城際與地鐵貫通運(yùn)營(yíng)及車站改造研究

常衛(wèi)平,劉 劍

(西安市軌道交通集團(tuán)有限公司，陜西 西安 710000)

機(jī)場(chǎng)城際鐵路(機(jī)場(chǎng)西—西安北)全長(zhǎng)29.3 km，設(shè)站10座，其中地下站3座，高架站6座，地面站1座，采用B型車6輛編組，設(shè)計(jì)時(shí)速100 km/h，于2019年9月開(kāi)通運(yùn)營(yíng)。

14號(hào)線(西安北—賀韶)線路長(zhǎng)13.8 km，設(shè)站8座均為地下站，設(shè)賀韶村停車場(chǎng)1座，于2021年6月開(kāi)通。根據(jù)《關(guān)中城市群都市區(qū)城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃》，機(jī)場(chǎng)城際(機(jī)場(chǎng)西—西安北)與14號(hào)線(西安北—賀韶)將貫通運(yùn)營(yíng)，統(tǒng)稱為地鐵14號(hào)線(見(jiàn)圖1)。

1 14號(hào)線概況

1.1 運(yùn)營(yíng)概況

機(jī)場(chǎng)城際(機(jī)場(chǎng)西—西安北)單一交路運(yùn)行，全日平峰行車間隔為9 min 43 s，全程運(yùn)行時(shí)分約33 min。14號(hào)線(西安北—賀韶)與機(jī)場(chǎng)城際貫通后，單一交路運(yùn)行，高峰行車間隔為5 min 25 s，低峰為8 min 31 s，單程運(yùn)行時(shí)間約54 min(見(jiàn)表1)。

表1 14號(hào)線運(yùn)營(yíng)概況

1.2 客流概況

1)機(jī)場(chǎng)城際。

機(jī)場(chǎng)城際沿線用地開(kāi)發(fā)薄弱，受票價(jià)及換乘便利性等因素影響，客流需求較低，自開(kāi)通以來(lái)(14號(hào)線貫通運(yùn)營(yíng)之前)，全日常態(tài)化單一平峰，近期日均客流約2.05萬(wàn)人，歷史單日最高客流3.19萬(wàn)人次。

2)14號(hào)線貫通運(yùn)營(yíng)。

根據(jù)客流預(yù)測(cè)報(bào)告，2021年底，14號(hào)線與機(jī)場(chǎng)線貫通運(yùn)營(yíng)半年后，全線日均客運(yùn)量約7.18萬(wàn)人次，高峰小時(shí)斷面客流0.35萬(wàn)人次/h，客運(yùn)強(qiáng)度約0.17萬(wàn)人次/km(見(jiàn)圖2)。

結(jié)合斷面和乘降分布情況，14號(hào)線貫通后東段客流高于西段客流，西段仍以機(jī)場(chǎng)與北客站之間，中長(zhǎng)距離直通樞紐出行為主，東段以沿線通勤、生活、通學(xué)出行及與北客站交換量為主，通勤占較大比重。

1.3 研究必要性

在既有配線條件下，單一交路服務(wù)水平均較低。如開(kāi)行機(jī)場(chǎng)西—北客站直達(dá)列車，則全線行車間隔不均衡，整體服務(wù)水平下降明顯。因此研究改造車站，優(yōu)化開(kāi)行方案，兼顧東西段不同客流特征需求，盡可能保證均勻行車間隔，避免大間隔出現(xiàn)。14號(hào)線既有線路配線圖見(jiàn)圖3。

2 車站改造方案分析

2.1 改造車站選擇分析

2.1.1 線路概況

機(jī)場(chǎng)城際段(機(jī)場(chǎng)西—北客站)線路長(zhǎng)約29.31 km，共設(shè)站9座，其中地面站1座：秦漢新城站，高架站6座：渭河南、秦宮、長(zhǎng)陵、擺旗寨、藝術(shù)中心和空港新城站，地下站3座：北客站、機(jī)場(chǎng)和機(jī)場(chǎng)西站。14號(hào)線(北客站—賀韶)線路長(zhǎng)約13.65 km，共設(shè)站8座，均為地下站，2021年6月與機(jī)場(chǎng)城際貫通試運(yùn)行。

2.1.2 改造車站選擇分析

1)結(jié)合車站設(shè)置條件，應(yīng)優(yōu)先地面站，其次為高架站。全線共設(shè)1座地面站，6座高架站，車站選擇時(shí)應(yīng)盡量接近北客站。

2)結(jié)合運(yùn)營(yíng)線路條件、改造實(shí)施條件，選擇改造影響程度最小的車站。

3)根據(jù)機(jī)場(chǎng)城際鐵路設(shè)計(jì)方案，秦宮站原車站里程為YDK7+659(新增站)，后將其調(diào)整至里程YDK9+624，原車站里程位置線路平縱留有加站條件，因此本次研究重點(diǎn)針對(duì)秦漢新城站、秦宮站以及新增車站3個(gè)方案進(jìn)行研究(見(jiàn)圖4)[1]。

2.2 秦漢新城站改造方案分析

2.2.1 車站線路條件

秦漢新城為全線唯一一座地面站，正線為路基段，路基填方高度約3.4 m。線路平面右線為直線，左線在車站前后分別設(shè)4組R-5 000 m的曲線，縱斷面左右線的坡段為-3.5‰(250 m)下坡、0‰(585 m)平坡和4‰(241.071 m)的上坡。

秦漢新城站北側(cè)為鐵路貨北環(huán)線，車站距鐵路之間現(xiàn)狀設(shè)有綠化帶，車站結(jié)構(gòu)邊距鐵路約23 m，需在車站北側(cè)擴(kuò)建站臺(tái)約3 m，同時(shí)新建股道，與正線和存車線銜接(見(jiàn)圖5)。

2.2.2 車站建筑及結(jié)構(gòu)改造分析

1)車站建筑改造方案。

秦漢新城站改造主要涉及北側(cè)墻體及部分幕墻拆除、擴(kuò)建北側(cè)站臺(tái)、軌道，以及增建軌道的圍護(hù)結(jié)構(gòu)。

車站北側(cè)改造范圍在站臺(tái)門結(jié)構(gòu)起點(diǎn)YDK11+876至站臺(tái)門結(jié)構(gòu)終點(diǎn)YDK11+994，共118 m，改造需增加北向站臺(tái)寬度2.8 m，及軌行區(qū)寬度4 m，共6.8 m。增加建筑面積約1 000 m2(見(jiàn)圖6)[2]。

2)車站結(jié)構(gòu)形式。

秦漢新城站結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)采用混凝土梁筏基礎(chǔ)，車站共設(shè)置4個(gè)附屬出入口(兩個(gè)綜合出入口)。該站兩側(cè)區(qū)間為路基區(qū)間。本工程±0.000絕對(duì)高程為383.317(1985國(guó)家高程標(biāo)準(zhǔn))；地面高程為379.267，軌頂相對(duì)標(biāo)高為-1.050，行車層為站臺(tái)板下層，相對(duì)標(biāo)高為-1.590(見(jiàn)圖7)。

車站主體北側(cè)采用樁+錨索支護(hù)。主體圍護(hù)樁均為φ600@1 000 mm，錨索間距為一樁一錨。錨索錨固段直徑φ150 mm，傾角15°，錨索采用(重復(fù)分段)二次高壓注漿工藝。

3)車站結(jié)構(gòu)改造方案。

按照北側(cè)新增一股道方案，結(jié)構(gòu)需要在既有車站北側(cè)新增一跨單層框架結(jié)構(gòu)，新增結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度約118 m，寬度約6.8 m。層高為7.74 m。結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)建議與原結(jié)構(gòu)保持一致，采用混凝土梁筏基礎(chǔ)，利于新舊結(jié)構(gòu)變形協(xié)調(diào)。新增結(jié)構(gòu)通過(guò)變形縫與原結(jié)構(gòu)脫開(kāi)。

4)改造對(duì)既有線路運(yùn)行影響。

a.改造后影響原先建筑北向二疏散口(站臺(tái)疏散口及物業(yè)地下設(shè)備區(qū)疏散口)；

b.車站改造范圍在地鐵軌道線路與鐵路線路中間區(qū)域，寬度約14 m，施工過(guò)程中需解決施工人、機(jī)、料如何運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)。

2.3 秦宮站改造方案分析

2.3.1 車站線路條件

秦宮站為高架兩層車站，車站南側(cè)設(shè)有一層商業(yè)區(qū)。東側(cè)線路平面設(shè)有R-3 500 m的曲線，其余段落為直線段；縱斷面左右線坡段為3.4‰(500 m)上坡、0‰(340 m)平坡和-26‰(300 m)下坡。

秦宮站北側(cè)增設(shè)股道，需新建約0.4 km高架橋，并增設(shè)兩組9號(hào)道岔與正線連接。車站西側(cè)原單渡線拆除，并在東側(cè)增設(shè)單渡線(見(jiàn)圖8)。

2.3.2 橋梁改造分析

秦宮站進(jìn)站端橋梁孔跨布置為6孔30 m簡(jiǎn)支梁，出站端橋梁孔跨布置為1聯(lián)(24.8+25+27.3)m連續(xù)梁+6孔30 m簡(jiǎn)支梁。

1)改造方案。

改造方案需在進(jìn)站端新建一聯(lián)3×30 m變寬連續(xù)梁(道岔梁)，出站端新建一聯(lián)6×30 m變寬連續(xù)梁(道岔梁)，接軌區(qū)范圍外采用6孔30 m簡(jiǎn)支梁+2孔26.3 m簡(jiǎn)支梁+1孔24.8 m簡(jiǎn)支梁+1孔25 m簡(jiǎn)支梁+1孔27.3 m簡(jiǎn)支梁。橋梁改造工程量見(jiàn)表2。

表2 橋梁改造工程量

2)實(shí)施難度分析。

a.既有線高架橋改造需中斷機(jī)場(chǎng)城際運(yùn)營(yíng)，時(shí)間預(yù)估約30 d。

b.新建梁體采用滿堂支架施工，平推就位，施工場(chǎng)地位于機(jī)場(chǎng)城際線與貨運(yùn)北環(huán)線之間，綠帶寬度有限，實(shí)施難度大。

2.3.3 車站建筑及結(jié)構(gòu)改造分析

1)秦宮站車站建筑改造內(nèi)容。

秦宮站改造主要涉及拆除北側(cè)鋼屋架墻體，增建橋梁、站臺(tái)軌道，以及新增站臺(tái)上雨棚(見(jiàn)圖9)。

車站北側(cè)改造范圍在站臺(tái)門土建結(jié)構(gòu)起點(diǎn)里程右DK9+565.953到站臺(tái)門土建結(jié)構(gòu)終點(diǎn)里程右DK9+683.953，共118 m，改造需增加北向站臺(tái)寬度2.8 m，及軌行區(qū)寬度4 m，共6.8 m。增加建筑面積約1 000 m2。

2)車站結(jié)構(gòu)形式。

車站站臺(tái)層以下為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，站臺(tái)層以上為鋼結(jié)構(gòu)，物業(yè)開(kāi)發(fā)部分為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。車站耐火等級(jí)為一級(jí)，防水等級(jí)地下室為一級(jí)，站臺(tái)層屋面一級(jí)，抗震設(shè)防等級(jí)為8度。

3)車站結(jié)構(gòu)改造方案。

按照北側(cè)新增一股道方案，結(jié)構(gòu)需在車站北側(cè)新增一跨兩層框架結(jié)構(gòu)，新增結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度約118 m，寬度約6.8 m，高約為10.80 m。結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)建議與原結(jié)構(gòu)保持一致，采用鉆孔灌注樁，利于新舊結(jié)構(gòu)變形協(xié)調(diào)，新增結(jié)構(gòu)通過(guò)變形縫與原結(jié)構(gòu)脫開(kāi)。

4)改造對(duì)既有線路運(yùn)行影響。

a.改造范圍主要在北側(cè)區(qū)域，需增加高架橋梁站臺(tái)。

b.鋼屋面局部破除北側(cè)墻體，在新增橋梁上增加局部鋼屋頂與原屋頂連接，對(duì)既有線運(yùn)行不造成影響，但局部破除會(huì)影響到結(jié)構(gòu)安全，需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)驗(yàn)算。

2.4 新增車站改造方案分析

2.4.1 車站周邊及線路條件

1)車站周邊規(guī)劃及現(xiàn)狀。

新增車站位于渭河南站至秦宮站之間，距渭河南站約4.6 km，距秦宮站約2 km。車站設(shè)置于規(guī)劃路與咸銅鐵路之間綠化帶內(nèi)，鐵路線間距為4.2 m，高架橋距道路紅線約9 m，距鐵路用地邊界約11 m，周邊規(guī)劃為居住和文物保護(hù)用地，現(xiàn)狀為空地。

2)車站線路條件。

新增車站站中心里程為YDK7+659，軌面距地面約13 m，為高架雙島四線站。新增站前后區(qū)間線路平面為直線段；縱坡左線設(shè)計(jì)為-6‰(300 m)下坡、0‰(350 m)平坡和-3‰(1 250 m)下坡，右線設(shè)計(jì)為-6‰(300 m)下坡、0.2‰(200 m)上坡、-0.2‰(150 m)下坡和-3‰(950 m)下坡，車站設(shè)置于平坡處(見(jiàn)圖10)。

2.4.2 橋梁改造分析

新增車站改造范圍內(nèi)橋梁孔跨布置為3孔30 m簡(jiǎn)支梁+4孔25 m簡(jiǎn)支梁+1孔26.56 m簡(jiǎn)支梁+7孔30 m簡(jiǎn)支梁。

1)改造方案。

橋梁改造以減少改造范圍，降低改造對(duì)既有線路影響為原則，橋梁改造方案采取。

a.接軌區(qū)外新建橋梁，采用簡(jiǎn)支梁，工程實(shí)施時(shí)可不中斷運(yùn)營(yíng)。

b.接軌區(qū)范圍內(nèi)受軌道專業(yè)要求限制，采用連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，工程實(shí)施需中斷運(yùn)營(yíng)[3]。

c.橋跨布置采用對(duì)孔形式，在接軌位置利用既有橋墩，在其兩側(cè)新建輔助墩受力。

改造方案需在進(jìn)站端新建一聯(lián)25 m+25 m+30 m+30 m+30 m+30 m等寬連續(xù)梁(道岔梁)，出站端新建一聯(lián)5×30 m等寬連續(xù)梁(道岔梁)，接軌區(qū)范圍外線路上、下行均采用2孔25 m簡(jiǎn)支梁+1孔25.56 m簡(jiǎn)支梁+2孔30 m簡(jiǎn)支梁。橋梁改造工程量見(jiàn)表3。

表3 橋梁改造工程量

2)實(shí)施難度分析。

a.既有線高架橋改造需中斷機(jī)場(chǎng)城際運(yùn)營(yíng)，時(shí)間預(yù)估約30 d。

b.新建梁體采用滿堂支架施工，平推就位。施工場(chǎng)地位于機(jī)場(chǎng)城際線與貨運(yùn)北環(huán)線之間，綠帶寬度有限，實(shí)施難度大。

2.4.3 車站建筑及結(jié)構(gòu)改造分析

1)新增站改造內(nèi)容。

新增車站為高架站，改造中需增加站臺(tái)、軌道、橋梁，及在既有橋梁基礎(chǔ)上重新設(shè)計(jì)擴(kuò)建車站功能，滿足車站功能疏散要求，增加預(yù)算較多。

2)改造對(duì)既有線路運(yùn)行影響。

加減橋梁及新增車站過(guò)程中，土建施工會(huì)對(duì)既有車輛運(yùn)行產(chǎn)生影響。需合理組織施工工序，避免中斷交通。

2.5 推薦改造方案

秦宮站、新增車站方案均需中斷運(yùn)營(yíng)約30 d，實(shí)施改造難度大，國(guó)內(nèi)尚無(wú)停運(yùn)改造案例。故本次研究推薦對(duì)秦漢新城站進(jìn)行改造，主要改造內(nèi)容：

1)車站北側(cè)增設(shè)股道，與正線、既有存車線銜接。

2)車站北側(cè)墻體及部分幕墻拆除，擴(kuò)建北側(cè)站臺(tái)、軌道，以及增建新建軌道的圍護(hù)結(jié)構(gòu)。

3)對(duì)通信、信號(hào)、綜合監(jiān)控、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警、環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控和門禁進(jìn)行改造。為新增線路配套設(shè)置架空柔性接觸網(wǎng)，架設(shè)形式為全補(bǔ)償柔性簡(jiǎn)單鏈型懸掛。

3 行車組織方案研究

3.1 線路及行車組織條件

1)14號(hào)線西段平均站間距3.66 km，東段平均站間距1.70 km，全線平均站間距為2.68 km。

2)限界計(jì)算采用設(shè)計(jì)最高行車速度為100 km/h，車站設(shè)計(jì)過(guò)站速度不大于55 km/h。

3)列車編組：機(jī)場(chǎng)城際段(機(jī)場(chǎng)西—北客站)、14號(hào)線(北客站—賀韶)均為B型車6輛編組。

4)系統(tǒng)規(guī)模：按高峰小時(shí)最大開(kāi)行列車24對(duì)/h，最小行車間隔2.5 min控制。

3.2 行車組織方案

1)改造前。

全線列車開(kāi)行單一交路(機(jī)場(chǎng)西站—賀韶站)，直達(dá)列車與普通列車開(kāi)行比例為1∶3，直達(dá)列車停靠2站(秦漢新城站、藝術(shù)中心站)。在既有配線條件下，14號(hào)線開(kāi)行機(jī)場(chǎng)西—北客站直達(dá)列車，全線行車間隔不均衡，最大間隔達(dá)10 min，整體服務(wù)水平下降明顯。

2)改造后。

在全線列車開(kāi)行單一交路(機(jī)場(chǎng)西站—賀韶站)的基礎(chǔ)上，開(kāi)行秦漢新城站—賀韶站小交路。直達(dá)列車、普通列車與小交路列車開(kāi)行比例為1∶3∶1，直達(dá)列車?？?站(秦漢新城站、藝術(shù)中心站)(見(jiàn)表4)。

表4 改造后方案主要指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表

14號(hào)線在開(kāi)行直達(dá)、普通列車的基礎(chǔ)上，通過(guò)改造秦漢新城站，可開(kāi)行秦漢新城—賀韶站小交路列車，線路東段行車間隔可優(yōu)化至5 min左右。

4 結(jié)語(yǔ)

機(jī)場(chǎng)城際段(機(jī)場(chǎng)西—北客站)與14號(hào)線(北客站—賀韶)貫通運(yùn)營(yíng)，雖稱其為城際與地鐵的貫通運(yùn)營(yíng)，但其制式標(biāo)準(zhǔn)與地鐵基本一致，為兩線貫通提供了技術(shù)基礎(chǔ)。機(jī)場(chǎng)城際設(shè)計(jì)實(shí)施較早，在貫通運(yùn)營(yíng) 時(shí)存在服務(wù)水平較低的問(wèn)題，本文通過(guò)研究改造既有站，增開(kāi)直達(dá)列車及小交路，可適當(dāng)提高服務(wù)水平，為運(yùn)營(yíng)單位可提供參考。