向塘西編組站改擴建方案研究

1級八航站樓型西聯排站是中國鐵路華東路網的重要網絡編輯站。這是“五六”期間路的最大網絡編輯站。設計將混合式二級七場站型,改建為雙向縱列式三級八場站型,同步進行電氣化改造,并滿足京九鐵路北段5000t列車在該站的作業辦理。改擴建工程開工于2009年3月,竣工于2011年5月,于2011年6月實現全部改建完成并投入運營,現正對華東鐵路網貨物運輸發揮著巨大支撐作用。作為大型既有車站的改擴建設計方案的成功運用,本文通過詳細介紹已開通運營的路網性編組站———向塘西編組站的改擴建設計中的影響因素、設計思路、設計方案、設計特點,多角度探討車站設計過程及方案,以期對類似既有改擴建車站設計提供參考和借鑒。2當前池塘西部團隊的基本情況2.1大鐵路通道向塘西編組站位于江西省南昌市,是南昌鐵路樞紐京九、滬昆兩大鐵路通道的十字交匯點,是聯系華北、中南、華東和西南地區的交通要沖。西距株洲北編組站348km,東距南翔編組站812km,北距阜陽北622km,為路網性編組站之一。2.2車站當前的狀況2.2.1鎮端銜接方式向塘西編組站為雙向混合式二級七場站型(含向東線路所、環發線路所)。車站向塘端銜接京九、浙贛線2個方向,三江鎮端銜接贛州、株洲方向。其中,上行系統為橫列式一級四場站型,分別為上行發北場(Ⅱ場),上行調車場(Ⅲ場,兼編發功能),上行到發場(Ⅳ場),直通場(Ⅷ場);下行系統為混合式二級三場站型,下行到達場(Ⅴ場)、下行直通出發場(Ⅶ場)、下行調車場(Ⅵ場,兼編發功能)。各車場的規模及站型如圖1、表1所示。2.2.2到達作業及環發折角作業到達場(Ⅴ場)辦理北京、杭州方向改編列車、摘掛列車、小運轉列車的到達作業。編發場(Ⅵ場)辦理株洲、九龍方向改編列車的編組作業、出發作業及環發折角列車作業。直通出發場(Ⅶ場)辦理直通、直達列車的到達、出發作業,辦理自編列車的出發作業。(2)列車到發作業上行到發場(Ⅳ場)辦理杭州方向改編列車到達、自編列車出發,直達、直通列車到發作業。發北場(Ⅱ場)辦理北京方向改編列車到達、自編列車出發作業。編發場(Ⅲ場)辦理北京、杭州方向改編列車的編組作業及編發作業。直通場(Ⅷ場)辦理無改編列車中轉的到、發作業及小運轉列車作業。(3)下行調車場場環發線—交換折角車流車站上下行系統的調車場采用了“錯尺”布置,兩系統間折角交換車流徑路如下:杭州—北京方向折角車流:下行到達列車→下行到達場(Ⅴ場)→下行調車場(Ⅵ場)→環發線(直接發車)→或上行到發場(Ⅳ場)→上行調車場(Ⅲ場)→上行發北場(Ⅱ場)→出發作業。株洲—九龍方向折角車流:上行到達列車→上行到發場(Ⅳ場)→上行調車場(Ⅲ場)→尾部牽出線→牽出線與下行到達場場間聯絡線→下行到達場(Ⅴ場)→下行調車場(Ⅵ場)→下行直通出發場(Ⅶ場)→出發作業。折角車流走行距離長,導致編組站作業效率低。3編組站改擴建總體構想28位于既有路網上的鐵路編組站,受特定時期諸多因素的限制,基于其初始建設時投資和運量分期的考慮,一般不具備太大的儲備,當作業量達到一定的理論作業量時,應考慮進行改擴建。改擴建根據其所在的地形地貌和站型結構,一般有以下總體指導思想:(1)膨脹型改擴建。即運量呈接近線性的相對均衡增長,不出現爆炸式增長,編組站在維持既有站型的前提下,進行短板補強式擴建。地方性、工業企業自備的編組站大多屬于此類。(2)結構調整型改擴建。即由于路網的強化和貨運運輸徑路、編組計劃的重大優化調整,造成編組站出現結構性的不適應、作業量暴增,需要調整總體站型,全面改擴建。一般適用于路網性、區域性編組站改擴建。(3)組合型改擴建。既對既有規模進行補強,又對站型進行大規模優化調整。適用于路網性、大型區域性編組站改擴建。因此,科學、準確地預測作業量和編組計劃,尋找編組站作業能力受限的制約點,準確找到編組站的改擴建設計思路,是改擴建工程的關鍵。4貨運量快速增長向塘西編組站作為路網性編組站之一,擔負著京九、浙贛兩大干線及支線方向客貨列車接發和貨物列車的解體、編組作業。隨著全國經濟的發展和經濟運量的迅速增長,路網上貨運量也快速增長,向塘西編組站的既有辦理能力已無法適應運量快速增長的需要,成為路網中貨物周轉的瓶頸。為此,需要對向塘西編組站各車場的接發能力、解編能力與預測作業量適應情況進行分析。根據預測,隨著全路生產力布局優化,近、遠期(2020年、2030年)本站日均辦理貨物列車157(183)對,其中無調列車61(75)對,有調作業車7301(8492)輛,折角車748(909)輛,主要為杭州—北京方向。4.1高系統能力適應性分析向塘西編組站上行系統為橫列式一級三場+輔助場的站型。4.1.1既有到發場也需建設調車場根據預測,2020年向塘西編組站到發系統的作業量,上行到達解體列車61列,需到發線8條(含機走線1條);上行辦理直達36列、出發40列,需到發線9條(含機走線1條),共計需要到發線17條。而既有到發場僅有11條(Ⅱ場7條、Ⅳ場5條),接發列車能力嚴重不足,需擴建增加規模。根據預測,2020年上行調車場有調作業車2709輛。既有調車線規模基本滿足作業要求。4.1.2調整車場布置既有一級三場橫列站型除到、編、發作業均需要轉場轉線作業,作業效率低,有調車中停時指標低的缺點外,由于行車量增大,到達(出發)-轉場-機車連掛的交叉頻率也大大增加,完全不適應編組站的功能定位和點線能力協調的要求,因而需要對車場布置形式進行重大調整,改建為縱列式布置,從根本上提高作業效率。4.2系統能力適應性分析下行系統為混合式二級三場站型。4.2.1辦理到達36列、出發84條根據預測,2020年向塘西編組站到發系統的作業量,下行到達解體列車66列,需到發線8條(含機走線1條);出發場辦理直達36列、出發87列,共需到發線13條(含機走線1條)。既有到發場僅有12條(Ⅴ場7條、Ⅶ場5條),能力亦嚴重不足。根據預測,2020年上行調車場有調作業車4592輛,需調車線28條。下行調車場既有調車線20條,其中編發線5條,主要辦理環發作業。因作業量的大幅增長,改編量大,編組車號多,調車場股道作業能力已無法滿足運量增長需要。4.2.2京九鐵路dg列車順利辦理的對策下行系統為混合式二級三場站型,到發場與調車場縱列,但調車場與出發場橫列,自編列車亦需轉場,成為制約下行系統點線能力協調的關鍵環節。綜上所述,向塘西編組站各車場普遍能力緊張,使本站成為控制京九、浙贛通過能力的瓶頸,不能滿足設計年度近、遠期鐵路運量增長的要求。且隨著對全路鐵路網的提升改造,配合京九鐵路北段電氣化改造工程及有效長延長至1050m的實施,向塘西編組站要辦理5000t列車的到、編、發作業,也需要進行結構性改造。故需要對向塘西編組站進行站型結構性調整的擴能改造,同步進行電氣化改造,大幅提升編組站的辦理能力。5編組站改擴建條件困難向塘西編組站,受周邊地形、京九鐵路上、下行外包正線小半徑曲線、浙贛鐵路正線小半徑曲線、浙贛上跨直通線橋位、外包正線外總干渠、環繞編組站的地方灌溉系統、交錯復雜的地方通道等因素的影響,編組站的改擴建條件極為困難,主要表現在以下幾個方面。5.1京九東南角西滲流園南江港下行到達場進站端京九下行外包正線為R-400m的反向曲線,且以橋位跨越浙贛正線,其外側為總干渠,為地方飲用水源,大幅將下行京九正線線位外移、改移溝渠都很困難,改擴建受到很大限制。5.2下行調車場改擴建困難因下行到達場進站端京九下行外包正線線位改移受限,出站端京九下行正線小曲線半徑下穿浙贛直通線橋墩影響,既有下行直通場外側外包京九下行正線線位基本無條件外移,下行直通出發場無條件擴建,進而下行調車場的改擴建也受到影響。5.3跨浙贛下行車站既有江家站三江鎮端京九上行外包正線是以R-600m橋位上跨浙贛上行正線后進入車站的,且為面向站內的12‰的下坡,改建條件非常困難。5.4上下級車輛系統各方面的擴建限制上行系統為橫列式一級三場+輔助場的站型。位于外包正線內側緊湊布置,條件極為受限。6車站改擴建條件受限針對上述分析,一方面向塘西編組站辦理作業能力成為路網運能的瓶頸,急需進行擴能改建,增加各車場的規模,提高車站的綜合辦理能力;另一方面,其改擴建條件又受極大的限制。為了充分解決這一矛盾點,在研究擴能設計方案時深入探討,綜合上、下行系統統籌研究,并結合工程的經濟性,采用“結構+規?！苯M合調整的設計思路。6.1改擴建調車場、出發場和上市場,增加原理針對上行系統橫列式一級三場+直通場站型存在解、編作業均需轉場、低效的弊端,提出增設上行到達場、改站型為混合式二級四場+直通場站型、改擴建調車場和出發場的方案,以消除橫列式站型轉場解體控制能力的問題,并采用調車場尾部增設編發線的措施,使上行系統頭尾能力均衡,解編能力根本性提高。針對下行系統為混合式二級三場站型制約解編能力進一步提高的問題,提出站型改為縱列式三級三場、增設下行出發場、將既有直通出發場并入調車場大規模擴建調車場的方案,使下行系統綜合能力得到根本提高。6.2能力均衡控制點置上行系統列車出發分別由調車場兩側出發場承擔,各面向2個行車方向。傳統編組轉場出發模式成為頭尾能力協調的制約點,向塘西編組站設計打破常規,在調車線兩側各設編發線,實現調車線直接發車功能,改建后的上行系統為一個到達場、出發場+編發場+出發場的獨特布置站型,形成編發線+調車線+編發線的獨特編發場模式,實現頭尾能力均衡的目標。6.3臨時和長期計劃以及同時維護由于向塘西編組站改建條件非常困難,設計方案時根據預測運量,近、遠期工程一并研究預留設計,確保平、縱斷面的可實施性。6.4過渡方案是否成立向塘西編組站日常作業能力繁忙,能力基本飽和,是典型的既有線能力飽和的復雜車站改擴建工程設計。施工過渡牽涉面廣,與運營干擾大,施工過渡方案是否合理可行,關系站場設計方案是否成立。因此,在車站的具體設計方案中要同時考慮線路與路基、橋涵工程的實施,施工過渡的可實施性,使施工組織設計合理,實現繁忙車站“不中斷作業、相鄰站不幫忙”建設,從而保證在實施期間不削弱既有運輸能力,避免造成相鄰編組站“幫忙、分流”的區域重大運輸組織方案的調整。7車站改擴建及組織改造綜上分析及考慮改建設計方案,對6個車場進行增加到發線或既有到發線有效長延長至1050m,以及發線改建為編發線和調車線改建為編發線的改造。新建上行到達場,并將緊鄰向塘西編組站的江家站納入編組站,改建為下行系統的直通兼出發場,均與既有上、下行系統形成縱列式布置,大大減少自編列車轉場作業,大幅提高作業效率,減少列車中轉停時。同時進行電氣化改造,改建完成后實現京九鐵路向塘西以北5000t列車、浙贛鐵路4000t列車在車站的作業辦理,最終形成三級八場的格局。向塘西編組站改擴建如圖2所示。7.1系統身份驗證方案7.1.1整體推進“浙贛、京九活性下行”至正清正線新建上行到達場(I場),與既有到、編、發場形成縱列式布置。設到發線11條,預留2條,并部分改建浙贛、京九上行到達正線。新建上行到達場尾部設于峰下機走線上側,兩側均為水塘。設計方案綜合多角度分析,在施工條件困難的情況下設計方案,充分考慮施工難度,在既有線上換鋪兩渡三交組合道岔,實現I場推峰、轉場(Ⅳ場)、到達發北場(Ⅱ場)、機車入段等作業進路。7.1.2北改中學改建上行發北場(Ⅱ場)出發端咽喉,使7條到發線有效長延長至1050m。7.1.3加固上下場生產線上行調車場(Ⅲ場)擴建至4線束26條的規模。其中7條調車線(有3條改建為編發線,與Ⅱ場銜接)有效長延長至1050m,將上行到發場既有1、2道改建為Ⅲ場編發線,并在調車場尾部新建有效長1050m牽出線1條。調車場調車線兩側分別為4條、3條編發線,形成4+19+3的獨特編發場模式。7.1.4改造后的領域擴建上行出發場(Ⅳ場),使到發線規模達到6條,并預留2條。并適當改移京九上行外包正線。7.2系統崩潰的擴建計劃本次設計中改建為縱列式三級三場站型,即增設下行出發兼直通場,改擴建下行到達場、調車場(既有下行直通場融入擴建后的調車場)。7.2.1增設到發線擴建下行到達場(Ⅴ場),適當外移京九下行外包正線,其內側新增到發線1條;預留位置增設2條,使到發線規模達到12條,預留3條,部分有效長延長至1050m;改擴建兩端咽喉,并增設往出發場直通聯絡線。7.2.2下屬調車場的改造下行調車場(Ⅵ場)擴建至4線束32條的規模,其中20條為調車線,8條為編發線,預留4條調車線;尾部增設調車進路。7.2.3設計方案2條外包調江家站為既有編組站前方站,距下行調車場2.7km,有到發線8條(含正線4條),銜接京九、浙贛線。改擴建方案為利用江家站與下行調車場縱列的條件,將其改建為下行直通出發場,設到發線14條(外包正線內側預留到發線2條),并增設同時發車聯絡線2條、機待線2條。設計中的特點體現以下2個方面:(1)下行直通出發場三江鎮端京九上行外包正線以(R-600m)橋位上跨浙贛上行正線后進入車場,受此約束,該端咽喉區采用12號復式交分道岔+18號道岔的形式,設置客貨分線的徑路,使浙贛上行客車能以較高的速度通過京九外包正線通行,貨車在車場內側線路通行接入新建上行到達場。(2)改建下行直通出發場進站端外移下行外包正線緊鄰浙贛直通線橋墩側穿行,為了不影響橋墩的穩定性,設計改移線位時結合橋梁、路基、框架橋上內插組合道岔等施工工藝,確保設計方案的可實施性。7.3上、下系統的轉向流量運行模式車站改建完成后,兩系統間折角交換車流徑路發生調整和變化。7.3.1新建下行到達場下行調車場下行到達場出發作業浙贛下行到達列車→下行到達場→下行調車場→環發線→直接發車。浙贛下行到達列車→下行到達場→下行調車場→環發線→新建上行到達場→上行調車場→上行到