新建兰合铁路引入兰州铁路枢纽接轨方案研究

贾存成

（兰州铁道设计院有限公司 线路运输所，甘肃 兰州 730000)

1 兰合铁路引入兰州铁路枢纽分析

1.1 兰州铁路枢纽现状分析

兰州铁路枢纽地处我国西北铁路大动脉交汇点,为路网型铁路枢纽[1],目前衔接陇海铁路(兰州—连云港)、兰新铁路(兰州—阿拉山口)、包兰铁路(包头—兰州)、兰青铁路(兰州—西宁)、兰新客运专线(兰州—乌鲁木齐)、宝兰客运专线(宝鸡—兰州)、兰中城际铁路(兰州—中川机场)、兰渝铁路(兰州—重庆)共8条铁路干线。兰州铁路枢纽东起兰渝铁路夏官营站,西至兰新铁路河口南站,以黄河为中轴,货运系统布置在黄河以北的兰州北编组站,客运系统布置在黄河南岸,主要客运站为兰州站、兰州西站,形成“南客北货”的环形枢纽格局,在西部铁路网中发挥着承东启西,辐射南北的作用[2]。因此,兰州铁路枢纽在规划年度(初期2030年、近期2035年、远期2045年)将形成街接重庆、西安、包头、乌鲁木齐、西宁、成都等6个方向,共计6条干线铁路、4条高速铁路、4条城际铁路引入的放射状铁路枢纽。其中,客运系统维持兰州、兰州西2站格局；货运系统规划形成“1+4”物流节点网络。

兰合铁路(兰州—合作)全线位于甘肃省境内,呈南北走向,线路北起兰新铁路西固城站,与兰州铁路枢纽兰州西站相连,经甘肃省兰州市、临夏回族自治州和甘南藏族自治州,引入拟建西成铁路(西宁—成都)唐尕昂站[3]。线路由北向南与西成铁路构成“Y”形主骨架,随着西成铁路合作至川主寺段的修建,与成九铁路(成都—九寨沟)贯通,在路网中便捷地连通四川和甘肃两省,是西北地区连接西南、沟通华南的重要铁路通道[4]。兰州铁路枢纽是区域内最重要的铁路枢纽之一,因而需要研究兰州铁路枢纽对兰合铁路引入方案的功能定位和整体走向的影响[5-7],实现兰州铁路枢纽的合理布局。兰州铁路枢纽总图布局如图1所示。

1.2 兰合铁路客货运量预测

兰州铁路枢纽的客流特点为始发终到旅客列车对数大于通过客车,通过车对数占旅客列车总对数的39%,货运以通过运量为主。随着西部铁路网进一步强化和扩展,以兰州为中心的快速客运网形成,枢纽的客货运量将大幅度增加。兰合铁路受路网规划、国家经济形势、产业政策及功能定位等因素的变化影响[8-9],客货运输需求发生重大调整。

图1 兰州铁路枢纽总图布局Fig.1 Lanzhou railway terminal distribution

研究年度内近期(2035年)、远期(2045年) 地区旅客列车总对数分别为30对/d、42对/d,货物列车近、远期均为2对/d。其中,动车组列车近期为27对/d (始发终到列车22对/d,通过列车5对/d),远期为38对/d (始发终到列车32对/d,通过列车6对/d),动车组以始发终到为主,主要为兰州地区开往西南地区的旅客列车,通过列车主要为枢纽以西方向开往川渝方向。普速旅客列车近期为3对/d,远期为4对/d,均为通过旅客列车,主要为枢纽以东通过包兰铁路开往西南地区的旅客列车。兰合铁路客流特点为始发终到列车大于通过列车,近、远期始发列车占总对数的73.3% 和76.2%。

2 兰合铁路引入兰州铁路枢纽接轨方案分析

2.1 引入兰州铁路枢纽接轨方案

综合考虑兰州铁路枢纽既有铁路现状、运输组织形式、工程实施条件及接轨点改建方案等因素,兰合铁路可以从兰州铁路枢纽西端接轨,兰州方向始发列车不必横穿铁路枢纽以减轻枢纽运输压力,因而重点研究引入兰州铁路枢纽西端接轨方案。结合兰州铁路枢纽西端既有车站分布及引入条件,自东向西依次提出兰合铁路引入兰新铁路西固城站(方案I)、兰合铁路引入兰新客运专线区间隧道内(方案II)、兰合铁路引入兰新客运专线陈家湾西站(方案III) 3个线路走向方案,最终比选确定兰合铁路引入兰州铁路枢纽接轨方案。兰合铁路引入兰州铁路枢纽线路走向方案示意图如图2所示。

2.1.1 引入兰州铁路枢纽方案

（1）方案I。兰新铁路为客货共线铁路,西固城站为该线中间站。兰合铁路客运线自西固城站西咽喉引出,沿既有兰新铁路通道至柳泉以21.88 km隧道翻越草坪山和雾宿山至永靖县三条岘设刘家峡站,后南行东折一跨洮河以隧道经考勒穿刘家峡水库库区东侧至东乡县河滩镇。其中,兰合铁路客运线经兰新铁路引入兰州西站,兰合铁路货运线与北环线相接引入兰州北编组站。比较范围内线路长度44.09 km,运营长度62.20 km,桥隧总长40.67 km,桥隧比例92.24%,静态投资68.66亿元。兰合铁路引入兰新铁路西固城站方案如图3所示。

图2 兰合铁路引入兰州铁路枢纽线路走向方案示意图Fig.2 Alignment scheme of Lanzhou-Hezuo railway linking to Lanzhou railway terminal

（2）方案II。兰新客运专线兰州西站至陈家湾西站区段主要为隧道、桥梁工程,结合线路走向后便于客货分线,并考虑接轨点施工条件和工程难度等因素,高家山隧道段是一个较为理想的接轨点。兰合铁路于高家山隧道区间接轨,兰合铁路客运线利用兰新客运专线引入兰州西站；兰合铁路货运线自盐锅峡分线,利用既有刘家峡专用线位置引入兰青铁路八盘峡站,再利用既有兰青铁路和兰新铁路引入兰州北编组站。线路自高家山隧道区间引出后,向南以11.81 km隧道穿越草坪山至永靖县古城新区高阶地设刘家峡站后,再南行东折两跨黄河,经考勒于刘家峡水库东侧通过至东乡县河滩镇。比较范围内线路长度40.24 km,运营长度74.24 km,桥隧总长33.03 km,桥隧比例82.09%,静态投资67.20亿元。兰合铁路引入兰新客运专线区间隧道内方案如图4所示。

图3 兰合铁路引入兰新铁路西固城站方案Fig.3 Linking scheme of Lanzhou-Hezuo railway to Lanzhou-Alataw pass railway at Xigucheng station

（3）方案III。陈家湾西站为兰新客运专线越行站,兰合铁路于陈家湾西站接轨,客运线引入兰新客运专线至兰州西站；货运线自陈家湾分线,跨湟水河引入兰青线张家祠站,利用兰青铁路和兰新铁路引入兰州北编组站。线路自陈家湾西站引出,以隧道群穿越党家岭,于八盘峡水库上游约7.0 km处跨越黄河,穿越草坪山至永靖县县城西侧黄河阶地设站,南折两跨黄河经考勒至东乡县河滩镇。比较范围内线路长度46.85 km,运营长度97.12 km,桥隧总长41.94 km,桥隧比例89.53%,静态投资64.21亿元。兰合铁路引入兰新客运专线陈家湾西站方案如图5所示。

图4 兰合铁路引入兰新客运专线区间隧道内方案Fig.4 Linking scheme of Lanzhou-Hezuo railway to Lanzhou-Urumqi passenger dedicated line

2.1.2 引入兰州铁路枢纽方案比选

（1）方案I。优势：兰新铁路西固城站距离兰州西站仅18.35 km,比较范围内运营长度62.2 km,运营时间32 min,运输组织较为便捷；线路接轨于兰新铁路路基段,施工过渡简单,施工难度可控,且对既有兰新铁路干扰较小；线路位于兰州市岸门桥饮用水源地二级保护区陆域范围内,但以正线通过,对水源保护区的影响较小。缺点：线路长44.09 km,较方案Ⅱ线路长3.85 km,桥隧比例较高,但改建既有线工程小,投资居中。

图5 兰合铁路引入兰新客运专线陈家湾西站方案Fig.5 Linking scheme of Lanzhou-Hezuo railway to Chenjiawanxi station of Lanzhou-Urumqi passenger dedicated line

（2）方案II。优势：高家山隧道区间距离兰州西站约42.5 km,但利用兰新客运专线引入兰州西站,运营时间仅为22.3 min,较方案Ⅰ节省9.7 min,优势较为明显；新建线路长度最短,桥隧工程和货线工程较小,投资最低。缺点：区间接轨对兰新高速铁路的运输组织影响较大；施工需对兰新客运专线高家山隧道进行扩挖改建,既有线中断运营约34个月,可实施性差；线路穿越兰州市刘家峡第二水源地二级保护区,对水源地影响较大。

（3）方案III。优势：接轨点位于车站,运输组织灵活且完善；改建兰新客运专线位于桥梁地段,实施相对容易。缺点：陈家湾西站距兰州西站50.27 km,运营长度97.12 km,运营时间38.0 min,运营距离与时间均无优势；需对兰新客运专线黑沟特大桥进行拆除重建,造成既有线中断运营约14个月,可实施性差；需穿越甘肃永靖黄河三峡湿地自然自然保护区核心区,对自然保护区影响较大；新建线路最长,且桥隧工程和车站改建工程、新建货线工程较艰巨,工程投资最高。

综上所述,方案I线路顺直,运营长度和时间相对较短,节省旅行时间,优势较为明显,虽然工程投资较方案II高1.45亿元,但兰新铁路路基段接轨,工程地质条件好,施工过渡相对简单,施工难度可控,投资相对适中,且对既有兰新铁路干扰较小,与方案II、方案III相比对既有兰新客运专线的运营无影响,并且接轨点位置服从城市总体规划,满足地方需求。因此,推荐兰合铁路引入兰新铁路西固城站(方案I )。

2.2 引入兰新铁路西固城站接轨方案

2.2.1 引入西固城站方案

兰合铁路引入西固城站方案拟新设柳泉站以满足运输需求,但车站选址位于兰州市岸门桥水源地保护区陆域范围,结合对水源地保护区影响,分别研究了兰合铁路引入柳泉设站方案(方案I )、兰合铁路引入柳泉设线路所方案(方案II )。

（1）方案I。兰合铁路、兰新铁路于西固城站西南方向隧道内交汇,新设柳泉站,该站为隧道站,考虑车站生产生活设施对水源地的影响,设为无人值守站,对既有兰新铁路上、下行K18 + 700 ～ K23 + 300段进行改建,兰合铁路、兰新铁路于柳泉站西端按线路别引入,东端按方向别分别引出,实现客货分线。其中,客线引入兰州西站,货线引入兰州北编组站。兰合铁路引入柳泉设站方案示意图如图6所示。

（2）方案II。兰合铁路与兰新铁路于柳泉交汇设线路所,改建兰新铁路西固城站西端区间线路径路,将兰新下行线K18+700 ～ K22+300段改至兰合左右线中间穿过,上行线维持既有,西端按线别引入,东端2线按方向别引出,实现客货分线。兰合铁路引入柳泉设线路所方案示意图如图7所示。

图6 兰合铁路引入柳泉设站方案示意图Fig.6 Sketch map of establishing Liuquan station scheme

图7 兰合铁路引入柳泉设线路所方案示意图Fig.7 Sketch map of establishing Liuquan block station scheme

2.2.2 引入西固城站方案比选

（1）方案I。优势：新设柳泉站距离西固城车站约5 km,兰合铁路、兰新铁路列车进入兰州铁路枢纽前均可在新设柳泉站进行待避,运输组织灵活；考虑该站位于兰州市岸门桥饮用水源地二级陆域范围,将该站设置为无人值守站,尽量减小其对水源地的影响。缺点：车站设于隧道内,隧道工程艰巨,静态投资约12.06亿元,较方案II高2.61亿元。

（2）方案II。优势：线路以正线穿越岸门桥饮用水源地,对水源保护区无影响；从工程投资角度分析,隧道工程和征拆工程较小,投资较低。缺点：兰新铁路、兰合铁路列车均需在前方站待避,运输组织灵活性较方案1略差。

综上所述,方案I、方案II均运输组织顺畅,兰合铁路前方站刘家峡站、兰新铁路前方站坡底下站距离该处站间距适中,两线于前方车站待避,仍可满足运输组织要求。但是,受兰州市岸门桥水源地影响,方案I与规划的适应性差；方案I新设柳泉站为隧道站,设站条件差,工程实施需在隧道内交叉、合并,施工难度大。方案II符合城市总体布局及兰州铁路枢纽规划、工程条件较好、易于实施等优点。因此,推荐兰合铁路引入柳泉设线路所方案(方案II)。

3 结束语

兰合铁路是国家高速铁路网中兰(西)广通道的重要组成部分,与西宁—合作—成都铁路共同构成了西北与西南地区的客运主通道,对提升我国西部大区域之间的全天候、大能力、安全通达交通系统效能将发挥重要的作用。兰州铁路枢纽是沿线最重要的铁路枢纽之一,系统研究兰合铁路引入兰州铁路枢纽铁路方案,进一步确定引入兰新铁路西固城站方案,达到对既有兰新铁路区间和北环货线的梳理和加强,确定兰合铁路在兰州地区线站位,优化兰州地区铁路格局及客货运系统布局。