濰煙鐵路引入濰坊樞紐線路及站場改建方案比選

尹貽新，孫洪斌

(1.濟青高速鐵路有限公司，濟南 250014；2.山東鐵路投資控股集團有限公司，濟南 250014)

“十三五”期間，我國鐵路交通建設(shè)碩果累累，鐵路通車里程達14.6萬km，其中高鐵運營里程約3.8萬km。鐵路的建成通車，極大地方便了沿線居民出行，也深刻影響著城市的發(fā)展與規(guī)劃。隨著鐵路路網(wǎng)愈加稠密，鐵路設(shè)計過程中，新建鐵路線路方案選擇和接軌站改建方案設(shè)計難度越來越大。針對新建鐵路引入樞紐線路及站場改建方案，國內(nèi)外許多學(xué)者及工程技術(shù)人員從多個角度進行了探討。劉超[1]運用層次分析法結(jié)合模糊綜合評價法，系統(tǒng)建立了鐵路接軌方案評價體系及評價指標(biāo)。魏建威[2]針對鐵路經(jīng)過規(guī)劃經(jīng)濟區(qū)并同時穿越國道、高速公路及多條鐵路的復(fù)雜情況，對多種方案不利因素進行了分析歸納并提出了解決方案。Huang等[3]利用計算機輔助技術(shù)，探討應(yīng)用實時、動態(tài)、三維建筑物信息模型進行線路設(shè)計的可行性，并與傳統(tǒng)線路選擇方法進行了對比。謝金梅[4]從主要貨流方向、接軌站條件、工程費、運營費及城市規(guī)劃等諸多影響因素方面，對線路接軌方案進行研究，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟比選，最終確定合理的接軌方案。Blum等[5]通過分析高鐵與航空等運輸方式之間的相互促進作用，高鐵對區(qū)域、城鄉(xiāng)的影響，提出高鐵建設(shè)方案。武巍等[6]采用鐵路網(wǎng)規(guī)劃的選線方法，通過對方案的比選、評估確定最優(yōu)選線方案。Shad等[7]利用TOPSIS法從經(jīng)濟、社會及環(huán)境角度對現(xiàn)有車站情況、發(fā)展定位進行分析評價，從而確定最終站場改建方案。侯磊[8]通過分析中蘭客運專線和蘭州西站現(xiàn)狀，結(jié)合蘭州西站站場布置及高速場和普速場之間跨線聯(lián)絡(luò)線設(shè)置條件，提出中蘭客運專線引入蘭州西站方案。Ye等[9]以建設(shè)綠色工程評價標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，考慮鐵路建設(shè)特點，在此基礎(chǔ)上提出鐵路綠色方案評價方法。朱珂雨[10]在總結(jié)國內(nèi)外關(guān)于綠色鐵路相關(guān)研究結(jié)果的基礎(chǔ)上，提出了沿海地區(qū)高速鐵路環(huán)境線路方案選擇的內(nèi)涵、技術(shù)發(fā)展、流程及高速鐵路建設(shè)中的環(huán)境保護對策。Ambrosino等[11]利用線性規(guī)劃模型，尤其是整數(shù)線性規(guī)劃模型，對線路、樞紐選址問題進行了研究。卿三惠等[12]基于對鐵路重大工程地質(zhì)問題的研究和認識，在初選線路后，結(jié)合技術(shù)條件、重要經(jīng)濟區(qū)位、自然資源開發(fā)等進行綜合論證，選擇最佳路線方案。

當(dāng)前的鐵路引入樞紐方案研究，主要根據(jù)常用的評價體系和評價指標(biāo)，對方案的經(jīng)濟性、可行性進行評價，從而確定線路和接軌站改建方案。然而鐵路項目尤其是高速鐵路建設(shè)具有投資多、建設(shè)周期長、后期改建成本高及實施難度大等特點，項目建成通車后對局部交通網(wǎng)乃至區(qū)域交通格局都將產(chǎn)生重大而深遠的影響。因此，在確定高速鐵路線路引入樞紐方案時，必須根據(jù)國家中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃、地方綜合交通規(guī)劃、城市發(fā)展布局等對區(qū)域鐵路網(wǎng)格局進行預(yù)測，充分考慮本項目建成后與國家鐵路網(wǎng)的通達性、行車組織的合理性及旅客出行的便利性等因素?；诖?，文中根據(jù)以往的評價指標(biāo)并考慮樞紐既有鐵路現(xiàn)狀、在建鐵路進展及規(guī)劃鐵路走向等對濰煙鐵路引入濰坊樞紐線路方案、接軌站改建方案的影響進行詳細分析，通過綜合比選確定推薦方案。

1 濰煙鐵路概況

濰煙鐵路位于山東省東北部沿海地區(qū)，線路自濰坊樞紐引出后呈西南-東北走向，新建正線長度為235.48 km，設(shè)計速度350 km·h-1。濰煙鐵路是山東省綜合交通網(wǎng)規(guī)劃中北部沿海高鐵通道的重要線路，承擔(dān)城際鐵路功能，可與山東半島以外國家鐵路網(wǎng)互聯(lián)互通，也是規(guī)劃渤?？绾Ｍǖ赖暮蠓酵?。項目建設(shè)可推進區(qū)域資源共享、實現(xiàn)區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展，對強化煙臺、威海地區(qū)對外客運通道、完善綜合交通運輸體系、促進沿線旅游經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義。

2 濰坊鐵路樞紐分析

2.1 樞紐既有鐵路概況

濰坊地區(qū)鐵路路網(wǎng)稠密，鐵路交通四通八達，膠濟鐵路、膠濟客專、濟青高鐵、德大鐵路等8條鐵路均在濰坊地區(qū)通過。濰坊樞紐內(nèi)客運業(yè)務(wù)主要由膠濟客專濰坊站、濟青高鐵濰坊北站承擔(dān)。樞紐內(nèi)貨運業(yè)務(wù)主要由膠濟鐵路濰坊站、德大鐵路大家洼站、大萊龍鐵路昌邑北站等承擔(dān)。濰坊樞紐如圖1所示。

圖1 濰坊鐵路樞紐

1)濰坊站。濰坊站位于濰坊市區(qū)內(nèi)，站場規(guī)模為4臺12線，其中貨運場5條到發(fā)線、客運場3臺7線，設(shè)存車線4條，為膠濟客專中間站。

2)濰坊北站。濰坊北站為濟南至青島高鐵客運站，車站規(guī)模為4臺12線，預(yù)留京滬二通道站場規(guī)模為3臺8線，總規(guī)模為7臺20線。通過設(shè)置聯(lián)絡(luò)線連通東營至青島、煙臺方向，臨沂至濟南、煙臺方向。

2.2 在建鐵路概況

1)黃大鐵路。黃大鐵路起點為朔黃鐵路黃驊南站，線路自西北側(cè)引入濰坊樞紐，并行既有德大鐵路引入大家洼站，為Ⅰ級電氣化鐵路。黃大鐵路是環(huán)渤海鐵路通道的重要組成部分，建成后可增強路網(wǎng)的機動性和靈活性，完善陸海聯(lián)運。

2)濰萊鐵路。濰萊鐵路起點為濟青高鐵濰坊北站，接入青榮城際鐵路萊西北站，為設(shè)計速度350 km·h-1的高速鐵路，項目于2018年1月開工，建設(shè)工期36個月。

2.3 規(guī)劃津濰、濰新鐵路

在已建成的國家高速鐵路網(wǎng)基礎(chǔ)上，2016年國務(wù)院批準(zhǔn)了《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》，提出打造以“八縱八橫”主通道為骨架的國家高速鐵路網(wǎng)，津濰鐵路系規(guī)劃高速鐵路骨架之沿海通道與京滬二通道的共線段落。津濰鐵路東營至濰坊段落，結(jié)合沿線工業(yè)園區(qū)與自然保護區(qū)的分布、地方站位訴求以及繞避地質(zhì)沉降區(qū)的要求，對線路方案進行了比選，推薦濰坊濱海設(shè)站方案。濰煙鐵路引入濰坊樞紐按推薦的東營至濰坊段線路方案考慮。東濰段路線方案如圖2所示。

圖2 津濰鐵路東濰段線路方案

3 濰坊城市規(guī)劃與鐵路運量分析

3.1 濰坊城市規(guī)劃

濰坊市位于山東省北部沿海地區(qū)，是山東半島城市群的重要城市之一，2020年規(guī)劃中心城區(qū)人口為175萬人，城市建設(shè)用地控制在203 km2。濰坊市提出打造以濰坊中心城市為主，昌樂、濱海新城等五城區(qū)為輔，東南部及西部區(qū)縣為兩翼的經(jīng)濟新格局。近年來濰坊市將近郊區(qū)和北部濱海新城列為主要發(fā)展對象，尤其將濱海新城列為發(fā)展的重中之重，培育其為濰坊城市發(fā)展的主要增長點，并規(guī)劃高速鐵路、高速公路引入，完善建設(shè)多層次、多功能的交通體系。濰坊作為山東半島地區(qū)通往山東內(nèi)陸腹地之鎖鑰，已構(gòu)建了公路、鐵路、航空、水運俱全的綜合運輸格局。

3.2 鐵路運量分析

濰煙鐵路客流預(yù)測主要依據(jù)區(qū)域經(jīng)濟、交通發(fā)展規(guī)劃及客運市場分析，參照沿線地區(qū)經(jīng)濟概況、人口、生活水平與出行習(xí)慣及其他交通方式客流調(diào)查，擬定吸引區(qū)未來的經(jīng)濟結(jié)構(gòu)和交通路網(wǎng)，研究預(yù)測客流的產(chǎn)生與吸引，進行項目客流的合理分擔(dān)預(yù)測。濰煙鐵路連接濰坊濱海新區(qū)、昌邑市以及煙臺的萊州市、招遠市、龍口市、蓬萊市、煙臺市區(qū)等地區(qū)，間接吸引威海地區(qū)客流，其中沿線途經(jīng)地區(qū)人口近1 000萬人，主要承擔(dān)沿線地區(qū)的旅客運輸任務(wù)，還承擔(dān)少量煙臺、威海地區(qū)與濟南及以遠的旅客交流。根據(jù)山東省城際鐵路和濟南都市圈鐵路網(wǎng)規(guī)劃以及相關(guān)項目研究，新線建成后銜接青榮城際、津濰鐵路，客運通道效應(yīng)將充分發(fā)揮，鐵路客運服務(wù)水平將大大提升，客運量將迅猛增長。

年度通道客運量分為趨勢運量、轉(zhuǎn)移運量和誘增運量三部分，經(jīng)過運量分析[13-17]，預(yù)測濰煙通道客運量初期、近期、遠期分別為784萬人、1 196萬人、1 636萬人。根據(jù)客流密度、不同客流成分的流量、流向及對應(yīng)等級的旅客列車年輸送能力，合理確定區(qū)段客車對數(shù)及樞紐內(nèi)列車開行方案。

濰坊樞紐主要為通過車流，只有少部分始發(fā)終到列車。近/遠期辦理始發(fā)終到動車組列車18/23對，辦理通過動車組列車269/329對(不含膠濟客專通過車組)，其中通過動車組列車主要為濟青高鐵本線車流，其次為本線津濰鐵路及煙臺方向車流和濟南至萊西方向車流。濰坊樞紐客車交流如圖3所示。

圖3 濰坊樞紐客車交流

4 引入濰坊樞紐線路方案

根據(jù)津濰鐵路線路走向，結(jié)合濰坊城市規(guī)劃及綜合運輸布局、經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃和既有客運站能力、客車交流特點等相關(guān)控制因素[18-22]，濰煙鐵路引入濰坊地區(qū)提出兩個線路方案，分別為濰坊濱海接軌線路方案(簡稱“方案Ⅰ”)和昌邑南接軌線路方案(簡稱“方案Ⅱ”)。其中濰坊濱海接軌線路方案考慮自然保護區(qū)控制因素，又分別研究了中穿自然保護區(qū)濰坊濱海接軌線路方案(簡稱“方案Ⅰ(a)”)和繞避自然保護區(qū)濰坊濱海接軌線路方案(簡稱“方案Ⅰ(b)”)。引入濰坊樞紐線路方案如圖4所示。

圖4 引入濰坊樞紐線路方案

4.1 線路方案Ⅰ(a)

線路走行于濰坊北部沿海，跨越膠萊河，距昌邑市北側(cè)約14 km處設(shè)昌邑北站，出站后向西走行，跨越濰河、大萊龍鐵路，在榮烏高速公路北側(cè)與之并行，以隧道形式穿越自然保護區(qū)后向西走行，接軌于津濰鐵路濰坊濱海站。研究范圍內(nèi)濰煙鐵路長79.28 km，工程投資117.58億元。

4.2 線路方案Ⅰ(b)

為徹底消除穿越自然保護區(qū)安全隱患，研究了線路繞避自然保護區(qū)方案。線路由樞紐東北側(cè)引入，先后跨越膠萊河、大萊龍鐵路、榮烏高速公路，于昌邑市北側(cè)約10 km設(shè)昌邑北站，出站后折向西，走行于自然保護區(qū)南側(cè)，繞避自然保護區(qū)后折向西北走行，接軌于津濰鐵路濰坊濱海站。該方案線路與濰萊鐵路并行段長度較長且距離較近，路網(wǎng)格局較差。研究范圍內(nèi)濰煙鐵路長84.802 km，工程投資120.42億元。

4.3 線路方案Ⅱ

線路由樞紐東北側(cè)引入，于平度市西北側(cè)約37 km設(shè)平度西站，出站后繼續(xù)向西南，先后跨越澤河、榮烏高速公路、膠萊河后折向南，接軌于濰萊鐵路昌邑南站。研究范圍內(nèi)濰煙鐵路長57.146 km，工程投資81.15億元。

4.4 線路方案比選

方案Ⅱ，新建線路長度最短，工程投資最少，同時繞避了自然保護區(qū)、不均勻沉降區(qū)域。經(jīng)工程經(jīng)濟性、運營安全性及路網(wǎng)通達性綜合比較并結(jié)合地方城市規(guī)劃[23-26]，推薦采用濰萊鐵路昌邑南站接軌方案。各方案優(yōu)缺點分析如表1所示。

表1 線路方案優(yōu)缺點分析

5 接軌站改建方案

昌邑南站是在建濰萊鐵路中間站，車場規(guī)模為2臺4線，車站路基已填筑至設(shè)計高程，邊坡防護大部分完成，大里程橋梁結(jié)構(gòu)及無砟軌道板已施工完成，尚未鋪軌。

考慮到運輸組織、接軌站發(fā)車能力、濰萊鐵路施工完成情況及開通時間要求等因素，分別對區(qū)間接軌方案(簡稱“方案Ⅰ”)、區(qū)間接軌增設(shè)到發(fā)線方案(簡稱“方案Ⅱ”)、站內(nèi)萊西端接軌增設(shè)到發(fā)線方案(簡稱“方案Ⅲ”)和站內(nèi)濰坊端接軌增設(shè)到發(fā)線方案(簡稱“方案Ⅳ”)進行研究分析。

5.1 接軌站改建方案Ⅰ

濰煙鐵路于接軌站東北側(cè)引入后采用42號道岔在濰萊鐵路區(qū)間正線接軌，設(shè)置走行線接入站內(nèi)到發(fā)線。車站規(guī)模不變，車站萊西端咽喉區(qū)相應(yīng)改建，站臺端部至膠萊河特大橋區(qū)段路基兩側(cè)幫填。膠萊河特大橋15個墩、14孔梁需改建為路基，站內(nèi)路基兩側(cè)需幫填，已施工完成的部分邊坡防護工程需拆除改建。改建后站場平面布置如圖5所示。

圖5 接軌站改建方案Ⅰ平面布置

5.2 接軌站改建方案Ⅱ

濰煙鐵路于接軌站東北側(cè)引入后采用42號道岔在濰萊鐵路區(qū)間正線接軌，設(shè)置走行線接入站內(nèi)到發(fā)線。車站規(guī)模增加2條到發(fā)線改為2臺6線，將原寬為8 m的側(cè)式站臺改為寬為12 m的島式站臺。大小里程咽喉區(qū)均需進行改建，站房向北側(cè)調(diào)整。膠萊河特大橋15個墩、14孔梁需改建為路基，站內(nèi)路基兩側(cè)需幫填，已施工完成的部分邊坡防護、站臺擋墻等需拆除改建。改建后站場平面布置如圖6所示。

圖6 接軌站改建方案Ⅱ平面布置

5.3 接軌站改建方案Ⅲ

濰煙鐵路于接軌站東北側(cè)引入后采用42號道岔在站內(nèi)萊西端接軌，設(shè)置走行線接入站內(nèi)到發(fā)線。車站規(guī)模增加2條到發(fā)線改為2臺6線，將原450 m×8 m的側(cè)式站臺改為482 m×12 m的島式站臺。大小里程咽喉區(qū)均需進行改建，站臺需整體向濰坊方向平移154 m。站內(nèi)路基兩側(cè)需幫填，已施工完成的部分邊坡防護、站臺擋墻等需拆除改建。改建后站場平面布置如圖7所示。

圖7 接軌站改建方案Ⅲ平面布置

5.4 接軌站改建方案Ⅳ

濰煙鐵路于接軌站東北側(cè)引入后與站內(nèi)到發(fā)線貫通，車站小里程端咽喉區(qū)設(shè)道岔與濰萊鐵路正線連通。車站規(guī)模增加2條到發(fā)線改為2臺6線。側(cè)式站臺改為寬14 m島式站臺，臨靠正線側(cè)設(shè)置站臺屏蔽門，站臺需向濰坊端平移約60 m。大小里程咽喉區(qū)改建，站房向北側(cè)調(diào)整。該方案膠萊河特大橋無需改建，站內(nèi)路基兩側(cè)需幫填，已施工完成的部分邊坡防護等需拆除改建。改建后站場平面布置如圖8所示。

圖8 接軌站改建方案Ⅳ平面布置

5.5 方案比選

從運輸組織、濰萊鐵路改建工程量、乘客出行便捷性及對濰萊鐵路正常開通影響等角度進行分析，方案Ⅳ運輸組織靈活，拆除改建工程量小，方便乘客出行，且不影響濰萊鐵路鋪軌及正常開通，故推薦采用。各方案優(yōu)缺點分析如表2所示。

表2 接軌站改建方案優(yōu)缺點分析

6 結(jié) 論

1)濰煙鐵路引入濰坊鐵路樞紐推薦方案與《山東省綜合交通網(wǎng)中長期發(fā)展規(guī)劃》相契合，優(yōu)化了魯東地區(qū)鐵路網(wǎng)結(jié)構(gòu)，行車組織靈活，可實現(xiàn)多方向與國家鐵路網(wǎng)連通，完善了煙臺、威海地區(qū)對外客運通道。

2)高速鐵路引入樞紐方案需考慮城市發(fā)展規(guī)劃、樞紐布局、綜合交通規(guī)劃等多種因素，是一個綜合性、系統(tǒng)性問題，涉及到路網(wǎng)通達性、行車組織協(xié)調(diào)性、工程投資經(jīng)濟性、施工難易程度等問題，需進行綜合研究后確定。

3)高速鐵路建設(shè)要站在全局角度分析路網(wǎng)結(jié)構(gòu)，充分考慮后期線路的發(fā)展規(guī)劃，提前進行路網(wǎng)規(guī)劃、布局。新建線路應(yīng)根據(jù)規(guī)劃預(yù)留后期線路的接軌條件，避免后期線路接軌引起既有工程大拆大建，造成浪費。