中蘭客運專線引入蘭州西站接軌方案研究

侯 磊

HOU Lei

（蘭州鐵道設計院有限公司 線路運輸設計所，甘肅 蘭州 730000)

1中蘭客運專線引入蘭州西站方案設置條件分析

1.1 概述

中蘭客運專線(中衛南—蘭州西)位于寧夏回族自治區和甘肅省境內，線路北起寧夏回族自治區中衛市，向南經白銀市平川區、靖遠縣、白銀區，后向西經蘭州新區接至既有中川城際鐵路(蘭州西—中川機場)豎屏線路所。中蘭客運專線是北京—呼和浩特—銀川—蘭州客運專線的重要組成部分，主要承擔西北地區與華北地區、東北地區的部分長途客流，同時承擔寧夏與甘肅、青海、新疆主要城市間的中短途城際客流。蘭州西站是京呼銀蘭客運專線的重要節點之一，中蘭客運專線引入蘭州西站可以為其連接的蘭新高速鐵路(蘭州西—烏魯木齊南)、蘭州至張掖三四線(蘭州西—張掖西)帶來大量的誘發運量和轉移運量，充分發揮西北地區相關線路運輸能力，進一步提高路網整體效益。

蘭州西站位于蘭州市七里河區，距蘭州站10.151 km，是中國國家鐵路集團有限公司規劃的十大區域性客運中心之一。由北至南按高速場和普速場并場布置，總規模13 臺26 線(含正線)。其中，普速場6 臺13 線(含正線)，車站北側普速場基本站臺為550×18.0×1.25 m，其他站臺為550×12×1.25 m；高速場7 臺13 線( 含正線)，車站南側高速場站臺均為450×12×1.25 m[1]。車站西端接有蘭新鐵路(蘭州—烏魯木齊)、蘭新高速鐵路、柳家營貨車線、動車運用所及旅客列車檢修基地，西端接專用線有七里河專用線、蘭通廠專用線、肉聯廠專用線、車輪廠專用線、面粉廠專用線及貨車停車場。車站東端接有寶蘭客運專線(寶雞南—蘭州西)、隴海鐵路(蘭州西—連云港)，東端接專用線有阿干鎮專用線、534 專用線及專用線存車場。蘭州西站示意圖如圖1 所示。

蘭州西站高速場辦理蘭新高速鐵路、寶蘭客運專線、部分蘭州至張掖三四線的始發和終到列車及下行方向跨線通過旅客列車；普速場辦理蘭合鐵路(蘭州—合作)、部分中蘭客運專線的始發和終到列車及上行方向跨線通過的旅客列車。按照此分工，蘭州西站近期(2030 年)普速場辦理列車 80 對/ d，包含始發終到列車35 對/ d (中蘭客運專線 31 對/ d，蘭合鐵路4 對/ d)、通過列車45 對/ d (其中普速25 對/ d，動車20 對/ d)；高速場辦理列車 145 對/ d，包含始發終到列車116 對/ d (主要為蘭新高速鐵路13 對/ d，寶蘭客運專線51 對/ d，蘭州至張掖三四線52 對/ d)、通過列車29 對/ d[2-4]。蘭州西站遠期(2040 年)普速場辦理列車對數92 對/ d，包含始發終到列車44 對/ d、通過列車48 對/ d，需要到發線9 條；高速場辦理列車對數160 對/ d，包含始發終到列車124 對/ d、通過列車36 對/ d，需要到發線11 條。目前蘭州西站普速場6 臺13 線，高速場7 臺13 線，均滿足規劃能力需要。

圖1 蘭州西站示意圖Fig.1 Schematic diagram of Lanzhou West Station

1.2 方案設置

中蘭客運專線利用既有鐵路中川城際鐵路引入蘭州西站后，根據車站能力分析，福利區至蘭州西站區間內需要增建三四線才能滿足區間通過能力。結合蘭州西站車場布置及高速場和普速場之間跨線聯絡線設置條件，對福利區至蘭州西三四線引入蘭州西站按線路別一側引入方案(方案I)和按方向別外包引入方案(方案II)進行分析。

1.2.1 方案Ⅰ

新建福利區至蘭州西三四線以隧道形式下穿范家坪后，上、下行線分別從蘭新高速鐵路相鄰兩孔32.0 m 橋下穿過，引入蘭州西站高速場，兩正線間設八字渡線互通。其中，上行線利用既有普、高速列車下行聯絡線引入普速場；下行線穿動車走行線，將車站東側利用原專用線部分存車場改造為動車存車場并設置高速場和普速場下行聯絡線，線路從存車場尾部引出，接入高速場東咽喉。同時在高速場和普速場之間，設置場間聯絡線。方案Ⅰ中車站西端咽喉八字渡線至蘭州西站之間的三四線上、下行正線按單線雙方向使用。蘭州西站普速場辦理中蘭客運專線、蘭合鐵路的始發終到列車，以及至既有線上行方向跨線客車通過列車；高速場辦理蘭新高速鐵路、寶蘭客運專線、蘭州至張掖三四線始發終到列車，以及至既有線下行方向的跨線客車通過作業。中蘭客運專線按線路別一側引入蘭州西站方案示意圖如圖2 所示。

1.2.2 方案Ⅱ

新建福利區至蘭州西三四線以隧道形式下穿范家坪后，下行線在小金溝蘭新高速鐵路1-32 m梁橋下穿過，走行于南山路與蘭新高速鐵路之間，上跨杜家溝道路，接入高速場和普速場下行聯絡線，同時設聯絡線接入高速場西咽喉；上行線跨越小金溝后走行于蘭新高速鐵路北側，利用既有蘭新鐵路，接入蘭新高速鐵路，同時設聯絡線利用高速場和普速場上行聯絡線引入普速場，并改建部分既有蘭新鐵路。方案Ⅱ新建福利區至蘭州西三四線上下行均可連通蘭州西站高速場和普速場。其中蘭州西站普速場辦理中蘭客運專線、蘭合線的始發終到列車，以及既有線上、下行方向跨線通過旅客列車；高速場辦理蘭新高速鐵路、寶蘭客運專線、蘭州至張掖三四線始發終到列車。中蘭客運專線按方向別外包引入蘭州西站方案示意圖如圖3 所示。

圖2 中蘭客運專線按線路別一側引入蘭州西站方案示意圖Fig.2 Connecting Zhongwei-Lanzhou Passenger Dedicated Line with Lanzhou West Station from one side

2中蘭客運專線引入蘭州西站方案分析

2.1 方案Ⅰ分析

2.1.1 區間能力適應性分析

福利區至蘭州西三四線在蘭州西站進站前設八字渡線，按單線雙方向分別引入蘭州西站高速場和普速場，八字渡線至高速場和普速場運輸組織均可按2 條單線雙方向自動閉塞行車。

（1）運輸組織分工。①始發終到列車按場別組織行車。高速場辦理蘭州至張掖三四線始發終到列車，普速場辦理中蘭客運專線始發終到的動車組；通過列車上行在普速場辦理、下行在高速場辦理，按方向別組織行車。高速場始發終到列車40 對/ d， 通過列車數61 列/ d，普速場始發終到列車28 對/ d， 通過列車61 列/ d。因此，高速場正反向比為101 : 40，普速場為89 : 28，正反相比基本為3 : 1。②始發終到列車按方向別組織行車。高速場為下行出發的動車組列車，普速場為上行到達的動車組列車以及不能轉場的立即折返的始發動車組列車。高速場始發終到列車10 列/ d，通過列車61 列/ d；普速場始發終到列車68 列/ d，通過列車61 列/ d，立折車58 列/ d，可見高速場只有正向出發列車，無反向列車，普速場正反向比為129 : 58，正反相比基本為2 : 1。

（2）通過能力分析。按照高速場和普速場不追蹤、高速場和普速場2 列成組追蹤、高速場和普速場3 列成組追蹤、高速場和普速場分別按照正向3 列與反向1 列、高速場按照正向2 列與反向1 列和普速場按照正向3 列與反向1 列5 種運輸組織方式，鋪畫運行圖，并結合高速場和普速場及福利區至蘭州西三四線引入場內運輸組織分工，進一步分析通過能力。列車追蹤間隔4 min，列車運行時間6 : 00—24 : 00。由于不同時到達間隔時間對通過能力影響較大，因而對不同時到達間隔時間取4 min，6 min 分別進行研究，對5 種運輸組織方式分別鋪畫運行圖，得到5 種運輸組織方式能力匯總表。不同的運輸組織方式能力匯總表如表1 所示。

圖3 中蘭客運專線按方向別外包引入蘭州西站方案示意圖Fig.3 Connecting Zhongwei-Lanzhou Passenger Dedicated Line with Lanzhou West Station from outside direction

表1 不同的運輸組織方式能力匯總表Tab.1 Summary of capacity of different transport organization modes

從表中可看出當不同時到達間隔時間取4 min時，通過能力均為243 列/ d；當不同時到達間隔時間取6 min 時，通過能力最小的為高速場和普速場均采用不追蹤的行車方式，只有162 列/ d，通過能力最大的為高速場和普速場均采用3 列追蹤的行車方式，通過能力為208 列/ d。因此，列車采用追蹤數量越多，則通過能力越大，反之亦然；高速場和普速場作業的列車正反向比例不同，通過能力亦有差別。

（3）能力適應性分析。①中蘭客專及蘭州至張掖三四線的動車組均運行于福利區至蘭州西三四線上。通過運行圖鋪畫，遠期上下行總行車量為 258 列/ d。當不同時到達間隔時間取4 min 時，最大使用通過能力為243 列/ d，當不同時到達間隔時間取6 min 時，最大使用通過能力為208 列/ d，無論采用哪種方式組織行車，均不能滿足通過能力需求。②既有蘭新線分流蘭州至張掖三四線部分動車組列車?，F狀既有中川城際列車在樞紐內通過既有蘭新鐵路運輸，近期內八字渡線至蘭州西站高速場和普速場能力不能滿足要求，需將部分列車分流至既有蘭新鐵路蘭州西至福利區線路上。當不同時到達間隔時間為4 min 時，需要將20 對/ d 通過動車組列車分流至既有蘭新鐵路上，不同時到達間隔時間為6 min 時，需要將40 對/ d 通過動車組列車分流至既有蘭新鐵路。八字渡線至蘭州西站高速場和普速場分流后的通過能力如表2 所示。既有蘭新線承擔分流列車后的通過能力如表3 所示。

從表中可看出，既有蘭新鐵路承擔部分蘭州至張掖三四線的動車組后，既有線及新建線路均可滿足通過能力的要求。

表2 八字渡線至蘭州西站高速場和普速場分流后的通過能力表Tab.2 Passing capacity table from crossover to high speed yard and conventional yard ofLanzhou West Station

表3 既有蘭新鐵路承擔分流列車后通過能力表Tab.3 Passing capacity table after existing Lanxin line bearing trains

圖4 道岔分組示意圖Fig.4 Turnout grouping

2.1.2 咽喉區能力適應性分析

將蘭州西站西端咽喉區進行道岔分組，普速場西端咽喉區分為10 組，高速場僅分析下行方向，其高速場西端下行方向咽喉區分為6 組，固定作業時間取0，咽喉道岔(組)的空費時間和間接妨礙時間扣除的系數采用0.20 計算得出咽喉區道岔(組)通過能力利用率。道岔分組示意圖如圖4所示。蘭州西站普速場西端咽喉區能力分析結果如表4 所示。蘭州西站高速場西端咽喉區能力分析結果如 表5 所示。

根據以上能力分析，按線路別一側引入蘭州西站方案區間通過能力及咽喉區通過能力均能滿足作業要求。

2.2 方案Ⅱ分析

（1）區間能力分析。福利區至蘭州西新建三四線，承擔中蘭客運專線、蘭州至張掖三四線的動車組，既有雙線承擔普速客車及蘭合鐵路動車組。根據不同運輸組織模式，采用與方案Ⅰ相同的鋪畫列車運行圖方法對方案Ⅱ既有蘭新線福利區至蘭州西區間進行通過能力計算分析，既有蘭新鐵路蘭州西至福利區近期動車 6 對/ d，普速列車41 對/ d，計算平圖能力210.0，能力 利用率39.2%，遠期動車 20 對/ d，普速列車35 對/ d， 計算平圖能力210.0，能力利用率45.8%。以上可以看出，既有蘭新線福利區至蘭州西區間承擔的旅客普速列車及動車組在近遠期區間通過能力上均能滿足需求。

（2）咽喉區能力分析。根據高速場和普速場分工及辦理列車對數分析咽喉區通過能力，同樣對蘭州西站高速場和普速場下行方向西端咽喉區道岔分組，分組方式與方案Ⅰ相同，普速場西端咽喉區分為10 組，高速場僅分析下行方向咽喉區，其西端下行方向咽喉區分為6 組，固定作業時間取0，咽喉道岔(組)的空費時間和間接妨礙時間扣除的系數采用0.20 計算得出咽喉區道岔(組)通過能力利用率。蘭州西站普速場西端咽喉區能力分析結果如表6 所示。蘭州西站高速場西端咽喉區能力分析結果如表7 所示。

根據能力計算及分析可看出，中蘭客運專線按方向別外包引入蘭州西站方案，既有蘭新線承擔普速客車及蘭合線動車組，其區間通過能力及蘭州西站咽喉區通過能力均能夠滿足作業要求。

表4 蘭州西站普速場西端咽喉區能力分析結果表Tab.4 Analysis results of throat capacity at the west end of conventional yard in Lanzhou West Station

表5 蘭州西站高速場西端咽喉區能力分析結果表Tab.5 Analysis results of throat capacity at the west end of high speed yard in Lanzhou West Station

表6 蘭州西站普速場西端咽喉區能力分析結果表Tab.6 Analysis results of throat capacity at the west end of conventional yard in Lanzhou West Station

表7 蘭州西站高速場西端咽喉區能力分析結果表Tab.7 Analysis results of throat capacity at the west end of high speed yard in Lanzhou West Station

2.3 方案比選

（1）方案I。優點：蘭新鐵路福利區至蘭州西區間通過能力及蘭州西站咽喉區通過能力均能滿足作業要求，中蘭客運專線及蘭州至張掖三四線立折作業車可在線路同側辦理，減少對既有車場咽喉區的切割干擾，并且不需要對既有蘭新線進行改建，減少征地拆遷工程及廢棄工程。工程投資較方案Ⅱ可節省約1.17 億元。東咽喉利用專用線存車場的位置建設動車存車場，高速場立折作業車可不占用高速場到發線，提高高速場到發線利用率。缺點：新建福利區至蘭州西三四線按線路別一側引入蘭州西站，上行線占用既有高速場和普速場下行聯絡線，需要在東咽喉進行還建，引起蘭州西站東咽喉、專用線存車場的改建工程，并且還建高速場和普速場下行聯絡線引起存車場存車線數量的不足；另外線路按單線雙方向分別引入高速場和普速場，利用既有蘭新線分流部分列車后通過能力可滿足遠期要求，但高峰時段高速場和普速場連續發車時，無法反向接車；高峰時段高速場和普速場連續接車時，反向無法發車，增加了運輸組織難度。

（2）方案II。優點：新建福利區至蘭州西三四線外包引入蘭州西站，利用蘭新高速鐵路及高速場和普速場的聯絡線分別引入高速場和普速場，蘭州西站咽喉區不需要進行改建，工程較為簡單。缺點：立折作業列車需對蘭州西站普速場西咽喉進行切割，影響運輸效率；上行線需在蘭新高速鐵路正線上插入道岔，并且占用既有蘭新線線位，需將蘭新線向北側改移，進而引起蘭通廠及肉聯廠的拆遷以及肉聯廠專用線的改建，施工組織困難，工程難度大，拆遷廠區及改建專用線引起的工程投資高；蘭新高速鐵路立折作業車無存車場，列車進入高速場后占用高速場到發線，降低高速場的到發線利用率，影響高速場接發列車效率。

綜上所述，通過計算分析福利區至蘭州西新建三四線及既有蘭新線的區間通過能力和蘭州西站咽喉區通過能力，方案I、方案II 均能滿足作業需求，方案II 不需要改建蘭州西站咽喉區，但改建蘭新線引起周邊部分廠區的拆遷及部分專用線的改建，施工過渡繁瑣，工程實施難度大，征拆費用高，工程投資高；方案I 需在蘭州西站東咽喉增設高速場和普速場聯絡線及下行聯絡線，建設動車停車場，運輸組織順暢，對既有站運營影響小，工程投資適中，符合蘭州西站規劃發展要求。因此，經過綜合比選，中蘭客運專線引入蘭州西站接軌方案推薦方案I，即按線路別一側引入方案。

3結束語

中蘭客運專線是京呼銀蘭通道上的重要組成部分，是西北地區與華北地區的客運交流通道之一，是促進西部少數名族地區發展、加強名族團結的一條區域性客運專線。蘭州西站是西部地區重要的路網型鐵路客運樞紐站，系統研究中蘭客運專線引入蘭州西站接軌方案，確定引入蘭州西站方案，對中蘭客運專線引入蘭州鐵路樞紐線站位的選擇、優化蘭州鐵路樞紐格局及客運系統布局均具有重要意義，有助于促進中長期路網中“八縱八橫”區域路網及早完善，拓展蘭州城市區域發展空間，推進城市綜合協調發展，實現區域內各城市之間交通往來更加便捷。