高速鐵路接軌方案研究
——以平漯周高鐵為例

角志達(dá) 吳 浩 崔光宇

(中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司，北京 100055)

引言

隨著我國(guó)高速鐵路網(wǎng)的逐漸發(fā)展與完善，不同鐵路線間的互聯(lián)互通對(duì)提高路網(wǎng)靈活性、發(fā)揮路網(wǎng)能力起到越來(lái)越重要的促進(jìn)作用。在高速鐵路工程實(shí)踐中，針對(duì)新建鐵路起終點(diǎn)與后方通道銜接、鐵路樞紐(地區(qū))內(nèi)不同線路間的聯(lián)通等問題，均需全面研究既有鐵路地區(qū)內(nèi)的接軌方案。

鐵路建設(shè)發(fā)展過(guò)程中，很多學(xué)者對(duì)高速鐵路接軌方案的影響因素、車站布置進(jìn)行了研究。劉杰根據(jù)鐵路樞紐現(xiàn)狀、總圖規(guī)劃、在建及擬建工程概況、客運(yùn)作業(yè)量及城市總體規(guī)劃分析了濟(jì)南站至濟(jì)青高速鐵路聯(lián)絡(luò)線建設(shè)的必要性，并進(jìn)行技術(shù)方案比選[1]；丁大朋總結(jié)了混場(chǎng)、分場(chǎng)及合場(chǎng)外包三大系列布置方案[2]；顏文通過(guò)闡述閻良至機(jī)場(chǎng)城際鐵路的功能定位，在分析主要經(jīng)濟(jì)據(jù)點(diǎn)、沿線河流水系、機(jī)場(chǎng)現(xiàn)狀及規(guī)劃、環(huán)境敏感區(qū)等影響因素的基礎(chǔ)上提出接軌方案，并通過(guò)五維雷達(dá)圖比選出推薦方案[3]；馬云志構(gòu)建適用于鐵路接軌方案評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系，借助模糊綜合評(píng)價(jià)方法，為接軌方案評(píng)價(jià)提供了一種新的思路[4]；張超永對(duì)寧波樞紐接軌方案進(jìn)行研究比選，綜合考慮線路長(zhǎng)度、線形條件、運(yùn)行時(shí)分、工程投資等因素[5]。

鑒于以上背景，以平頂山至漯河至周口高速鐵路(簡(jiǎn)稱“平漯周高鐵”)周口鐵路地區(qū)為實(shí)例，結(jié)合地區(qū)既有鐵路和客站分布、城市總體規(guī)劃、線路總體走向等進(jìn)行接軌方案研究比選，以期完善高速鐵路接軌方案的研究思路，為后續(xù)相關(guān)項(xiàng)目的研究提供借鑒。

1 影響接軌方案的主要因素

高速鐵路引入既有鐵路地區(qū)接軌方案研究是一個(gè)系統(tǒng)工程，需考慮技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、社會(huì)四個(gè)方面的因素，并結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況進(jìn)行綜合比選，接軌方案的主要影響因素構(gòu)成見圖1。

圖1 接軌方案的主要影響因素構(gòu)成

1.1 技術(shù)因素

(1)客站格局：鐵路地區(qū)內(nèi)客運(yùn)站的布局、位置及分工是接軌站選擇的重點(diǎn)考慮因素，高鐵客運(yùn)作業(yè)在地區(qū)主客站集中辦理有利于鐵路運(yùn)輸組織，以及為旅客提供高質(zhì)量的客運(yùn)服務(wù)。

(2)線路走向及長(zhǎng)度：接軌方案與線路走向密切相關(guān)，相互影響。接軌站的選擇應(yīng)符合高速鐵路線路走向順直的要求，同時(shí)針對(duì)不同接軌方案，也要對(duì)線路走向進(jìn)行全面研究、比選。線路長(zhǎng)度一般包括正線及聯(lián)絡(luò)線長(zhǎng)度，分析線路長(zhǎng)度應(yīng)綜合考慮新建及改建線路、近期及遠(yuǎn)期線路，兼顧經(jīng)濟(jì)據(jù)點(diǎn)的同時(shí)保證線路盡量短直。

(3)既有站接軌條件：接軌站應(yīng)充分利用既有鐵路設(shè)施，盡量減小車站改擴(kuò)建對(duì)既有線運(yùn)營(yíng)的影響，全面考慮車站規(guī)模及能力、到發(fā)線有效長(zhǎng)、車站改擴(kuò)建條件、動(dòng)車設(shè)施、施工難度、運(yùn)輸組織等因素。

(4)主要客流方向：接軌方案應(yīng)保證主要客流方向運(yùn)輸組織順暢，列車無(wú)需折角運(yùn)行。根據(jù)不同方向運(yùn)輸需求，合理選擇車站引入方式，明確接軌站聯(lián)絡(luò)線設(shè)置方案。

(5)路網(wǎng)功能：國(guó)家中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃是研究接軌方案的重要依據(jù)，接軌方案要充分考慮新建線路在路網(wǎng)中的功能定位、運(yùn)輸需求、對(duì)后方通道的影響、對(duì)路網(wǎng)能力的影響，并基于實(shí)現(xiàn)路網(wǎng)功能的優(yōu)劣性進(jìn)行方案比選。

1.2 經(jīng)濟(jì)因素

(1)工程投資：鐵路工程建設(shè)投資規(guī)模大，成本控制至關(guān)重要，確定合理的接軌方案是控制投資的重要手段，既要結(jié)合不同方案的投資情況進(jìn)行綜合比選，也要對(duì)推薦方案進(jìn)行局部?jī)?yōu)化，做好接軌方案的投資控制[6]。

(2)經(jīng)濟(jì)效益：接軌方案選擇應(yīng)考慮不同方案對(duì)地區(qū)產(chǎn)業(yè)聚集、城市規(guī)劃發(fā)展、優(yōu)化交通結(jié)構(gòu)、吸引外來(lái)人口等因素的影響，結(jié)合鐵路功能定位、城市發(fā)展方向、地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)鐵路建設(shè)效益最大化。

(3)征地拆遷：接軌方案的選擇應(yīng)遵循節(jié)約用地、減少拆遷、避免重大拆遷的原則，提高方案的經(jīng)濟(jì)性。

1.3 環(huán)保因素

(1)環(huán)境敏感區(qū)：不同接軌方案的環(huán)境條件各異，合理的接軌方案應(yīng)盡量繞避環(huán)境保護(hù)區(qū)、水源地保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)、文物等環(huán)境敏感區(qū)，實(shí)現(xiàn)“以人為本、綠色環(huán)保”的選線理念。

(2)基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)：應(yīng)對(duì)基本農(nóng)田實(shí)行特殊保護(hù)，按照法律法規(guī)規(guī)定的要求和程序劃定的特殊區(qū)域，開展接軌方案研究時(shí)應(yīng)以少占用基本農(nóng)田為原則優(yōu)化線站位方案。

(3)節(jié)約能源：線路走向盡量順直，以節(jié)省運(yùn)行時(shí)分，降低動(dòng)車組能耗；接軌站咽喉區(qū)布置應(yīng)簡(jiǎn)練、緊湊，咽喉區(qū)能力與區(qū)間、站內(nèi)設(shè)備布置能力相協(xié)調(diào)，提高作業(yè)效率，減少能耗。

1.4 社會(huì)因素

(1)城市規(guī)劃：不同接軌方案對(duì)既有鐵路地區(qū)社會(huì)發(fā)展的促進(jìn)作用有所不同，接軌方案應(yīng)與地區(qū)城市規(guī)劃相符，且盡量減少對(duì)規(guī)劃區(qū)的切割，使鐵路建設(shè)與城市規(guī)劃有機(jī)融合，相輔相成[7]。

(2)綜合交通網(wǎng)絡(luò)：合理的接軌方案對(duì)構(gòu)建、完善綜合交通網(wǎng)絡(luò)具有良好的促進(jìn)作用，高速鐵路與軌道交通、城市道路等交通系統(tǒng)應(yīng)有效整合，有利于為廣大旅客提供高水平的運(yùn)輸服務(wù)[8]。

(3)旅客出行：接軌方案應(yīng)考慮旅客出行的便捷性，接軌站選擇應(yīng)契合旅客出行習(xí)慣，方便乘客便捷換乘。

(4)吸引周邊客流：接軌站對(duì)周邊的客流具有較強(qiáng)的吸引作用，多條鐵路接軌的車站運(yùn)輸組織靈活、客運(yùn)作業(yè)量大、交通便捷，可為周邊區(qū)域帶來(lái)較好的社會(huì)效益[9]。

1.5 小結(jié)

該指標(biāo)體系包括定量指標(biāo)和定性指標(biāo)兩類，其中線路長(zhǎng)度、工程投資、經(jīng)濟(jì)效益、征地拆遷為定量指標(biāo)，其余為定性指標(biāo)。工程實(shí)踐中，應(yīng)結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況進(jìn)行指標(biāo)選擇，并利用優(yōu)缺點(diǎn)分析比較表進(jìn)行綜合比選。

2 接軌方案形式

2.1 接軌基本形式

新建高速鐵路與既有鐵路接軌一般有如下幾種基本形式：線路所與線路所接軌、線路所與既有站接軌、新建站與線路所接軌、新建站與既有站接軌。工程實(shí)踐中，可根據(jù)客流運(yùn)輸需求對(duì)幾種基本形式組合使用，新建高速鐵路與既有鐵路接軌基本形式見圖2。

圖2 新建高速鐵路與既有鐵路接軌基本形式

(1)線路所與線路所接軌：在既有鐵路區(qū)間和新建高速鐵路區(qū)間分別設(shè)線路所，利用聯(lián)絡(luò)線實(shí)現(xiàn)新建鐵路與既有鐵路接軌。由于無(wú)砟軌道改建技術(shù)難度較大，當(dāng)既有鐵路為無(wú)砟軌道時(shí)，該方案一般不宜采用。

(2)線路所與既有站接軌：在新建高速鐵路區(qū)間設(shè)線路所，利用聯(lián)絡(luò)線與既有鐵路某一接軌站聯(lián)通，新建線路所主要實(shí)現(xiàn)車流方向貫通，跨線列車在既有鐵路接軌站辦理相關(guān)作業(yè)。

(3)新建站與線路所接軌：在既有鐵路區(qū)間設(shè)線路所，利用聯(lián)絡(luò)線與新建高速鐵路某一車站聯(lián)通，新建站盡量保證主要車流方向線路貫通[10]，跨線列車在該站辦理相關(guān)作業(yè)。

(4)新建站與既有站接軌：新建高速鐵路車站利用聯(lián)絡(luò)線與既有鐵路某一接軌站聯(lián)通，實(shí)現(xiàn)新建鐵路與既有鐵路接軌。這種形式適用于既有站能力基本飽和的鐵路地區(qū)，跨線列車在新建車站辦理相關(guān)作業(yè)。但一般車站距離較近，客站分布過(guò)于集中。

2.2 接軌站引入方式

新建高速鐵路引入接軌站，引入方式可歸納為方向別合場(chǎng)引入、燕尾式合場(chǎng)引入、方向別外包引入、線路別分場(chǎng)引入4種基本形式[11]。工程實(shí)踐中，可根據(jù)運(yùn)輸需求、聯(lián)絡(luò)線設(shè)置、高鐵引入條數(shù)等因素的變化進(jìn)行調(diào)整，新建高速鐵路接軌站引入方式見圖3。

圖3 新建高速鐵路接軌站引入方式

方向別合場(chǎng)引入方案適用于跨線車流較多、通過(guò)停站車流比例較高的車站。既有高鐵站正線為無(wú)砟軌道，改建困難，利用到發(fā)線接軌也具有較大優(yōu)勢(shì)；燕尾式合場(chǎng)引入方案一般適用于單線接軌站發(fā)展為雙線接軌站的既有線改造工程；方向別外包引入方案適用于始發(fā)終到及通過(guò)車流為主、跨線車較多的車站；線路別分場(chǎng)引入方案適用于始發(fā)終到及通過(guò)車流為主、跨線車較少的車站。確定接軌站引入方式后，需考慮車流方向、平行進(jìn)路、反向行車、安全隔開設(shè)備[12]、既有設(shè)備等因素對(duì)接軌站布置方案進(jìn)行細(xì)化。

3 案例分析

平漯周高鐵項(xiàng)目位于河南省中南部，自西向東銜接平頂山、漯河、周口，正線長(zhǎng)度194.87 km，是一條兼具路網(wǎng)與城際功能的高速鐵路，是大陸橋走廊支線南京經(jīng)平頂山至洛陽(yáng)段的組成部分，設(shè)計(jì)速度目標(biāo)值350 km/h。本項(xiàng)目在路網(wǎng)上兼具高鐵、城際的雙重屬性，與多條不同標(biāo)準(zhǔn)的高鐵、城際鐵路互聯(lián)互通，合理確定速度目標(biāo)值是本項(xiàng)目的研究重點(diǎn)和難點(diǎn)；根據(jù)區(qū)域高速鐵路網(wǎng)和河南省城際網(wǎng)規(guī)劃，周口地區(qū)內(nèi)應(yīng)考慮本線延伸至商丘條件，結(jié)合客流特點(diǎn)、線路走向、既有車站分布、城市總體規(guī)劃，地區(qū)接軌方案和聯(lián)絡(luò)線設(shè)置方案也是本項(xiàng)目的研究重點(diǎn)和難點(diǎn)。

3.1 周口鐵路地區(qū)概況

周口市位于河南省東南部，地區(qū)內(nèi)鄭阜高鐵及漯阜鐵路分別自城市東北、西南側(cè)穿過(guò)。周口站和周口東站為地區(qū)內(nèi)主要客運(yùn)站。其中周口站位于周口市西南部，主要辦理普速列車的客貨運(yùn)作業(yè)，周口東站位于周口市東北側(cè)，主要辦理高速鐵路客運(yùn)作業(yè)，周口地區(qū)既有鐵路布置見圖4。

圖4 周口地區(qū)既有鐵路布置

3.2 地區(qū)客運(yùn)量分析

地區(qū)近、遠(yuǎn)期開行城際、高鐵動(dòng)車組列車分別為143對(duì)/d(始發(fā)47對(duì)/d，通過(guò)96對(duì)/d)、192對(duì)/d(始發(fā)77對(duì)/d，通過(guò)115對(duì)/d)；本線客車近、遠(yuǎn)期分別為60對(duì)/d(始發(fā)13對(duì)/d，通過(guò)47對(duì)/d)、78對(duì)/d(始發(fā)20對(duì)/d，通過(guò)58對(duì)/d)。地區(qū)車流以通過(guò)車流為主，近、遠(yuǎn)期占總車流比例分別為67.1%、59.9%，始發(fā)車主要為鄭州方向，通過(guò)車流以鄭阜高鐵車流、本線至鄭阜高鐵阜陽(yáng)方向跨線車流為主，少量為本線與周商城際間的通過(guò)車流，周口地區(qū)分方向客車對(duì)數(shù)見表1。

表1 周口地區(qū)分方向客車對(duì)數(shù) 對(duì)/d

3.3 地區(qū)接軌方案研究

(1)研究思路

根據(jù)地區(qū)既有鐵路和客站分布、城市總體規(guī)劃、線路總體走向[13]，并結(jié)合本線功能定位和地區(qū)車流特點(diǎn)，本線引入周口地區(qū)研究了周口東站接軌方案(方案Ⅰ)、西華接軌方案(方案Ⅱ)、淮陽(yáng)南站接軌方案(方案Ⅲ)。其中，淮陽(yáng)南接軌方案又分別研究了經(jīng)周口站方案(方案Ⅲ-1)和新設(shè)周口南站方案(方案Ⅲ-2)[14-15]，周口鐵路地區(qū)接軌方案示意見圖5。

圖5 周口鐵路地區(qū)接軌方案示意

(2)方案說(shuō)明

西華站接軌方案(方案Ⅱ)雖然新建線路長(zhǎng)度略短，但列車自漯河西站運(yùn)行至周口東站走行距離遠(yuǎn)，運(yùn)行時(shí)分長(zhǎng)，乘客體驗(yàn)及服務(wù)水平降低。且既有西華站為2臺(tái)4線車站(含正線2條)，改擴(kuò)建條件差。本線引入后，西華站北咽喉無(wú)平行進(jìn)路，到發(fā)線需調(diào)整為單方向進(jìn)路，運(yùn)輸組織不靈活，增加運(yùn)營(yíng)管理難度。淮陽(yáng)南站接軌新設(shè)周口南站方案(方案Ⅲ-2)周口南站距離周口市區(qū)較遠(yuǎn)，旅客出行不便，不利于吸引客流，線路走向與城市規(guī)劃不符；同時(shí)，既有淮陽(yáng)南站為2臺(tái)4線車站(含正線2條)，無(wú)改擴(kuò)建條件，本線引入后，淮陽(yáng)南站到發(fā)線需調(diào)整為單方向進(jìn)路，車站北咽喉無(wú)法設(shè)置平行進(jìn)路，運(yùn)輸組織不靈活，增加運(yùn)營(yíng)管理難度。上述兩方案經(jīng)分析后予以舍棄。

①周口東站接軌方案(方案Ⅰ)平漯周高鐵自漯河西站引出向東走行進(jìn)入周口地區(qū)，于周口市西側(cè)商水縣王崗村設(shè)周口西站，出站后線路沿商南高速北側(cè)走行跨安羅高速匝道，至鄭阜高鐵折向東南，跨越鄭阜高鐵和商南高速后并行鄭阜高鐵走行至周口東站與鄭阜高鐵分場(chǎng)并站。平漯周至鄭阜聯(lián)絡(luò)線自姚莊線路所引出，方向別外包鄭阜高鐵接軌于周口東站鄭阜場(chǎng)。

規(guī)劃周口至商丘城際鐵路自周口東站平漯周場(chǎng)南端引出，行經(jīng)周口機(jī)場(chǎng)，向東北方向去往鄲城、商丘方向。

②淮陽(yáng)南站接軌經(jīng)周口站方案(方案Ⅲ-1)：平漯周高鐵經(jīng)漯河自西側(cè)引入地區(qū)，上跨G329、商南高速后向東，并行漯阜鐵路北側(cè)走行，于既有周口站漯阜場(chǎng)北側(cè)新設(shè)平漯周車場(chǎng)，出站后折向東南，跨越大廣高速東行至正線終點(diǎn)王莊線路所，聯(lián)絡(luò)線方向別外包鄭阜高鐵接軌于淮陽(yáng)南站。

規(guī)劃周口至商丘城際鐵路自王莊線路所與本線貫通引出，跨鄭阜高鐵后經(jīng)規(guī)劃周口機(jī)場(chǎng)設(shè)站，出站后向東至商丘方向。

(3)方案比較及推薦意見

對(duì)周口東站接軌方案(方案Ⅰ)和淮陽(yáng)南站接軌-經(jīng)周口站方案(方案Ⅲ-1)進(jìn)行比較，兩方案工程投資及優(yōu)缺點(diǎn)分析見表2。

表2 周口鐵路地區(qū)接軌方案優(yōu)缺點(diǎn)比較

由表1可知，方案Ⅰ可充分利用既有周口東站到發(fā)線能力，遠(yuǎn)期共用既有維修車間及存車場(chǎng)，市政設(shè)施無(wú)需重新配套，盡可能減少新建工程；新建周口西站，最大程度吸引商水縣客流，方便群眾出行；本線接軌于周口東站，便于旅客出行和換乘；與周口市高鐵片區(qū)規(guī)劃契合，市政配套設(shè)施健全。故推薦周口東站接軌方案(方案Ⅰ)。

(4)接軌站設(shè)計(jì)說(shuō)明

周口東站為鄭阜高鐵的中間站，站房位于線路西側(cè)，既有車站規(guī)模為3臺(tái)8線(含正線2條)，到發(fā)線有效長(zhǎng)均滿足670 m，站內(nèi)設(shè)450 m×12.0 m×1.25 m中間站臺(tái)3座。車站布置有綜合維修車間及動(dòng)車組存車場(chǎng)。新建平漯周場(chǎng)為盡端式，同步實(shí)施2臺(tái)6線車場(chǎng)線下路基、橋涵、旅客地道工程，并開通臨靠鄭阜場(chǎng)的1臺(tái)2線，其他預(yù)留股道及相關(guān)工程暫不實(shí)施。

本方案接軌形式為線路所與既有站接軌，接軌站引入方式為方向別合場(chǎng)引入。平漯周鄭阜聯(lián)絡(luò)線于姚莊線路所以42號(hào)道岔側(cè)向引出，方向別接軌于周口東站鄭阜高鐵場(chǎng)，以滿足本線至鄭阜高鐵跨線列車開行條件。

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)高速鐵路引入既有鐵路地區(qū)接軌方案進(jìn)行了歸納整理，基于工程實(shí)踐系統(tǒng)總結(jié)了高速鐵路引入既有鐵路地區(qū)接軌方案的主要影響因素、接軌基本形式、接軌站引入方式等內(nèi)容。結(jié)合平漯周高鐵周口地區(qū)實(shí)例，研究了周口東站接軌方案(方案Ⅰ)、西華接軌方案(方案Ⅱ)、淮陽(yáng)南站接軌方案(方案Ⅲ)3個(gè)方案，考慮線路長(zhǎng)度、工程投資、客運(yùn)格局、運(yùn)營(yíng)管理、工程實(shí)施、旅客出行等因素分析了不同接軌方案的適用條件及優(yōu)缺點(diǎn)。研究表明，方案Ⅰ可充分利用既有周口東站到發(fā)線能力，遠(yuǎn)期共用既有維修車間、存車場(chǎng)，市政設(shè)施無(wú)需重新配套；新建周口西站可最大程度吸引商水縣客流；接軌周口東站便于旅客出行、換乘；與周口市高鐵片區(qū)規(guī)劃契合。故推薦采用周口東站接軌方案(方案Ⅰ)。