南宁铁路枢纽客运站布局优化研究

1、文章编号:1003-1421(201004-0029-05 中图分类号:U291.7+1 文献标识码:B南宁铁路枢纽客运站布局优化研究王顺利,吴 刚,孙景冬(西南交通大学峨眉校区 交通运输系,四川 峨眉 6142021 铁路枢纽客运站布局优化模型1.1 铁路枢纽客运站布局基本模式铁路枢纽客运站布局可分为集中模式和分散模式两种。集中模式是铁路枢纽及地区范围只设一个客运站或客运中心,办理各方向的普速列车、客运专线列车的作业,集高速、普速、市郊列车为一体的综合性客运站;分散模式是铁路枢纽范围设有两个以上客运站,根据枢纽及城市具体情况确定客运站分工1。我国铁路枢纽满足以下情况时应考虑采用分散式布局1。

2、(1铁路枢纽所在城市的市区人口在150万人以上,具有或正在建设城市轨道交通 (地铁或轻轨 的城市,以及城市形态为综合型或形成都市圈的城市。(2作为路网性、区域性的客流集散中心,铁路年客运量为1 500万人以上,客流特点以办理始发终到为主,呈现多种运输服务需求的,日均始发终到旅客列车在 90 对以上的城市。(3具有一条以上客运专线引入,铁路枢纽既有格局为并列式、组合式的城市。(4受既有客运站地形、地物、地质条件及拆迁工作限制的城市。1.2 铁路枢纽客运站布局及选址基本原则铁路枢纽客运站布局及选址基本原则2如下。(1以人为本,使乘客从出发点至客运站的出行距离和时间最短、出行费用最省、乘车方便,并减

3、少和方便旅客换乘 (含一摘 要:通过分析铁路枢纽客运站布局基本模式及其布局和选址的基本原则,分别建立了集中模式和分散模式的客运站布局优化模型。根据南宁铁路枢纽现状及规划,确定南宁铁路枢纽客运站布局模式;应用分散模式布局模型,对南宁铁路枢纽客运站布局进行优化设计。关键词:铁路枢纽;客运站;布局;优化铁道运输与经济 RAILWAY TRANSPORT AND ECONOMY站场枢纽种和多种运输方式间换乘。(2以市场为导向,以经济效益为中心。城市客运站是大型基础设施,投入和产出应成为铁路运营效益评价的标准。与客运站选址相关的拆迁费、土建工程投资、建设工期等项目应纳入客运站选址的约束条件。另外,还应比

4、较不同客运站选址方案的运营费用。(3铁路枢纽客运站布局及选址应与城市总体规划、城市公共交通规划、城市轨道交通线网规划等相结合,引导和推动城市交通的发展。在铁路枢纽客运站布局及选址基本原则的基础上,备选方案应符合客流自然集散规律,有利于枢纽旅客列车开行,充分利用铁路既有设备和城市既有的集散中心,同时应具备良好的地质条件和经济环境。1.3 集中模式的客运站布局优化模型铁路枢纽客运站集中模型的最关键问题是选址问题,根据客运站布局及选址原则,在符合城市发展规划的备选方案中,选择旅客出行总费用和工程投资费用最低的方案为集中模式客运站设置方案。集中模式客运站选址优化模型如下。min S =i =1I u

5、i c i + Z / T(1式中:S 集中模式客运站年综合费用;i 铁路枢纽内出行小区,共有 I 个出行小区;u i 铁路枢纽内各出行小区每年前往客运站乘车的人次数;c i 铁路枢纽内各出行小区旅客前往客运站乘车的费用;Z 建设或扩建客运站的工程投资;T 客运站平均投资回收期,模型资金采用静态计算,铁路大型项目投资回收期一般取 10 年。1.4 分散模式的客运站布局优化模型铁路枢纽内有多个客运站布局的备选方案时,应综合考虑各种备选方案,选择综合投资费用最低的客运站布局方案为最终方案。综合投资费用在计算时主要考虑如下。1.4.1 客运站建设工程投资费用客运站分为新建客运站和改建客运站,客运站的

6、建设规模决定了客运站的建设投资。客运站所在的位置不同,同等规模的客运站投资也不同。对于改建既有站项目,工程投资费用计算如下。Z =m ( i =1Iu i M (2式中:Z 既有客运站改建工程投资费用;i 居民出行小区,共有I 个出行小区;u i 各出行小区到客运站的年出行人数;M 客运站的既有规模 (每年能办理的客运量;m 工程投资系数,客运站的位置不同,客运站的建设投资也不同。对于新建车站,工程投资费用计算如下。Z =N +m i =1Iu i(3式中:Z 新建客运站工程投资费用;N 新建客运站基础投资费用;m 投资系数;u i 各出行小区到客运站的年出行人次数。1.4.2 机车车辆购置费

7、用在分散式客运站布局中,各客运站需要购置机车车辆或动车组等设备,而且购置的数目相差不大,因而在分散式客运站优化布局模型中对机车车辆购置费不予计算。1.4.3 枢纽内的运营成本各种客运站布局方案运营成本的区别在于枢纽内的运营成本不同,分散式客运站运营成本计算如下。Y =j =1Jk =1Kl =1Lu jkl S jkl l (4式中:Y 运营成本;j 分散式客运站布局方案中客运站;k 枢纽内各方向;l 枢纽内各类列车,包括高速铁路列车和普速铁路列车两种;u jkl j 站前往枢纽k 方向的乘 l 类列车的年人次数;S jk l j 站前往枢纽k 方向的 l 类车在枢纽内走行距离;l l 类车单

8、位运营费用。1.4.4 乘客前往各个车站乘车的出行费用乘客前往各个车站乘车的出行费用计算如下。X =i =1Ij =1Jc u (5式中:X 乘客前往车站乘车的出行费用;u ij 每年从i 小区前往j 站乘各类车 (含高速车和普速车 的总人次;c ij 为从 i 小区前往 j 站乘车的单位出行费用。综合以上,分散式客运站布局优化模型如下:南宁铁路枢纽客运站布局优化研究 王顺利 等铁道运输与经济站场枢纽min f = X + Y +(j =1JZ j /T (6 式中:f 分散式客运站布局工程及运营等总费用;Z j j 站建设的工程投资费用;T 客运站平均投资回收期,模型资金采用静态计算,铁路大

9、型项目投资回收期一般取10年。2 南宁铁路枢纽客运站布局优化研究2.1 南宁铁路枢纽现状及规划2.1.1 南宁铁路枢纽现状南宁铁路枢纽现衔接湘桂、南昆、南防 3 条干线及南环线,枢纽范围东起湘桂线邕宁站,西至南昆线杨美站,南至南防线吴圩站。南宁铁路枢纽共有车站13个,其中南宁站为客运站,南宁南站为编组站,其余均为中间站或会让站。南宁铁路枢纽示意图如图1所示。南宁站现有旅客列车到发线 5条 (含正线,货物列车通过线 1 条及货物列车到发兼存车线 4条,调车线 4 条;基本站台 1 座,中间站台 2 座,旅客地道 1 座,天桥 2 座。昆明端同侧有南宁货场,对侧有南宁机务段;车站对侧有客车段和客车

10、整备存车场;柳州端连接北湖客车整备所。南宁南站为一级三场站型,南、北到发场各有到发线 8 条和 7条 (含正线,有效长 850 m;调车场有调车线 26 条、尾部牵出线 2条,双推单溜自动化驼峰 1 座。南到发场西侧设有南宁南机务段运用车间,北到发场北侧东端设有南宁南货场、供电段、牵引变电所等。2.1.2 南宁铁路枢纽规划南宁铁路枢纽规划方案中新建 6 条线路,如图 2 所示。分别为湘桂线改造项目中柳州南宁段的客运专线,南宁广州的南广线,南宁昆明的云桂线,贵阳经金城江到南宁的贵南线,连接北部湾3 城市的南钦线,南宁至凭祥的增建二线。柳南客运专线北起柳州站,南至南宁站,沿线经过来宾、黎塘,新建线

11、路长度 223.3 km,其中南宁市范围内103 km,预计2012年建成通车。南广线和柳南线规划从北环线屯里引入南宁枢纽。南广线为全长577 km的快速铁路,设计速度200 km/h,预留速度250 km/h,项目总投资410亿元。建设时间为20082012年。南宁广州铁路线路起点为南宁,沿线经黎塘、贵港、梧州、肇庆,终点到广州。云桂线为745.747 km的双线高速铁路,设计速度200 km/h,预留速度250 km/h。起于广西南宁,经平果、百色、富宁、石林,终止于昆明南站。云桂高速铁路已于2009年12月开工建设,工期 6 年,南宁铁路枢纽客运站布局优化研究 王顺利 等图 2 南宁铁路

12、枢纽规划引入线路示意图图 1 南宁铁路枢纽示意图铁道运输与经济站场枢纽工程总投资 899 亿元。贵南线由贵阳经金城江至南宁 (在广西境内称为金南线,设计速度为 200 km/h,规划从江西村方向引入南宁枢纽。南钦线由南宁至钦州、北海、防城港,近期将新建双线,设计速度为 200 km/h,规划从南环线选择合适站点引入南宁枢纽。南宁凭祥直通越南增建二线,设计速度200 km /h,规划从江西村方向引入南宁枢纽。2.2 南宁铁路枢纽客运站布局模式确定根据我国铁路“十一五”规划,我国将建设南宁、兰州等 10 个区域性铁路客运中心,形成区域性的机客车检修整备基地。根据规划,2010年、2020年南宁市区

13、人口将分别达到690万人、780万人;中心城区人口2010年控制在210万人,2020年控制在290万人。铁路枢纽既有布局呈环状式,既有客运站 (南宁站 由于受到地形、地物及拆迁工作的限制,已经无法进行大规模改扩建,客运作业集中在一个客运站,将对城市交通产生巨大压力,因此南宁铁路枢纽客运站布局应为多中心分散模式。2.3 南宁铁路枢纽客运站备选方案确定根据相关资料,南宁枢纽预测发送客运量近期为 0.8 亿人/年,远期为 1.7 亿人/年。南宁站受到地形、房屋拆迁及周边地块的限制,其规模最多能达到 15 站台面,而且南宁铁路枢纽随着近期南北城际铁路建设,枢纽客运系统将逐步形成“北主南次”、南北环线

14、构成的“环形”格局。根据客运站布局优化原则,对南环线客运站提出3个备选方案:那黄站、时蚌岭站、天潭站。各站在路网中的位置如图 3 所示。经过对比分析,那黄站址位于南环线北侧、规划五象新区南侧,符合城市发展方向,有利于带动城市向南发展和兼顾北部湾经济圈轨道交通建设;南北城际铁路衔接柳州、昆明方向车流顺畅,设站条件好,而且具有发展的条件;充分利用南宁屯里既有设备和能力,与既有南宁站联系便捷;规划的城市轨道交通 3 号线下穿南宁站,便于两站间客流互达和实现与城市交通无缝换乘等优点,那黄站址为南环线客站的优选方案。北环线既有客运站为南宁站,考虑到北环线客运量比较大,增加凤岭站做为客运站的备选方案。 图

15、3 南宁铁路枢纽客站位置示意图南宁铁路枢纽客运站布局优化研究 王顺利 等铁道运输与经济站场枢纽备选站方案投资金额备选站 1 62.8 (k =1Kl =1Lu 1kl 0.3备选站 217.3+45.8k =1K l =1Lu 2kl备选站 315.5+32.8k =1Kl =1Lu 3kl表 1 备选站主要工程投资表 亿元备选站 1备选站 2备选站 3小区 1153025小区 2102020小区 315515小区 4301020小区 515105小区 65255小区123456出行人数868.1473.5381.4420.9578.7463.4表 5 普速列车旅客出行人数 万人/年小区123

16、456出行人数1 195.1651.9525.1579.5796.8645.5表 6 城际列车旅客出行人数 万人/年客运站个数 2 站 3 站车站布局1、2站1、2、3站出行费用118 711.2121 420.5折算投资费用 43 012.050 932.0枢纽运营费用 10 041.67 946.7总目标值费用171 764.8180 299.2表 7 客运站布局方案比选汇总 万元2.4 南宁铁路枢纽客运站布局优化方案选择2.4.1 备选车站工程投资费用根据客运站布局优化原则,提出 3 个备选方案:南宁站 (备选站 1 、那黄站 (备选站 2 、凤岭站 (备选站 3 。各备选站主要工程投资

17、见表 1。2.5 计算结果根据公式 (6,结合南宁枢纽特点,在满足近期运量需求的前提下,对枢纽内客运站布局方案进行比较,计算结果见表 7。表 2 备选站最终规模容量表 万人/年备选站方案普速车站最大容量城际车站最大容量备选站 1 2 500 5 000备选站 2 2 000 3 500备选站3 1 5003 500备选站方案客运机车牵引动车牵引昆明方向钦州方向黎塘方向昆明方向钦州方向黎塘方向备选站 110.51926.510.51926.5备选站 20141801418备选站 3202917202917表 3 备选站按方向别的最短径路 km 2.4.2 备选车站规模各备选站由于设备不同,办理作业主要有两类:客运机车牵引的旅客列车和动车组列车,备选站的办理规模如表 2 所示。2.4.3 枢纽内最短径路对于 3 个备选站,前往各个方向不同性质列车最短径路如表 3 所示。2.4.4 南宁市出行小区的划分经调查分析,南宁市应分为 6 个出行小区,如图 3 所示。各小区到备选站所需费用见表 4 。由于城际铁路一般采用动车组列车,因而将出行