向塘西编组站改扩建方案研究

向塘西编组站改扩建方案研究

1级八航站楼型西联排站是中国铁路华东路网的重要网络编辑站。这是“五六”期间路的最大网络编辑站。设计将混合式二级七场站型,改建为双向纵列式三级八场站型,同步进行电气化改造,并满足京九铁路北段5000t列车在该站的作业办理。改扩建工程开工于2009年3月,竣工于2011年5月,于2011年6月实现全部改建完成并投入运营,现正对华东铁路网货物运输发挥着巨大支撑作用。作为大型既有车站的改扩建设计方案的成功运用,本文通过详细介绍已开通运营的路网性编组站———向塘西编组站的改扩建设计中的影响因素、设计思路、设计方案、设计特点,多角度探讨车站设计过程及方案,以期对类似既有改扩建车站设计提供参考和借鉴。2当前池塘西部团队的基本情况2.1大铁路通道向塘西编组站位于江西省南昌市,是南昌铁路枢纽京九、沪昆两大铁路通道的十字交汇点,是联系华北、中南、华东和西南地区的交通要冲。西距株洲北编组站348km,东距南翔编组站812km,北距阜阳北622km,为路网性编组站之一。2.2车站当前的状况2.2.1镇端衔接方式向塘西编组站为双向混合式二级七场站型(含向东线路所、环发线路所)。车站向塘端衔接京九、浙赣线2个方向,三江镇端衔接赣州、株洲方向。其中,上行系统为横列式一级四场站型,分别为上行发北场(Ⅱ场),上行调车场(Ⅲ场,兼编发功能),上行到发场(Ⅳ场),直通场(Ⅷ场);下行系统为混合式二级三场站型,下行到达场(Ⅴ场)、下行直通出发场(Ⅶ场)、下行调车场(Ⅵ场,兼编发功能)。各车场的规模及站型如图1、表1所示。2.2.2到达作业及环发折角作业到达场(Ⅴ场)办理北京、杭州方向改编列车、摘挂列车、小运转列车的到达作业。编发场(Ⅵ场)办理株洲、九龙方向改编列车的编组作业、出发作业及环发折角列车作业。直通出发场(Ⅶ场)办理直通、直达列车的到达、出发作业,办理自编列车的出发作业。(2)列车到发作业上行到发场(Ⅳ场)办理杭州方向改编列车到达、自编列车出发,直达、直通列车到发作业。发北场(Ⅱ场)办理北京方向改编列车到达、自编列车出发作业。编发场(Ⅲ场)办理北京、杭州方向改编列车的编组作业及编发作业。直通场(Ⅷ场)办理无改编列车中转的到、发作业及小运转列车作业。(3)下行调车场场环发线—交换折角车流车站上下行系统的调车场采用了“错尺”布置,两系统间折角交换车流径路如下:杭州—北京方向折角车流:下行到达列车→下行到达场(Ⅴ场)→下行调车场(Ⅵ场)→环发线(直接发车)→或上行到发场(Ⅳ场)→上行调车场(Ⅲ场)→上行发北场(Ⅱ场)→出发作业。株洲—九龙方向折角车流:上行到达列车→上行到发场(Ⅳ场)→上行调车场(Ⅲ场)→尾部牵出线→牵出线与下行到达场场间联络线→下行到达场(Ⅴ场)→下行调车场(Ⅵ场)→下行直通出发场(Ⅶ场)→出发作业。折角车流走行距离长,导致编组站作业效率低。3编组站改扩建总体构想28位于既有路网上的铁路编组站,受特定时期诸多因素的限制,基于其初始建设时投资和运量分期的考虑,一般不具备太大的储备,当作业量达到一定的理论作业量时,应考虑进行改扩建。改扩建根据其所在的地形地貌和站型结构,一般有以下总体指导思想:(1)膨胀型改扩建。即运量呈接近线性的相对均衡增长,不出现爆炸式增长,编组站在维持既有站型的前提下,进行短板补强式扩建。地方性、工业企业自备的编组站大多属于此类。(2)结构调整型改扩建。即由于路网的强化和货运运输径路、编组计划的重大优化调整,造成编组站出现结构性的不适应、作业量暴增,需要调整总体站型,全面改扩建。一般适用于路网性、区域性编组站改扩建。(3)组合型改扩建。既对既有规模进行补强,又对站型进行大规模优化调整。适用于路网性、大型区域性编组站改扩建。因此,科学、准确地预测作业量和编组计划,寻找编组站作业能力受限的制约点,准确找到编组站的改扩建设计思路,是改扩建工程的关键。4货运量快速增长向塘西编组站作为路网性编组站之一,担负着京九、浙赣两大干线及支线方向客货列车接发和货物列车的解体、编组作业。随着全国经济的发展和经济运量的迅速增长,路网上货运量也快速增长,向塘西编组站的既有办理能力已无法适应运量快速增长的需要,成为路网中货物周转的瓶颈。为此,需要对向塘西编组站各车场的接发能力、解编能力与预测作业量适应情况进行分析。根据预测,随着全路生产力布局优化,近、远期(2020年、2030年)本站日均办理货物列车157(183)对,其中无调列车61(75)对,有调作业车7301(8492)辆,折角车748(909)辆,主要为杭州—北京方向。4.1高系统能力适应性分析向塘西编组站上行系统为横列式一级三场+辅助场的站型。4.1.1既有到发场也需建设调车场根据预测,2020年向塘西编组站到发系统的作业量,上行到达解体列车61列,需到发线8条(含机走线1条);上行办理直达36列、出发40列,需到发线9条(含机走线1条),共计需要到发线17条。而既有到发场仅有11条(Ⅱ场7条、Ⅳ场5条),接发列车能力严重不足,需扩建增加规模。根据预测,2020年上行调车场有调作业车2709辆。既有调车线规模基本满足作业要求。4.1.2调整车场布置既有一级三场横列站型除到、编、发作业均需要转场转线作业,作业效率低,有调车中停时指标低的缺点外,由于行车量增大,到达(出发)-转场-机车连挂的交叉频率也大大增加,完全不适应编组站的功能定位和点线能力协调的要求,因而需要对车场布置形式进行重大调整,改建为纵列式布置,从根本上提高作业效率。4.2系统能力适应性分析下行系统为混合式二级三场站型。4.2.1办理到达36列、出发84条根据预测,2020年向塘西编组站到发系统的作业量,下行到达解体列车66列,需到发线8条(含机走线1条);出发场办理直达36列、出发87列,共需到发线13条(含机走线1条)。既有到发场仅有12条(Ⅴ场7条、Ⅶ场5条),能力亦严重不足。根据预测,2020年上行调车场有调作业车4592辆,需调车线28条。下行调车场既有调车线20条,其中编发线5条,主要办理环发作业。因作业量的大幅增长,改编量大,编组车号多,调车场股道作业能力已无法满足运量增长需要。4.2.2京九铁路dg列车顺利办理的对策下行系统为混合式二级三场站型,到发场与调车场纵列,但调车场与出发场横列,自编列车亦需转场,成为制约下行系统点线能力协调的关键环节。综上所述,向塘西编组站各车场普遍能力紧张,使本站成为控制京九、浙赣通过能力的瓶颈,不能满足设计年度近、远期铁路运量增长的要求。且随着对全路铁路网的提升改造,配合京九铁路北段电气化改造工程及有效长延长至1050m的实施,向塘西编组站要办理5000t列车的到、编、发作业,也需要进行结构性改造。故需要对向塘西编组站进行站型结构性调整的扩能改造,同步进行电气化改造,大幅提升编组站的办理能力。5编组站改扩建条件困难向塘西编组站,受周边地形、京九铁路上、下行外包正线小半径曲线、浙赣铁路正线小半径曲线、浙赣上跨直通线桥位、外包正线外总干渠、环绕编组站的地方灌溉系统、交错复杂的地方通道等因素的影响,编组站的改扩建条件极为困难,主要表现在以下几个方面。5.1京九东南角西渗流园南江港下行到达场进站端京九下行外包正线为R-400m的反向曲线,且以桥位跨越浙赣正线,其外侧为总干渠,为地方饮用水源,大幅将下行京九正线线位外移、改移沟渠都很困难,改扩建受到很大限制。5.2下行调车场改扩建困难因下行到达场进站端京九下行外包正线线位改移受限,出站端京九下行正线小曲线半径下穿浙赣直通线桥墩影响,既有下行直通场外侧外包京九下行正线线位基本无条件外移,下行直通出发场无条件扩建,进而下行调车场的改扩建也受到影响。5.3跨浙赣下行车站既有江家站三江镇端京九上行外包正线是以R-600m桥位上跨浙赣上行正线后进入车站的,且为面向站内的12‰的下坡,改建条件非常困难。5.4上下级车辆系统各方面的扩建限制上行系统为横列式一级三场+辅助场的站型。位于外包正线内侧紧凑布置,条件极为受限。6车站改扩建条件受限针对上述分析,一方面向塘西编组站办理作业能力成为路网运能的瓶颈,急需进行扩能改建,增加各车场的规模,提高车站的综合办理能力;另一方面,其改扩建条件又受极大的限制。为了充分解决这一矛盾点,在研究扩能设计方案时深入探讨,综合上、下行系统统筹研究,并结合工程的经济性,采用“结构+规模”组合调整的设计思路。6.1改扩建调车场、出发场和上市场,增加原理针对上行系统横列式一级三场+直通场站型存在解、编作业均需转场、低效的弊端,提出增设上行到达场、改站型为混合式二级四场+直通场站型、改扩建调车场和出发场的方案,以消除横列式站型转场解体控制能力的问题,并采用调车场尾部增设编发线的措施,使上行系统头尾能力均衡,解编能力根本性提高。针对下行系统为混合式二级三场站型制约解编能力进一步提高的问题,提出站型改为纵列式三级三场、增设下行出发场、将既有直通出发场并入调车场大规模扩建调车场的方案,使下行系统综合能力得到根本提高。6.2能力均衡控制点置上行系统列车出发分别由调车场两侧出发场承担,各面向2个行车方向。传统编组转场出发模式成为头尾能力协调的制约点,向塘西编组站设计打破常规,在调车线两侧各设编发线,实现调车线直接发车功能,改建后的上行系统为一个到达场、出发场+编发场+出发场的独特布置站型,形成编发线+调车线+编发线的独特编发场模式,实现头尾能力均衡的目标。6.3临时和长期计划以及同时维护由于向塘西编组站改建条件非常困难,设计方案时根据预测运量,近、远期工程一并研究预留设计,确保平、纵断面的可实施性。6.4过渡方案是否成立向塘西编组站日常作业能力繁忙,能力基本饱和,是典型的既有线能力饱和的复杂车站改扩建工程设计。施工过渡牵涉面广,与运营干扰大,施工过渡方案是否合理可行,关系站场设计方案是否成立。因此,在车站的具体设计方案中要同时考虑线路与路基、桥涵工程的实施,施工过渡的可实施性,使施工组织设计合理,实现繁忙车站“不中断作业、相邻站不帮忙”建设,从而保证在实施期间不削弱既有运输能力,避免造成相邻编组站“帮忙、分流”的区域重大运输组织方案的调整。7车站改扩建及组织改造综上分析及考虑改建设计方案,对6个车场进行增加到发线或既有到发线有效长延长至1050m,以及发线改建为编发线和调车线改建为编发线的改造。新建上行到达场,并将紧邻向塘西编组站的江家站纳入编组站,改建为下行系统的直通兼出发场,均与既有上、下行系统形成纵列式布置,大大减少自编列车转场作业,大幅提高作业效率,减少列车中转停时。同时进行电气化改造,改建完成后实现京九铁路向塘西以北5000t列车、浙赣铁路4000t列车在车站的作业办理,最终形成三级八场的格局。向塘西编组站改扩建如图2所示。7.1系统身份验证方案7.1.1整体推进“浙赣、京九活性下行”至正清正线新建上行到达场(I场),与既有到、编、发场形成纵列式布置。设到发线11条,预留2条,并部分改建浙赣、京九上行到达正线。新建上行到达场尾部设于峰下机走线上侧,两侧均为水塘。设计方案综合多角度分析,在施工条件困难的情况下设计方案,充分考虑施工难度,在既有线上换铺两渡三交组合道岔,实现I场推峰、转场(Ⅳ场)、到达发北场(Ⅱ场)、机车入段等作业进路。7.1.2北改中学改建上行发北场(Ⅱ场)出发端咽喉,使7条到发线有效长延长至1050m。7.1.3加固上下场生产线上行调车场(Ⅲ场)扩建至4线束26条的规模。其中7条调车线(有3条改建为编发线,与Ⅱ场衔接)有效长延长至1050m,将上行到发场既有1、2道改建为Ⅲ场编发线,并在调车场尾部新建有效长1050m牵出线1条。调车场调车线两侧分别为4条、3条编发线,形成4+19+3的独特编发场模式。7.1.4改造后的领域扩建上行出发场(Ⅳ场),使到发线规模达到6条,并预留2条。并适当改移京九上行外包正线。7.2系统崩溃的扩建计划本次设计中改建为纵列式三级三场站型,即增设下行出发兼直通场,改扩建下行到达场、调车场(既有下行直通场融入扩建后的调车场)。7.2.1增设到发线扩建下行到达场(Ⅴ场),适当外移京九下行外包正线,其内侧新增到发线1条;预留位置增设2条,使到发线规模达到12条,预留3条,部分有效长延长至1050m;改扩建两端咽喉,并增设往出发场直通联络线。7.2.2下属调车场的改造下行调车场(Ⅵ场)扩建至4线束32条的规模,其中20条为调车线,8条为编发线,预留4条调车线;尾部增设调车进路。7.2.3设计方案2条外包调江家站为既有编组站前方站,距下行调车场2.7km,有到发线8条(含正线4条),衔接京九、浙赣线。改扩建方案为利用江家站与下行调车场纵列的条件,将其改建为下行直通出发场,设到发线14条(外包正线内侧预留到发线2条),并增设同时发车联络线2条、机待线2条。设计中的特点体现以下2个方面:(1)下行直通出发场三江镇端京九上行外包正线以(R-600m)桥位上跨浙赣上行正线后进入车场,受此约束,该端咽喉区采用12号复式交分道岔+18号道岔的形式,设置客货分线的径路,使浙赣上行客车能以较高的速度通过京九外包正线通行,货车在车场内侧线路通行接入新建上行到达场。(2)改建下行直通出发场进站端外移下行外包正线紧邻浙赣直通线桥墩侧穿行,为了不影响桥墩的稳定性,设计改移线位时结合桥梁、路基、框架桥上内插组合道岔等施工工艺,确保设计方案的可实施性。7.3上、下系统的转向流量运行模式车站改建完成后,两系统间折角交换车流径路发生调整和变化。7.3.1新建下行到达场下行调车场下行到达场出发作业浙赣下行到达列车→下行到达场→下行调车场→环发线→直接发车。浙赣下行到达列车→下行到达场→下行调车场→环发线→新建上行到达场→上行调车场→上行到