城際與地鐵貫通運營及車站改造研究

常衛平,劉 劍

(西安市軌道交通集團有限公司，陜西 西安 710000)

機場城際鐵路(機場西—西安北)全長29.3 km，設站10座，其中地下站3座，高架站6座，地面站1座，采用B型車6輛編組，設計時速100 km/h，于2019年9月開通運營。

14號線(西安北—賀韶)線路長13.8 km，設站8座均為地下站，設賀韶村停車場1座，于2021年6月開通。根據《關中城市群都市區城市軌道交通線網規劃》，機場城際(機場西—西安北)與14號線(西安北—賀韶)將貫通運營，統稱為地鐵14號線(見圖1)。

1 14號線概況

1.1 運營概況

機場城際(機場西—西安北)單一交路運行，全日平峰行車間隔為9 min 43 s，全程運行時分約33 min。14號線(西安北—賀韶)與機場城際貫通后，單一交路運行，高峰行車間隔為5 min 25 s，低峰為8 min 31 s，單程運行時間約54 min(見表1)。

表1 14號線運營概況

1.2 客流概況

1)機場城際。

機場城際沿線用地開發薄弱，受票價及換乘便利性等因素影響，客流需求較低，自開通以來(14號線貫通運營之前)，全日常態化單一平峰，近期日均客流約2.05萬人，歷史單日最高客流3.19萬人次。

2)14號線貫通運營。

根據客流預測報告，2021年底，14號線與機場線貫通運營半年后，全線日均客運量約7.18萬人次，高峰小時斷面客流0.35萬人次/h，客運強度約0.17萬人次/km(見圖2)。

結合斷面和乘降分布情況，14號線貫通后東段客流高于西段客流，西段仍以機場與北客站之間，中長距離直通樞紐出行為主，東段以沿線通勤、生活、通學出行及與北客站交換量為主，通勤占較大比重。

1.3 研究必要性

在既有配線條件下，單一交路服務水平均較低。如開行機場西—北客站直達列車，則全線行車間隔不均衡，整體服務水平下降明顯。因此研究改造車站，優化開行方案，兼顧東西段不同客流特征需求，盡可能保證均勻行車間隔，避免大間隔出現。14號線既有線路配線圖見圖3。

2 車站改造方案分析

2.1 改造車站選擇分析

2.1.1 線路概況

機場城際段(機場西—北客站)線路長約29.31 km，共設站9座，其中地面站1座：秦漢新城站，高架站6座：渭河南、秦宮、長陵、擺旗寨、藝術中心和空港新城站，地下站3座：北客站、機場和機場西站。14號線(北客站—賀韶)線路長約13.65 km，共設站8座，均為地下站，2021年6月與機場城際貫通試運行。

2.1.2 改造車站選擇分析

1)結合車站設置條件，應優先地面站，其次為高架站。全線共設1座地面站，6座高架站，車站選擇時應盡量接近北客站。

2)結合運營線路條件、改造實施條件，選擇改造影響程度最小的車站。

3)根據機場城際鐵路設計方案，秦宮站原車站里程為YDK7+659(新增站)，后將其調整至里程YDK9+624，原車站里程位置線路平縱留有加站條件，因此本次研究重點針對秦漢新城站、秦宮站以及新增車站3個方案進行研究(見圖4)[1]。

2.2 秦漢新城站改造方案分析

2.2.1 車站線路條件

秦漢新城為全線唯一一座地面站，正線為路基段，路基填方高度約3.4 m。線路平面右線為直線，左線在車站前后分別設4組R-5 000 m的曲線，縱斷面左右線的坡段為-3.5‰(250 m)下坡、0‰(585 m)平坡和4‰(241.071 m)的上坡。

秦漢新城站北側為鐵路貨北環線，車站距鐵路之間現狀設有綠化帶，車站結構邊距鐵路約23 m，需在車站北側擴建站臺約3 m，同時新建股道，與正線和存車線銜接(見圖5)。

2.2.2 車站建筑及結構改造分析

1)車站建筑改造方案。

秦漢新城站改造主要涉及北側墻體及部分幕墻拆除、擴建北側站臺、軌道，以及增建軌道的圍護結構。

車站北側改造范圍在站臺門結構起點YDK11+876至站臺門結構終點YDK11+994，共118 m，改造需增加北向站臺寬度2.8 m，及軌行區寬度4 m，共6.8 m。增加建筑面積約1 000 m2(見圖6)[2]。

2)車站結構形式。

秦漢新城站結構采用鋼筋混凝土框架結構，基礎采用混凝土梁筏基礎，車站共設置4個附屬出入口(兩個綜合出入口)。該站兩側區間為路基區間。本工程±0.000絕對高程為383.317(1985國家高程標準)；地面高程為379.267，軌頂相對標高為-1.050，行車層為站臺板下層，相對標高為-1.590(見圖7)。

車站主體北側采用樁+錨索支護。主體圍護樁均為φ600@1 000 mm，錨索間距為一樁一錨。錨索錨固段直徑φ150 mm，傾角15°，錨索采用(重復分段)二次高壓注漿工藝。

3)車站結構改造方案。

按照北側新增一股道方案，結構需要在既有車站北側新增一跨單層框架結構，新增結構長度約118 m，寬度約6.8 m。層高為7.74 m。結構采用鋼筋混凝土框架結構，基礎建議與原結構保持一致，采用混凝土梁筏基礎，利于新舊結構變形協調。新增結構通過變形縫與原結構脫開。

4)改造對既有線路運行影響。

a.改造后影響原先建筑北向二疏散口(站臺疏散口及物業地下設備區疏散口)；

b.車站改造范圍在地鐵軌道線路與鐵路線路中間區域，寬度約14 m，施工過程中需解決施工人、機、料如何運輸到施工現場。

2.3 秦宮站改造方案分析

2.3.1 車站線路條件

秦宮站為高架兩層車站，車站南側設有一層商業區。東側線路平面設有R-3 500 m的曲線，其余段落為直線段；縱斷面左右線坡段為3.4‰(500 m)上坡、0‰(340 m)平坡和-26‰(300 m)下坡。

秦宮站北側增設股道，需新建約0.4 km高架橋，并增設兩組9號道岔與正線連接。車站西側原單渡線拆除，并在東側增設單渡線(見圖8)。

2.3.2 橋梁改造分析

秦宮站進站端橋梁孔跨布置為6孔30 m簡支梁，出站端橋梁孔跨布置為1聯(24.8+25+27.3)m連續梁+6孔30 m簡支梁。

1)改造方案。

改造方案需在進站端新建一聯3×30 m變寬連續梁(道岔梁)，出站端新建一聯6×30 m變寬連續梁(道岔梁)，接軌區范圍外采用6孔30 m簡支梁+2孔26.3 m簡支梁+1孔24.8 m簡支梁+1孔25 m簡支梁+1孔27.3 m簡支梁。橋梁改造工程量見表2。

表2 橋梁改造工程量

2)實施難度分析。

a.既有線高架橋改造需中斷機場城際運營，時間預估約30 d。

b.新建梁體采用滿堂支架施工，平推就位，施工場地位于機場城際線與貨運北環線之間，綠帶寬度有限，實施難度大。

2.3.3 車站建筑及結構改造分析

1)秦宮站車站建筑改造內容。

秦宮站改造主要涉及拆除北側鋼屋架墻體，增建橋梁、站臺軌道，以及新增站臺上雨棚(見圖9)。

車站北側改造范圍在站臺門土建結構起點里程右DK9+565.953到站臺門土建結構終點里程右DK9+683.953，共118 m，改造需增加北向站臺寬度2.8 m，及軌行區寬度4 m，共6.8 m。增加建筑面積約1 000 m2。

2)車站結構形式。

車站站臺層以下為鋼筋混凝土框架結構，站臺層以上為鋼結構，物業開發部分為鋼筋混凝土結構。車站耐火等級為一級，防水等級地下室為一級，站臺層屋面一級，抗震設防等級為8度。

3)車站結構改造方案。

按照北側新增一股道方案，結構需在車站北側新增一跨兩層框架結構，新增結構長度約118 m，寬度約6.8 m，高約為10.80 m。結構采用鋼筋混凝土框架結構，基礎建議與原結構保持一致，采用鉆孔灌注樁，利于新舊結構變形協調，新增結構通過變形縫與原結構脫開。

4)改造對既有線路運行影響。

a.改造范圍主要在北側區域，需增加高架橋梁站臺。

b.鋼屋面局部破除北側墻體，在新增橋梁上增加局部鋼屋頂與原屋頂連接，對既有線運行不造成影響，但局部破除會影響到結構安全，需要進行結構驗算。

2.4 新增車站改造方案分析

2.4.1 車站周邊及線路條件

1)車站周邊規劃及現狀。

新增車站位于渭河南站至秦宮站之間，距渭河南站約4.6 km，距秦宮站約2 km。車站設置于規劃路與咸銅鐵路之間綠化帶內，鐵路線間距為4.2 m，高架橋距道路紅線約9 m，距鐵路用地邊界約11 m，周邊規劃為居住和文物保護用地，現狀為空地。

2)車站線路條件。

新增車站站中心里程為YDK7+659，軌面距地面約13 m，為高架雙島四線站。新增站前后區間線路平面為直線段；縱坡左線設計為-6‰(300 m)下坡、0‰(350 m)平坡和-3‰(1 250 m)下坡，右線設計為-6‰(300 m)下坡、0.2‰(200 m)上坡、-0.2‰(150 m)下坡和-3‰(950 m)下坡，車站設置于平坡處(見圖10)。

2.4.2 橋梁改造分析

新增車站改造范圍內橋梁孔跨布置為3孔30 m簡支梁+4孔25 m簡支梁+1孔26.56 m簡支梁+7孔30 m簡支梁。

1)改造方案。

橋梁改造以減少改造范圍，降低改造對既有線路影響為原則，橋梁改造方案采取。

a.接軌區外新建橋梁，采用簡支梁，工程實施時可不中斷運營。

b.接軌區范圍內受軌道專業要求限制，采用連續梁結構，工程實施需中斷運營[3]。

c.橋跨布置采用對孔形式，在接軌位置利用既有橋墩，在其兩側新建輔助墩受力。

改造方案需在進站端新建一聯25 m+25 m+30 m+30 m+30 m+30 m等寬連續梁(道岔梁)，出站端新建一聯5×30 m等寬連續梁(道岔梁)，接軌區范圍外線路上、下行均采用2孔25 m簡支梁+1孔25.56 m簡支梁+2孔30 m簡支梁。橋梁改造工程量見表3。

表3 橋梁改造工程量

2)實施難度分析。

a.既有線高架橋改造需中斷機場城際運營，時間預估約30 d。

b.新建梁體采用滿堂支架施工，平推就位。施工場地位于機場城際線與貨運北環線之間，綠帶寬度有限，實施難度大。

2.4.3 車站建筑及結構改造分析

1)新增站改造內容。

新增車站為高架站，改造中需增加站臺、軌道、橋梁，及在既有橋梁基礎上重新設計擴建車站功能，滿足車站功能疏散要求，增加預算較多。

2)改造對既有線路運行影響。

加減橋梁及新增車站過程中，土建施工會對既有車輛運行產生影響。需合理組織施工工序，避免中斷交通。

2.5 推薦改造方案

秦宮站、新增車站方案均需中斷運營約30 d，實施改造難度大，國內尚無停運改造案例。故本次研究推薦對秦漢新城站進行改造，主要改造內容：

1)車站北側增設股道，與正線、既有存車線銜接。

2)車站北側墻體及部分幕墻拆除，擴建北側站臺、軌道，以及增建新建軌道的圍護結構。

3)對通信、信號、綜合監控、火災自動報警、環境與設備監控和門禁進行改造。為新增線路配套設置架空柔性接觸網，架設形式為全補償柔性簡單鏈型懸掛。

3 行車組織方案研究

3.1 線路及行車組織條件

1)14號線西段平均站間距3.66 km，東段平均站間距1.70 km，全線平均站間距為2.68 km。

2)限界計算采用設計最高行車速度為100 km/h，車站設計過站速度不大于55 km/h。

3)列車編組：機場城際段(機場西—北客站)、14號線(北客站—賀韶)均為B型車6輛編組。

4)系統規模：按高峰小時最大開行列車24對/h，最小行車間隔2.5 min控制。

3.2 行車組織方案

1)改造前。

全線列車開行單一交路(機場西站—賀韶站)，直達列車與普通列車開行比例為1∶3，直達列車停靠2站(秦漢新城站、藝術中心站)。在既有配線條件下，14號線開行機場西—北客站直達列車，全線行車間隔不均衡，最大間隔達10 min，整體服務水平下降明顯。

2)改造后。

在全線列車開行單一交路(機場西站—賀韶站)的基礎上，開行秦漢新城站—賀韶站小交路。直達列車、普通列車與小交路列車開行比例為1∶3∶1，直達列車停靠2站(秦漢新城站、藝術中心站)(見表4)。

表4 改造后方案主要指標統計表

14號線在開行直達、普通列車的基礎上，通過改造秦漢新城站，可開行秦漢新城—賀韶站小交路列車，線路東段行車間隔可優化至5 min左右。

4 結語

機場城際段(機場西—北客站)與14號線(北客站—賀韶)貫通運營，雖稱其為城際與地鐵的貫通運營，但其制式標準與地鐵基本一致，為兩線貫通提供了技術基礎。機場城際設計實施較早，在貫通運營 時存在服務水平較低的問題，本文通過研究改造既有站，增開直達列車及小交路，可適當提高服務水平，為運營單位可提供參考。