大關莊站與鄭州南站連接，客運東環線是鄭州樞紐客運環線的一部分，也是鄭太、鄭濟鐵路與鄭萬、鄭合鐵路溝通的一條便捷途徑。

(3)取消規劃的貨運西北環，于東雙橋南端區間修建京廣下行貨線至歡河站的聯絡線。京廣鐵路普速客貨車可通過聯絡線經歡河—鐵爐—關帝廟至規劃樞紐貨運西南環線，繞避市區走行。

(4)針對“鄭州—圃田西—圃田”隴海線區間能力緊張的現狀，考慮到該段能力已成為樞紐的瓶頸地段，已對鄭州樞紐的運輸組織特別是客運組織造成了不利影響，結合樞紐貨環線和“鄭州—小李莊—大關莊”聯絡線的規劃，考慮修建隴海線鄭州至小李莊三四線及小李莊經圃田南至圃田的隴海貨車外繞線。

調整后的鄭州樞紐客運格局總布置詳見圖6。

經優化調整后，鄭州樞紐客運系統將形成“四主兩輔”的客站格局，鄭州、鄭州東、鄭州南和小李莊站為主要客運站，大關莊站、鄭州北客站為輔助客站。

其中，鄭州站辦理客專動車和城際列車；鄭州東站以辦理客專動車為主，兼顧城際客車；鄭州南站主要辦理城際客車，兼顧客專動車；小李莊為樞紐主要普速客運站，以辦理普速客車為主，兼顧客專動車和城際客車；鄭州北客站和大關莊站：兼顧客專動車和城際客車。

5.2 樞紐工程分期實施建議

綜合以上樞紐客運格局研究結論，結合實際需求及城市規劃及配套工程的實施進度，確定樞紐相關工程實施建設時序的建議如下。

(1)針對“鄭州—圃田西—圃田”隴海線區間能力緊張的現狀，先期修建隴海鄭州至小李莊三四線及小李莊經圃田南至圃田的隴海貨車外繞線。

(2)鄭州站普速客運作業外遷至小李莊站，解決鄭州站能力緊張的現狀。

(3)修建樞紐東客環、北客環及鄭州北(客)站，并連通鄭州站、鄭州東站和鄭州南站，緩解鄭州站和鄭州東能力緊張的情況，靈活樞紐運輸組織。

(4)修建樞紐西貨環，鄭州北編組站外遷至侯寨，將普速列車外遷至城外走行。

6 結語

客運專線引入樞紐，即使樞紐已經預留了工程接口，也應從運量增長、客運分工和運輸組織等角度深入研究樞紐格局及能力適應性。隨著鄭萬、鄭合、鄭太、鄭濟等鐵路的引入，鄭州樞紐原“三主一輔”的客運格局已不能適應國民經濟的發展和日益增長的客運需求。結合運量特性、能力適應性、工程投資、與城市規劃的協調等方面分析，提出了“四主兩輔”的客運格局調整方案及分步實施建議。研究所得結論對鄭州樞紐總圖修編和城市規劃具有一定的參考價值。