郑焦城际铁路能力制约因素及对策研究

孙贺冰

（中国国家铁路集团有限公司 运输部，北京 100844)

随着区域经济一体化和城市群快速发展，城际铁路将成为客运专线建设的主要发展方向。2019年初，全国铁路开行旅客列车4477 对/d，其中动车组旅客列车3310 对/d，占总数的73.9%，管内动车组旅客列车2200 对/d，占动车组旅客列车总数的66.5%。由此可见，铁路企业主要将动车组列车的运力投放于中、短途客运市场，服务管内(省内)城市间，特别是地级市与省会、经济中心城市间的客流。国内关于新建线路在主要铁路枢纽接轨方案的研究较多[1-4]。在此，分析郑焦城际铁路(郑州—焦作)与京广线(北京西—广州)并线区间及郑州站的能力利用现状，归纳制约郑焦城际铁路能力因素。针对郑焦城际铁路能力利用的问题，提出普速旅客列车外迁与重新规划建设客站2 种提高郑焦城际铁路能力的对策，从经济效益、工程技术难度和铁路运营等方面，比较分析2 种方案的优劣。

1 郑焦城际铁路能力制约因素分析

1.1 郑焦城际铁路

郑焦城际铁路于2015年6月正式通车，线路全长78 km，连接人口大省河南的省会郑州和地级市焦作，设海棠寺、南阳寨、黄河景区、武陟东、武修西5 个中间站。线路接入郑州铁路枢纽后，在南阳寨—郑州区间与京广线并行8 km，引入郑州站。郑焦城际铁路为双线铁路，采用CTCS-2 列车运行控制系统，设计速度为200 km/h，列车追踪间隔时间为5 min，线路的限制坡度为20‰，最小曲线半径为3000 m，到发线有效长为650 m。郑焦城际铁路设计线路通过能力160 对/d，输送能力4000 万人/a，2020年预测旅客发送量为1086 万人次，2030年预测旅客发送量为1480 万人次。

郑焦城际铁路客流需求很大，在我国的城际铁路中具有代表性。2019年郑州市常住人口为1000 万人，焦作市常住人口为355 万人，郑州和焦作间的客运市场发展潜力巨大。截至2019年6月，郑焦城际铁路已累计发送旅客1005 万人次，2019年单方向日均旅客发送量为5027 人，其中清明“小长假”焦作站发送旅客突破21223 人。

郑焦城际铁路与既有京广正线接轨，与京广线存在共线运行区间。同时，郑焦城际铁路在郑州站办理列车的始发终到作业，与京广线列车的运行存在相互影响，在运营上具有一定的特殊性。这些因素导致郑焦城际铁路的运输能力受到较大限制，难以适应客流需求的增长，成为制约郑焦城际铁路客运收入增长的瓶颈。

2019年7月，郑焦城际铁路开行图定旅客列车23 对/d，其中1 对/d 高速动车组旅客列车，22 对/d 动车组旅客列车，列车全程运行时间为34 ～ 58 min。郑焦城际铁路受京广线和郑州站能力制约，发车间隔时间不均匀，最小发车间隔为6 min，最大发车间隔为2 h 24 min，在客流高峰期难以实现公交化运营。例如，D2962次(郑州—焦作)9 : 09 发车，与前一列车的发车间隔为2 h 3 min；D2914 次(郑州—焦作) 20 : 35 发车，与前一列车的发车间隔为2 h 24 min。而国内运行效率较高的京津城际铁路(北京南—天津)的发车间隔均约为5 min，郑焦城际铁路与之相比差距较大。国内部分城际铁路列车开行对数如表1 所示。

表1 国内部分城际铁路列车开行对数 对/dTab.1 Trains operated on some intercity railway lines

1.2 京广线共线区间能力制约

按照规划设计阶段的设想，在京广高速铁路(北京西—广州南)开通后，京广线的普速旅客列车数量大幅减少，运输能力得到释放，而郑焦城际铁路可以充分利用这部分释放的能力，与京广线并线引入郑州铁路枢纽，以降低建设成本。然而，到目前为止，京广线运行的普速旅客列车数量仍然较多，郑焦城际铁路列车与京广线普速旅客列车运行相互影响，导致郑焦城际铁路的能力限制区间集中在郑州铁路枢纽内。

京广高速铁路开通多年后，京广线郑州至新乡间基本维持开行61 对/d 旅客列车的规模，其中大多数为长途旅客列车，列车通过或办理客运作业的时分也基本固定，导致郑焦城际铁路与京广线并线引入郑州站的区间能力非常紧张，很难为郑焦城际铁路预留更多的通过能力。受此影响，郑焦城际铁路运行图的铺画的空间较小，只能采用“见缝插针”的策略，向已有的京广线运行图中插入城际列车运行线，难以实现“公交化”的运输组织模式。

1.3 郑州站能力制约

郑州站为多衔接方向的车站，共设旅客列车到发线13 条，北咽喉连接北京广、西陇海、郑州北3 个方向，南咽喉连接南京广、东陇海、客车整备所3 个方向。郑焦城际铁路通过北京广方向的线路引入。

郑州站的总体作业情况及天窗的安排，对郑焦城际铁路的能力利用产生较大影响，具体分析如下。

（1）郑州站作业情况。目前，郑州站共办理列车210 对/d。其中，北京广方向81 对/d，南京广方向49 对/d，西陇海方向77 对/d，东陇海方向91 对/d，客联线方向22 对/d。郑州站南咽喉能力最紧张，东陇海方向办理图定列车91 对/d，客车整备所方向办理车底转场29 对/d，部分时段能力已经饱和。郑州站列车到发密集时段集中在5 : 00—8 : 00，同时也是全天机车换挂最繁忙的时段。该时段共接发列车51 列(80 次)，机车换挂29列(45 台次)，客整所车底转场9 次，共办理进路314 条，平均2.02 min 办理1 次接发列车，34.3 s办理1 条进路。该时段车站到发线能力、咽喉能力已经超饱和，加开动车组列车的可能性很小。

（2）郑州站的天窗设置对郑焦城际铁路列车运行的影响。京广线郑州铁路枢纽上、下行天窗时间分别为18 : 00—21 : 00 和6 : 30—9 : 30，与城际铁路客流高峰期存在长时间重叠。该时段内，郑焦城际铁路动车组列车无法开行，影响高峰期的旅客输送。同时，动车组需要停留在始发终到车站以等待天窗结束，占用车站到发线能力，降低动车组运用效率，使郑焦城际铁路的运营效益受到较大影响。

1.4 太焦客运专线能力利用

太焦客运专线(太原南—焦作)设计时速为250 km/h，预计于2020年底建成通车。该线开通后，将在焦作站与郑焦城际铁路接轨，成为我国西北地区通往中部乃至中南部地区的快速客运通道[5]。届时，郑焦城际铁路将从目前的放射状尽头式线路升级为铁路网中的干线铁路，太原南至郑州的中、长途列车将与焦作至郑州的城际列车共线运行。太焦客运专线跨省(晋城东—焦作)预测客流近、远期分别为1200 万人/a 和1578 万人/a，这部分客流大部分去往郑州及其以远。为此，太焦客运专线近期和远期设计开行列车对数分别为55 对/d和69 对/d，将来郑焦城际铁路线路上开行的长途旅客列车、跨线旅客列车比例大幅提高。

2 提高郑焦城际铁路能力对策分析

2.1 方案设置

郑焦城际铁路能力制约因素分析表明，目前郑焦城际铁路的能力利用紧张的主要是由于线路接入郑州铁路枢纽的通道不通畅，因而需要改善郑焦城际铁路接入郑州铁路枢纽的条件，以提升运输能力。郑州铁路枢纽总布置示意图如图1 所示[6]。

在郑州铁路枢纽范围内，提升郑焦城际铁路的能力有2 种可行的途径。一种途径是普速旅客列车外迁至小李庄方案(方案Ⅰ)，即保留当前郑焦城际铁路接入郑州站的方案，利用既有郑州站作为城际客运专线车站；在城市周边新建客站，办理京广线、陇海线的普速旅客列车。另一种途径是新建郑州北客站及客运环线方案(方案Ⅱ)，即郑焦城际铁路不再利用京广线共线运行，不再接入郑州站，而是重新规划建设郑焦城际铁路在郑州铁路枢纽的客运站及联络线。因此，针对郑州铁路枢纽分工和能力利用问题，对提升郑焦城际铁路能力方案进行比较分析。

2.2 方案Ⅰ

根据工程建设和运营实践经验，货运站外迁的成功案例较多，但对于普速客运站外迁，原有客运站的车场全部用于办理高速铁路动车组列车的方案，全国铁路尚无先例。目前，已经制订普速客运站外迁规划的有北京、上海、广州铁路枢纽。例如，北京西站办理的普速旅客列车计划全部转移至丰台站办理，北京西站现有的普速场将来全部办理高速铁路动车组列车；上海南站办理的普速列车转移至松江站办理，上海南站现有的普速场将作为高速和城际车场；广州站规划改造成为高速铁路和城际铁路客运站，京广高速铁路、广清城际铁路(广州—清远)和广湛高速铁路(广州—湛江北)引入广州站，原有的普速列车转移至棠溪站(广州白云站)办理。借鉴上述思路，提出将郑州站的普速旅客列车作业外迁至小李庄站办理，具体方案如下。

图1 郑州铁路枢纽总布置示意图Fig.1 Layout of Zhengzhou railway hub

（1）方案概况。新建小李庄客运站，办理郑州铁路枢纽普速旅客列车作业，配套建设机务、车辆、客车整备所等设施。同步建设陇海铁路外绕线(唐庄线路所—圃田南—小李庄—原郑州南—马砦线路所)和南阳寨—海棠寺区间三、四线工程。远期预留枢纽内黄河景区—郑州北(客)—大关庄、郑州—大关庄—郑州南、郑州北(客)—欢河—郑州西旅客列车环线，沟通衔接郑太高速铁路(郑州—太原南)和郑济高速铁路(郑州东—济南西)。

（2）枢纽分工。郑州铁路枢纽“米”字型框架形成，客运系统形成郑州、郑州东、郑州南、小李庄共4 站并列格局。郑州站办理动车组旅客列车作业，承担呼和浩特至南宁通道、连云港至阿拉山口通道的动车组旅客列车作业。主要办理西安、太原方向动车组列车始发终到作业，以及西安—武汉方向、太原—合肥方向、西安—合肥方向、太原—武汉方向、太原—徐州方向、太原—重庆方向的动车组列车通过作业。

（3）能力分析。郑州站办理旅客列车数量如表2 所示。参照《高速铁路设计规范》[7]及《铁路工程设计技术手册：站场及枢纽》[8]等，结合郑州站既有运营技术指标计算车站能力。

表2 郑州站办理旅客列车数量 对/dTab.2 Passenger trains operated at Zhengzhou Station

郑州站设有13 条旅客列车到发线，其中1 条到发线用于接发普速通过列车，8 条到发线用于接发高速铁路动车组列车，4 条到发线用于接发城际铁路动车组列车。始发终到城际铁路动车组列车以立即折返的方式运行，按每日运营15 h，每次立即折返作业占用到发线时间30 min/对计算，始发终到城际旅客列车需要到发线2 条(上、下行各设1条到发线)。因此，4 条到发线近期和远期的利用率分别为49%和64%，可以满足城际铁路接发列车的需要，不需要对站场进行改扩建。该方案实施后，经理论计算，郑州站最繁忙南咽喉能力利用率为70% ～ 80%，车站能力可以满足运输需求。

2.3 方案Ⅱ

城际铁路引入新建车站，并规划客运环线，是大型铁路枢纽的普遍设计思路，如北京、杭州、沈阳、武汉等大型铁路枢纽均有类似的规划调整。因此，可以在环线上新建客站，利用客运环线缓解枢纽内南阳寨—郑州、郑州—原郑州南、郑州—圃田西区间的压力，解决郑焦城际铁路的能力紧张问题。

（1）方案概况。郑州铁路枢纽新建南阳寨—郑州三、四线工程和郑州(马砦线路所)—大关庄旅客列车联络线，建成“米”字型枢纽路网框架，形成郑州、郑州东、郑州南3 个客运站并列的格局。远期建成枢纽内黄河景区—郑州北(客)—大关庄，以及郑州北(客)—欢河—郑州西旅客列车环线，衔接郑太高速铁路与郑济高速铁路。

（2）枢纽分工。郑州站办理枢纽内全部普速旅客列车作业，同时办理部分动车组旅客列车作业，以承担呼和浩特至南宁通道的动车组旅客列车作业为主，承担连云港至阿拉山口通道的动车组旅客列车作业为辅。

（3）能力分析。在此方案下，郑州站办理旅客列车数量如表3 所示。

表3 郑州站办理旅客列车数量 对/dTab.3 Passenger trains operated at Zhengzhou Station

郑州站目前设有13 条旅客列车到发线，其中9 条用于接发普速旅客列车和高速铁路动车组列车，4 条到发线用于接发城际旅客列车。经计算，高速铁路列车到发线近期和远期利用率分别为80%和79%，能力处于饱和状态。始发终到的城际铁路旅客列车以立即折返的方式运行，按每日运营15 h，占用到发线时间30 min/对计算，始发终到城际旅客列车需要到发线2 条(上、下行各设1 条到发线)。因此，城际铁路列车到发线近期和远期的利用率分别为49%和61%，基本可以满足运输需求。

该方案实施后，郑州站北咽喉能力利用率约为57%，最繁忙的南咽喉能力利用率约为83%，处于饱和状态。郑州—圃田西区间远期行车量稍大于线路能力，可以调整焦作—许昌方向的8 对/d 城际列车经由新建郑州—大关庄—郑州南(郑万场)客运通道运行，能力可以满足运输需求。高速铁路线路各区间的行车量均在180 对/d 以下，线路通过能力可以满足运输需求。

2.4 方案比选

方案Ⅰ将郑州站普速旅客列车作业外迁，可释放郑州站的到发线能力，以接发动车组列车，但需要在城市周边新建普速铁路客运站，同时机务段、客车整备所、车辆段等设施均需要搬迁，还需要改建普速旅客列车联络线，拆迁工程量大，整体协调比较困难。方案Ⅱ新建客站及联络线工程投资比方案Ⅰ略大，但是该方案不需要改变既有的运输组织方案，建成后枢纽布局相对较合理，运输组织更加畅通、灵活。因此，推荐采用方案Ⅱ作为郑州铁路枢纽的能力提升改建方案。

3 结束语

城际铁路引入重要枢纽方案时，应从城际铁路发展的质量效益出发，慎重选择利用既有线、既有车站引入新线的方案，特别是利用既有主要干线、重点车站的方案，充分研究新线城际铁路接入枢纽方案的能力适应性，考虑需求和能力的适配关系，合理安排枢纽内站点分工，服务区域经济、城市群及城镇化的高质量发展，更好地遵循铁路建设由规模速度型向质量效益型转变的发展路径。