新建蘭合鐵路引入蘭州鐵路樞紐接軌方案研究

賈存成

（蘭州鐵道設(shè)計院有限公司 線路運輸所，甘肅 蘭州 730000)

1 蘭合鐵路引入蘭州鐵路樞紐分析

1.1 蘭州鐵路樞紐現(xiàn)狀分析

蘭州鐵路樞紐地處我國西北鐵路大動脈交匯點,為路網(wǎng)型鐵路樞紐[1],目前銜接隴海鐵路(蘭州—連云港)、蘭新鐵路(蘭州—阿拉山口)、包蘭鐵路(包頭—蘭州)、蘭青鐵路(蘭州—西寧)、蘭新客運專線(蘭州—烏魯木齊)、寶蘭客運專線(寶雞—蘭州)、蘭中城際鐵路(蘭州—中川機場)、蘭渝鐵路(蘭州—重慶)共8條鐵路干線。蘭州鐵路樞紐東起蘭渝鐵路夏官營站,西至蘭新鐵路河口南站,以黃河為中軸,貨運系統(tǒng)布置在黃河以北的蘭州北編組站,客運系統(tǒng)布置在黃河南岸,主要客運站為蘭州站、蘭州西站,形成“南客北貨”的環(huán)形樞紐格局,在西部鐵路網(wǎng)中發(fā)揮著承東啟西,輻射南北的作用[2]。因此,蘭州鐵路樞紐在規(guī)劃年度(初期2030年、近期2035年、遠期2045年)將形成街接重慶、西安、包頭、烏魯木齊、西寧、成都等6個方向,共計6條干線鐵路、4條高速鐵路、4條城際鐵路引入的放射狀鐵路樞紐。其中,客運系統(tǒng)維持蘭州、蘭州西2站格局；貨運系統(tǒng)規(guī)劃形成“1+4”物流節(jié)點網(wǎng)絡(luò)。

蘭合鐵路(蘭州—合作)全線位于甘肅省境內(nèi),呈南北走向,線路北起蘭新鐵路西固城站,與蘭州鐵路樞紐蘭州西站相連,經(jīng)甘肅省蘭州市、臨夏回族自治州和甘南藏族自治州,引入擬建西成鐵路(西寧—成都)唐尕昂站[3]。線路由北向南與西成鐵路構(gòu)成“Y”形主骨架,隨著西成鐵路合作至川主寺段的修建,與成九鐵路(成都—九寨溝)貫通,在路網(wǎng)中便捷地連通四川和甘肅兩省,是西北地區(qū)連接西南、溝通華南的重要鐵路通道[4]。蘭州鐵路樞紐是區(qū)域內(nèi)最重要的鐵路樞紐之一,因而需要研究蘭州鐵路樞紐對蘭合鐵路引入方案的功能定位和整體走向的影響[5-7],實現(xiàn)蘭州鐵路樞紐的合理布局。蘭州鐵路樞紐總圖布局如圖1所示。

1.2 蘭合鐵路客貨運量預(yù)測

蘭州鐵路樞紐的客流特點為始發(fā)終到旅客列車對數(shù)大于通過客車,通過車對數(shù)占旅客列車總對數(shù)的39%,貨運以通過運量為主。隨著西部鐵路網(wǎng)進一步強化和擴展,以蘭州為中心的快速客運網(wǎng)形成,樞紐的客貨運量將大幅度增加。蘭合鐵路受路網(wǎng)規(guī)劃、國家經(jīng)濟形勢、產(chǎn)業(yè)政策及功能定位等因素的變化影響[8-9],客貨運輸需求發(fā)生重大調(diào)整。

圖1 蘭州鐵路樞紐總圖布局Fig.1 Lanzhou railway terminal distribution

研究年度內(nèi)近期(2035年)、遠期(2045年) 地區(qū)旅客列車總對數(shù)分別為30對/d、42對/d,貨物列車近、遠期均為2對/d。其中,動車組列車近期為27對/d (始發(fā)終到列車22對/d,通過列車5對/d),遠期為38對/d (始發(fā)終到列車32對/d,通過列車6對/d),動車組以始發(fā)終到為主,主要為蘭州地區(qū)開往西南地區(qū)的旅客列車,通過列車主要為樞紐以西方向開往川渝方向。普速旅客列車近期為3對/d,遠期為4對/d,均為通過旅客列車,主要為樞紐以東通過包蘭鐵路開往西南地區(qū)的旅客列車。蘭合鐵路客流特點為始發(fā)終到列車大于通過列車,近、遠期始發(fā)列車占總對數(shù)的73.3% 和76.2%。

2 蘭合鐵路引入蘭州鐵路樞紐接軌方案分析

2.1 引入蘭州鐵路樞紐接軌方案

綜合考慮蘭州鐵路樞紐既有鐵路現(xiàn)狀、運輸組織形式、工程實施條件及接軌點改建方案等因素,蘭合鐵路可以從蘭州鐵路樞紐西端接軌,蘭州方向始發(fā)列車不必橫穿鐵路樞紐以減輕樞紐運輸壓力,因而重點研究引入蘭州鐵路樞紐西端接軌方案。結(jié)合蘭州鐵路樞紐西端既有車站分布及引入條件,自東向西依次提出蘭合鐵路引入蘭新鐵路西固城站(方案I)、蘭合鐵路引入蘭新客運專線區(qū)間隧道內(nèi)(方案II)、蘭合鐵路引入蘭新客運專線陳家灣西站(方案III) 3個線路走向方案,最終比選確定蘭合鐵路引入蘭州鐵路樞紐接軌方案。蘭合鐵路引入蘭州鐵路樞紐線路走向方案示意圖如圖2所示。

2.1.1 引入蘭州鐵路樞紐方案

（1）方案I。蘭新鐵路為客貨共線鐵路,西固城站為該線中間站。蘭合鐵路客運線自西固城站西咽喉引出,沿既有蘭新鐵路通道至柳泉以21.88 km隧道翻越草坪山和霧宿山至永靖縣三條峴設(shè)劉家峽站,后南行東折一跨洮河以隧道經(jīng)考勒穿劉家峽水庫庫區(qū)東側(cè)至東鄉(xiāng)縣河灘鎮(zhèn)。其中,蘭合鐵路客運線經(jīng)蘭新鐵路引入蘭州西站,蘭合鐵路貨運線與北環(huán)線相接引入蘭州北編組站。比較范圍內(nèi)線路長度44.09 km,運營長度62.20 km,橋隧總長40.67 km,橋隧比例92.24%,靜態(tài)投資68.66億元。蘭合鐵路引入蘭新鐵路西固城站方案如圖3所示。

圖2 蘭合鐵路引入蘭州鐵路樞紐線路走向方案示意圖Fig.2 Alignment scheme of Lanzhou-Hezuo railway linking to Lanzhou railway terminal

（2）方案II。蘭新客運專線蘭州西站至陳家灣西站區(qū)段主要為隧道、橋梁工程,結(jié)合線路走向后便于客貨分線,并考慮接軌點施工條件和工程難度等因素,高家山隧道段是一個較為理想的接軌點。蘭合鐵路于高家山隧道區(qū)間接軌,蘭合鐵路客運線利用蘭新客運專線引入蘭州西站；蘭合鐵路貨運線自鹽鍋峽分線,利用既有劉家峽專用線位置引入蘭青鐵路八盤峽站,再利用既有蘭青鐵路和蘭新鐵路引入蘭州北編組站。線路自高家山隧道區(qū)間引出后,向南以11.81 km隧道穿越草坪山至永靖縣古城新區(qū)高階地設(shè)劉家峽站后,再南行東折兩跨黃河,經(jīng)考勒于劉家峽水庫東側(cè)通過至東鄉(xiāng)縣河灘鎮(zhèn)。比較范圍內(nèi)線路長度40.24 km,運營長度74.24 km,橋隧總長33.03 km,橋隧比例82.09%,靜態(tài)投資67.20億元。蘭合鐵路引入蘭新客運專線區(qū)間隧道內(nèi)方案如圖4所示。

圖3 蘭合鐵路引入蘭新鐵路西固城站方案Fig.3 Linking scheme of Lanzhou-Hezuo railway to Lanzhou-Alataw pass railway at Xigucheng station

（3）方案III。陳家灣西站為蘭新客運專線越行站,蘭合鐵路于陳家灣西站接軌,客運線引入蘭新客運專線至蘭州西站；貨運線自陳家灣分線,跨湟水河引入蘭青線張家祠站,利用蘭青鐵路和蘭新鐵路引入蘭州北編組站。線路自陳家灣西站引出,以隧道群穿越黨家?guī)X,于八盤峽水庫上游約7.0 km處跨越黃河,穿越草坪山至永靖縣縣城西側(cè)黃河階地設(shè)站,南折兩跨黃河經(jīng)考勒至東鄉(xiāng)縣河灘鎮(zhèn)。比較范圍內(nèi)線路長度46.85 km,運營長度97.12 km,橋隧總長41.94 km,橋隧比例89.53%,靜態(tài)投資64.21億元。蘭合鐵路引入蘭新客運專線陳家灣西站方案如圖5所示。

圖4 蘭合鐵路引入蘭新客運專線區(qū)間隧道內(nèi)方案Fig.4 Linking scheme of Lanzhou-Hezuo railway to Lanzhou-Urumqi passenger dedicated line

2.1.2 引入蘭州鐵路樞紐方案比選

（1）方案I。優(yōu)勢：蘭新鐵路西固城站距離蘭州西站僅18.35 km,比較范圍內(nèi)運營長度62.2 km,運營時間32 min,運輸組織較為便捷；線路接軌于蘭新鐵路路基段,施工過渡簡單,施工難度可控,且對既有蘭新鐵路干擾較小；線路位于蘭州市岸門橋飲用水源地二級保護區(qū)陸域范圍內(nèi),但以正線通過,對水源保護區(qū)的影響較小。缺點：線路長44.09 km,較方案Ⅱ線路長3.85 km,橋隧比例較高,但改建既有線工程小,投資居中。

圖5 蘭合鐵路引入蘭新客運專線陳家灣西站方案Fig.5 Linking scheme of Lanzhou-Hezuo railway to Chenjiawanxi station of Lanzhou-Urumqi passenger dedicated line

（2）方案II。優(yōu)勢：高家山隧道區(qū)間距離蘭州西站約42.5 km,但利用蘭新客運專線引入蘭州西站,運營時間僅為22.3 min,較方案Ⅰ節(jié)省9.7 min,優(yōu)勢較為明顯；新建線路長度最短,橋隧工程和貨線工程較小,投資最低。缺點：區(qū)間接軌對蘭新高速鐵路的運輸組織影響較大；施工需對蘭新客運專線高家山隧道進行擴挖改建,既有線中斷運營約34個月,可實施性差；線路穿越蘭州市劉家峽第二水源地二級保護區(qū),對水源地影響較大。

（3）方案III。優(yōu)勢：接軌點位于車站,運輸組織靈活且完善；改建蘭新客運專線位于橋梁地段,實施相對容易。缺點：陳家灣西站距蘭州西站50.27 km,運營長度97.12 km,運營時間38.0 min,運營距離與時間均無優(yōu)勢；需對蘭新客運專線黑溝特大橋進行拆除重建,造成既有線中斷運營約14個月,可實施性差；需穿越甘肅永靖黃河三峽濕地自然自然保護區(qū)核心區(qū),對自然保護區(qū)影響較大；新建線路最長,且橋隧工程和車站改建工程、新建貨線工程較艱巨,工程投資最高。

綜上所述,方案I線路順直,運營長度和時間相對較短,節(jié)省旅行時間,優(yōu)勢較為明顯,雖然工程投資較方案II高1.45億元,但蘭新鐵路路基段接軌,工程地質(zhì)條件好,施工過渡相對簡單,施工難度可控,投資相對適中,且對既有蘭新鐵路干擾較小,與方案II、方案III相比對既有蘭新客運專線的運營無影響,并且接軌點位置服從城市總體規(guī)劃,滿足地方需求。因此,推薦蘭合鐵路引入蘭新鐵路西固城站(方案I )。

2.2 引入蘭新鐵路西固城站接軌方案

2.2.1 引入西固城站方案

蘭合鐵路引入西固城站方案擬新設(shè)柳泉站以滿足運輸需求,但車站選址位于蘭州市岸門橋水源地保護區(qū)陸域范圍,結(jié)合對水源地保護區(qū)影響,分別研究了蘭合鐵路引入柳泉設(shè)站方案(方案I )、蘭合鐵路引入柳泉設(shè)線路所方案(方案II )。

（1）方案I。蘭合鐵路、蘭新鐵路于西固城站西南方向隧道內(nèi)交匯,新設(shè)柳泉站,該站為隧道站,考慮車站生產(chǎn)生活設(shè)施對水源地的影響,設(shè)為無人值守站,對既有蘭新鐵路上、下行K18 + 700 ～ K23 + 300段進行改建,蘭合鐵路、蘭新鐵路于柳泉站西端按線路別引入,東端按方向別分別引出,實現(xiàn)客貨分線。其中,客線引入蘭州西站,貨線引入蘭州北編組站。蘭合鐵路引入柳泉設(shè)站方案示意圖如圖6所示。

（2）方案II。蘭合鐵路與蘭新鐵路于柳泉交匯設(shè)線路所,改建蘭新鐵路西固城站西端區(qū)間線路徑路,將蘭新下行線K18+700 ～ K22+300段改至蘭合左右線中間穿過,上行線維持既有,西端按線別引入,東端2線按方向別引出,實現(xiàn)客貨分線。蘭合鐵路引入柳泉設(shè)線路所方案示意圖如圖7所示。

圖6 蘭合鐵路引入柳泉設(shè)站方案示意圖Fig.6 Sketch map of establishing Liuquan station scheme

圖7 蘭合鐵路引入柳泉設(shè)線路所方案示意圖Fig.7 Sketch map of establishing Liuquan block station scheme

2.2.2 引入西固城站方案比選

（1）方案I。優(yōu)勢：新設(shè)柳泉站距離西固城車站約5 km,蘭合鐵路、蘭新鐵路列車進入蘭州鐵路樞紐前均可在新設(shè)柳泉站進行待避,運輸組織靈活；考慮該站位于蘭州市岸門橋飲用水源地二級陸域范圍,將該站設(shè)置為無人值守站,盡量減小其對水源地的影響。缺點：車站設(shè)于隧道內(nèi),隧道工程艱巨,靜態(tài)投資約12.06億元,較方案II高2.61億元。

（2）方案II。優(yōu)勢：線路以正線穿越岸門橋飲用水源地,對水源保護區(qū)無影響；從工程投資角度分析,隧道工程和征拆工程較小,投資較低。缺點：蘭新鐵路、蘭合鐵路列車均需在前方站待避,運輸組織靈活性較方案1略差。

綜上所述,方案I、方案II均運輸組織順暢,蘭合鐵路前方站劉家峽站、蘭新鐵路前方站坡底下站距離該處站間距適中,兩線于前方車站待避,仍可滿足運輸組織要求。但是,受蘭州市岸門橋水源地影響,方案I與規(guī)劃的適應(yīng)性差；方案I新設(shè)柳泉站為隧道站,設(shè)站條件差,工程實施需在隧道內(nèi)交叉、合并,施工難度大。方案II符合城市總體布局及蘭州鐵路樞紐規(guī)劃、工程條件較好、易于實施等優(yōu)點。因此,推薦蘭合鐵路引入柳泉設(shè)線路所方案(方案II)。

3 結(jié)束語

蘭合鐵路是國家高速鐵路網(wǎng)中蘭(西)廣通道的重要組成部分,與西寧—合作—成都鐵路共同構(gòu)成了西北與西南地區(qū)的客運主通道,對提升我國西部大區(qū)域之間的全天候、大能力、安全通達交通系統(tǒng)效能將發(fā)揮重要的作用。蘭州鐵路樞紐是沿線最重要的鐵路樞紐之一,系統(tǒng)研究蘭合鐵路引入蘭州鐵路樞紐鐵路方案,進一步確定引入蘭新鐵路西固城站方案,達到對既有蘭新鐵路區(qū)間和北環(huán)貨線的梳理和加強,確定蘭合鐵路在蘭州地區(qū)線站位,優(yōu)化蘭州地區(qū)鐵路格局及客貨運系統(tǒng)布局。