城际与地铁贯通运营及车站改造研究

常卫平,刘 剑

(西安市轨道交通集团有限公司，陕西 西安 710000)

机场城际铁路(机场西—西安北)全长29.3 km，设站10座，其中地下站3座，高架站6座，地面站1座，采用B型车6辆编组，设计时速100 km/h，于2019年9月开通运营。

14号线(西安北—贺韶)线路长13.8 km，设站8座均为地下站，设贺韶村停车场1座，于2021年6月开通。根据《关中城市群都市区城市轨道交通线网规划》，机场城际(机场西—西安北)与14号线(西安北—贺韶)将贯通运营，统称为地铁14号线(见图1)。

1 14号线概况

1.1 运营概况

机场城际(机场西—西安北)单一交路运行，全日平峰行车间隔为9 min 43 s，全程运行时分约33 min。14号线(西安北—贺韶)与机场城际贯通后，单一交路运行，高峰行车间隔为5 min 25 s，低峰为8 min 31 s，单程运行时间约54 min(见表1)。

表1 14号线运营概况

1.2 客流概况

1)机场城际。

机场城际沿线用地开发薄弱，受票价及换乘便利性等因素影响，客流需求较低，自开通以来(14号线贯通运营之前)，全日常态化单一平峰，近期日均客流约2.05万人，历史单日最高客流3.19万人次。

2)14号线贯通运营。

根据客流预测报告，2021年底，14号线与机场线贯通运营半年后，全线日均客运量约7.18万人次，高峰小时断面客流0.35万人次/h，客运强度约0.17万人次/km(见图2)。

结合断面和乘降分布情况，14号线贯通后东段客流高于西段客流，西段仍以机场与北客站之间，中长距离直通枢纽出行为主，东段以沿线通勤、生活、通学出行及与北客站交换量为主，通勤占较大比重。

1.3 研究必要性

在既有配线条件下，单一交路服务水平均较低。如开行机场西—北客站直达列车，则全线行车间隔不均衡，整体服务水平下降明显。因此研究改造车站，优化开行方案，兼顾东西段不同客流特征需求，尽可能保证均匀行车间隔，避免大间隔出现。14号线既有线路配线图见图3。

2 车站改造方案分析

2.1 改造车站选择分析

2.1.1 线路概况

机场城际段(机场西—北客站)线路长约29.31 km，共设站9座，其中地面站1座：秦汉新城站，高架站6座：渭河南、秦宫、长陵、摆旗寨、艺术中心和空港新城站，地下站3座：北客站、机场和机场西站。14号线(北客站—贺韶)线路长约13.65 km，共设站8座，均为地下站，2021年6月与机场城际贯通试运行。

2.1.2 改造车站选择分析

1)结合车站设置条件，应优先地面站，其次为高架站。全线共设1座地面站，6座高架站，车站选择时应尽量接近北客站。

2)结合运营线路条件、改造实施条件，选择改造影响程度最小的车站。

3)根据机场城际铁路设计方案，秦宫站原车站里程为YDK7+659(新增站)，后将其调整至里程YDK9+624，原车站里程位置线路平纵留有加站条件，因此本次研究重点针对秦汉新城站、秦宫站以及新增车站3个方案进行研究(见图4)[1]。

2.2 秦汉新城站改造方案分析

2.2.1 车站线路条件

秦汉新城为全线唯一一座地面站，正线为路基段，路基填方高度约3.4 m。线路平面右线为直线，左线在车站前后分别设4组R-5 000 m的曲线，纵断面左右线的坡段为-3.5‰(250 m)下坡、0‰(585 m)平坡和4‰(241.071 m)的上坡。

秦汉新城站北侧为铁路货北环线，车站距铁路之间现状设有绿化带，车站结构边距铁路约23 m，需在车站北侧扩建站台约3 m，同时新建股道，与正线和存车线衔接(见图5)。

2.2.2 车站建筑及结构改造分析

1)车站建筑改造方案。

秦汉新城站改造主要涉及北侧墙体及部分幕墙拆除、扩建北侧站台、轨道，以及增建轨道的围护结构。

车站北侧改造范围在站台门结构起点YDK11+876至站台门结构终点YDK11+994，共118 m，改造需增加北向站台宽度2.8 m，及轨行区宽度4 m，共6.8 m。增加建筑面积约1 000 m2(见图6)[2]。

2)车站结构形式。

秦汉新城站结构采用钢筋混凝土框架结构，基础采用混凝土梁筏基础，车站共设置4个附属出入口(两个综合出入口)。该站两侧区间为路基区间。本工程±0.000绝对高程为383.317(1985国家高程标准)；地面高程为379.267，轨顶相对标高为-1.050，行车层为站台板下层，相对标高为-1.590(见图7)。

车站主体北侧采用桩+锚索支护。主体围护桩均为φ600@1 000 mm，锚索间距为一桩一锚。锚索锚固段直径φ150 mm，倾角15°，锚索采用(重复分段)二次高压注浆工艺。

3)车站结构改造方案。

按照北侧新增一股道方案，结构需要在既有车站北侧新增一跨单层框架结构，新增结构长度约118 m，宽度约6.8 m。层高为7.74 m。结构采用钢筋混凝土框架结构，基础建议与原结构保持一致，采用混凝土梁筏基础，利于新旧结构变形协调。新增结构通过变形缝与原结构脱开。

4)改造对既有线路运行影响。

a.改造后影响原先建筑北向二疏散口(站台疏散口及物业地下设备区疏散口)；

b.车站改造范围在地铁轨道线路与铁路线路中间区域，宽度约14 m，施工过程中需解决施工人、机、料如何运输到施工现场。

2.3 秦宫站改造方案分析

2.3.1 车站线路条件

秦宫站为高架两层车站，车站南侧设有一层商业区。东侧线路平面设有R-3 500 m的曲线，其余段落为直线段；纵断面左右线坡段为3.4‰(500 m)上坡、0‰(340 m)平坡和-26‰(300 m)下坡。

秦宫站北侧增设股道，需新建约0.4 km高架桥，并增设两组9号道岔与正线连接。车站西侧原单渡线拆除，并在东侧增设单渡线(见图8)。

2.3.2 桥梁改造分析

秦宫站进站端桥梁孔跨布置为6孔30 m简支梁，出站端桥梁孔跨布置为1联(24.8+25+27.3)m连续梁+6孔30 m简支梁。

1)改造方案。

改造方案需在进站端新建一联3×30 m变宽连续梁(道岔梁)，出站端新建一联6×30 m变宽连续梁(道岔梁)，接轨区范围外采用6孔30 m简支梁+2孔26.3 m简支梁+1孔24.8 m简支梁+1孔25 m简支梁+1孔27.3 m简支梁。桥梁改造工程量见表2。

表2 桥梁改造工程量

2)实施难度分析。

a.既有线高架桥改造需中断机场城际运营，时间预估约30 d。

b.新建梁体采用满堂支架施工，平推就位，施工场地位于机场城际线与货运北环线之间，绿带宽度有限，实施难度大。

2.3.3 车站建筑及结构改造分析

1)秦宫站车站建筑改造内容。

秦宫站改造主要涉及拆除北侧钢屋架墙体，增建桥梁、站台轨道，以及新增站台上雨棚(见图9)。

车站北侧改造范围在站台门土建结构起点里程右DK9+565.953到站台门土建结构终点里程右DK9+683.953，共118 m，改造需增加北向站台宽度2.8 m，及轨行区宽度4 m，共6.8 m。增加建筑面积约1 000 m2。

2)车站结构形式。

车站站台层以下为钢筋混凝土框架结构，站台层以上为钢结构，物业开发部分为钢筋混凝土结构。车站耐火等级为一级，防水等级地下室为一级，站台层屋面一级，抗震设防等级为8度。

3)车站结构改造方案。

按照北侧新增一股道方案，结构需在车站北侧新增一跨两层框架结构，新增结构长度约118 m，宽度约6.8 m，高约为10.80 m。结构采用钢筋混凝土框架结构，基础建议与原结构保持一致，采用钻孔灌注桩，利于新旧结构变形协调，新增结构通过变形缝与原结构脱开。

4)改造对既有线路运行影响。

a.改造范围主要在北侧区域，需增加高架桥梁站台。

b.钢屋面局部破除北侧墙体，在新增桥梁上增加局部钢屋顶与原屋顶连接，对既有线运行不造成影响，但局部破除会影响到结构安全，需要进行结构验算。

2.4 新增车站改造方案分析

2.4.1 车站周边及线路条件

1)车站周边规划及现状。

新增车站位于渭河南站至秦宫站之间，距渭河南站约4.6 km，距秦宫站约2 km。车站设置于规划路与咸铜铁路之间绿化带内，铁路线间距为4.2 m，高架桥距道路红线约9 m，距铁路用地边界约11 m，周边规划为居住和文物保护用地，现状为空地。

2)车站线路条件。

新增车站站中心里程为YDK7+659，轨面距地面约13 m，为高架双岛四线站。新增站前后区间线路平面为直线段；纵坡左线设计为-6‰(300 m)下坡、0‰(350 m)平坡和-3‰(1 250 m)下坡，右线设计为-6‰(300 m)下坡、0.2‰(200 m)上坡、-0.2‰(150 m)下坡和-3‰(950 m)下坡，车站设置于平坡处(见图10)。

2.4.2 桥梁改造分析

新增车站改造范围内桥梁孔跨布置为3孔30 m简支梁+4孔25 m简支梁+1孔26.56 m简支梁+7孔30 m简支梁。

1)改造方案。

桥梁改造以减少改造范围，降低改造对既有线路影响为原则，桥梁改造方案采取。

a.接轨区外新建桥梁，采用简支梁，工程实施时可不中断运营。

b.接轨区范围内受轨道专业要求限制，采用连续梁结构，工程实施需中断运营[3]。

c.桥跨布置采用对孔形式，在接轨位置利用既有桥墩，在其两侧新建辅助墩受力。

改造方案需在进站端新建一联25 m+25 m+30 m+30 m+30 m+30 m等宽连续梁(道岔梁)，出站端新建一联5×30 m等宽连续梁(道岔梁)，接轨区范围外线路上、下行均采用2孔25 m简支梁+1孔25.56 m简支梁+2孔30 m简支梁。桥梁改造工程量见表3。

表3 桥梁改造工程量

2)实施难度分析。

a.既有线高架桥改造需中断机场城际运营，时间预估约30 d。

b.新建梁体采用满堂支架施工，平推就位。施工场地位于机场城际线与货运北环线之间，绿带宽度有限，实施难度大。

2.4.3 车站建筑及结构改造分析

1)新增站改造内容。

新增车站为高架站，改造中需增加站台、轨道、桥梁，及在既有桥梁基础上重新设计扩建车站功能，满足车站功能疏散要求，增加预算较多。

2)改造对既有线路运行影响。

加减桥梁及新增车站过程中，土建施工会对既有车辆运行产生影响。需合理组织施工工序，避免中断交通。

2.5 推荐改造方案

秦宫站、新增车站方案均需中断运营约30 d，实施改造难度大，国内尚无停运改造案例。故本次研究推荐对秦汉新城站进行改造，主要改造内容：

1)车站北侧增设股道，与正线、既有存车线衔接。

2)车站北侧墙体及部分幕墙拆除，扩建北侧站台、轨道，以及增建新建轨道的围护结构。

3)对通信、信号、综合监控、火灾自动报警、环境与设备监控和门禁进行改造。为新增线路配套设置架空柔性接触网，架设形式为全补偿柔性简单链型悬挂。

3 行车组织方案研究

3.1 线路及行车组织条件

1)14号线西段平均站间距3.66 km，东段平均站间距1.70 km，全线平均站间距为2.68 km。

2)限界计算采用设计最高行车速度为100 km/h，车站设计过站速度不大于55 km/h。

3)列车编组：机场城际段(机场西—北客站)、14号线(北客站—贺韶)均为B型车6辆编组。

4)系统规模：按高峰小时最大开行列车24对/h，最小行车间隔2.5 min控制。

3.2 行车组织方案

1)改造前。

全线列车开行单一交路(机场西站—贺韶站)，直达列车与普通列车开行比例为1∶3，直达列车停靠2站(秦汉新城站、艺术中心站)。在既有配线条件下，14号线开行机场西—北客站直达列车，全线行车间隔不均衡，最大间隔达10 min，整体服务水平下降明显。

2)改造后。

在全线列车开行单一交路(机场西站—贺韶站)的基础上，开行秦汉新城站—贺韶站小交路。直达列车、普通列车与小交路列车开行比例为1∶3∶1，直达列车停靠2站(秦汉新城站、艺术中心站)(见表4)。

表4 改造后方案主要指标统计表

14号线在开行直达、普通列车的基础上，通过改造秦汉新城站，可开行秦汉新城—贺韶站小交路列车，线路东段行车间隔可优化至5 min左右。

4 结语

机场城际段(机场西—北客站)与14号线(北客站—贺韶)贯通运营，虽称其为城际与地铁的贯通运营，但其制式标准与地铁基本一致，为两线贯通提供了技术基础。机场城际设计实施较早，在贯通运营 时存在服务水平较低的问题，本文通过研究改造既有站，增开直达列车及小交路，可适当提高服务水平，为运营单位可提供参考。