何志剛 王太鋼 崔明陽

(河南省鐵路建設(shè)投資集團(tuán)有限公司，鄭州 450046)

鄭州樞紐是溝通南北，連貫東西的交通要沖，多年來隨著城市的發(fā)展和路網(wǎng)的變化不斷完善調(diào)整，京廣、隴海兩大鐵路繁忙干線及京廣、徐蘭兩大客運(yùn)主通道在鄭州交會(huì)。隨著樞紐“米”形高鐵網(wǎng)各線路相繼建成及中原城市群城際鐵路網(wǎng)相關(guān)鐵路的引入[1]，現(xiàn)有的客運(yùn)系統(tǒng)及部分區(qū)段能力已無法適應(yīng)未來發(fā)展需求。

已有學(xué)者對(duì)以上問題展開相關(guān)研究，徐峰認(rèn)為鄭州樞紐存在鄭州站能力飽和、樞紐內(nèi)部分區(qū)間通過能力緊張等問題[2]；劉耀等研究了鄭州樞紐場(chǎng)站擴(kuò)能改造及優(yōu)化利用方案[3]；王勇等以鄭濟(jì)高鐵為例對(duì)鄭州樞紐進(jìn)行了系統(tǒng)性分析[4]；賈華強(qiáng)等對(duì)新建客運(yùn)站向城市外圍布置進(jìn)行了研究[5]；劉建光等研究了鄭州“環(huán)狀放射形”特大樞紐格局的客貨運(yùn)系統(tǒng)[6]；董葉超通過計(jì)算機(jī)仿真對(duì)鄭州樞紐存在的問題及薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行了深入研究[7]；齊曼玉從綜合交通樞紐發(fā)展同經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的作用關(guān)系對(duì)鄭州市進(jìn)行了實(shí)證分析[8]；左武對(duì)鄭州樞紐內(nèi)列車開行方案進(jìn)行了梳理研究[9]。以上研究均取得了一定的成果，但對(duì)新建客站方案的車站規(guī)模和布置形式研究不多，故對(duì)新建小李莊客站布置方案進(jìn)行研究很有必要。

根據(jù)2018年底《鄭州鐵路樞紐總圖規(guī)劃(2016-2030年)》，小李莊客站為鄭州樞紐“四主客站”之一。通過研究既有鄭州樞紐現(xiàn)狀及存在的問題，科學(xué)預(yù)測(cè)運(yùn)量，確定車站分工及規(guī)模，并一步研究新建小李莊客站的布置方案。從對(duì)既有線的影響、運(yùn)營(yíng)管理、城市規(guī)劃、工程建設(shè)難度、車站作業(yè)、工程投資等方面進(jìn)行多方案比較，提出推薦方案。

1 鄭州樞紐客運(yùn)系統(tǒng)概況及存在的問題

1.1 既有客運(yùn)系統(tǒng)組成

鄭州站和鄭州東站為樞紐內(nèi)主要客運(yùn)站，鄭州南站為在建樞紐第三客運(yùn)站，其分工及運(yùn)營(yíng)特征如下。

(1)鄭州站

承擔(dān)樞紐內(nèi)京廣、隴海兩線普速始發(fā)、終到和通過作業(yè)及普速客車機(jī)車換掛作業(yè)，同時(shí)辦理部分高鐵和城際鐵路始發(fā)終到及通過作業(yè)。車站有到發(fā)線13條(含正線)，貨物列車到發(fā)兼存車線1條，西側(cè)有機(jī)車走行線2條，設(shè)基本站臺(tái)1座，中間站臺(tái)6座。目前鄭州站辦理旅客列車173對(duì)/d，其中動(dòng)車組55.5對(duì)/d(始發(fā)終到22對(duì)/d、通過23.5對(duì)/d)，普速客車117.5對(duì)/d(始發(fā)終到22對(duì)/d、通過95.5對(duì)/d)。計(jì)算出南咽喉能力利用率為89%，北咽喉能力利用率為69%，到發(fā)線能力利用率為82%，咽喉能力及到發(fā)線能力已近飽和。

(2)鄭州東站

主要辦理京廣高鐵、徐蘭高鐵、鄭萬高鐵、鄭阜高鐵、鄭開城際、鄭機(jī)城際等動(dòng)車組客車的始發(fā)終到作業(yè)和通過作業(yè)。車站按線路別分場(chǎng)布置：京廣高鐵在西側(cè)貫通設(shè)京廣場(chǎng)，徐蘭高鐵在東側(cè)貫通設(shè)徐蘭場(chǎng)(鄭萬、鄭濟(jì)引入徐蘭場(chǎng)東側(cè))，中間設(shè)城際場(chǎng)，車站規(guī)模為16臺(tái)32線(含正線2條)。鄭州東站辦理旅客列車346.5對(duì)/d，其中始發(fā)終到160.5對(duì)/d，通過186對(duì)/d，由于徐蘭場(chǎng)銜接方向較多，作業(yè)較為繁忙，能力緊張。

1.2 運(yùn)營(yíng)特征及存在的主要薄弱環(huán)節(jié)

(1)鄭州站能力飽和，同時(shí)配套的動(dòng)車存車及檢修能力不足

受既有條件限制，京廣、隴海線無法立交疏解，北京端咽喉京廣上下行正線在車站的東側(cè)，隴海線在西側(cè)，而廣州端咽喉的京廣線在車站的西側(cè)，隴海線在東側(cè)，此布局造成京廣線與隴海線客車進(jìn)路全部交叉；另外機(jī)務(wù)段、客車整備所等均在車站南咽喉接軌，除正常接發(fā)車之外的客車本務(wù)機(jī)換掛及出入段、始發(fā)終到客車車底取送等作業(yè)頻繁，進(jìn)路交叉嚴(yán)重，車站咽喉能力及到發(fā)線能力已經(jīng)飽和。隨著鄭太高鐵的開通，鄭州站既有設(shè)備無法滿足客運(yùn)需求。

鄭州動(dòng)車運(yùn)用所位于既有五里堡客車整備所內(nèi)，設(shè)備有限，不能適應(yīng)客站分工調(diào)整后鄭州站辦理大量動(dòng)車組列車作業(yè)的需要。

(2)樞紐內(nèi)部分區(qū)間通過能力緊張

目前，樞紐部分區(qū)間客貨列車行車量較大，鄭州站—圃田西站區(qū)間為高普共線運(yùn)行，現(xiàn)狀普速客車59對(duì)、動(dòng)車組列車41對(duì)，總計(jì)100對(duì)，能力較為緊張，研究年度按樞紐現(xiàn)狀的線路及車站分工，經(jīng)鄭州—圃田西段的旅客列車初近遠(yuǎn)期分別為180，197，232對(duì)，既有雙線無法滿足運(yùn)輸需求。

(3)既有南陽寨至鄭州區(qū)間能力無法滿足要求

南陽寨至鄭州段為雙線，現(xiàn)狀普速客車60對(duì)/d、動(dòng)車組列車30對(duì)/d、總計(jì)90對(duì)/d，現(xiàn)狀能力尚有一定富余。呼南高鐵通道利用鄭焦鐵路進(jìn)入鄭州站后，研究年度初近遠(yuǎn)期本段客車需求分別為155，168，178對(duì)/d，既有雙線通過能力無法滿足預(yù)測(cè)客運(yùn)量需求。

2 樞紐總圖規(guī)劃批復(fù)

2018年底，《鄭州鐵路樞紐總圖規(guī)劃(2016-2030年)》(鐵總發(fā)改函[2018]890號(hào))[10]獲批復(fù)，批復(fù)的總圖客運(yùn)系統(tǒng)布局方案如下。

規(guī)劃年度形成銜接石家莊、濟(jì)南、徐州、阜陽(合肥)、武漢、重慶、西安、太原等8個(gè)方向，京廣、徐蘭、鄭萬、鄭太、鄭阜、鄭濟(jì)高鐵、京廣、隴海鐵路等干線，以及鄭州—開封、機(jī)場(chǎng)、洛陽等城際鐵路引入的環(huán)形放射狀大型鐵路樞紐。

客運(yùn)系統(tǒng)按照鄭州、鄭州東、鄭州南、小李莊站“四主”客站格局，鄭州北(規(guī)劃客站)、大關(guān)莊、崗李站預(yù)留發(fā)展為重要客運(yùn)節(jié)點(diǎn)的條件。

(1)鄭州站

以承擔(dān)西向、西北向動(dòng)車作業(yè)為主。主要辦理西安、太原方向動(dòng)車始發(fā)終到作業(yè)，以及西安、太原方向—武漢、合肥方向，太原方向—徐州、重慶(襄陽)方向動(dòng)車通過作業(yè)。

(2)鄭州東站

以承擔(dān)北向、東向及部分南向動(dòng)車始發(fā)終到作業(yè)為主。主要辦理石家莊、濟(jì)南、徐州、武漢方向及部分重慶、阜陽方向動(dòng)車始發(fā)終到作業(yè)，以及石家莊、濟(jì)南、徐州方向—西安、武漢、重慶方向，石家莊方向—合肥方向動(dòng)車通過作業(yè)；兼顧部分開封、機(jī)場(chǎng)方向城際動(dòng)車作業(yè)。

(3)鄭州南站

近期承擔(dān)部分北向動(dòng)車始發(fā)作業(yè)，結(jié)合區(qū)間能力利用情況，辦理石家莊、濟(jì)南、太原、西安方向部分動(dòng)車始發(fā)終到作業(yè)，以及石家莊、濟(jì)南、徐州方向—重慶方向、西安、太原方向—合肥方向動(dòng)車通過作業(yè)；區(qū)域城際動(dòng)車始發(fā)終到及通過作業(yè)。遠(yuǎn)期結(jié)合車站周邊區(qū)域發(fā)展、城市綜合交通配套等，逐步承擔(dān)合肥、萬州方向動(dòng)車作業(yè)。

(4)小李莊站

以承擔(dān)樞紐普客作業(yè)為主。主要辦理樞紐各方向普客始發(fā)終到及通過作業(yè)，以及西安、太原—合肥、萬州方向部分動(dòng)車通過作業(yè)。批復(fù)的鄭州鐵路樞紐布置見圖1。

圖1 2018年批復(fù)鄭州鐵路樞紐布置

3 客運(yùn)量預(yù)測(cè)

3.1 鄭州樞紐客運(yùn)量概況

現(xiàn)狀鄭州市鐵路客流主要流向集中于省內(nèi)地區(qū)，占比56.6%；其次為與京津冀魯、滬蘇浙皖等地旅客交流。2019年鄭州樞紐辦理客車444對(duì)/d，其中始發(fā)終到客車134對(duì)/d，占比30.2%；通過客車311對(duì)/d，占比57%。隨著鄭太、濟(jì)鄭等高速鐵路及中原城際網(wǎng)城際鐵路的相繼建成，鄭州鐵路樞紐“米”形高鐵網(wǎng)和“雙環(huán)+十字”城際網(wǎng)形成，鄭州樞紐鐵路客運(yùn)量仍將以較快的速度增長(zhǎng)。

3.2 鄭州樞紐客運(yùn)量預(yù)測(cè)

隨著路網(wǎng)逐步完善，鄭州樞紐的客車對(duì)數(shù)和通過能力將大幅度提高。預(yù)測(cè)2030年鄭州樞紐辦理客車808對(duì)/d，2035年鄭州樞紐辦理客車907對(duì)/d，2045年鄭州樞紐辦理客車1 038對(duì)/d。研究年度鄭州樞紐客運(yùn)量見表1。

表1 研究年度鄭州樞紐客運(yùn)量 對(duì)/d

4 小李莊客站方案研究

4.1 小李莊客站客運(yùn)作業(yè)量及規(guī)模

多客站功能分工以方便旅客出行為原則，應(yīng)充分利用核心站點(diǎn)能力。考慮鄭州站位于鄭州城市中心，旅客出行較便捷，客流吸引效果好，位于京廣、隴海普速客車必經(jīng)通道上，適當(dāng)辦理少量高質(zhì)量普速始發(fā)客車及部分通過客車可充分發(fā)揮鄭州站城市核心區(qū)客站優(yōu)勢(shì)區(qū)位，滿足中心城區(qū)普速客流出行需求，便于中心城區(qū)居民便捷出行。另外，小李莊站位于鄭州主城區(qū)南部，處于鄭州站、鄭州南站中間位置，隨著南部新城片區(qū)開發(fā)完善，適當(dāng)辦理部分動(dòng)車組始發(fā)可以充分發(fā)揮主城鐵路客站區(qū)位優(yōu)勢(shì)，更好地服務(wù)周邊群眾。本次以樞紐總圖批復(fù)客站分工為基礎(chǔ)，對(duì)鄭州站、小李莊站客運(yùn)分工進(jìn)行微調(diào)。

(1)鄭州站

以承擔(dān)西向，西北向動(dòng)車作業(yè)為主，兼顧部分普速客車。主要辦理西安、太原方向動(dòng)車始發(fā)終到作業(yè)，少量合肥方向動(dòng)車始發(fā)以及西安、太原方向—武漢、合肥方向，太原方向—徐州、重慶(襄陽)方向動(dòng)車通過作業(yè)；兼顧隴海線、京廣線少量普速始發(fā)客車及部分普速通過客車。

(2)小李莊站

以承擔(dān)樞紐普客作業(yè)為主，兼顧部分動(dòng)車作業(yè)。主要辦理樞紐各方向普客始發(fā)終到及通過作業(yè)，辦理少量太原、焦作、西安、合肥方向動(dòng)車始發(fā)作業(yè)，及西安、太原方向—合肥方向部分動(dòng)車通過。小李莊客站列車對(duì)數(shù)見表2。

表2 小李莊客站列車對(duì)數(shù) 對(duì)/d

改建后，小李莊客站2030年辦理列車104對(duì)(其中動(dòng)車15對(duì)、城際3對(duì)、普速86對(duì))，2035年辦理列車105對(duì)(其中動(dòng)車17對(duì)、城際5對(duì)、普速83對(duì))，2045年辦理列車100對(duì)(其中動(dòng)車23對(duì)、城際6對(duì)、普速71對(duì))。根據(jù)《鐵路車站及樞紐設(shè)計(jì)規(guī)范》計(jì)算需要到發(fā)線規(guī)模。小李莊客站規(guī)模核定見表3。

表3 小李莊客站規(guī)模核定 對(duì)/d

4.2 小李莊客站方案研究

(1)既有小李莊站概況

小李莊站為京廣線上的中間站，現(xiàn)狀車站僅辦理貨運(yùn)作業(yè)，車站有到發(fā)線7條(含正線2條)，到發(fā)線有效長(zhǎng)均不足1 000 m。北咽喉東側(cè)設(shè)貫通式貨物線1條，有效長(zhǎng)224 m，西側(cè)設(shè)盡頭式戰(zhàn)備線1條，有效長(zhǎng)390 m。南咽喉設(shè)牽出線1條，有效長(zhǎng)850 m。車站北咽喉東側(cè)接軌專用線1條，南咽喉西側(cè)自牽出線接軌鄭州工務(wù)機(jī)械段專用線(焊軌基地)，焊軌基地向西依次有6條專用線接軌。小李莊站既有線路示意見圖2。

圖2 小李莊站既有線路示意

(2)方案研究[11-13]

根據(jù)小李莊站的功能定位，小李莊站銜接京廣、隴海普速鐵路4個(gè)方向及太原、合肥方向，北端考慮高普共線連接鄭州站，南端設(shè)隴海外繞線及大關(guān)莊高鐵聯(lián)絡(luò)線連接既有隴海線及鄭州南站。

車站北咽喉外2.1 km徐蘭高鐵上跨既有京廣線，控制車站高程，北咽喉東側(cè)軍專線接軌引出進(jìn)入部隊(duì)營(yíng)區(qū)，南咽喉西側(cè)焊軌基地及其他6條專用線接軌，焊軌基地緊鄰車站股道布置，南北長(zhǎng)1.35 km，其北端距離車站中心僅250 m，專用線占地東西寬1.3 km，其北側(cè)邊緣沿線路方向距離車站中心約520 m，控制車站平面布置。南水北調(diào)總干渠為關(guān)系國(guó)計(jì)民生的重要水源保護(hù)區(qū)，于車站南咽喉外4.5 km處下穿京廣鐵路，控制車站高程及南咽喉疏解區(qū)布置方案。

車站周邊路網(wǎng)已基本形成，京廣線東側(cè)平行鐵路的紫辰路及西側(cè)平行鐵路的豫興路大部分路段已經(jīng)建成通車，南四環(huán)高架在徐蘭高鐵北200 m處上跨既有鐵路，東三環(huán)南延在車站南咽喉外835 m處上跨京廣鐵路，繞城高速與在建G310分別在東三環(huán)南延南側(cè)1.25 km和1.36 km上跨京廣鐵路。車站東西向規(guī)劃位于紫辰路和豫興路中間，盡量居中布置。南北向鐵路西側(cè)豫十路以南為既有專用線用地范圍，鐵路西側(cè)、豫六路北側(cè)安置小區(qū)高層已建成，規(guī)劃車站位于豫六路與豫十路之間(見圖3)。因此，將車站中心布置于片區(qū)城市設(shè)計(jì)的核心豫八路與豫九路中間位置。

圖3 小李莊站周邊控制因素示意

結(jié)合控制因素分布，車站方案研究時(shí)重點(diǎn)考慮以下原則。

①站場(chǎng)布置滿足樞紐發(fā)展需要，同時(shí)與城市規(guī)劃能夠充分適應(yīng)。

②考慮提高運(yùn)輸效率及客貨運(yùn)服務(wù)質(zhì)量，保證運(yùn)輸安全，車站及疏解區(qū)按照客貨分線的原則布置。

③車站北側(cè)有南四環(huán)高架、南側(cè)有東三環(huán)南延上跨橋，本次盡量維持新通車橋梁不動(dòng)，減少工程建設(shè)對(duì)市政交通的影響[14]。

④應(yīng)盡量利用既有京廣線通道，減少對(duì)既有線的改建，盡量減小對(duì)既有線運(yùn)營(yíng)的干擾，便于過渡和實(shí)施。

(2)客車場(chǎng)位置方案[15]

考慮盡量減小新建車站對(duì)既有線的運(yùn)營(yíng)干擾便于施工過渡，根據(jù)新建客車場(chǎng)位置不同、對(duì)既有線改建范圍不同研究京廣線維持既有方案及京廣貨線東繞客場(chǎng)方案2個(gè)方案。

①京廣線維持既有方案

既有小李莊站維持不動(dòng)，小李莊站辦理客貨運(yùn)業(yè)，各專用線及焊軌基地維持既有，軍專線遷至謝莊，營(yíng)房維持既有。既有站場(chǎng)東側(cè)橫列式布置客車場(chǎng)，預(yù)留既有小李莊站改建為客車場(chǎng)條件。新建機(jī)輛設(shè)施共用走行線自客車場(chǎng)南咽喉引出設(shè)置于南水北調(diào)渠南側(cè)。鄭州至小李莊站段客貨分線、高普共線運(yùn)行，小李莊站客貨分場(chǎng)、客車場(chǎng)高普合場(chǎng)布置，辦理普速及動(dòng)車作業(yè)。車站預(yù)留小李莊至新密北聯(lián)絡(luò)線引入條件。

②京廣貨線東繞客場(chǎng)方案

小李莊站原址改建為客車站，京廣貨線東繞。小李莊站僅辦理客運(yùn)作業(yè)，焊軌基地及車站貨運(yùn)作業(yè)全部搬遷至謝莊，軍專線遷至謝莊，營(yíng)房維持既有。

貨車外繞線設(shè)正線2條，預(yù)留遠(yuǎn)期增加2臺(tái)2線辦理客運(yùn)作業(yè)條件，屆時(shí)車站總規(guī)模達(dá)到8臺(tái)19線。新建機(jī)輛設(shè)施共用走行線自客車場(chǎng)南咽喉引出設(shè)置于南水北調(diào)渠南側(cè)。車站預(yù)留小李莊至新密北聯(lián)絡(luò)線引入條件。

鄭州至小李莊站客貨分線、高普共線運(yùn)行，小李莊站高普合場(chǎng)布置。京廣線維持既有方案和京廣貨線東繞客場(chǎng)方案分別見圖4、圖5。

圖4 京廣線維持既有方案

圖5 京廣貨線東繞客場(chǎng)方案

③方案比較

京廣線維持既有方案及京廣貨線東繞客場(chǎng)方案優(yōu)缺點(diǎn)比較見表4。

表4 方案優(yōu)缺點(diǎn)比較

雖然京廣線維持既有方案充分利用既有設(shè)施，但整個(gè)車場(chǎng)高程受既有線控制，地鐵等相關(guān)交通配套設(shè)施工程量較大，而京廣貨線東繞客場(chǎng)方案能更好適應(yīng)站城融合要求，有利于城市發(fā)展，因此推薦京廣貨線東繞客場(chǎng)方案。

(3)合場(chǎng)方案和分場(chǎng)方案

考慮普速客車與動(dòng)車組作業(yè)位置的不同，分別研究了合場(chǎng)方案和分場(chǎng)方案。

①合場(chǎng)方案

具體布置與京廣貨線東繞客場(chǎng)方案相同。

②分場(chǎng)方案

在既有站東側(cè)新建普速客場(chǎng)，普速客場(chǎng)東側(cè)新建高速場(chǎng)。普速場(chǎng)規(guī)模為4臺(tái)11線(含機(jī)走線2條)，高速場(chǎng)規(guī)模為2臺(tái)4線(含正線2條)。新建機(jī)輛設(shè)施分別自普速場(chǎng)及高速場(chǎng)南咽喉引出設(shè)置于南水北調(diào)渠南側(cè)。鄭州至小李莊站客貨分線、高普共線運(yùn)行，小李莊站客貨分線、高普分場(chǎng)布置，小李莊向南高普分線運(yùn)行。分場(chǎng)方案見圖6。

圖6 小李莊客站分場(chǎng)方案示意

③方案比較

合場(chǎng)方案和分場(chǎng)方案優(yōu)缺點(diǎn)比較見表5。分場(chǎng)方案小李莊站及車站以南動(dòng)車組和普速客車作業(yè)獨(dú)立辦理互不干擾，運(yùn)輸組織及運(yùn)營(yíng)管理方便，但車站以北仍然為高普共線，單獨(dú)修建高鐵通道及隴海客車外繞線，工程規(guī)模較大，遠(yuǎn)期普速客車逐漸減少造成普速場(chǎng)能力虛糜，而合場(chǎng)方案工程規(guī)模小，投資較省，車站股道靈活運(yùn)用，與樞紐規(guī)劃近遠(yuǎn)期適應(yīng)性強(qiáng)，故推薦合場(chǎng)方案。

表5 方案優(yōu)缺點(diǎn)比較

5 結(jié)語

小李莊客站作為鄭州樞紐“四主”客站之一，車站方案對(duì)提高中心城區(qū)旅客出行質(zhì)量，保證樞紐客運(yùn)系統(tǒng)的安全高效暢通至關(guān)重要。在樞紐總圖批復(fù)基礎(chǔ)上，首先分析確定樞紐各站客運(yùn)分工，充分考慮既有鐵路設(shè)施、城市規(guī)劃、市政配套、運(yùn)營(yíng)管理、工程建設(shè)難度、工程投資等諸多因素影響，推薦的京廣貨線東繞客場(chǎng)高速普速合場(chǎng)方案具有運(yùn)營(yíng)管理高效，站城融合方案可塑性強(qiáng)，利于城市發(fā)展；車場(chǎng)橫向?qū)挾容^小，站房及站前廣場(chǎng)建設(shè)的空間較大；車站股道靈活運(yùn)用，不需單獨(dú)新建動(dòng)車走行線，與樞紐規(guī)劃近遠(yuǎn)期適應(yīng)性強(qiáng)等顯著優(yōu)點(diǎn)，為鄭州樞紐的發(fā)展及新建客站方案的確定提供參考與借鑒。