高速鐵路交叉布置站型分析及聯(lián)絡線設計

角志達 閔 俊

(中鐵工程設計咨詢集團有限公司，北京 100055)

高速鐵路具有運行速度快、曲線半徑大、工程投資高等特點。因此，高速鐵路設計時，線路是否順直是影響設計方案質量的重要因素。在我國高速鐵路建設實踐過程中，橋梁與隧道施工水平得到很大提高，并逐步形成了具有中國特色的高速鐵路橋梁、隧道建設關鍵技術。當兩條高鐵線路存在交叉時，可充分結合橋梁、隧道技術，采用車場交叉布置的站型進行車站設計。

目前，國內外針對交叉布置站型的研究主要針對其優(yōu)缺點及適用條件，對線路交叉角度與交叉布置站型的相關性研究較少，對于該站型的分類總結不夠全面，缺少對跨線車流解決方案的系統(tǒng)研究。以上饒站為例，研究交叉布置站型的適用交叉角度，全面總結交叉布置站型的分類及適用于該站型的聯(lián)絡線布置方案，可為以后的車站設計提供科學、系統(tǒng)的參考[1]。

1 高鐵交叉布置站型及適用條件

1.1 高鐵交叉布置站型分類

在兩條高鐵線路交匯地區(qū)設置車站，通常采用平行布置的線路別站型和方向別站型，線路別站型的兩個車場相對獨立，在站外出現(xiàn)一次雙線跨雙線交叉，兩正線間無相互干擾，但需要建立聯(lián)絡線來解決跨線列車的開行需求。方向別站型兩高鐵線路引入同一車場，在站外出現(xiàn)兩次單線跨雙線交叉，可滿足各方向的跨線列車需求，但兩高鐵正線間存在相互干擾，影響正線通過能力。受線路交叉角度、地形地質、環(huán)保軍事、拆遷等因素的影響，平行布置站型在特定條件下具有一定局限性，為此提出交叉布置站型。根據(jù)實際情況選擇合理的車站布置形式可有效提升樞紐(或地區(qū))的客站地位，對協(xié)調樞紐(或地區(qū))的點線能力、吸引周邊客流、帶動城市發(fā)展具有重要意義[2]。

高鐵交叉布置站型是指一個高速鐵路車場采用橋梁結構騎跨在另一個高速鐵路車場的上方，或一個高速鐵路車場采用隧道結構貫穿在另一個高速鐵路車場的下方。以設計標準為350 km/h的高速鐵路為例，不考慮地形地質、環(huán)保軍事區(qū)、限速等因素的影響，兩條線路交叉角度不同時，交叉布置站型與平行布置站型的線路長度如表1所示[3，4]。當兩高鐵線路交叉角度小于45°時，交叉布置站型較平行布置站型在線路長度上優(yōu)勢不明顯，比較段落線路長度只縮短10%以下；當兩高鐵線路交叉角度大于60°時，交叉布置站型較平行布置站型在線路長度上有較大優(yōu)勢，比較段落線路長度可縮短15%以上[5]。

表1 交叉布置站型與平行布置站型線路長度比較

按照施工方式不同，交叉布置站型可分為橋梁騎跨和隧道下穿兩種方式(如圖1)。橋梁騎跨布置方案設置高架車場，占地少，空間大，可高效利用土地資源[6]；隧道下穿布置方案一般采用明挖或盾構施工，在房屋密集的中心城區(qū)可有效減少拆遷量，但工程復雜，施工難度較大。盾構下穿既有高速鐵路路基時，需對既有高鐵進行限速，并采取可靠、安全的施工方法，以避免隧道施工對鐵路行車造成影響[7]。地下車場的空間較封閉，列車高速通過會對站臺旅客造成較大的噪聲影響和視覺壓力[8]。

圖1 不同施工方式的高鐵交叉布置站型示意

根據(jù)兩個車場的交叉位置不同，交叉布置站型可分為“T”形布置和“L”形布置(如圖2)?！癟”形布置為一個車場的站臺位置上跨(或下穿)另一個車場的站臺(或站臺端部)，兩車場站臺間實現(xiàn)立體銜接。該方案交通流線清晰，可實現(xiàn)站臺間“零換乘”，且站型較緊湊，節(jié)約用地；該方案的缺點是兩車場交叉位置跨度較大，工程量大，站前車場用地受限較嚴重，影響廣場開發(fā)利用及景觀效果?！癓”形布置為一個車場上跨(或下穿)另一個車場站臺以外的位置，兩車場的站臺間相距較遠；該方案兩車場交叉位置跨度較小，工程量小，站前廣場用地受限較小，利于開發(fā)利用；缺點是旅客換乘距離較長，影響乘客的換乘體驗，車場布置較分散，用地面積較大。

圖2 交叉位置不同的高鐵交叉布置站型示意

1.2 高鐵交叉布置站型的適用條件

高鐵交叉布置站型中兩車場相對獨立，線路在站外不存在交叉，主要優(yōu)點是兩高鐵的線路順直，且正線間無相互干擾；采用分場布置形式，每個車場的咽喉區(qū)較短；可實現(xiàn)站臺的立體銜接，通過站臺快速通道實現(xiàn)“零換乘”。主要缺點是對凈空要求較高，車場間高差較大；站前廣場用地受限，不利于站前廣場的開發(fā)利用；對于高鐵線路間的跨線客流，需采用換乘或聯(lián)絡線的方式解決。

高鐵交叉布置站型在特定的適用條件下可達到線路順直、節(jié)省工程投資的目的，其主要適用條件如下：(1)兩高鐵線交叉角度較大；(2)結合城市規(guī)劃及運輸需求，線路交叉地區(qū)適宜采用一站格局；(3)兩高鐵線的交叉位置位于城市規(guī)劃區(qū)的一角，線路取直不會穿越城市規(guī)劃區(qū)；(4)環(huán)境保護區(qū)、軍事區(qū)、不良地質區(qū)密集，交叉布置站型對應的線路走向可避開上述區(qū)域。

2 高鐵交叉布置站型聯(lián)絡線設計

2.1 聯(lián)絡線的作用

聯(lián)絡線是把樞紐(或地區(qū))內的車站與車站、車站與線路及線路與線路銜接起來的鐵路。其主要作用是滿足跨線列車的開行需要，使鐵路“點、線、網(wǎng)”有機融合，充分發(fā)揮路網(wǎng)功能，實現(xiàn)能力最大化；減少旅客換乘時間，增加運輸?shù)撵`活性和適應性，可以實施機動靈活的運輸替代方案，增強鐵路應對突發(fā)事件的能力[9]；消除折角列車運行，盡可能地不變更列車運行方向[10]。

2.2 聯(lián)絡線布置形式

高鐵交叉布置站型一般應用于兩高鐵線路交叉的區(qū)域，需考慮兩高鐵線路間的跨線客流。當兩高鐵線間跨線客流較少，需要開行的跨線列車對數(shù)較少時，可考慮不修建聯(lián)絡線，采用換乘的方式解決跨線客流；當兩高鐵線間開行的跨線列車對數(shù)較多時，則需修建聯(lián)絡線解決跨線客流，通常有線路所與車場間聯(lián)絡線、車場間聯(lián)絡線、線路所間聯(lián)絡線三種布置形式。

圖3 線路所與車場間聯(lián)絡線示意

(1)線路所與車場間聯(lián)絡線

聯(lián)絡線從車場的一端咽喉出岔，并以線路所的形式接入另一線路的區(qū)間正線。如圖3所示，為解決A、D方向的跨線車流，聯(lián)絡線有兩種布置方式：①聯(lián)絡線在A方向正線上設置線路所，并引入下穿車場的B端咽喉；②聯(lián)絡線在D方向正線上設置線路所，并引入騎跨車場的C端咽喉?？筛鶕?jù)地形地質、用地拆遷、城市規(guī)劃、站房布置等情況靈活選擇聯(lián)絡線布置方式。線路所與車場間聯(lián)絡線不會對接入車場的正線通過能力產生影響，運輸組織順暢，運營安全性高，但聯(lián)絡線長度較大，工程投資較大。

(2)車場間聯(lián)絡線

聯(lián)絡線從車場的一端咽喉出岔，并接入另一車場的一端咽喉。如圖4所示，為解決A、D方向的跨線車流，聯(lián)絡線可直接連接下穿車場的B端咽喉與騎跨車場的C端咽喉。此聯(lián)絡線較線路所與車場間聯(lián)絡線長度短，工程投資較少，但跨線列車需連續(xù)通過車站的兩個車場，站內作業(yè)時間長，運輸組織復雜，一般情況下不推薦使用。

圖4 車場間聯(lián)絡線示意

圖5 線路所間聯(lián)絡線示意

(3)線路所間聯(lián)絡線

聯(lián)絡線以線路所的形式從線路區(qū)間正線引出，并以線路所的形式接入另一線路的區(qū)間正線。如圖5所示，聯(lián)絡線連接A方向與D方向正線上的線路所，解決了A、D方向的跨線車流，但跨線列車不能進站停車。該聯(lián)絡線長度較短，工程投資?。痪€路順直，運輸組織順暢，旅行時間短。由于跨線列車不能在該站進站停車，線路所間聯(lián)絡線只適用于跨線列車通過不停車比例較大的情況。

2.3 聯(lián)絡線布置形式選擇與設計

根據(jù)《關于貫徹落實促進鐵路建設可持續(xù)發(fā)展指導意見的實施細則》，要求根據(jù)路網(wǎng)布局、項目特點、地形地質條件、工程投資等情況，合理確定跨線列車開行方案，優(yōu)化樞紐聯(lián)絡線設置。

聯(lián)絡線布置形式的選擇應綜合考慮各種布置形式的優(yōu)缺點和適用條件(如表2所示)，充分結合城市規(guī)劃和地形，以節(jié)約用地，降低工程投資為原則[11]。當跨線車流較復雜時，可將多種聯(lián)絡線布置形式相結合，達到部分聯(lián)絡線共通道、節(jié)省投資的效果。

表2 高鐵交叉布置站型聯(lián)絡線布置形式優(yōu)缺點比較

確定聯(lián)絡布置形式后，為保證其通過能力和運營安全性，宜采用立體疏解布置消除平面交叉，并需要結合聯(lián)絡線布置形式和工程經濟條件合理確定聯(lián)絡線的技術標準。對于線路所間聯(lián)絡線，其技術標準一般與相銜接的兩正線標準相一致；對于線路所與車場間聯(lián)絡線，其技術標準一般與相銜接的正線標準一致；對于車場間聯(lián)絡線，則應按照運行的列車性質確定相應的標準[12]。

3 案例分析

3.1 上饒站

上饒市位于江西省東北部，東聯(lián)浙江、南臨福建、北接安徽，處于長三角經濟區(qū)、海西經濟區(qū)、鄱陽湖生態(tài)經濟區(qū)三區(qū)交匯處。上饒站位于上饒市東北側，合福高鐵與滬昆鐵路、滬昆高鐵在上饒站呈“十”字交匯。結合城市空間發(fā)展、各鐵路間跨線列車需求，根據(jù)地區(qū)客站布局及分工，在設計過程中共研究了新建上饒西站、合福高鐵西進東出、合福高鐵騎跨3個方案。

圖6 上饒站騎跨方案示意

新建上饒西站方案：采用兩站格局，運營管理分散，需增加市政配套投資；合福高鐵無法與滬昆高鐵、滬昆鐵路實現(xiàn)交流或換乘，研究后予以舍棄。

合福高鐵西進東出方案：采用合福高鐵與滬昆高鐵合場布置的方式，該方案工程易于實施，維持一站格局，可充分利用既有鐵路設施及市政配套工程。

合福高鐵騎跨方案：如圖6所示，滬昆高速場與滬昆普速場分場并站布置，合福高速場騎跨在滬昆高速場與滬昆普速場之上。合福高鐵與滬昆高鐵交叉角度較大(大于60°)，采用交叉布置站型，合福高鐵線路較順直，較合福高鐵西進東出方案正線縮短約16 km，且繞開了上饒地區(qū)密集的不良地質區(qū)、軍事區(qū)和環(huán)境保護區(qū)，共節(jié)省工程投資約7億元。經研究后推薦合福高鐵騎跨方案[1]。在交叉布置站型的分類上，考慮方便換乘、易于施工、既有場條件等因素，選擇了橋梁騎跨的“T”形布置方案。

合福高鐵與滬昆高鐵間存在跨線車流，福州與昆明方向近、遠期跨線列車對數(shù)分別為14對/d，20對/d；福州與上海方向近、遠期跨線列車對數(shù)分別為11對/d，15對/d。因此，設置了東南、西南聯(lián)絡線[14]。上饒站站房與城市規(guī)劃區(qū)均位于車站的西南側，考慮將東南聯(lián)絡線與西南聯(lián)絡線設置在車站的東北方向。東南聯(lián)絡線從合福高速場北端咽喉出岔，接入滬昆高鐵上海方向的區(qū)間正線；西南聯(lián)絡線在東南聯(lián)絡線上出岔，接入滬昆高速場東端咽喉，且在出岔前兩聯(lián)絡線共通道。

3.2 海鹽站

海鹽縣隸屬于浙江省嘉興市，東臨杭州灣，西南為海寧市，北連平湖市和秀洲區(qū)。海鹽站位于海鹽縣東北方向，是擬建通蘇嘉甬鐵路與滬乍杭鐵路的“十”字交匯地點，共研究了西進東出方案和騎跨布置方案2個方案。

圖7 海鹽站騎跨布置方案示意

西進東出方案：采用通蘇嘉甬鐵路與滬乍杭鐵路合場布置的方式，在海鹽地區(qū)滬乍杭鐵路與通蘇嘉甬鐵路交叉角度較大(大于60°)，通蘇嘉通鐵路從西北方向引入地區(qū)，通過海鹽站后跨越乍嘉蘇高速、杭浦高速，沿沈海高速引出地區(qū)；滬乍杭鐵路從東北方向引入地區(qū)，跨越沈海高速后折向東南引入海鹽站，出站后折向西南方向引出地區(qū)；該方案通蘇嘉甬鐵路線路較順直，但滬乍杭鐵路繞行較多；應進一步論證高鐵交叉布置站型的適用性。

騎跨布置方案：如圖7所示，該方案通蘇嘉甬鐵路線位與西進東出方案一致，滬乍杭鐵路從東北方向引入地區(qū)，滬乍杭場采用橋梁結構騎跨在通蘇嘉甬場之上，并采用“T”形布置，出站后向西南方向引出地區(qū)。經過方案比選，該騎跨布置方案較西進東出方案線路順直，正線縮短約20 km，節(jié)省工程投資約14億元。經研究后推薦騎跨布置方案。

海鹽地區(qū)的客車交流如表3所示，海鹽站開行的列車均為通過列車，不開行始發(fā)、終到列車，通蘇嘉甬鐵路與滬乍杭鐵路的跨線車流為上海與寧波方向[14]。近、遠期跨線列車對數(shù)分別為54對/d，37對/d，跨線列車對數(shù)較多；海鹽站屬于中間站，客流較少，跨線列車在本站可以通過不停車，考慮設置線路所間聯(lián)絡線。線路所間聯(lián)絡線較其他聯(lián)絡線布置形式線路順直，且長度較短，節(jié)省工程投資，大大縮短上海至寧波方向的旅行時間。

表3 海鹽地區(qū)客車交流

4 結束語

在兩條高鐵交叉的特定區(qū)域，采用交叉布置站型可使線路順直，節(jié)省工程投資，但高鐵交叉布置站型的適用條件具有一定局限性，在應用過程中應根據(jù)實際情況進行優(yōu)化設計。通過科學計算，當兩高鐵線路交叉角度大于60°時，交叉布置站型較平行布置站型在線路長度上有較大優(yōu)勢。另外，還系統(tǒng)研究了適用于交叉布置站型的聯(lián)絡線布置方案，可以減少旅客換乘時間，增加運輸?shù)撵`活性，但從減少投資、充分利用線路能力的角度考慮，中小城市車站原則上不應設置聯(lián)絡線?？稍诖饲疤嵯?，選用合理的車站布局方案。