何志刚 王太钢 崔明阳
(河南省铁路建设投资集团有限公司，郑州 450046)
郑州枢纽是沟通南北，连贯东西的交通要冲，多年来随着城市的发展和路网的变化不断完善调整，京广、陇海两大铁路繁忙干线及京广、徐兰两大客运主通道在郑州交会。随着枢纽“米”形高铁网各线路相继建成及中原城市群城际铁路网相关铁路的引入[1]，现有的客运系统及部分区段能力已无法适应未来发展需求。
已有学者对以上问题展开相关研究，徐峰认为郑州枢纽存在郑州站能力饱和、枢纽内部分区间通过能力紧张等问题[2]；
刘耀等研究了郑州枢纽场站扩能改造及优化利用方案[3]；
王勇等以郑济高铁为例对郑州枢纽进行了系统性分析[4]；
贾华强等对新建客运站向城市外围布置进行了研究[5]；
刘建光等研究了郑州“环状放射形”特大枢纽格局的客货运系统[6]；
董叶超通过计算机仿真对郑州枢纽存在的问题及薄弱环节进行了深入研究[7]；
齐曼玉从综合交通枢纽发展同经济增长的作用关系对郑州市进行了实证分析[8]；
左武对郑州枢纽内列车开行方案进行了梳理研究[9]。以上研究均取得了一定的成果，但对新建客站方案的车站规模和布置形式研究不多，故对新建小李庄客站布置方案进行研究很有必要。
根据2018年底《郑州铁路枢纽总图规划(2016-2030年)》，小李庄客站为郑州枢纽“四主客站”之一。通过研究既有郑州枢纽现状及存在的问题，科学预测运量，确定车站分工及规模，并一步研究新建小李庄客站的布置方案。从对既有线的影响、运营管理、城市规划、工程建设难度、车站作业、工程投资等方面进行多方案比较，提出推荐方案。
1.1 既有客运系统组成
郑州站和郑州东站为枢纽内主要客运站，郑州南站为在建枢纽第三客运站，其分工及运营特征如下。
(1)郑州站
承担枢纽内京广、陇海两线普速始发、终到和通过作业及普速客车机车换挂作业，同时办理部分高铁和城际铁路始发终到及通过作业。车站有到发线13条(含正线)，货物列车到发兼存车线1条，西侧有机车走行线2条，设基本站台1座，中间站台6座。目前郑州站办理旅客列车173对/d，其中动车组55.5对/d(始发终到22对/d、通过23.5对/d)，普速客车117.5对/d(始发终到22对/d、通过95.5对/d)。计算出南咽喉能力利用率为89%，北咽喉能力利用率为69%，到发线能力利用率为82%，咽喉能力及到发线能力已近饱和。
(2)郑州东站
主要办理京广高铁、徐兰高铁、郑万高铁、郑阜高铁、郑开城际、郑机城际等动车组客车的始发终到作业和通过作业。车站按线路别分场布置：京广高铁在西侧贯通设京广场，徐兰高铁在东侧贯通设徐兰场(郑万、郑济引入徐兰场东侧)，中间设城际场，车站规模为16台32线(含正线2条)。郑州东站办理旅客列车346.5对/d，其中始发终到160.5对/d，通过186对/d，由于徐兰场衔接方向较多，作业较为繁忙，能力紧张。
1.2 运营特征及存在的主要薄弱环节
(1)郑州站能力饱和，同时配套的动车存车及检修能力不足
受既有条件限制，京广、陇海线无法立交疏解，北京端咽喉京广上下行正线在车站的东侧，陇海线在西侧，而广州端咽喉的京广线在车站的西侧，陇海线在东侧，此布局造成京广线与陇海线客车进路全部交叉；
另外机务段、客车整备所等均在车站南咽喉接轨，除正常接发车之外的客车本务机换挂及出入段、始发终到客车车底取送等作业频繁，进路交叉严重，车站咽喉能力及到发线能力已经饱和。随着郑太高铁的开通，郑州站既有设备无法满足客运需求。
郑州动车运用所位于既有五里堡客车整备所内，设备有限，不能适应客站分工调整后郑州站办理大量动车组列车作业的需要。
(2)枢纽内部分区间通过能力紧张
目前，枢纽部分区间客货列车行车量较大，郑州站—圃田西站区间为高普共线运行，现状普速客车59对、动车组列车41对，总计100对，能力较为紧张，研究年度按枢纽现状的线路及车站分工，经郑州—圃田西段的旅客列车初近远期分别为180，197，232对，既有双线无法满足运输需求。
(3)既有南阳寨至郑州区间能力无法满足要求
南阳寨至郑州段为双线，现状普速客车60对/d、动车组列车30对/d、总计90对/d，现状能力尚有一定富余。呼南高铁通道利用郑焦铁路进入郑州站后，研究年度初近远期本段客车需求分别为155，168，178对/d，既有双线通过能力无法满足预测客运量需求。
2018年底，《郑州铁路枢纽总图规划(2016-2030年)》(铁总发改函[2018]890号)[10]获批复，批复的总图客运系统布局方案如下。
规划年度形成衔接石家庄、济南、徐州、阜阳(合肥)、武汉、重庆、西安、太原等8个方向，京广、徐兰、郑万、郑太、郑阜、郑济高铁、京广、陇海铁路等干线，以及郑州—开封、机场、洛阳等城际铁路引入的环形放射状大型铁路枢纽。
客运系统按照郑州、郑州东、郑州南、小李庄站“四主”客站格局，郑州北(规划客站)、大关庄、岗李站预留发展为重要客运节点的条件。
(1)郑州站
以承担西向、西北向动车作业为主。主要办理西安、太原方向动车始发终到作业，以及西安、太原方向—武汉、合肥方向，太原方向—徐州、重庆(襄阳)方向动车通过作业。
(2)郑州东站
以承担北向、东向及部分南向动车始发终到作业为主。主要办理石家庄、济南、徐州、武汉方向及部分重庆、阜阳方向动车始发终到作业，以及石家庄、济南、徐州方向—西安、武汉、重庆方向，石家庄方向—合肥方向动车通过作业；
兼顾部分开封、机场方向城际动车作业。
(3)郑州南站
近期承担部分北向动车始发作业，结合区间能力利用情况，办理石家庄、济南、太原、西安方向部分动车始发终到作业，以及石家庄、济南、徐州方向—重庆方向、西安、太原方向—合肥方向动车通过作业；
区域城际动车始发终到及通过作业。远期结合车站周边区域发展、城市综合交通配套等，逐步承担合肥、万州方向动车作业。
(4)小李庄站
以承担枢纽普客作业为主。主要办理枢纽各方向普客始发终到及通过作业，以及西安、太原—合肥、万州方向部分动车通过作业。批复的郑州铁路枢纽布置见图1。
图1 2018年批复郑州铁路枢纽布置
3.1 郑州枢纽客运量概况
现状郑州市铁路客流主要流向集中于省内地区，占比56.6%；
其次为与京津冀鲁、沪苏浙皖等地旅客交流。2019年郑州枢纽办理客车444对/d，其中始发终到客车134对/d，占比30.2%；
通过客车311对/d，占比57%。随着郑太、济郑等高速铁路及中原城际网城际铁路的相继建成，郑州铁路枢纽“米”形高铁网和“双环+十字”城际网形成，郑州枢纽铁路客运量仍将以较快的速度增长。
3.2 郑州枢纽客运量预测
随着路网逐步完善，郑州枢纽的客车对数和通过能力将大幅度提高。预测2030年郑州枢纽办理客车808对/d，2035年郑州枢纽办理客车907对/d，2045年郑州枢纽办理客车1 038对/d。研究年度郑州枢纽客运量见表1。
表1 研究年度郑州枢纽客运量 对/d
4.1 小李庄客站客运作业量及规模
多客站功能分工以方便旅客出行为原则，应充分利用核心站点能力。考虑郑州站位于郑州城市中心，旅客出行较便捷，客流吸引效果好，位于京广、陇海普速客车必经通道上，适当办理少量高质量普速始发客车及部分通过客车可充分发挥郑州站城市核心区客站优势区位，满足中心城区普速客流出行需求，便于中心城区居民便捷出行。另外，小李庄站位于郑州主城区南部，处于郑州站、郑州南站中间位置，随着南部新城片区开发完善，适当办理部分动车组始发可以充分发挥主城铁路客站区位优势，更好地服务周边群众。本次以枢纽总图批复客站分工为基础，对郑州站、小李庄站客运分工进行微调。
(1)郑州站
以承担西向，西北向动车作业为主，兼顾部分普速客车。主要办理西安、太原方向动车始发终到作业，少量合肥方向动车始发以及西安、太原方向—武汉、合肥方向，太原方向—徐州、重庆(襄阳)方向动车通过作业；
兼顾陇海线、京广线少量普速始发客车及部分普速通过客车。
(2)小李庄站
以承担枢纽普客作业为主，兼顾部分动车作业。主要办理枢纽各方向普客始发终到及通过作业，办理少量太原、焦作、西安、合肥方向动车始发作业，及西安、太原方向—合肥方向部分动车通过。小李庄客站列车对数见表2。
表2 小李庄客站列车对数 对/d
改建后，小李庄客站2030年办理列车104对(其中动车15对、城际3对、普速86对)，2035年办理列车105对(其中动车17对、城际5对、普速83对)，2045年办理列车100对(其中动车23对、城际6对、普速71对)。根据《铁路车站及枢纽设计规范》计算需要到发线规模。小李庄客站规模核定见表3。
表3 小李庄客站规模核定 对/d
4.2 小李庄客站方案研究
(1)既有小李庄站概况
小李庄站为京广线上的中间站，现状车站仅办理货运作业，车站有到发线7条(含正线2条)，到发线有效长均不足1 000 m。北咽喉东侧设贯通式货物线1条，有效长224 m，西侧设尽头式战备线1条，有效长390 m。南咽喉设牵出线1条，有效长850 m。车站北咽喉东侧接轨专用线1条，南咽喉西侧自牵出线接轨郑州工务机械段专用线(焊轨基地)，焊轨基地向西依次有6条专用线接轨。小李庄站既有线路示意见图2。
图2 小李庄站既有线路示意
(2)方案研究[11-13]
根据小李庄站的功能定位，小李庄站衔接京广、陇海普速铁路4个方向及太原、合肥方向，北端考虑高普共线连接郑州站，南端设陇海外绕线及大关庄高铁联络线连接既有陇海线及郑州南站。
车站北咽喉外2.1 km徐兰高铁上跨既有京广线，控制车站高程，北咽喉东侧军专线接轨引出进入部队营区，南咽喉西侧焊轨基地及其他6条专用线接轨，焊轨基地紧邻车站股道布置，南北长1.35 km，其北端距离车站中心仅250 m，专用线占地东西宽1.3 km，其北侧边缘沿线路方向距离车站中心约520 m，控制车站平面布置。南水北调总干渠为关系国计民生的重要水源保护区，于车站南咽喉外4.5 km处下穿京广铁路，控制车站高程及南咽喉疏解区布置方案。
车站周边路网已基本形成，京广线东侧平行铁路的紫辰路及西侧平行铁路的豫兴路大部分路段已经建成通车，南四环高架在徐兰高铁北200 m处上跨既有铁路，东三环南延在车站南咽喉外835 m处上跨京广铁路，绕城高速与在建G310分别在东三环南延南侧1.25 km和1.36 km上跨京广铁路。车站东西向规划位于紫辰路和豫兴路中间，尽量居中布置。南北向铁路西侧豫十路以南为既有专用线用地范围，铁路西侧、豫六路北侧安置小区高层已建成，规划车站位于豫六路与豫十路之间(见图3)。因此，将车站中心布置于片区城市设计的核心豫八路与豫九路中间位置。
图3 小李庄站周边控制因素示意
结合控制因素分布，车站方案研究时重点考虑以下原则。
①站场布置满足枢纽发展需要，同时与城市规划能够充分适应。
②考虑提高运输效率及客货运服务质量，保证运输安全，车站及疏解区按照客货分线的原则布置。
③车站北侧有南四环高架、南侧有东三环南延上跨桥，本次尽量维持新通车桥梁不动，减少工程建设对市政交通的影响[14]。
④应尽量利用既有京广线通道，减少对既有线的改建，尽量减小对既有线运营的干扰，便于过渡和实施。
(2)客车场位置方案[15]
考虑尽量减小新建车站对既有线的运营干扰便于施工过渡，根据新建客车场位置不同、对既有线改建范围不同研究京广线维持既有方案及京广货线东绕客场方案2个方案。
①京广线维持既有方案
既有小李庄站维持不动，小李庄站办理客货运业，各专用线及焊轨基地维持既有，军专线迁至谢庄，营房维持既有。既有站场东侧横列式布置客车场，预留既有小李庄站改建为客车场条件。新建机辆设施共用走行线自客车场南咽喉引出设置于南水北调渠南侧。郑州至小李庄站段客货分线、高普共线运行，小李庄站客货分场、客车场高普合场布置，办理普速及动车作业。车站预留小李庄至新密北联络线引入条件。
②京广货线东绕客场方案
小李庄站原址改建为客车站，京广货线东绕。小李庄站仅办理客运作业，焊轨基地及车站货运作业全部搬迁至谢庄，军专线迁至谢庄，营房维持既有。
货车外绕线设正线2条，预留远期增加2台2线办理客运作业条件，届时车站总规模达到8台19线。新建机辆设施共用走行线自客车场南咽喉引出设置于南水北调渠南侧。车站预留小李庄至新密北联络线引入条件。
郑州至小李庄站客货分线、高普共线运行，小李庄站高普合场布置。京广线维持既有方案和京广货线东绕客场方案分别见图4、图5。
图4 京广线维持既有方案
图5 京广货线东绕客场方案
③方案比较
京广线维持既有方案及京广货线东绕客场方案优缺点比较见表4。
表4 方案优缺点比较
虽然京广线维持既有方案充分利用既有设施，但整个车场高程受既有线控制，地铁等相关交通配套设施工程量较大，而京广货线东绕客场方案能更好适应站城融合要求，有利于城市发展，因此推荐京广货线东绕客场方案。
(3)合场方案和分场方案
考虑普速客车与动车组作业位置的不同，分别研究了合场方案和分场方案。
①合场方案
具体布置与京广货线东绕客场方案相同。
②分场方案
在既有站东侧新建普速客场，普速客场东侧新建高速场。普速场规模为4台11线(含机走线2条)，高速场规模为2台4线(含正线2条)。新建机辆设施分别自普速场及高速场南咽喉引出设置于南水北调渠南侧。郑州至小李庄站客货分线、高普共线运行，小李庄站客货分线、高普分场布置，小李庄向南高普分线运行。分场方案见图6。
图6 小李庄客站分场方案示意
③方案比较
合场方案和分场方案优缺点比较见表5。分场方案小李庄站及车站以南动车组和普速客车作业独立办理互不干扰，运输组织及运营管理方便，但车站以北仍然为高普共线，单独修建高铁通道及陇海客车外绕线，工程规模较大，远期普速客车逐渐减少造成普速场能力虚糜，而合场方案工程规模小，投资较省，车站股道灵活运用，与枢纽规划近远期适应性强，故推荐合场方案。
表5 方案优缺点比较
小李庄客站作为郑州枢纽“四主”客站之一，车站方案对提高中心城区旅客出行质量，保证枢纽客运系统的安全高效畅通至关重要。在枢纽总图批复基础上，首先分析确定枢纽各站客运分工，充分考虑既有铁路设施、城市规划、市政配套、运营管理、工程建设难度、工程投资等诸多因素影响，推荐的京广货线东绕客场高速普速合场方案具有运营管理高效，站城融合方案可塑性强，利于城市发展；
车场横向宽度较小，站房及站前广场建设的空间较大；
车站股道灵活运用，不需单独新建动车走行线，与枢纽规划近远期适应性强等显著优点，为郑州枢纽的发展及新建客站方案的确定提供参考与借鉴。