長(zhǎng)春鐵路樞紐通過能力緊張問題對(duì)策研究

張小虎

(中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司 線路站場(chǎng)設(shè)計(jì)研究院，北京 100055)

長(zhǎng)春鐵路樞紐是我國(guó)東北地區(qū)的重要鐵路樞紐，向南經(jīng)哈大高速鐵路(哈爾濱西—大連北)、京哈鐵路(北京—哈爾濱)與全國(guó)其他地區(qū)連接，向北經(jīng)京哈鐵路通往哈爾濱鐵路樞紐，與濱洲鐵路(哈爾濱—滿洲里)、濱北鐵路(哈爾濱東—北安)、濱綏鐵路(哈爾濱—綏芬河)連通，可以通往黑龍江省各地及國(guó)境口岸，向東經(jīng)長(zhǎng)吉城際鐵路(長(zhǎng)春—吉林)、長(zhǎng)圖鐵路(長(zhǎng)春—圖們)連接吉林省東部地區(qū)，向西經(jīng)長(zhǎng)白鐵路(長(zhǎng)春—白城)連接吉林省西部地區(qū)及內(nèi)蒙古自治區(qū)東部地區(qū)。長(zhǎng)春鐵路樞紐是連結(jié)吉林省內(nèi)外，溝通東北亞和歐洲各國(guó)的窗口和橋梁，在吉林省，我國(guó)東北地區(qū)乃至全國(guó)鐵路運(yùn)輸網(wǎng)中發(fā)揮著舉足輕重的作用[1]。隨著長(zhǎng)白鐵路擴(kuò)能改造工程的竣工，長(zhǎng)春鐵路樞紐部分區(qū)段出現(xiàn)能力緊張問題，影響鐵路樞紐運(yùn)輸秩序，降低了運(yùn)輸效率。分析長(zhǎng)春鐵路樞紐通過能力緊張的原因，研究通過能力不足問題的解決方案，以緩解樞紐運(yùn)輸瓶頸能力緊張的狀況，提高長(zhǎng)春鐵路樞紐客貨運(yùn)輸能力。

1 長(zhǎng)春鐵路樞紐能力利用現(xiàn)狀

1.1 長(zhǎng)春鐵路樞紐

長(zhǎng)春鐵路樞紐由哈大高速鐵路、長(zhǎng)吉城際鐵路和京哈鐵路、長(zhǎng)圖鐵路、長(zhǎng)白鐵路、長(zhǎng)雙煙鐵路(長(zhǎng)春北—煙筒山)交匯形成，樞紐格局呈十字形放射狀。其中，長(zhǎng)雙煙鐵路及長(zhǎng)圖鐵路長(zhǎng)春—興隆山段、長(zhǎng)春北—龍泉北段為單線鐵路，其余線路為雙線鐵路。長(zhǎng)春鐵路樞紐的車站中，長(zhǎng)春站、長(zhǎng)春西站為主要客運(yùn)站，長(zhǎng)春北站為樞紐編組站，長(zhǎng)春東站、長(zhǎng)春南站為工業(yè)站，其他車站均為中間站[1-3]。在建的長(zhǎng)西鐵路(長(zhǎng)春—西巴彥花)在開安站與長(zhǎng)白鐵路接軌引入長(zhǎng)春樞紐，為單線電氣化鐵路，以煤炭運(yùn)輸為主。

長(zhǎng)白鐵路在長(zhǎng)春北站與京哈鐵路接軌引入長(zhǎng)春鐵路樞紐，長(zhǎng)春站、長(zhǎng)春西站往白城方向的旅客列車均需要經(jīng)長(zhǎng)春北—長(zhǎng)春區(qū)間，與京哈鐵路的旅客列車、貨物列車共線運(yùn)行，導(dǎo)致該段通過能力緊張。為滿足長(zhǎng)白鐵路動(dòng)車組旅客列車的開行，長(zhǎng)春鐵路樞紐規(guī)劃修建長(zhǎng)白鐵路至長(zhǎng)春站高速場(chǎng)和長(zhǎng)春西站的客車聯(lián)絡(luò)線，分流長(zhǎng)白鐵路接入長(zhǎng)春鐵路樞紐的旅客列車，緩解京哈鐵路長(zhǎng)春—長(zhǎng)春北區(qū)間的能力緊張情況。同時(shí)，長(zhǎng)春鐵路樞紐計(jì)劃進(jìn)行長(zhǎng)圖鐵路電氣化改造、龍泉聯(lián)絡(luò)線復(fù)線改造，并適時(shí)進(jìn)行長(zhǎng)雙煙鐵路擴(kuò)能改造，以緩解長(zhǎng)春鐵路樞紐能力緊張情況。

圖1 長(zhǎng)春鐵路樞紐規(guī)劃示意圖Fig.1 Planning of Changchun Railway Hub

1.2 通過能力利用分析

計(jì)算長(zhǎng)春鐵路樞紐各區(qū)間的通過列車數(shù)量和能力利用率，得到長(zhǎng)春鐵路樞紐現(xiàn)狀列車對(duì)數(shù)如表1所示；長(zhǎng)春鐵路樞紐現(xiàn)狀能力利用情況如表2所示。由此可知，長(zhǎng)春鐵路樞紐內(nèi)京哈鐵路長(zhǎng)春—長(zhǎng)春北區(qū)段通過能力利用率達(dá)到92.8%，通過能力接近飽和，其余區(qū)段和其余線路能力比較富余。長(zhǎng)春—長(zhǎng)春北區(qū)段可用能力尚有4對(duì)/d，但在實(shí)際運(yùn)營(yíng)中，完全鋪畫所有圖定貨物列車運(yùn)行線已經(jīng)比較困難。

隨著長(zhǎng)西鐵路建成，樞紐內(nèi)的列車數(shù)量將會(huì)繼續(xù)增加。根據(jù)預(yù)測(cè)，近期(2030年)樞紐內(nèi)京哈鐵路(長(zhǎng)春—長(zhǎng)春北區(qū)段)、長(zhǎng)雙煙鐵路、龍泉聯(lián)絡(luò)線通過能力利用率將分別達(dá)到95.00%、97.43%、92.16%，通過能力接近飽和；遠(yuǎn)期(2040年)樞紐內(nèi)京哈鐵路(長(zhǎng)春—長(zhǎng)春北區(qū)段)、長(zhǎng)雙煙鐵路、龍泉聯(lián)絡(luò)線通過能力利用率將分別達(dá)到115.00%、148.72%、127.45%，長(zhǎng)白鐵路能力利用率達(dá)到89.44%，通過能力接近飽和。

表1 長(zhǎng)春鐵路樞紐現(xiàn)狀列車對(duì)數(shù)Tab.1 Train numbers of Changchun Railway Hub

表2 長(zhǎng)春鐵路樞紐現(xiàn)狀能力利用情況Tab.2 Capacity utilization of Changchun Railway Hub

1.3 能力緊張?jiān)?/h3>

（1）動(dòng)車組旅客列車影響貨物列車開行。根據(jù)長(zhǎng)春樞紐目前各銜接線路列車開行情況，長(zhǎng)白鐵路擴(kuò)能改造工程竣工后，開行旅客列車對(duì)數(shù)由改造前的7對(duì)/d增加至18對(duì)/d，增開了11對(duì)動(dòng)車組旅客列車(含高峰線4對(duì)/d)。長(zhǎng)春—長(zhǎng)春北段客貨列車共線運(yùn)行，為保證動(dòng)車組旅客列車運(yùn)營(yíng)安全，動(dòng)車組旅客列車通過15 min前，需要停止列車運(yùn)行徑路及相鄰鐵路線上的貨物列車接發(fā)及調(diào)車作業(yè)。根據(jù)實(shí)際開行方案初步測(cè)算，每日動(dòng)車組旅客列車開行時(shí)段會(huì)影響13列/d貨物列車開行。

（2）長(zhǎng)春北站—長(zhǎng)春站區(qū)間線路條件制約。長(zhǎng)春站上行進(jìn)站信號(hào)機(jī)外存在6.7‰連續(xù)上坡，長(zhǎng)度為1 190 m，列車在該閉塞分區(qū)內(nèi)起動(dòng)和停車?yán)щy。為此，長(zhǎng)春北站Ⅱ場(chǎng)貨物列車連續(xù)開行時(shí)，必須等待長(zhǎng)春站為前序貨物列車開放進(jìn)站信號(hào)后，長(zhǎng)春北站Ⅱ場(chǎng)上行方向才能開放貨物列車出站信號(hào)，導(dǎo)致貨物列車追蹤間隔較長(zhǎng)，無法滿足圖定7 min追蹤間隔，嚴(yán)重影響長(zhǎng)春北站Ⅱ場(chǎng)上行貨物列車開行。特別是在2 : 30—4 : 30時(shí)段內(nèi)，長(zhǎng)春北站上行貨物列車集中追蹤發(fā)車，實(shí)際貨物列車開行數(shù)量比圖定少4列/d。

（3）部分非電氣化線路不具備迂回條件。京哈鐵路為電氣化鐵路，長(zhǎng)圖鐵路、龍北聯(lián)絡(luò)線長(zhǎng)圖乙線為非電氣化鐵路，由于牽引種類不同，長(zhǎng)圖鐵路吉林方向至京哈鐵路沈陽方向間的無改編中轉(zhuǎn)貨物列車需要在長(zhǎng)春北站進(jìn)行機(jī)車換掛作業(yè)，經(jīng)興隆山—龍泉北—長(zhǎng)春北—長(zhǎng)春迂回運(yùn)行，占用了上述區(qū)間的通過能力，而長(zhǎng)春北—龍泉北—龍泉—長(zhǎng)春區(qū)間為非電氣化鐵路，不具備分流部分京哈鐵路長(zhǎng)春—長(zhǎng)春北區(qū)間列車的條件。

綜上所述，由于樞紐各線路當(dāng)前的牽引種類不同，部分列車運(yùn)行徑路單一，同時(shí)受保證動(dòng)車開行采取的安全措施等因素影響，長(zhǎng)春鐵路樞紐的能力已經(jīng)難以滿足需要通過能力。隨著長(zhǎng)白鐵路旅客列車聯(lián)絡(luò)線的建成，以及京哈高速鐵路對(duì)客運(yùn)量的進(jìn)一步分流，京哈鐵路長(zhǎng)春—長(zhǎng)春北段能力緊張的局面會(huì)有所緩解，但短期內(nèi)能力不足的問題仍然突出。因此，需要對(duì)長(zhǎng)春鐵路樞紐的能力緊張問題解決方案進(jìn)行深入研究。

2 長(zhǎng)春鐵路樞紐通過能力緊張問題對(duì)策

綜合分析長(zhǎng)春鐵路樞紐運(yùn)營(yíng)現(xiàn)狀和導(dǎo)致區(qū)段能力緊張的影響因素，結(jié)合長(zhǎng)春鐵路樞紐總圖規(guī)劃，提出3個(gè)長(zhǎng)春鐵路樞紐能力緊張問題的解決方案，分別為長(zhǎng)春—長(zhǎng)春北段增建三線方案(方案I)、長(zhǎng)春—龍泉—龍泉北—長(zhǎng)春北電氣化方案(方案Ⅱ)、長(zhǎng)春—興隆山—長(zhǎng)春北(含龍泉北—龍泉)電氣化方案(方案Ⅲ)。長(zhǎng)春鐵路樞紐改造方案示意圖如圖2所示。

圖2 長(zhǎng)春鐵路樞紐改造方案示意圖Fig.2 Renovation program of Changchun Railway Hub

2.1 方案Ⅰ

方案Ⅰ通過增加長(zhǎng)春—長(zhǎng)春北區(qū)段正線數(shù)目，提高區(qū)段平行運(yùn)行圖通過能力。保留京哈鐵路上行方向線路，增建第三線，自長(zhǎng)春站東端咽喉京哈上、下行線之間引出，與京哈鐵路并行，至長(zhǎng)春北站南端咽喉為止。新建線路長(zhǎng)度8.2 km，新建單線橋1座，雙線框構(gòu)1座，接長(zhǎng)框構(gòu)3座，框架涵2座。同時(shí)，對(duì)通信、信號(hào)等配套設(shè)施進(jìn)行改造，滿足電氣化條件，工程投資27 915萬元。經(jīng)計(jì)算，如果將該區(qū)段上、下行直達(dá)、直通、區(qū)段、小運(yùn)轉(zhuǎn)貨物列車移至新建第三線上運(yùn)行，長(zhǎng)春—長(zhǎng)春北段既有雙線能力

利用率可以降至84.6%，增建第三線能力利用率為

32.2%，改建后區(qū)段通過能力滿足運(yùn)輸需求。

2.2 方案Ⅱ

方案Ⅱ通過改變部分貨物列車運(yùn)輸徑路，減少長(zhǎng)春—長(zhǎng)春北區(qū)段列車對(duì)數(shù)，以緩解能力不足問題。對(duì)長(zhǎng)春樞紐內(nèi)長(zhǎng)圖鐵路長(zhǎng)春—龍泉、龍北聯(lián)絡(luò)線龍泉—長(zhǎng)春北進(jìn)行電氣化改造，電氣化改造長(zhǎng)度17.03 km，并對(duì)通信、信號(hào)、車輛等設(shè)施進(jìn)行配套改造，工程投資5 817.98萬元。經(jīng)計(jì)算，可以將京哈鐵路長(zhǎng)春—長(zhǎng)春北段8對(duì)/d貨物列車分流至長(zhǎng)春—龍泉—龍泉北—長(zhǎng)春北徑路運(yùn)行。

2.3 方案Ⅲ

方案Ⅲ[4-8]在方案Ⅱ的基礎(chǔ)上，結(jié)合長(zhǎng)圖鐵路電氣化改造規(guī)劃，考慮將長(zhǎng)春樞紐內(nèi)的部分工程提前實(shí)施，調(diào)整內(nèi)燃機(jī)車和電力機(jī)車換掛作業(yè)地點(diǎn)，優(yōu)化樞紐內(nèi)無改編中轉(zhuǎn)貨物列車運(yùn)輸徑路，釋放緊張區(qū)段運(yùn)輸能力。該方案在興隆山站增設(shè)機(jī)待線2條，滿足內(nèi)燃機(jī)車和電力機(jī)車的換掛作業(yè)條件。長(zhǎng)圖鐵路長(zhǎng)春—興隆山、興隆山—龍泉北、龍北聯(lián)絡(luò)線龍泉—長(zhǎng)春北段實(shí)施電氣化改造，電氣化線路長(zhǎng)度29.639 km，并對(duì)配套的通信、信號(hào)等設(shè)施進(jìn)行電氣化適應(yīng)性改造，工程投資9 643.43萬元。

該方案可以將圖們—北京方向間的上行14列/d、下行7列/d無改編中轉(zhuǎn)列車的運(yùn)行徑路由興隆山—龍泉北—長(zhǎng)春北—長(zhǎng)春調(diào)整至興隆山—龍泉—長(zhǎng)春東—長(zhǎng)春，將內(nèi)燃機(jī)車和電力機(jī)車換掛作業(yè)地點(diǎn)由長(zhǎng)春北站調(diào)整至興隆山站，可以將圖們方向與北京方向間無改編中轉(zhuǎn)列車分流。同時(shí)，由于龍泉北—長(zhǎng)春北間貨物列車對(duì)數(shù)減少，還可以進(jìn)一步將京哈鐵路哈爾濱—北京上行方向的部分直達(dá)列車移至長(zhǎng)春北—龍泉北—龍泉—長(zhǎng)春東—長(zhǎng)春徑路運(yùn)行。結(jié)合各區(qū)間能力利用情況，進(jìn)一步分流的京哈鐵路列車數(shù)量暫按10列/d考慮，根據(jù)計(jì)算，長(zhǎng)春—長(zhǎng)春北區(qū)段能力利用率可以降低至84.6%。

2.4 方案比選

（1）方案Ⅰ。優(yōu)點(diǎn)：有較大的能力富余，可以進(jìn)一步加開列車。缺點(diǎn)：增建第三線對(duì)既有京哈鐵路運(yùn)營(yíng)影響大，增建工程位于城區(qū)內(nèi)，與城市總體規(guī)劃和鐵路網(wǎng)規(guī)劃不符，而且隨著京哈高速鐵路進(jìn)一步分流京哈鐵路客運(yùn)量，京哈鐵路能力緊張的局面將有所緩解，為解決短期問題而建設(shè)的第三線，經(jīng)濟(jì)效益欠佳。

（2）方案Ⅱ。優(yōu)點(diǎn)：改造工程最少，工程投資最省，對(duì)既有線運(yùn)營(yíng)干擾最小。缺點(diǎn)：受龍泉北—長(zhǎng)春北能力影響，僅能分流京哈鐵路長(zhǎng)春—長(zhǎng)春北段8對(duì)/d貨物列車，長(zhǎng)春—長(zhǎng)春北段能力依然不足。如果需要進(jìn)一步分流，還需要增建復(fù)線提高該區(qū)段通過能力，投資大，工期長(zhǎng)，見效慢。

（3）方案Ⅲ。優(yōu)點(diǎn)：改造工程較小，對(duì)既有線運(yùn)營(yíng)干擾較小，工程投資較少，通過改變內(nèi)燃機(jī)車和電力機(jī)車換掛作業(yè)地點(diǎn)，既減少了興隆山—龍泉北—長(zhǎng)春北—長(zhǎng)春區(qū)段貨物列車對(duì)數(shù)，解決了京哈鐵路長(zhǎng)春—長(zhǎng)春北段能力緊張的問題；又可以減輕長(zhǎng)春北站無改編中轉(zhuǎn)作業(yè)壓力，還可以縮短圖們—北京方向無改編中轉(zhuǎn)貨物列車的運(yùn)行距離，降低運(yùn)營(yíng)成本。缺點(diǎn)：該方案雖然能夠解決目前長(zhǎng)春—長(zhǎng)春北段通過能力不足問題，但如果長(zhǎng)白鐵路客貨運(yùn)量進(jìn)一步增長(zhǎng)，列車對(duì)數(shù)進(jìn)一步增加，該段的能力不足問題會(huì)再次出現(xiàn)，還需要適時(shí)建設(shè)長(zhǎng)白鐵路至哈大高速鐵路旅客列車聯(lián)絡(luò)線。

（4）比選結(jié)果。方案Ⅰ存在施工難度大、施工過渡復(fù)雜、工程投資高、建設(shè)工期長(zhǎng)、遠(yuǎn)期能力浪費(fèi)嚴(yán)重、與相關(guān)規(guī)劃不符等問題；方案Ⅱ未能完全解決長(zhǎng)春—長(zhǎng)春北段能力不足問題，進(jìn)行復(fù)線改造的投資高，見效慢；方案Ⅲ將規(guī)劃長(zhǎng)圖電化改造工程中的長(zhǎng)春樞紐部分工程提前實(shí)施，改造工程少，工程投資較少，易于實(shí)施。方案Ⅲ優(yōu)化了運(yùn)行徑路，降低了運(yùn)營(yíng)成本，優(yōu)勢(shì)明顯，推薦采用長(zhǎng)春—興隆山—長(zhǎng)春北(含龍泉北—龍泉)電氣化方案作為長(zhǎng)春鐵路樞紐長(zhǎng)春—長(zhǎng)春北區(qū)段能力不足問題的解決方案。

3 結(jié)束語

長(zhǎng)春鐵路樞紐是哈大高速鐵路、長(zhǎng)吉城際鐵路、京哈鐵路、長(zhǎng)圖鐵路、長(zhǎng)白鐵路等鐵路干線的交匯點(diǎn)。長(zhǎng)春鐵路樞紐的暢通與否，直接關(guān)系到吉林省乃至我國(guó)東北地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，同時(shí)也會(huì)對(duì)全國(guó)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)運(yùn)行產(chǎn)生較大的影響。長(zhǎng)春鐵路樞紐通過能力不足問題的解決，有助于提高長(zhǎng)春鐵路樞紐綜合客、貨運(yùn)輸能力，對(duì)優(yōu)化樞紐內(nèi)各線路的布局，增強(qiáng)路網(wǎng)運(yùn)輸?shù)撵`活性，提高鐵路運(yùn)輸效率具有重要作用[9]。在研究樞紐通過能力不足解決方案時(shí)，需要結(jié)合中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃和樞紐總圖規(guī)劃，充分考慮解決問題的時(shí)效性，加快揭秘鐵路樞紐內(nèi)的區(qū)段能力。