跨海及內(nèi)河鐵路輪渡站站場(chǎng)設(shè)計(jì)

吳易甲，池弘福

（浙江海洋大學(xué)海運(yùn)與港航建筑工程學(xué)院，浙江 舟山316022）

跨海及內(nèi)河鐵路輪渡站站場(chǎng)設(shè)計(jì)

吳易甲，池弘福

（浙江海洋大學(xué)海運(yùn)與港航建筑工程學(xué)院，浙江 舟山316022）

鐵路輪渡站是構(gòu)成整個(gè)鐵路輪渡系統(tǒng)的重要組成部分之一。目前我國跨海及內(nèi)河鐵路輪渡站站場(chǎng)布局與設(shè)置仍有較多不合理處，給加快鐵路運(yùn)輸造成了一定的瓶頸?，F(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)跨海及內(nèi)河鐵路輪渡站站場(chǎng)布置進(jìn)行分析，針對(duì)其缺陷及不合理處提出幾種改進(jìn)方案，達(dá)到優(yōu)化站場(chǎng)布置的目的，提高列車周轉(zhuǎn)速度、擴(kuò)充鐵路輪渡站運(yùn)能。

跨海；內(nèi)河；鐵路；輪渡站；站場(chǎng)

我國鐵路輪渡主要分為2類，一類為跨海鐵路輪渡，另一類為內(nèi)河鐵路輪渡。目前跨海鐵路輪渡主要有2條，一條位于大連渤海灣“煙大鐵路輪渡”，另一條位于海南瓊州海峽“粵海鐵路輪渡”。內(nèi)河地區(qū)主要集中在長江沿岸，主要有南京鐵路輪渡、蕪湖鐵路輪渡、曹娥江鐵路輪渡、新長鐵路輪渡等。但由于大橋的貫通，絕大部分已作戰(zhàn)備使用，現(xiàn)僅剩新長鐵路輪渡仍在服役。上述鐵路輪渡站站場(chǎng)布局單一，作業(yè)程序復(fù)雜，給鐵路運(yùn)輸帶來了一定的影響。主要問題集中在列車上下渡船耗時(shí)耗點(diǎn)上。目前我國在此領(lǐng)域的研究絕大多數(shù)是通過對(duì)待渡場(chǎng)的改建來緩解列車上下渡船的耗時(shí)耗點(diǎn)問題。但在眾多研究中，有一個(gè)問題并未解決：由于鐵路輪渡渡船結(jié)構(gòu)較為特殊，列車只能從船尾單向上下；因此，每次擺渡后列車整體前后都會(huì)出現(xiàn)換向。這種現(xiàn)象在一定程度上給列車后續(xù)?？空究拓涍\(yùn)組織及列車編組帶來麻煩，無形當(dāng)中給各個(gè)區(qū)段站增加工作量、減慢列車周轉(zhuǎn)速度、降低線路運(yùn)能等。本文意在通過對(duì)鐵路輪渡站站場(chǎng)布置改進(jìn)，引入機(jī)務(wù)部門的“三角線換向”法、“燈泡線換向”法，結(jié)合目前已有鐵路輪渡站站場(chǎng)布置方案，解決上述因擺渡后造成的列車首尾整列換向問題。

1　傳統(tǒng)跨海及內(nèi)河鐵路輪渡站概況

1.1傳統(tǒng)鐵路輪渡主要設(shè)施組成及作業(yè)流程

由于地理位置因素，鐵路輪渡在一定程度上成為一種必不可少的交通運(yùn)輸方式。它和其他車客渡的不同點(diǎn)在于：鐵路車輛尺寸長大，由港口登上渡輪需要連續(xù)通過棧橋，并且一切貨物都要通過船岸相互銜接的設(shè)施，將一列2 000 t左右的列車轉(zhuǎn)運(yùn)至渡船上，整個(gè)過程要牽涉到方方面面［1］。

鐵路輪渡的組成一般由：港池、泊位（碼頭）、渡輪（船）、棧橋和輪渡站，五為一體緊密結(jié)合［2］。其中，輪渡站是本文重點(diǎn)分析對(duì)象，其主要設(shè)備及相應(yīng)作業(yè)流程如圖1所示。

圖1　鐵路輪渡站作業(yè)流程Fig.1　The process of railway ferry station operation

1.2傳統(tǒng)鐵路輪渡站站型布置概況

目前，我國鐵路輪渡站（到發(fā)場(chǎng)、待渡場(chǎng)）站型平面布置主要有5種形式。

1）混合式站場(chǎng)布置。該站場(chǎng)布置是將待渡場(chǎng)與到發(fā)場(chǎng)合并，使其具有極高的綜合性。車站設(shè)備布置緊湊，能夠節(jié)省用地及工程投資，便于運(yùn)營管理。但作業(yè)過程中調(diào)車作業(yè)量和作業(yè)時(shí)間都要增長，影響輪渡能力，不適用于大能力輪渡站［3］。

2）縱列式站場(chǎng)布置。該站場(chǎng)布置方式是將到發(fā)場(chǎng)和待渡場(chǎng)及棧橋布置在一條順直的縱軸線上，這種布置方式使列車從接入到上船的這一過程中走行路徑短。該站型的布置對(duì)場(chǎng)地要求較高，占地面積較大，站坪較長。

3）帶轉(zhuǎn)角縱列式站場(chǎng)布置。該站場(chǎng)布置主要為到發(fā)場(chǎng)與待渡場(chǎng)不在同一軸線上，兩場(chǎng)之間的場(chǎng)間聯(lián)絡(luò)線以帶轉(zhuǎn)角的小半徑曲線相連。從本質(zhì)上看各車場(chǎng)的位置關(guān)系以及作業(yè)方式等效于標(biāo)準(zhǔn)縱列式站場(chǎng)；因此該類站作業(yè)仍可保持縱列式流暢的優(yōu)點(diǎn)。

4）半縱列式站場(chǎng)布置。半縱列式站場(chǎng)的到發(fā)場(chǎng)和待渡場(chǎng)雖然呈縱列式布置，但是其接車方向和縱列式相反；因此作業(yè)過程與橫列式站場(chǎng)相同。其優(yōu)點(diǎn)為車站結(jié)合地形、地貌、因地制宜并節(jié)省土石方工程。缺點(diǎn)為除具有橫列式輪渡站缺點(diǎn)外，還要增加鋪軌工程［4］。

5）橫列式站場(chǎng)布置。該站場(chǎng)的布置是將待渡場(chǎng)與到發(fā)場(chǎng)兩場(chǎng)橫向平行并列布置，兩場(chǎng)間設(shè)有盡頭式牽出線，轉(zhuǎn)場(chǎng)作業(yè)由調(diào)機(jī)通過牽出、轉(zhuǎn)線、折返來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)場(chǎng)功能。

綜上所述，目前各型站場(chǎng)布置都有其相應(yīng)的優(yōu)缺點(diǎn)。如何合理、因地制宜的對(duì)鐵路輪渡站站場(chǎng)選型、布置對(duì)提高鐵路輪渡站列車周轉(zhuǎn)速度及擴(kuò)大運(yùn)能具有重大意義。

2　列車擺渡前后換向問題分析

我國目前3大鐵路輪渡站場(chǎng)布置均采用標(biāo)準(zhǔn)縱列式及帶轉(zhuǎn)角縱列式站場(chǎng)布置。該布置方法存在列車經(jīng)擺渡后首尾互換的問題?，F(xiàn)對(duì)已有鐵路輪渡列車上下渡船進(jìn)行分析，結(jié)合換向后列車上下渡船進(jìn)行對(duì)比，擬引用傳統(tǒng)鐵路機(jī)車換向方法來解決列車經(jīng)擺渡后首尾互換的問題。

2.1現(xiàn)有列車上下渡船與改進(jìn)后上下渡船對(duì)比分析

1）現(xiàn)有列車上下渡船方法?，F(xiàn)以一列9節(jié)編組的列車按普通上下渡船為例進(jìn)行分析：當(dāng)列車到達(dá)待渡場(chǎng)后，本務(wù)機(jī)解掛，由駐站調(diào)機(jī)從列車尾部9號(hào)車廂開始，將待渡車輛拆成3組推送上渡船，待渡船到達(dá)對(duì)岸后，由對(duì)岸駐站調(diào)機(jī)從原列車尾部9號(hào)車廂開始再將列車重新編組，隨后由本務(wù)機(jī)牽引離開?？梢钥闯觯熊囋跀[渡前后首尾發(fā)生了變化，原位于列尾的9號(hào)車廂經(jīng)擺渡后變成了機(jī)后一位，整列車的編組順序與原來完全相反（見圖2）。

圖2　列車上下渡船前后換向?qū)Ρ菷ig.2　Comparison between the train on and down the ferry

2）改進(jìn)后列車上下渡船方法。假設(shè)列車到達(dá)待渡場(chǎng)后已經(jīng)完成了換向，那么第1組上船的是9-7號(hào)車廂，第2組為6-4號(hào)車廂，最后1組為3-1號(hào)車廂。當(dāng)列車到達(dá)對(duì)岸后，對(duì)岸調(diào)機(jī)可從1-3號(hào)車廂開始重新編組，待編組完畢后，車列序位不變，機(jī)后一位仍是1號(hào)車廂（圖2）；因此，列車在上船之前先完成換向，不僅能使其到達(dá)對(duì)岸后無需考慮前后序位發(fā)生改變；而且待編組后可直接快速離開，加快了渡輪的周轉(zhuǎn)速度，提高了碼頭及輪渡的運(yùn)能。另需指出的是，待渡列車在進(jìn)行上船前換向和推送時(shí)可由本務(wù)機(jī)到站后直接完成，無需再進(jìn)行解掛作業(yè)。而到達(dá)對(duì)岸后的編組也可由下一區(qū)間本務(wù)機(jī)直接完成，待編組完畢只需進(jìn)行簡易試風(fēng)后即可離開。這不僅節(jié)省了向輪渡站派遣駐站調(diào)機(jī)，同時(shí)也加快了列車到達(dá)和離開輪渡站的速度。

2.2利用傳統(tǒng)鐵路機(jī)車換向方法來改進(jìn)列車上下渡船換向的問題

目前，我國鐵路機(jī)車換向方法主要有2種：“三角線換向”法、“燈泡線換向”法，見圖3。該2種換向方法起源于解決蒸汽機(jī)車及一部分單司機(jī)室內(nèi)燃機(jī)車和電力機(jī)車到站后折返的問題?，F(xiàn)對(duì)該2種換向方法予以簡單介紹。

1）“三角線換向”法?！叭蔷€換向”法是一種利用三角原理將線路組合成一個(gè)三角形，機(jī)車經(jīng)2次折返后完成換向的方法。具體步驟如下：待換向機(jī)車由A點(diǎn)駛?cè)耄?jīng)1號(hào)道岔左側(cè)引入B點(diǎn)再折返經(jīng)2號(hào)道岔左側(cè)引入至C點(diǎn)完成整個(gè)換向過程。該換向方法雖然簡便，但應(yīng)注意在總圖設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡量減少占地面積［5］。

2）“燈泡線換向”法。燈泡線的換向原理是將一待換向機(jī)車通過引線引入環(huán)型線路，經(jīng)繞行后原路駛出完成換向。因其布局從空中俯瞰像一盞燈泡，故而得名。目前我國大型燈泡線有湘桂黎塘燈泡線、南疆鐵路燈泡隧道、濟(jì)西編組站燈泡線、南京西站燈泡線等。小型專用燈泡線有大秦鐵路秦皇島站、朔黃鐵路日照站、平齊線木家店站等［6］?，F(xiàn)在越來越多的地鐵車輛段也設(shè)置了“燈泡線”供列車換向使用，以減少車輪偏磨帶來的一系列問題［7］。

圖3　傳統(tǒng)機(jī)車換向法Fig.3　Traditional locomotive reversing method

3　改進(jìn)后的輪渡站站場(chǎng)布置與規(guī)劃

目前鐵路輪渡站在站場(chǎng)布置上各有其優(yōu)缺點(diǎn)，但列車經(jīng)擺渡后首尾換向問題并未解決。由于渡船的結(jié)構(gòu)特殊，需解決此問題只能在陸地上通過對(duì)現(xiàn)有各類站場(chǎng)布置進(jìn)行改造予以解決。如何充分發(fā)掘輪渡站運(yùn)輸能力，優(yōu)化運(yùn)輸組織方式，是當(dāng)前必須解決的問題［8］。現(xiàn)將前述“三角線換向”法、“燈泡線換向”法與傳統(tǒng)5種站場(chǎng)布置結(jié)合分析，以此來解決上述問題。

3.1三角雙向半縱列交叉式站場(chǎng)布置

三角雙向半縱列交叉式站場(chǎng)布置是一種將“三角線換向”法與“半縱列式站場(chǎng)布置”相結(jié)合，通過交叉式進(jìn)路使列車在上船之前完成換向作業(yè)，下船后無需再換向，待編組后可直接離開的快速作業(yè)方法（圖4）。

該站場(chǎng)作業(yè)流程如表1，表2所示。

表1　待渡及下船列車調(diào)車作業(yè)基本步驟Tab.1　The basic step of waiting ferry and disembarking boat train

表2　三角雙向半縱列交叉式站場(chǎng)各場(chǎng)作業(yè)流程一覽Tab.2　The operation flow of triangle bidirectional half tandem and cross type station

圖4　三角雙向半縱列交叉式站場(chǎng)布置Fig.4　The triangle bidirectional half tandem and cross type station

由表1～表2可知，此種站場(chǎng)布置優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在其能同時(shí)接受與發(fā)出2個(gè)方向到達(dá)及離場(chǎng)列車，車站布局較為緊密、集中；以調(diào)度中心為核心，可同時(shí)負(fù)責(zé)4個(gè)分場(chǎng)的運(yùn)作。需在此指出的是，該站場(chǎng)布置也可改造為小型樞紐站，具體方案為將I場(chǎng)與II場(chǎng)改造為綜合性編組站，當(dāng)有零解列車分別抵達(dá)I場(chǎng)、II場(chǎng)后，可將待渡列車甩掛，剩余列車經(jīng)由兩場(chǎng)間聯(lián)絡(luò)線迂回離開；同樣，下船列車也可編掛在零解列車中離開本站。該行車方式可充分?jǐn)U大輪渡站運(yùn)能，使其不僅具備擺渡功能，同時(shí)兼有路網(wǎng)車流分流作用。因該站場(chǎng)布置方式具有半縱列式站場(chǎng)布置的特點(diǎn)，各場(chǎng)工作職責(zé)分明，互不影響；途徑零解列車的調(diào)車作業(yè)不影響輪渡站正常上下船取送車作業(yè)；因此，該站場(chǎng)具有廣泛的應(yīng)用前景及提升和再改造空間。該種站場(chǎng)布置在占地面積上較大；因此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能的將碼頭前沿部分設(shè)置緊湊，各場(chǎng)間縮短距離，減小場(chǎng)間聯(lián)絡(luò)線曲線半徑。

3.2三角雙向混合交叉式站場(chǎng)布置

三角雙向混合交叉式站場(chǎng)布置是一種將“三角線換向”法與“混合式站場(chǎng)布置”相結(jié)合，通過交叉式進(jìn)路使列車在上船之前完成換向作業(yè)，下船后無需再換向，待編組后可直接離開的快速作業(yè)方法（圖5）。

該站場(chǎng)布置主要是將原三角雙向半縱列交叉式站場(chǎng)到達(dá)場(chǎng)與待渡場(chǎng)合并。合并后其同樣能同時(shí)接受與發(fā)出2個(gè)方向的到達(dá)及離場(chǎng)列車，且車站布局更為簡便，而原4個(gè)分場(chǎng)也縮減為2個(gè)分場(chǎng)加一線路所，此布置對(duì)集中管理更為方便，且節(jié)約土地。但不具備小型樞紐改造空間，只適用于純輪渡站使用。

3.3三角雙向環(huán)到混合式站場(chǎng)布置

三角雙向環(huán)到混合式站場(chǎng)布置與上述三角雙向混合交叉式站場(chǎng)布置一樣，是一種將“三角線換向”法與“半縱列式站場(chǎng)布置”相結(jié)合，通過環(huán)到線使列車在上船之前完成換向作業(yè)，下船后無需再換向，待編組后可直接離開的快速作業(yè)方法（圖6）。

圖5　三角雙向混合交叉式站場(chǎng)布置Fig.5　The triangle bidirectional mixed and cross type station

圖6　三角雙向環(huán)到混合式站場(chǎng)布置Fig.6　The triangle bidirectional ring arrival and mixed type station

此種站場(chǎng)與三角雙向混合交叉式站場(chǎng)布置相似，其不同處主要是取消了線路所并將原聯(lián)絡(luò)線向輪渡碼頭前沿移動(dòng)，采用大型編組站環(huán)到線的方式將兩場(chǎng)連接。此站場(chǎng)布置亦可同時(shí)接受與發(fā)出2個(gè)方向的到達(dá)及離場(chǎng)列車，車站布局不僅簡便，還能避免交叉式進(jìn)路。此站場(chǎng)布置也可改造為小型樞紐站，零解列車可直接通場(chǎng)，經(jīng)環(huán)到線到達(dá)需作業(yè)場(chǎng)，甩掛待渡車列后離開。下船車列也同樣可編掛在零解列車中離開；因此，該場(chǎng)布置具有廣泛的應(yīng)用前景及提升和再改造空間。該種布置因?qū)⒄緢?chǎng)集中于碼頭前沿；因此占地面積不大，但對(duì)環(huán)到線最小通過曲線半徑要求較高，為了更好的節(jié)省土地，使兩場(chǎng)間布置更為緊湊，應(yīng)盡可能的使曲線距離縮短。

3.4燈泡橫列式站場(chǎng)布置

燈泡橫列式站場(chǎng)布置是一種將“燈泡線換向”法與“橫列式站場(chǎng)布置”相結(jié)合，使列車在上船之前完成換向作業(yè)，下船后無需再換向，待編組后可直接離開的快速作業(yè)方法（圖7）。該站場(chǎng)作業(yè)流程如表3，表4所示。

表3　待渡及下船列車調(diào)車作業(yè)基本步驟Tab.3　The basic step of waiting ferry and disembarking boat train

表4　燈泡橫列式站場(chǎng)各場(chǎng)作業(yè)流程一覽Tab.4　The operation flow of bulb mixed type station

由表3～表4可知，該站場(chǎng)布置利用了燈泡線流水換向的特點(diǎn)。體現(xiàn)在整個(gè)過程中列車只需向一個(gè)方向前行即可完成換向作業(yè)。該布置方法使車站整體工作十分流暢。但該方法只適用于純輪渡站，無改造、提升空間。

3.5燈泡混合式站場(chǎng)布置

燈泡混合式站場(chǎng)布置與上述燈泡橫列式站場(chǎng)布置相似，是一種將“燈泡線換向”法與“混合式站場(chǎng)布置”結(jié)合，使列車在上船之前完成換向作業(yè)，下船后無需再換向，待編組后可直接離開的快速作業(yè)方法（圖8）。

該站場(chǎng)布置較前述燈泡橫列式站場(chǎng)布置更為簡單，主要體現(xiàn)在整個(gè)車站所有工作全部集中在一個(gè)場(chǎng)內(nèi)完成。但該布置方式只能接發(fā)一個(gè)方向的列車，沒有改造與提升空間，車站只適用于純輪渡站使用。結(jié)合燈泡線布置的站型占地面積都相對(duì)較大，該種布置方式應(yīng)盡可能的將線路上各場(chǎng)集中布置，只留單線迂回來減少用地面積。

圖7　燈泡橫列式站場(chǎng)布置Fig.7　The bulb open-train station

圖8　燈泡混合式站場(chǎng)布置Fig.8　The bulb mixed station

4　結(jié)論

研究表明，通過對(duì)傳統(tǒng)站場(chǎng)布置進(jìn)行分析，結(jié)合上述5種改進(jìn)后的站場(chǎng)布置，不僅解決了列車上下渡船首尾換向的問題，而且個(gè)別站場(chǎng)布置在設(shè)計(jì)上還留有一定的改造和提升空間。過去我國鐵路建設(shè)重視提高線路通過能力，忽視樞紐及車站等點(diǎn)的通過能力，導(dǎo)致運(yùn)能不足，難以滿足運(yùn)輸市場(chǎng)需求［9］。鐵路輪渡改造的定位不能僅局限于解決目前已存在的問題，作為整個(gè)路網(wǎng)當(dāng)中一個(gè)重要組成部分，不能孤立的將其看作只用于解決跨海或渡江的手段，應(yīng)將其并入路網(wǎng)，起到和陸域車站一樣，能分流車流及緩解運(yùn)能緊張、提高運(yùn)力的作用。

［1］王克家.鐵路輪渡的渡輪簡介［J］.科學(xué)技術(shù)通訊，1997（3）：29-33.

［2］韓長生，鐘成，黃廣理.瓊州海峽輪渡站待渡場(chǎng)場(chǎng)型研究［J］.鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2006（S1）:230-234.

［3］袁光明，黃廣理，鄭才輝.海上鐵路輪渡站站型的研究［J］.鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2006（S1）：234-237.

［4］陳剛，鄭才輝，黃廣理.海上鐵路輪渡站設(shè)計(jì)［J］.鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2006（S1）：238-241.

［5］李相林.關(guān)于三角線與轉(zhuǎn)車盤選用原則的探討［J］.鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，1990（1）：43-46.

［6］李成龍.中電投白城電廠鐵路專用線接軌方案研究［J］.鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2010（3）：23-25.

［7］朱震，高彬.地鐵車輛段列車調(diào)頭線的網(wǎng)絡(luò)切換方案探討［J］.鐵路通信信號(hào)工程技術(shù)，2015（3）：58-60.

［8］于天峰.煙大鐵路輪渡運(yùn)輸組織方案優(yōu)化探討［J］.鐵道貨運(yùn)，2013（6）：23-26.

［9］王順利，王正彬，陳東.鐵路樞紐客運(yùn)站布局優(yōu)化研究［J］.華東交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，30（1）：71-75.

（責(zé)任編輯劉棉玲）

Design of Cross-sea and Inland Railway Ferry Station

Wu Yijia，Chi Hongfu
（College of Shipping and Port Construction Engineering，Zhejiang Ocean University，Zhejiang 316022，China）

Railway ferry station is an important part of the railway ferry system.At present，there are still many unreasonable places for China’s cross-sea and inland railway ferry station layout and settings，causing a bottleneck to accelerate railway transportation.This paper conducts an analysis of the traditional cross-sea and inland railway ferry station.It then puts forward some improvement plans concerning its defects to optimize the station field arrangement，improve the velocity of train and to enlarge the transport capacity of railway ferry station.

cross sea；inland；railway；ferry station；station

U291.7+5

A

1005-0523（2016）04-0087-07

2015－11－28

吳易甲（1984—），男，碩士研究生，研究方向?yàn)榻煌ㄟ\(yùn)輸工程通航安全保障技術(shù)。

池弘福（1963—），男，副教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)榻煌ㄟ\(yùn)輸工程通航安全保障技術(shù)。