南寧鐵路樞紐客運(yùn)站布局優(yōu)化研究

1、文章編號(hào):1003-1421(201004-0029-05 中圖分類號(hào):U291.7+1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B南寧鐵路樞紐客運(yùn)站布局優(yōu)化研究王順利,吳 剛,孫景冬(西南交通大學(xué)峨眉校區(qū) 交通運(yùn)輸系,四川 峨眉 6142021 鐵路樞紐客運(yùn)站布局優(yōu)化模型1.1 鐵路樞紐客運(yùn)站布局基本模式鐵路樞紐客運(yùn)站布局可分為集中模式和分散模式兩種。集中模式是鐵路樞紐及地區(qū)范圍只設(shè)一個(gè)客運(yùn)站或客運(yùn)中心,辦理各方向的普速列車、客運(yùn)專線列車的作業(yè),集高速、普速、市郊列車為一體的綜合性客運(yùn)站;分散模式是鐵路樞紐范圍設(shè)有兩個(gè)以上客運(yùn)站,根據(jù)樞紐及城市具體情況確定客運(yùn)站分工1。我國鐵路樞紐滿足以下情況時(shí)應(yīng)考慮采用分散式布局1。

2、(1鐵路樞紐所在城市的市區(qū)人口在150萬人以上,具有或正在建設(shè)城市軌道交通 (地鐵或輕軌 的城市,以及城市形態(tài)為綜合型或形成都市圈的城市。(2作為路網(wǎng)性、區(qū)域性的客流集散中心,鐵路年客運(yùn)量為1 500萬人以上,客流特點(diǎn)以辦理始發(fā)終到為主,呈現(xiàn)多種運(yùn)輸服務(wù)需求的,日均始發(fā)終到旅客列車在 90 對(duì)以上的城市。(3具有一條以上客運(yùn)專線引入,鐵路樞紐既有格局為并列式、組合式的城市。(4受既有客運(yùn)站地形、地物、地質(zhì)條件及拆遷工作限制的城市。1.2 鐵路樞紐客運(yùn)站布局及選址基本原則鐵路樞紐客運(yùn)站布局及選址基本原則2如下。(1以人為本,使乘客從出發(fā)點(diǎn)至客運(yùn)站的出行距離和時(shí)間最短、出行費(fèi)用最省、乘車方便,并減

3、少和方便旅客換乘 (含一摘 要:通過分析鐵路樞紐客運(yùn)站布局基本模式及其布局和選址的基本原則,分別建立了集中模式和分散模式的客運(yùn)站布局優(yōu)化模型。根據(jù)南寧鐵路樞紐現(xiàn)狀及規(guī)劃,確定南寧鐵路樞紐客運(yùn)站布局模式;應(yīng)用分散模式布局模型,對(duì)南寧鐵路樞紐客運(yùn)站布局進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞:鐵路樞紐;客運(yùn)站;布局;優(yōu)化鐵道運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì) RAILWAY TRANSPORT AND ECONOMY站場樞紐種和多種運(yùn)輸方式間換乘。(2以市場為導(dǎo)向,以經(jīng)濟(jì)效益為中心。城市客運(yùn)站是大型基礎(chǔ)設(shè)施,投入和產(chǎn)出應(yīng)成為鐵路運(yùn)營效益評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)。與客運(yùn)站選址相關(guān)的拆遷費(fèi)、土建工程投資、建設(shè)工期等項(xiàng)目應(yīng)納入客運(yùn)站選址的約束條件。另外,還應(yīng)比

4、較不同客運(yùn)站選址方案的運(yùn)營費(fèi)用。(3鐵路樞紐客運(yùn)站布局及選址應(yīng)與城市總體規(guī)劃、城市公共交通規(guī)劃、城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃等相結(jié)合,引導(dǎo)和推動(dòng)城市交通的發(fā)展。在鐵路樞紐客運(yùn)站布局及選址基本原則的基礎(chǔ)上,備選方案應(yīng)符合客流自然集散規(guī)律,有利于樞紐旅客列車開行,充分利用鐵路既有設(shè)備和城市既有的集散中心,同時(shí)應(yīng)具備良好的地質(zhì)條件和經(jīng)濟(jì)環(huán)境。1.3 集中模式的客運(yùn)站布局優(yōu)化模型鐵路樞紐客運(yùn)站集中模型的最關(guān)鍵問題是選址問題,根據(jù)客運(yùn)站布局及選址原則,在符合城市發(fā)展規(guī)劃的備選方案中,選擇旅客出行總費(fèi)用和工程投資費(fèi)用最低的方案為集中模式客運(yùn)站設(shè)置方案。集中模式客運(yùn)站選址優(yōu)化模型如下。min S =i =1I u

5、i c i + Z / T(1式中:S 集中模式客運(yùn)站年綜合費(fèi)用;i 鐵路樞紐內(nèi)出行小區(qū),共有 I 個(gè)出行小區(qū);u i 鐵路樞紐內(nèi)各出行小區(qū)每年前往客運(yùn)站乘車的人次數(shù);c i 鐵路樞紐內(nèi)各出行小區(qū)旅客前往客運(yùn)站乘車的費(fèi)用;Z 建設(shè)或擴(kuò)建客運(yùn)站的工程投資;T 客運(yùn)站平均投資回收期,模型資金采用靜態(tài)計(jì)算,鐵路大型項(xiàng)目投資回收期一般取 10 年。1.4 分散模式的客運(yùn)站布局優(yōu)化模型鐵路樞紐內(nèi)有多個(gè)客運(yùn)站布局的備選方案時(shí),應(yīng)綜合考慮各種備選方案,選擇綜合投資費(fèi)用最低的客運(yùn)站布局方案為最終方案。綜合投資費(fèi)用在計(jì)算時(shí)主要考慮如下。1.4.1 客運(yùn)站建設(shè)工程投資費(fèi)用客運(yùn)站分為新建客運(yùn)站和改建客運(yùn)站,客運(yùn)站的

6、建設(shè)規(guī)模決定了客運(yùn)站的建設(shè)投資?？瓦\(yùn)站所在的位置不同,同等規(guī)模的客運(yùn)站投資也不同。對(duì)于改建既有站項(xiàng)目,工程投資費(fèi)用計(jì)算如下。Z =m ( i =1Iu i M (2式中:Z 既有客運(yùn)站改建工程投資費(fèi)用;i 居民出行小區(qū),共有I 個(gè)出行小區(qū);u i 各出行小區(qū)到客運(yùn)站的年出行人數(shù);M 客運(yùn)站的既有規(guī)模 (每年能辦理的客運(yùn)量;m 工程投資系數(shù),客運(yùn)站的位置不同,客運(yùn)站的建設(shè)投資也不同。對(duì)于新建車站,工程投資費(fèi)用計(jì)算如下。Z =N +m i =1Iu i(3式中:Z 新建客運(yùn)站工程投資費(fèi)用;N 新建客運(yùn)站基礎(chǔ)投資費(fèi)用;m 投資系數(shù);u i 各出行小區(qū)到客運(yùn)站的年出行人次數(shù)。1.4.2 機(jī)車車輛購置費(fèi)

7、用在分散式客運(yùn)站布局中,各客運(yùn)站需要購置機(jī)車車輛或動(dòng)車組等設(shè)備,而且購置的數(shù)目相差不大,因而在分散式客運(yùn)站優(yōu)化布局模型中對(duì)機(jī)車車輛購置費(fèi)不予計(jì)算。1.4.3 樞紐內(nèi)的運(yùn)營成本各種客運(yùn)站布局方案運(yùn)營成本的區(qū)別在于樞紐內(nèi)的運(yùn)營成本不同,分散式客運(yùn)站運(yùn)營成本計(jì)算如下。Y =j =1Jk =1Kl =1Lu jkl S jkl l (4式中:Y 運(yùn)營成本;j 分散式客運(yùn)站布局方案中客運(yùn)站;k 樞紐內(nèi)各方向;l 樞紐內(nèi)各類列車,包括高速鐵路列車和普速鐵路列車兩種;u jkl j 站前往樞紐k 方向的乘 l 類列車的年人次數(shù);S jk l j 站前往樞紐k 方向的 l 類車在樞紐內(nèi)走行距離;l l 類車單

8、位運(yùn)營費(fèi)用。1.4.4 乘客前往各個(gè)車站乘車的出行費(fèi)用乘客前往各個(gè)車站乘車的出行費(fèi)用計(jì)算如下。X =i =1Ij =1Jc u (5式中:X 乘客前往車站乘車的出行費(fèi)用;u ij 每年從i 小區(qū)前往j 站乘各類車 (含高速車和普速車 的總?cè)舜?c ij 為從 i 小區(qū)前往 j 站乘車的單位出行費(fèi)用。綜合以上,分散式客運(yùn)站布局優(yōu)化模型如下:南寧鐵路樞紐客運(yùn)站布局優(yōu)化研究 王順利 等鐵道運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì)站場樞紐min f = X + Y +(j =1JZ j /T (6 式中:f 分散式客運(yùn)站布局工程及運(yùn)營等總費(fèi)用;Z j j 站建設(shè)的工程投資費(fèi)用;T 客運(yùn)站平均投資回收期,模型資金采用靜態(tài)計(jì)算,鐵路大

9、型項(xiàng)目投資回收期一般取10年。2 南寧鐵路樞紐客運(yùn)站布局優(yōu)化研究2.1 南寧鐵路樞紐現(xiàn)狀及規(guī)劃2.1.1 南寧鐵路樞紐現(xiàn)狀南寧鐵路樞紐現(xiàn)銜接湘桂、南昆、南防 3 條干線及南環(huán)線,樞紐范圍東起湘桂線邕寧站,西至南昆線楊美站,南至南防線吳圩站。南寧鐵路樞紐共有車站13個(gè),其中南寧站為客運(yùn)站,南寧南站為編組站,其余均為中間站或會(huì)讓站。南寧鐵路樞紐示意圖如圖1所示。南寧站現(xiàn)有旅客列車到發(fā)線 5條 (含正線,貨物列車通過線 1 條及貨物列車到發(fā)兼存車線 4條,調(diào)車線 4 條;基本站臺(tái) 1 座,中間站臺(tái) 2 座,旅客地道 1 座,天橋 2 座。昆明端同側(cè)有南寧貨場,對(duì)側(cè)有南寧機(jī)務(wù)段;車站對(duì)側(cè)有客車段和客車

10、整備存車場;柳州端連接北湖客車整備所。南寧南站為一級(jí)三場站型,南、北到發(fā)場各有到發(fā)線 8 條和 7條 (含正線,有效長 850 m;調(diào)車場有調(diào)車線 26 條、尾部牽出線 2條,雙推單溜自動(dòng)化駝峰 1 座。南到發(fā)場西側(cè)設(shè)有南寧南機(jī)務(wù)段運(yùn)用車間,北到發(fā)場北側(cè)東端設(shè)有南寧南貨場、供電段、牽引變電所等。2.1.2 南寧鐵路樞紐規(guī)劃南寧鐵路樞紐規(guī)劃方案中新建 6 條線路,如圖 2 所示。分別為湘桂線改造項(xiàng)目中柳州南寧段的客運(yùn)專線,南寧廣州的南廣線,南寧昆明的云桂線,貴陽經(jīng)金城江到南寧的貴南線,連接北部灣3 城市的南欽線,南寧至憑祥的增建二線。柳南客運(yùn)專線北起柳州站,南至南寧站,沿線經(jīng)過來賓、黎塘,新建線

11、路長度 223.3 km,其中南寧市范圍內(nèi)103 km,預(yù)計(jì)2012年建成通車。南廣線和柳南線規(guī)劃從北環(huán)線屯里引入南寧樞紐。南廣線為全長577 km的快速鐵路,設(shè)計(jì)速度200 km/h,預(yù)留速度250 km/h,項(xiàng)目總投資410億元。建設(shè)時(shí)間為20082012年。南寧廣州鐵路線路起點(diǎn)為南寧,沿線經(jīng)黎塘、貴港、梧州、肇慶,終點(diǎn)到廣州。云桂線為745.747 km的雙線高速鐵路,設(shè)計(jì)速度200 km/h,預(yù)留速度250 km/h。起于廣西南寧,經(jīng)平果、百色、富寧、石林,終止于昆明南站。云桂高速鐵路已于2009年12月開工建設(shè),工期 6 年,南寧鐵路樞紐客運(yùn)站布局優(yōu)化研究 王順利 等圖 2 南寧鐵路

12、樞紐規(guī)劃引入線路示意圖圖 1 南寧鐵路樞紐示意圖鐵道運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì)站場樞紐工程總投資 899 億元。貴南線由貴陽經(jīng)金城江至南寧 (在廣西境內(nèi)稱為金南線,設(shè)計(jì)速度為 200 km/h,規(guī)劃從江西村方向引入南寧樞紐。南欽線由南寧至欽州、北海、防城港,近期將新建雙線,設(shè)計(jì)速度為 200 km/h,規(guī)劃從南環(huán)線選擇合適站點(diǎn)引入南寧樞紐。南寧憑祥直通越南增建二線,設(shè)計(jì)速度200 km /h,規(guī)劃從江西村方向引入南寧樞紐。2.2 南寧鐵路樞紐客運(yùn)站布局模式確定根據(jù)我國鐵路“十一五”規(guī)劃,我國將建設(shè)南寧、蘭州等 10 個(gè)區(qū)域性鐵路客運(yùn)中心,形成區(qū)域性的機(jī)客車檢修整備基地。根據(jù)規(guī)劃,2010年、2020年南寧市區(qū)

13、人口將分別達(dá)到690萬人、780萬人;中心城區(qū)人口2010年控制在210萬人,2020年控制在290萬人。鐵路樞紐既有布局呈環(huán)狀式,既有客運(yùn)站 (南寧站 由于受到地形、地物及拆遷工作的限制,已經(jīng)無法進(jìn)行大規(guī)模改擴(kuò)建,客運(yùn)作業(yè)集中在一個(gè)客運(yùn)站,將對(duì)城市交通產(chǎn)生巨大壓力,因此南寧鐵路樞紐客運(yùn)站布局應(yīng)為多中心分散模式。2.3 南寧鐵路樞紐客運(yùn)站備選方案確定根據(jù)相關(guān)資料,南寧樞紐預(yù)測發(fā)送客運(yùn)量近期為 0.8 億人/年,遠(yuǎn)期為 1.7 億人/年。南寧站受到地形、房屋拆遷及周邊地塊的限制,其規(guī)模最多能達(dá)到 15 站臺(tái)面,而且南寧鐵路樞紐隨著近期南北城際鐵路建設(shè),樞紐客運(yùn)系統(tǒng)將逐步形成“北主南次”、南北環(huán)線

14、構(gòu)成的“環(huán)形”格局。根據(jù)客運(yùn)站布局優(yōu)化原則,對(duì)南環(huán)線客運(yùn)站提出3個(gè)備選方案:那黃站、時(shí)蚌嶺站、天潭站。各站在路網(wǎng)中的位置如圖 3 所示。經(jīng)過對(duì)比分析,那黃站址位于南環(huán)線北側(cè)、規(guī)劃五象新區(qū)南側(cè),符合城市發(fā)展方向,有利于帶動(dòng)城市向南發(fā)展和兼顧北部灣經(jīng)濟(jì)圈軌道交通建設(shè);南北城際鐵路銜接柳州、昆明方向車流順暢,設(shè)站條件好,而且具有發(fā)展的條件;充分利用南寧屯里既有設(shè)備和能力,與既有南寧站聯(lián)系便捷;規(guī)劃的城市軌道交通 3 號(hào)線下穿南寧站,便于兩站間客流互達(dá)和實(shí)現(xiàn)與城市交通無縫換乘等優(yōu)點(diǎn),那黃站址為南環(huán)線客站的優(yōu)選方案。北環(huán)線既有客運(yùn)站為南寧站,考慮到北環(huán)線客運(yùn)量比較大,增加鳳嶺站做為客運(yùn)站的備選方案。 圖

15、3 南寧鐵路樞紐客站位置示意圖南寧鐵路樞紐客運(yùn)站布局優(yōu)化研究 王順利 等鐵道運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì)站場樞紐備選站方案投資金額備選站 1 62.8 (k =1Kl =1Lu 1kl 0.3備選站 217.3+45.8k =1K l =1Lu 2kl備選站 315.5+32.8k =1Kl =1Lu 3kl表 1 備選站主要工程投資表 億元備選站 1備選站 2備選站 3小區(qū) 1153025小區(qū) 2102020小區(qū) 315515小區(qū) 4301020小區(qū) 515105小區(qū) 65255小區(qū)123456出行人數(shù)868.1473.5381.4420.9578.7463.4表 5 普速列車旅客出行人數(shù) 萬人/年小區(qū)123

16、456出行人數(shù)1 195.1651.9525.1579.5796.8645.5表 6 城際列車旅客出行人數(shù) 萬人/年客運(yùn)站個(gè)數(shù) 2 站 3 站車站布局1、2站1、2、3站出行費(fèi)用118 711.2121 420.5折算投資費(fèi)用 43 012.050 932.0樞紐運(yùn)營費(fèi)用 10 041.67 946.7總目標(biāo)值費(fèi)用171 764.8180 299.2表 7 客運(yùn)站布局方案比選匯總 萬元2.4 南寧鐵路樞紐客運(yùn)站布局優(yōu)化方案選擇2.4.1 備選車站工程投資費(fèi)用根據(jù)客運(yùn)站布局優(yōu)化原則,提出 3 個(gè)備選方案:南寧站 (備選站 1 、那黃站 (備選站 2 、鳳嶺站 (備選站 3 。各備選站主要工程投資

17、見表 1。2.5 計(jì)算結(jié)果根據(jù)公式 (6,結(jié)合南寧樞紐特點(diǎn),在滿足近期運(yùn)量需求的前提下,對(duì)樞紐內(nèi)客運(yùn)站布局方案進(jìn)行比較,計(jì)算結(jié)果見表 7。表 2 備選站最終規(guī)模容量表 萬人/年備選站方案普速車站最大容量城際車站最大容量備選站 1 2 500 5 000備選站 2 2 000 3 500備選站3 1 5003 500備選站方案客運(yùn)機(jī)車牽引動(dòng)車牽引昆明方向欽州方向黎塘方向昆明方向欽州方向黎塘方向備選站 110.51926.510.51926.5備選站 20141801418備選站 3202917202917表 3 備選站按方向別的最短徑路 km 2.4.2 備選車站規(guī)模各備選站由于設(shè)備不同,辦理作業(yè)主要有兩類:客運(yùn)機(jī)車牽引的旅客列車和動(dòng)車組列車,備選站的辦理規(guī)模如表 2 所示。2.4.3 樞紐內(nèi)最短徑路對(duì)于 3 個(gè)備選站,前往各個(gè)方向不同性質(zhì)列車最短徑路如表 3 所示。2.4.4 南寧市出行小區(qū)的劃分經(jīng)調(diào)查分析,南寧市應(yīng)分為 6 個(gè)出行小區(qū),如圖 3 所示。各小區(qū)到備選站所需費(fèi)用見表 4 。由于城際鐵路一般采用動(dòng)車組列車,因而將出行