武漢北站擴能改造及運輸組織方案優(yōu)化研究

莊 河

（中國鐵路武漢局集團有限公司，湖北 武漢 430000）

1 概述

1.1 武漢北站概況

武漢北站作為全國主要路網(wǎng)性編組站之一,按雙向三級七場規(guī)模建設(shè),主要負責江村、株洲北、衡陽北、阜陽北、九江、鷹潭、向塘西、鄭州北、南倉、成都北、合肥東、新豐鎮(zhèn)、襄陽北等方向的直達、直通列車集結(jié)、編組任務(wù),同時也負責管內(nèi)武昌東、鐵山、荊門南、信陽、漯河、麻城、武漢樞紐等方向的區(qū)段及小運轉(zhuǎn)列車集結(jié)、編組任務(wù)[1]。下行系統(tǒng)銜接京廣(北京—廣州)、麻武(麻城—武漢)及京九線(北京—香港九龍)等方向,到達、編組、出發(fā)場各有11條、36條、14條股道,上行系統(tǒng)銜接京廣、武九(武漢—九江)、漢丹線(漢口—丹江)及武漢樞紐內(nèi)各站,到達、編組、出發(fā)場各有12條、36條、13條股道；上下行系統(tǒng)各配備1座四推雙溜自動化駝峰,中間設(shè)交換場6條股道。全站日均解體、編組能力為178列和171列,辦理能力日均25364輛。2018年日均解體、編組分別是115列、116列,日均辦理車18074輛[2]。武漢北站示意圖如圖1所示。

1.2 武漢北站擴能改造分析

目前該站規(guī)模較大,到發(fā)、解編能力基本能夠滿足運輸需求,但由于上下行系統(tǒng)間沒有環(huán)到或環(huán)發(fā)線,造成場間交換能力不足,同時相鄰灄口貨場和新港江北鐵路與該站沒有直接連通的疏解線,運輸組織干擾較大。因此,需要在三場和四場間新建1條環(huán)發(fā)線、1條灄口貨場聯(lián)絡(luò)線,同時將新港江北鐵路(灄口—黃州)雙線引入該站[3],這不僅會大大提高折角車流交換能力和貨場作業(yè)能力,而且新港江北鐵路雙線貫通對武漢地區(qū)“鐵水聯(lián)運”意義重大,而實施這些工程需要將武漢北站既有京廣下行貨車線(以下簡稱“下貨線”)進行撥接改造。

新建環(huán)發(fā)線、貨場聯(lián)絡(luò)線及新港江北鐵路大部分工程已經(jīng)建成,其中武漢北站下貨線(含武漢北下行發(fā)車線,以下簡稱“下發(fā)線”)撥接改造因其施工組織復(fù)雜、工程量大且運輸組織困難一直未能實施,資金、征拆、施工準備等也是其客觀原因[4]。武漢北站下貨線、下發(fā)線改造方案如圖2所示。

1.3 擴能改造難點與重點

圖1 武漢北站示意圖Fig.1 Schematic map of Wuhan North Station

圖2 武漢北站下貨線、下發(fā)線改造方案圖Fig.2 Renovation plan of loading line and departure line in Wuhan North Station

工程量大、場地狹窄以及對編組站運輸能力影響大是下貨線撥接改造工程的主要難點,應(yīng)精確計算各項施工步驟的時間節(jié)點,合理確定封鎖時間和時機,施工和運輸調(diào)整必須同步推進[5]。

（1）下貨線南端撥接口和中部路堤破拆是整體控制節(jié)點,影響整個施工工期。由于新建線路與既有線路為400 m平行地段,并且2條線路的高差最大達到3 m；下貨線中部路堤高達4 m,長度為60 m,破拆施工必須控制時間節(jié)點,為后續(xù)的線路鋪設(shè)、接觸網(wǎng)架設(shè)等留足時間。時間越長,對武漢北編組場的運輸能力影響越大。

（2）旅客列車徑路調(diào)整是該運輸方案的關(guān)鍵點。下貨線有7列下行圖定的跨局直通旅客列車運行,一旦封鎖,這些旅客列車必須采取調(diào)整措施,或者上下行全部停運,或者調(diào)整固定徑路,同時還應(yīng)綜合考慮在武漢北站下貨線封鎖期間對車站運輸能力的影響。調(diào)整方案既要兼顧客運,更要滿足車站整體通過能力需求。

（3）三場開車能力不足。武漢北下貨線和漢丹出發(fā)線(以下簡稱“下丹線”)是武漢北三場往南開車的2條平行進路,其中下貨線連接灄口站III道和灄武線,下丹線連接灄口站I道并與京廣線共線。三場圖定開車142列/d ,下貨線占到70%左右。下貨線封鎖以后,三場只能利用下丹線往南開車,同時上行系統(tǒng)六場環(huán)發(fā)線也可以往南開車,但下丹線和六場環(huán)發(fā)線分別在灄口站和橫店站北咽喉最外方道岔與京廣下行正線交匯,京廣下行正線有圖定旅客列車54列/d,下丹線和六場環(huán)發(fā)線只能利用旅客列車空檔開車。

（4）封鎖期間每天站改的天窗需求影響下行發(fā)車能力。接觸網(wǎng)改造、道岔拆鋪、信號聯(lián)鎖調(diào)試等施工每天需要2 ～ 3 h的天窗,不僅影響三場下行發(fā)車,還影響整個下行系統(tǒng)的解編、機車換掛等作業(yè),能力會更加緊張。

2 武漢北站運輸組織方案優(yōu)化

2.1 運輸組織方案分析

武漢北站擴能改造的運輸組織關(guān)鍵,一是解決好封鎖期間下貨線7列圖定旅客列車徑路的問題,二是解決好三場下丹線開車能力不足的問題,既要努力提高下丹線的通過能力,還要盡可能減少三場的出發(fā)列數(shù),多管齊下,綜合施策,才能達到目的。

2.1.1 綜合比選確定 7 列旅客列車的調(diào)整運輸方案

（1）方案I：全部停運圖定上下行7對旅客列車。優(yōu)點：不存在旅客列車徑路和運輸組織的調(diào)整問題,簡單方便。缺點：由于該項施工不影響上行行車,如果安排這些旅客列車上下行成對停運后,客運能力損失較大,而且臨近春運,這些旅客列車都是長距離的跨局旅客列車,客票需求旺盛,并且辦理停運手續(xù)在時間上也來不及。

（2）方案II：變更下行旅客列車在武漢北站固定徑路,經(jīng)三場到發(fā)線下丹線迂回,避開封鎖地段。優(yōu)點：變更的旅客列車徑路不需要調(diào)整其他旅客列車運行時刻,不影響其他施工天窗作業(yè)。缺點：一是影響下丹線運輸能力, 由于下貨線封鎖以后,三場全部貨物列車就只能通過下丹線開車,能力極為緊張,再調(diào)整7列旅客列車過來后,按照1列旅客列車折算2.5列貨物列車,至少要影響18列貨物列車能力；二是同時旅客列車調(diào)整徑路還要解決LKJ數(shù)據(jù)的問題[6]。

（3）方案III：調(diào)整下行旅客列車的運行區(qū)段,由麻武線—下貨線—漢口間的徑路調(diào)整為麻武線紅安站—紅安聯(lián)絡(luò)線—合武線紅安西站—合武下行線—漢口運行。優(yōu)點：調(diào)整的區(qū)段沒有客運營業(yè)站,不影響客票發(fā)售,沒有增加列車運行時分,也對合武線(合肥—武漢)的其他旅客列車秩序幾乎沒有影響。缺點：一是占用合武線一段天窗和空閑時段；二是紅安聯(lián)絡(luò)線雖然是按旅客列車線建成,但實際運量不大,只偶爾運行了一些單機和路用列車,而且相應(yīng)的客運機車還需加裝該線的LKJ數(shù)據(jù)。

綜合上述分析與比選,最終采取了最為有利的方案III[7],同時在正式封鎖前對相關(guān)交路的機車都安排加裝了紅安聯(lián)絡(luò)線的LKJ數(shù)據(jù),并由安監(jiān)、運輸、機務(wù)、工務(wù)、電務(wù)、供電等部門組織了設(shè)備聯(lián)合整治和運行試驗,以確保調(diào)整旅客列車的絕對安全。

2.1.2 提高下丹線開車能力

經(jīng)統(tǒng)計,下貨線、下丹線、六場環(huán)發(fā)線日常開車為68列/d、30列/d、22列/d,共計120列/d。下貨線一旦封鎖,下丹線和六場環(huán)發(fā)線的能力無法滿足每天約120列的要求,預(yù)計能力缺口約40列左右,需要采取調(diào)整措施來減輕下丹線開車壓力。根據(jù)雙線自動閉塞鐵路通過能力計算公式,橫店至灄口間下行貨物列車通過能力N貨為80列。在保證京廣下行正線圖定54列旅客列車的條件下,按下貨線封鎖的情況編制了施工分號運行圖,通過適當壓縮運行圖周期、取消天窗等方法在環(huán)發(fā)線、下丹線分別鋪畫了31列和70列貨物列車線條。

同時,運輸部門可以從車流組織[8]、計劃安排、機車運用、站區(qū)聯(lián)勞等全流程著手,重點抓好信號開放、交接班、開車準備、機車叫班、貼線運行等關(guān)鍵環(huán)節(jié),減少作業(yè)間的相互干擾,最大限度利用好區(qū)間通過能力；出發(fā)信號開放以后,貨物列車要保證1 min啟動、2 min壓紅,同時連發(fā)間隔時間要確保6 min力爭5 min。剔除車流不均衡、三場進路交叉干擾等因素,2條線每天開車列數(shù)要達到90列以上,可以確保施工分號圖能力利用率達到90%以上。

2.1.3 減少三場出發(fā)列數(shù)

（1）停運武漢北站通勤列車3對/d、保留2對/d,可釋放下丹線6列/d左右的貨物列車能力。部分站區(qū)職工乘座輕軌、轉(zhuǎn)乘大巴進行接送；停運武漢北—成都、昆明等方向貨物班列8列/d,相關(guān)車流按同方向的編組計劃組織運輸,可壓縮集結(jié)時間、提高列車編成輛數(shù)。

（2）調(diào)整部分快速貨物班列運行徑路。江村—吳家山X360/1次、江村—舵落口X368/9次班列,原經(jīng)武漢北六場環(huán)發(fā)線運行,調(diào)整經(jīng)武漢樞紐漢西聯(lián)絡(luò)線運行,不進武漢北站；金華東—城廂X349/8次班列,原經(jīng)武漢北六場環(huán)發(fā)線運行,調(diào)整經(jīng)武漢北六場、京廣上行線運行,調(diào)整區(qū)段統(tǒng)一安排司機帶道。班列調(diào)整后,可以相應(yīng)減少武漢北下丹線和六場環(huán)發(fā)線開車列數(shù)。

（3）施工封鎖期間,武漢北站產(chǎn)生的襄陽北及其以遠車流調(diào)整部分經(jīng)京廣線上行線、寧西線(西安—永寧)、小厲線(小林—厲山)至襄陽北站運行,計劃每天10列。

（4）施工封鎖期間,襄陽北站產(chǎn)生的京廣線株洲北以遠部分車流集結(jié)成整列,經(jīng)西齋口迂回運輸；襄陽北站產(chǎn)生的京廣線武昌東以遠部分車流集結(jié)整列開行至武昌東站的區(qū)段列車,每天可以減少武漢北下丹線和六場環(huán)發(fā)線車流8列左右。

此外,為最大限度減少干擾,施工期間武漢樞紐內(nèi)的施工維修天窗全部取消,也為武漢北站不間斷開車創(chuàng)造了有利條件。

2.2 運輸組織方案實施

經(jīng)過精心準備,下貨線撥接改造工期確定為2019年1月12日12：40開始至18日14 : 40結(jié)束。施工期間1000多名各專業(yè)施工人員在5 km的鐵路線上展開爭分奪秒、夜以繼日的大會戰(zhàn)。第1天順利完成了3112號、3118號道岔插鋪、下貨線撥改440 m、挖除既有道床及路基3000多m3等施工任務(wù),同時電務(wù)完成Ⅰ場、Ⅲ場聯(lián)鎖軟件及CIPS、TDCS軟件換裝工作；第2天完成了下貨線北端撥接口、中部交叉段施工并順利貫通,全線接觸網(wǎng)基本連通；第3天新建線路全部連通并開始大機搗固及精調(diào),室外信號設(shè)備全部到位,接觸網(wǎng)開始送電；第4天新建線路繼續(xù)進行搗固、整修及更換長鋼軌,全線接觸網(wǎng)設(shè)備送電并開始精調(diào)；第5天新建線路完成補砟、線性調(diào)整、焊接等施工,信號完成全部設(shè)備調(diào)試及電碼化模擬試驗；第6天新建線路繼續(xù)大機搗固,鋼軌焊接、舊軌回收全部完成,接觸網(wǎng)設(shè)備繼續(xù)克服缺陷、精調(diào)；第7天新建線路接觸網(wǎng)在12 : 00以前完成了熱滑試驗,12 : 10—14 : 40給點150 min完成全部信號設(shè)備聯(lián)調(diào)聯(lián)試,同步進行LKJ數(shù)據(jù)換裝。

施工期間,編組站運輸組織工作也有條不紊、秩序井然,日均辦理車達到16145輛,三場下丹線開車72.9列/d,六場環(huán)發(fā)線開車28.6列/d,合計101.5列/d,比預(yù)訂90列/d的目標增加了11.5列/d；調(diào)整經(jīng)紅安聯(lián)絡(luò)線運行的7列下行旅客列車均安全正點,貨物列車調(diào)整徑路、迂回累計達到125列,施工期間的運輸效率未受到大的影響,各項運輸調(diào)整措施發(fā)揮了積極作用。

3 結(jié)束語

鐵路改造施工是一項系統(tǒng)工程,尤其是既有線,不僅涉及工務(wù)、電務(wù)、按觸網(wǎng)等各個專業(yè)的相互配合、相互制約,更需要運輸專業(yè)提供充足的便利條件。每一項既有線改造施工都要根據(jù)工程特點和要求,結(jié)合運輸實際,分析難點,找準切入點,對癥下藥；施工準備階段,應(yīng)制定多套方案,廣泛征求各專業(yè)的意見和建議,確保實施方案科學(xué)合理,優(yōu)中取優(yōu)[9],加快促進武漢北站和武漢樞紐整體功能的提升。