向塘西編組站改擴建方案研究

向塘西編組站改擴建方案研究

1級八航站樓型西聯(lián)排站是中國鐵路華東路網(wǎng)的重要網(wǎng)絡(luò)編輯站。這是“五六”期間路的最大網(wǎng)絡(luò)編輯站。設(shè)計將混合式二級七場站型,改建為雙向縱列式三級八場站型,同步進行電氣化改造,并滿足京九鐵路北段5000t列車在該站的作業(yè)辦理。改擴建工程開工于2009年3月,竣工于2011年5月,于2011年6月實現(xiàn)全部改建完成并投入運營,現(xiàn)正對華東鐵路網(wǎng)貨物運輸發(fā)揮著巨大支撐作用。作為大型既有車站的改擴建設(shè)計方案的成功運用,本文通過詳細介紹已開通運營的路網(wǎng)性編組站———向塘西編組站的改擴建設(shè)計中的影響因素、設(shè)計思路、設(shè)計方案、設(shè)計特點,多角度探討車站設(shè)計過程及方案,以期對類似既有改擴建車站設(shè)計提供參考和借鑒。2當(dāng)前池塘西部團隊的基本情況2.1大鐵路通道向塘西編組站位于江西省南昌市,是南昌鐵路樞紐京九、滬昆兩大鐵路通道的十字交匯點,是聯(lián)系華北、中南、華東和西南地區(qū)的交通要沖。西距株洲北編組站348km,東距南翔編組站812km,北距阜陽北622km,為路網(wǎng)性編組站之一。2.2車站當(dāng)前的狀況2.2.1鎮(zhèn)端銜接方式向塘西編組站為雙向混合式二級七場站型(含向東線路所、環(huán)發(fā)線路所)。車站向塘端銜接京九、浙贛線2個方向,三江鎮(zhèn)端銜接贛州、株洲方向。其中,上行系統(tǒng)為橫列式一級四場站型,分別為上行發(fā)北場(Ⅱ場),上行調(diào)車場(Ⅲ場,兼編發(fā)功能),上行到發(fā)場(Ⅳ場),直通場(Ⅷ場);下行系統(tǒng)為混合式二級三場站型,下行到達場(Ⅴ場)、下行直通出發(fā)場(Ⅶ場)、下行調(diào)車場(Ⅵ場,兼編發(fā)功能)。各車場的規(guī)模及站型如圖1、表1所示。2.2.2到達作業(yè)及環(huán)發(fā)折角作業(yè)到達場(Ⅴ場)辦理北京、杭州方向改編列車、摘掛列車、小運轉(zhuǎn)列車的到達作業(yè)。編發(fā)場(Ⅵ場)辦理株洲、九龍方向改編列車的編組作業(yè)、出發(fā)作業(yè)及環(huán)發(fā)折角列車作業(yè)。直通出發(fā)場(Ⅶ場)辦理直通、直達列車的到達、出發(fā)作業(yè),辦理自編列車的出發(fā)作業(yè)。(2)列車到發(fā)作業(yè)上行到發(fā)場(Ⅳ場)辦理杭州方向改編列車到達、自編列車出發(fā),直達、直通列車到發(fā)作業(yè)。發(fā)北場(Ⅱ場)辦理北京方向改編列車到達、自編列車出發(fā)作業(yè)。編發(fā)場(Ⅲ場)辦理北京、杭州方向改編列車的編組作業(yè)及編發(fā)作業(yè)。直通場(Ⅷ場)辦理無改編列車中轉(zhuǎn)的到、發(fā)作業(yè)及小運轉(zhuǎn)列車作業(yè)。(3)下行調(diào)車場場環(huán)發(fā)線—交換折角車流車站上下行系統(tǒng)的調(diào)車場采用了“錯尺”布置,兩系統(tǒng)間折角交換車流徑路如下:杭州—北京方向折角車流:下行到達列車→下行到達場(Ⅴ場)→下行調(diào)車場(Ⅵ場)→環(huán)發(fā)線(直接發(fā)車)→或上行到發(fā)場(Ⅳ場)→上行調(diào)車場(Ⅲ場)→上行發(fā)北場(Ⅱ場)→出發(fā)作業(yè)。株洲—九龍方向折角車流:上行到達列車→上行到發(fā)場(Ⅳ場)→上行調(diào)車場(Ⅲ場)→尾部牽出線→牽出線與下行到達場場間聯(lián)絡(luò)線→下行到達場(Ⅴ場)→下行調(diào)車場(Ⅵ場)→下行直通出發(fā)場(Ⅶ場)→出發(fā)作業(yè)。折角車流走行距離長,導(dǎo)致編組站作業(yè)效率低。3編組站改擴建總體構(gòu)想28位于既有路網(wǎng)上的鐵路編組站,受特定時期諸多因素的限制,基于其初始建設(shè)時投資和運量分期的考慮,一般不具備太大的儲備,當(dāng)作業(yè)量達到一定的理論作業(yè)量時,應(yīng)考慮進行改擴建。改擴建根據(jù)其所在的地形地貌和站型結(jié)構(gòu),一般有以下總體指導(dǎo)思想:(1)膨脹型改擴建。即運量呈接近線性的相對均衡增長,不出現(xiàn)爆炸式增長,編組站在維持既有站型的前提下,進行短板補強式擴建。地方性、工業(yè)企業(yè)自備的編組站大多屬于此類。(2)結(jié)構(gòu)調(diào)整型改擴建。即由于路網(wǎng)的強化和貨運運輸徑路、編組計劃的重大優(yōu)化調(diào)整,造成編組站出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性的不適應(yīng)、作業(yè)量暴增,需要調(diào)整總體站型,全面改擴建。一般適用于路網(wǎng)性、區(qū)域性編組站改擴建。(3)組合型改擴建。既對既有規(guī)模進行補強,又對站型進行大規(guī)模優(yōu)化調(diào)整。適用于路網(wǎng)性、大型區(qū)域性編組站改擴建。因此,科學(xué)、準(zhǔn)確地預(yù)測作業(yè)量和編組計劃,尋找編組站作業(yè)能力受限的制約點,準(zhǔn)確找到編組站的改擴建設(shè)計思路,是改擴建工程的關(guān)鍵。4貨運量快速增長向塘西編組站作為路網(wǎng)性編組站之一,擔(dān)負(fù)著京九、浙贛兩大干線及支線方向客貨列車接發(fā)和貨物列車的解體、編組作業(yè)。隨著全國經(jīng)濟的發(fā)展和經(jīng)濟運量的迅速增長,路網(wǎng)上貨運量也快速增長,向塘西編組站的既有辦理能力已無法適應(yīng)運量快速增長的需要,成為路網(wǎng)中貨物周轉(zhuǎn)的瓶頸。為此,需要對向塘西編組站各車場的接發(fā)能力、解編能力與預(yù)測作業(yè)量適應(yīng)情況進行分析。根據(jù)預(yù)測,隨著全路生產(chǎn)力布局優(yōu)化,近、遠期(2020年、2030年)本站日均辦理貨物列車157(183)對,其中無調(diào)列車61(75)對,有調(diào)作業(yè)車7301(8492)輛,折角車748(909)輛,主要為杭州—北京方向。4.1高系統(tǒng)能力適應(yīng)性分析向塘西編組站上行系統(tǒng)為橫列式一級三場+輔助場的站型。4.1.1既有到發(fā)場也需建設(shè)調(diào)車場根據(jù)預(yù)測,2020年向塘西編組站到發(fā)系統(tǒng)的作業(yè)量,上行到達解體列車61列,需到發(fā)線8條(含機走線1條);上行辦理直達36列、出發(fā)40列,需到發(fā)線9條(含機走線1條),共計需要到發(fā)線17條。而既有到發(fā)場僅有11條(Ⅱ場7條、Ⅳ場5條),接發(fā)列車能力嚴(yán)重不足,需擴建增加規(guī)模。根據(jù)預(yù)測,2020年上行調(diào)車場有調(diào)作業(yè)車2709輛。既有調(diào)車線規(guī)?；緷M足作業(yè)要求。4.1.2調(diào)整車場布置既有一級三場橫列站型除到、編、發(fā)作業(yè)均需要轉(zhuǎn)場轉(zhuǎn)線作業(yè),作業(yè)效率低,有調(diào)車中停時指標(biāo)低的缺點外,由于行車量增大,到達(出發(fā))-轉(zhuǎn)場-機車連掛的交叉頻率也大大增加,完全不適應(yīng)編組站的功能定位和點線能力協(xié)調(diào)的要求,因而需要對車場布置形式進行重大調(diào)整,改建為縱列式布置,從根本上提高作業(yè)效率。4.2系統(tǒng)能力適應(yīng)性分析下行系統(tǒng)為混合式二級三場站型。4.2.1辦理到達36列、出發(fā)84條根據(jù)預(yù)測,2020年向塘西編組站到發(fā)系統(tǒng)的作業(yè)量,下行到達解體列車66列,需到發(fā)線8條(含機走線1條);出發(fā)場辦理直達36列、出發(fā)87列,共需到發(fā)線13條(含機走線1條)。既有到發(fā)場僅有12條(Ⅴ場7條、Ⅶ場5條),能力亦嚴(yán)重不足。根據(jù)預(yù)測,2020年上行調(diào)車場有調(diào)作業(yè)車4592輛,需調(diào)車線28條。下行調(diào)車場既有調(diào)車線20條,其中編發(fā)線5條,主要辦理環(huán)發(fā)作業(yè)。因作業(yè)量的大幅增長,改編量大,編組車號多,調(diào)車場股道作業(yè)能力已無法滿足運量增長需要。4.2.2京九鐵路dg列車順利辦理的對策下行系統(tǒng)為混合式二級三場站型,到發(fā)場與調(diào)車場縱列,但調(diào)車場與出發(fā)場橫列,自編列車亦需轉(zhuǎn)場,成為制約下行系統(tǒng)點線能力協(xié)調(diào)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。綜上所述,向塘西編組站各車場普遍能力緊張,使本站成為控制京九、浙贛通過能力的瓶頸,不能滿足設(shè)計年度近、遠期鐵路運量增長的要求。且隨著對全路鐵路網(wǎng)的提升改造,配合京九鐵路北段電氣化改造工程及有效長延長至1050m的實施,向塘西編組站要辦理5000t列車的到、編、發(fā)作業(yè),也需要進行結(jié)構(gòu)性改造。故需要對向塘西編組站進行站型結(jié)構(gòu)性調(diào)整的擴能改造,同步進行電氣化改造,大幅提升編組站的辦理能力。5編組站改擴建條件困難向塘西編組站,受周邊地形、京九鐵路上、下行外包正線小半徑曲線、浙贛鐵路正線小半徑曲線、浙贛上跨直通線橋位、外包正線外總干渠、環(huán)繞編組站的地方灌溉系統(tǒng)、交錯復(fù)雜的地方通道等因素的影響,編組站的改擴建條件極為困難,主要表現(xiàn)在以下幾個方面。5.1京九東南角西滲流園南江港下行到達場進站端京九下行外包正線為R-400m的反向曲線,且以橋位跨越浙贛正線,其外側(cè)為總干渠,為地方飲用水源,大幅將下行京九正線線位外移、改移溝渠都很困難,改擴建受到很大限制。5.2下行調(diào)車場改擴建困難因下行到達場進站端京九下行外包正線線位改移受限,出站端京九下行正線小曲線半徑下穿浙贛直通線橋墩影響,既有下行直通場外側(cè)外包京九下行正線線位基本無條件外移,下行直通出發(fā)場無條件擴建,進而下行調(diào)車場的改擴建也受到影響。5.3跨浙贛下行車站既有江家站三江鎮(zhèn)端京九上行外包正線是以R-600m橋位上跨浙贛上行正線后進入車站的,且為面向站內(nèi)的12‰的下坡,改建條件非常困難。5.4上下級車輛系統(tǒng)各方面的擴建限制上行系統(tǒng)為橫列式一級三場+輔助場的站型。位于外包正線內(nèi)側(cè)緊湊布置,條件極為受限。6車站改擴建條件受限針對上述分析,一方面向塘西編組站辦理作業(yè)能力成為路網(wǎng)運能的瓶頸,急需進行擴能改建,增加各車場的規(guī)模,提高車站的綜合辦理能力;另一方面,其改擴建條件又受極大的限制。為了充分解決這一矛盾點,在研究擴能設(shè)計方案時深入探討,綜合上、下行系統(tǒng)統(tǒng)籌研究,并結(jié)合工程的經(jīng)濟性,采用“結(jié)構(gòu)+規(guī)模”組合調(diào)整的設(shè)計思路。6.1改擴建調(diào)車場、出發(fā)場和上市場,增加原理針對上行系統(tǒng)橫列式一級三場+直通場站型存在解、編作業(yè)均需轉(zhuǎn)場、低效的弊端,提出增設(shè)上行到達場、改站型為混合式二級四場+直通場站型、改擴建調(diào)車場和出發(fā)場的方案,以消除橫列式站型轉(zhuǎn)場解體控制能力的問題,并采用調(diào)車場尾部增設(shè)編發(fā)線的措施,使上行系統(tǒng)頭尾能力均衡,解編能力根本性提高。針對下行系統(tǒng)為混合式二級三場站型制約解編能力進一步提高的問題,提出站型改為縱列式三級三場、增設(shè)下行出發(fā)場、將既有直通出發(fā)場并入調(diào)車場大規(guī)模擴建調(diào)車場的方案,使下行系統(tǒng)綜合能力得到根本提高。6.2能力均衡控制點置上行系統(tǒng)列車出發(fā)分別由調(diào)車場兩側(cè)出發(fā)場承擔(dān),各面向2個行車方向。傳統(tǒng)編組轉(zhuǎn)場出發(fā)模式成為頭尾能力協(xié)調(diào)的制約點,向塘西編組站設(shè)計打破常規(guī),在調(diào)車線兩側(cè)各設(shè)編發(fā)線,實現(xiàn)調(diào)車線直接發(fā)車功能,改建后的上行系統(tǒng)為一個到達場、出發(fā)場+編發(fā)場+出發(fā)場的獨特布置站型,形成編發(fā)線+調(diào)車線+編發(fā)線的獨特編發(fā)場模式,實現(xiàn)頭尾能力均衡的目標(biāo)。6.3臨時和長期計劃以及同時維護由于向塘西編組站改建條件非常困難,設(shè)計方案時根據(jù)預(yù)測運量,近、遠期工程一并研究預(yù)留設(shè)計,確保平、縱斷面的可實施性。6.4過渡方案是否成立向塘西編組站日常作業(yè)能力繁忙,能力基本飽和,是典型的既有線能力飽和的復(fù)雜車站改擴建工程設(shè)計。施工過渡牽涉面廣,與運營干擾大,施工過渡方案是否合理可行,關(guān)系站場設(shè)計方案是否成立。因此,在車站的具體設(shè)計方案中要同時考慮線路與路基、橋涵工程的實施,施工過渡的可實施性,使施工組織設(shè)計合理,實現(xiàn)繁忙車站“不中斷作業(yè)、相鄰站不幫忙”建設(shè),從而保證在實施期間不削弱既有運輸能力,避免造成相鄰編組站“幫忙、分流”的區(qū)域重大運輸組織方案的調(diào)整。7車站改擴建及組織改造綜上分析及考慮改建設(shè)計方案,對6個車場進行增加到發(fā)線或既有到發(fā)線有效長延長至1050m,以及發(fā)線改建為編發(fā)線和調(diào)車線改建為編發(fā)線的改造。新建上行到達場,并將緊鄰向塘西編組站的江家站納入編組站,改建為下行系統(tǒng)的直通兼出發(fā)場,均與既有上、下行系統(tǒng)形成縱列式布置,大大減少自編列車轉(zhuǎn)場作業(yè),大幅提高作業(yè)效率,減少列車中轉(zhuǎn)停時。同時進行電氣化改造,改建完成后實現(xiàn)京九鐵路向塘西以北5000t列車、浙贛鐵路4000t列車在車站的作業(yè)辦理,最終形成三級八場的格局。向塘西編組站改擴建如圖2所示。7.1系統(tǒng)身份驗證方案7.1.1整體推進“浙贛、京九活性下行”至正清正線新建上行到達場(I場),與既有到、編、發(fā)場形成縱列式布置。設(shè)到發(fā)線11條,預(yù)留2條,并部分改建浙贛、京九上行到達正線。新建上行到達場尾部設(shè)于峰下機走線上側(cè),兩側(cè)均為水塘。設(shè)計方案綜合多角度分析,在施工條件困難的情況下設(shè)計方案,充分考慮施工難度,在既有線上換鋪兩渡三交組合道岔,實現(xiàn)I場推峰、轉(zhuǎn)場(Ⅳ場)、到達發(fā)北場(Ⅱ場)、機車入段等作業(yè)進路。7.1.2北改中學(xué)改建上行發(fā)北場(Ⅱ場)出發(fā)端咽喉,使7條到發(fā)線有效長延長至1050m。7.1.3加固上下場生產(chǎn)線上行調(diào)車場(Ⅲ場)擴建至4線束26條的規(guī)模。其中7條調(diào)車線(有3條改建為編發(fā)線,與Ⅱ場銜接)有效長延長至1050m,將上行到發(fā)場既有1、2道改建為Ⅲ場編發(fā)線,并在調(diào)車場尾部新建有效長1050m牽出線1條。調(diào)車場調(diào)車線兩側(cè)分別為4條、3條編發(fā)線,形成4+19+3的獨特編發(fā)場模式。7.1.4改造后的領(lǐng)域擴建上行出發(fā)場(Ⅳ場),使到發(fā)線規(guī)模達到6條,并預(yù)留2條。并適當(dāng)改移京九上行外包正線。7.2系統(tǒng)崩潰的擴建計劃本次設(shè)計中改建為縱列式三級三場站型,即增設(shè)下行出發(fā)兼直通場,改擴建下行到達場、調(diào)車場(既有下行直通場融入擴建后的調(diào)車場)。7.2.1增設(shè)到發(fā)線擴建下行到達場(Ⅴ場),適當(dāng)外移京九下行外包正線,其內(nèi)側(cè)新增到發(fā)線1條;預(yù)留位置增設(shè)2條,使到發(fā)線規(guī)模達到12條,預(yù)留3條,部分有效長延長至1050m;改擴建兩端咽喉,并增設(shè)往出發(fā)場直通聯(lián)絡(luò)線。7.2.2下屬調(diào)車場的改造下行調(diào)車場(Ⅵ場)擴建至4線束32條的規(guī)模,其中20條為調(diào)車線,8條為編發(fā)線,預(yù)留4條調(diào)車線;尾部增設(shè)調(diào)車進路。7.2.3設(shè)計方案2條外包調(diào)江家站為既有編組站前方站,距下行調(diào)車場2.7km,有到發(fā)線8條(含正線4條),銜接京九、浙贛線。改擴建方案為利用江家站與下行調(diào)車場縱列的條件,將其改建為下行直通出發(fā)場,設(shè)到發(fā)線14條(外包正線內(nèi)側(cè)預(yù)留到發(fā)線2條),并增設(shè)同時發(fā)車聯(lián)絡(luò)線2條、機待線2條。設(shè)計中的特點體現(xiàn)以下2個方面:(1)下行直通出發(fā)場三江鎮(zhèn)端京九上行外包正線以(R-600m)橋位上跨浙贛上行正線后進入車場,受此約束,該端咽喉區(qū)采用12號復(fù)式交分道岔+18號道岔的形式,設(shè)置客貨分線的徑路,使浙贛上行客車能以較高的速度通過京九外包正線通行,貨車在車場內(nèi)側(cè)線路通行接入新建上行到達場。(2)改建下行直通出發(fā)場進站端外移下行外包正線緊鄰浙贛直通線橋墩側(cè)穿行,為了不影響橋墩的穩(wěn)定性,設(shè)計改移線位時結(jié)合橋梁、路基、框架橋上內(nèi)插組合道岔等施工工藝,確保設(shè)計方案的可實施性。7.3上、下系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向流量運行模式車站改建完成后,兩系統(tǒng)間折角交換車流徑路發(fā)生調(diào)整和變化。7.3.1新建下行到達場下行調(diào)車場下行到達場出發(fā)作業(yè)浙贛下行到達列車→下行到達場→下行調(diào)車場→環(huán)發(fā)線→直接發(fā)車。浙贛下行到達列車→下行到達場→下行調(diào)車場→環(huán)發(fā)線→新建上行到達場→上行調(diào)車場→上行到