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工程管理前沿【2019年第24期】

  • ID:271572
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  • 学科:工程地质学
  • 更新时间:2020-02-25 01:18:34
  • 期刊: 工程管理前沿
内容简介
《工程管理前沿》杂志是由中国工程院主管,中国工程院、清华大学、高等教育出版社主办的建筑期刊。国际标准刊号:2095-7513,国内统一刊号:CN10-1205/N。《工程管理前沿》的办刊宗旨:依托建设领域高层权威信息背景,旨在做好政府领导决策的重要参谋;成为政策理论探讨的前沿阵地,积极探索和引导建设事业发展方向和改革实践;提供重大事件权威报道,深度阐释焦点话题,纵深调查热点事件,努力追求权威性、建设性、实用性和可读性风格;努力做大媒介传播平台,真诚为建设企事业单位服务,为中国建设事业和城市化发展服务,为广大读者开启一个探求知识的窗口。

台湾海峡铁路滚装轮渡站与后方通道研究

2019/8/9 15:17:00 工程地质学 罗为民
资料简介

摘 要 台湾海峡固定通道建成之前,适时利用滚装轮渡实现两岸铁路运输系统的互联互通,经济和社会效益明显,意义重大。在已有的台湾海峡滚装轮渡码头选址相关论证基础上,进一步对大陆侧铁路滚装轮渡站与后方通道进行分析研究,确定轮渡站的主要技术标准,分析比选轮渡站的站型、场站平面布置、换装场设置等,提出各选址轮渡站的设计方案,梳理各港区轮渡站的接轨点和铁路后方通道选择。

台湾海峡铁路滚装轮渡站与后方通道研究

罗为民

长沙市建筑设计院有限责任公司,湖南 长沙 410000

摘 要 台湾海峡固定通道建成之前,适时利用滚装轮渡实现两岸铁路运输系统的互联互通,经济和社会效益明显,意义重大。在已有的台湾海峡滚装轮渡码头选址相关论证基础上,进一步对大陆侧铁路滚装轮渡站与后方通道进行分析研究,确定轮渡站的主要技术标准,分析比选轮渡站的站型、场站平面布置、换装场设置等,提出各选址轮渡站的设计方案,梳理各港区轮渡站的接轨点和铁路后方通道选择。

关键词 台湾海峡 铁路轮渡 轮渡站 换装场 待渡场 后方通道

1 前言

台湾海峡是福建与台湾海岸之间的海峡,呈东北--西南走向,长约370km,北窄南宽,北口宽约200km,南口宽约410 km,最窄处为福建平潭岛与台湾新竹白沙岬之间,约125 km。自上世纪90年代以来,国内外陆续对台湾海峡通道进行了研究论证,总体上认为台湾海峡固定通道以修建海底隧道为宜,在工程技术上已经可以实现,但考虑政治、工程规模及投资等因素,短期内难以付诸实施。

截止到2018年末,我国大陆铁路营业总里程已达13.2万公里,高铁达到2.9万公里,高铁运营里程居世界第一。在台海两岸已经实现“通邮、通航、通商”的背景下,适时利用铁路滚装轮渡实现两岸铁路运输系统的互联互通,有利于促进两岸经济、文化和社会的进一步融合,无论是经济效益还是社会发展效益,都意义重大。

本文借鉴已有的对台湾海峡滚装轮渡码头选址相关论证成果,进一步对大陆侧铁路滚装轮渡站与铁路后方通道进行分析研究,初步确定轮渡站的主要技术标准,分析比选轮渡站的站型、场站平面布置、换装场设置等,提出各选址轮渡站的设计方案,梳理各港区轮渡站的接轨点和铁路后方通道选择,旨在对台湾海峡滚装轮渡的规划建设提供参考。

2 铁路滚装轮渡码头选址

铁路滚装轮渡码头的选址涉及到地理位置、港口规划、岸线条件、城市发展、综合交通规划、配套设施等多方面因素,需综合研究确定。在众多对台湾海峡通道相关研究论证中,一般均按福州—台北、泉州(莆田)—台中、厦门—高雄对应的北、中、南三条通道分布的总体思路。福建省交通规划设计院首次对台湾海峡滚装轮渡大陆侧码头选址进行了较为深入全面的研究,通过对福建省沿海港口开发现状及规划进行分析,认为可选址码头主要有平潭流水、金井作业区,湄洲湾北岸莆头作业区,泉州港秀涂作业区,厦门港后石作业区,且以上选址均满足条件。

3 铁路轮渡站方案研究

3.1 铁路轮渡站功能定位

铁路轮渡是铁水联运方式之一,可开展跨海直达运输,实现旅客和货物的有效联运。台湾海峡铁路轮渡站是直通台湾、连接两岸的桥头堡枢纽,是台海滚装轮渡工程的重要组成部分。

目前台湾铁路网总规模约4500km,其中70%为轨距1067mm的米轨,台湾铁路货运全部依赖米轨铁路,客运主要由准轨高速铁路承担,而大陆一侧客运、货运铁路均为准轨系统。两岸的客运可统一采用准轨铁路列车,货物列车的轨道标准不统一,无法直接进入对方铁路网。因此经滚装轮渡的货物列车,需在轮渡站进行货物换装。台湾海峡铁路轮渡站需具有办理客货运通关业务、边检和安检作业及换装功能。

3.2 铁路轮渡站组成及技术标准

1)场站组成

铁路轮渡站是组织车辆在铁路与轮渡间交换的场所,是专为铁路车辆上、下船作业和列车到发作业的技术站,需配备调车机车、整备设备及调车作业所需的牵出线,行车系统(到发场)与调车系统(待渡场)之间的隔离设备(安全线),以及本务机车机待线等。台湾海峡铁路滚装轮渡站主要由米、准轨到发场、待渡场、栈桥、货物换装场、客场、机务段等组成,轮渡站的设备配置是否合理,作业方式是否恰当,作业流程是否流畅,将直接影响其通过能力。

2)主要技术标准

根据区域路网、年客货运量预测、渡轮船型及相关规范要求,建议台湾海峡滚装轮渡站采用如下主要技术标准:

a.轮渡站到发场站线有效长与区域路网相关干线铁路的到发线有效长一致,按850m考虑;到发场近期设到发线4条,远期预留4条。

b.为满足换乘旅客边检的需要,车站设基本站台和中间站台各一座、地道1座及海关、边检等设备设施。

c.渡轮容车数按货车44辆、动车12辆考虑,船上股道设4条,每条股道容纳货车11辆、动车4辆。

d.待渡场规模按与渡船运载能力匹配设计,待渡线每股道的长度与渡轮上股道容车数相适应,待渡场按四组车上下船规模考虑,待渡线每股道194m。

e.到发场与待渡场设安全线隔开,满足2台调机同时作业的需要。

f.一个泊位与一个待渡场匹配,近期按一座栈桥考虑,远期预留一个待渡场与第二栈桥。

3.3 铁路轮渡站换装场

由于换装场的设置地点对整个轮渡站建设规模、工程投资、作业程序、运营管理及其它配套设施均有密切的关系,对在大陆侧设换装场和台湾侧设换装场方案进行分析比较。

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图1 大陆侧设换装场方案图

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图2 台湾侧设换装场方案图

表1 换装场设置方案比较表

方案

优点

缺点

大陆侧设换装场方案

①米、准轨分场布置交叉干扰较小

①车站需建两套系统,工程投资大

②渡船和栈桥均需设置套轨,轨道系统复杂

③固定式跨海通道建成后废弃工程大

台湾侧设换装场方案

①作业流程顺畅

②渡船和栈桥的轨道均为准轨,轨道系统简单

③轮渡站一套系统,避免重复建设,工程投资省

④固定式跨海通道建成后废弃工程小

①米轨到发兼换装场,作业存在干扰

由上述比较可看出,大陆侧设换装场方案,轮渡站待渡场需修建准、米轨两套系统,工程投资大,渡船和栈桥轨道系统复杂,远期固定式跨海通道形成后(台湾铁路有扩能改造为准轨系统的可能),由此造成的废弃工程大;而在台湾侧铁路轮渡站设换装场,可避免重复建设、工程投资省、废弃工程小、对加快车辆周转提高运输效率有利。故台湾海峡铁路滚装轮渡应在台湾侧设换装场。

3.4 轮渡站站型及待渡场方案

1)轮渡站站型方案研究

根据铁路客货运输作业流程、货物进出口相关程序及用地限制等因素,从待渡场和到发场的位置关系区分,铁路轮渡站一般可采用纵列式、横列式、半纵列式三种站型。

纵列式站型:栈桥和待渡场以及到发场布置在一条较顺直的纵轴线上,即栈桥~待渡场(兼顾边检场)~到发场(兼顾客货车到达发送)依次纵列布置。这种布置方式使列车从接入到上船这一过程走行路径短,方向顺畅,无需折返调头。

横列式站型:到发场和待渡场并列横向布置,这种布置方式下,到发场和待渡场之间的连接通过牵出线实现,由此将导致作业过程中调车和转场时间增加。

半纵列式站型:到发场和待渡场虽然呈纵列式布置,但是其接车方向和纵列式相反,因此作业过程与横列式站型相同。

表2 轮渡站站型方案比较表

方案

优点

缺点

方案图

纵列式方案

①站内调车方便,待渡场与到发场之间的转场调车作业走行距离短,作业时间少,轮渡在港停时短,转场时间不影响轮渡通过能力;②工程上可减少因转场而设置的牵出线;③有发展为大能力轮渡(多个泊位)的条件

①纵向站坪长,容易受用地限制

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横列式方案

①场站布置集中,管理方便

①车辆转场作业需要通过牵出线进行、导致转场作业时间增加;②如轮渡码头有2个及以上泊位时,不同目的的车辆间的转场作业存在干扰,难以进行平行作业,使轮渡系统能力不能充分发挥

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半纵列式方案

①车站结合地形、地貌、因地制宜;2、节省土石方工程量

①除了具有横列式轮渡站缺点外,还要增加铺轨工程

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从上述比较可以看出,在港区码头用地条件允许的情况下,宜优先选择纵列式站型布置方案。

2)待渡场方案研究

待渡场设计方案的优劣直接影响车辆下船与上船的作业时间,进而直接影响通过能力。待渡场的场型一般要因地制宜,结合地形地貌选择合理的布置;同时,待渡场布置还需要由作业方式及作业效率决定,如上下船作业机车台数、车组上下船作业方式等。分别对梭形、平行四边形、双线加渡线形以及腰岔纵列式四种待渡场方案进行分析。

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平行四边形

梭形

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腰岔纵列式

双线加渡线形

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图3 待渡场平面方案示意图

梭形待渡场,车场布置形式套用传统车场设计,布置简单,由于铁路轮渡自身的作业特点限制,实际运营的轮渡站较少采用该类场型。

平行四边形待渡场,可以使每条待渡线的长度与渡轮上股道容车数均匹配,并达到待渡线有效长均等的目的(渡轮上股道的长度一般为等长),最大限度地减少铺轨、土石方及用地数量等工程,待渡场工程节省可达30%;该场型作业方便,可2台机车同时作业,通过能力大,有效缩短了调车行程,减少车(船)在站(港)的停时。但该布置形式用地要求较高,受地形条件限制较大。

双线加渡线形待渡场,道岔间短线的有效长为船上股道容车数的长度加停车安全距离(不含机车长度)。该场型方案工程最省,上、下船车列在待渡场与到发场的转场作业也最为方便,但待渡场被拉的过于狭长,上、下船作业时调机往返码头平均走行距离较远,增加了上、下船的作业时间,对提高运输能力不利。

腰岔纵列式待渡场,适用于当渡轮上有4股道时,近远期只有1个泊位或2个泊位,栈桥上为双线,采用2台调机同时作业的情况。该场型待渡线接近栈桥,上、下船作业距离短、时间少,2台机车可以同时作业且作业方便,通过能力大,对用地的适应性好,对远期发展有利;但该场型调车作业较多,运营费用高。

3.5 各码头选址的轮渡站方案

1)平潭港区轮渡站

平潭港区由金井、澳前、流水、草屿4个作业区组成,其中流水作业区规划为预留发展作业区,目前基本未开发,将根据平潭港区发展需求,合理确定其功能定位、开发时机和具体开发方案。流水作业区自然岸线长度约 9.7km,岸线资源丰富,水域宽阔,可使用土地面积多,集疏运条件较好,环境较好,是作为集客运、货运为一体的铁路滚装码头较优选址。

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图4 平潭港区岸线码头分布图

流水作业区地形条件良好,考虑与作业区尽量紧密结合,铁路轮渡站顺向布置较为合理,待渡列车从到发至上下船的作业均依次进行,作业流畅,到发场、待渡场、栈桥以及渡轮能力能够充分发挥,建议采用纵列式站型方案,待渡场采用近期1个泊位1台调机,远期2个泊位2台调机可同时作业的复式平行四边形场型布置。

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图5 平潭港区流水作业区轮渡站方案图

平潭港区流水作业区铁路轮渡站总铺轨长约5.5km,工程建设投资约4.3亿元。

2)湄洲湾北岸港区轮渡站

湄洲湾北岸港区轮渡站选址于秀屿港区莆头作业区,莆头作业区规划为通用、多用途码头区及散杂货码头区。其中通用、多用途码头区布置了万吨级以上泊位11个,散杂货码头区与多用途码头区相邻,规划布置五千吨级~万吨级泊位共计14个,全作业区共规划布置25个泊位,形成码头岸线4691米,陆域面积266万平方米。综合通过能力2480万吨,其中集装箱通过能力103万标箱,具有较好的铁路轮渡站发展条件。

莆头作业区铁路轮渡站新建到发场自秀屿港区车场接轨,作业干扰较少,可充分利用港区条件紧凑布置,因到发场距离码头栈桥较远,且根据地形条件,适合待渡场长距离布置,因此建议采用纵列式站型,待渡场以双线加渡线场型布置。

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图6 湄洲湾北岸莆头作业区轮渡站方案图

湄洲湾北岸莆头作业区铁路轮渡站总铺轨长约6.5km,工程建设投资约5.2亿元。

3)泉州湾港区轮渡站

泉州湾港区轮渡站选址于秀涂作业区,该港区水域宽阔,滩槽长期稳定,掩护条件好,建港条件佳,具有良好的铁路轮渡站建设条件以及远期发展空间。根据相关规划,该港区定位以内贸集装箱运输为主,兼顾发展外贸集装箱,主要服务泉州台商投资区。

规划的秀涂作业区为人工岛,场地呈长条型,场站适合纵列式布置,待渡场按腰岔纵列式布置,可充分利用码头条件,节省工程,且有利于远期发展2个泊位,因此建议采用纵列式站型,待渡场以腰岔纵列式布置方案。

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图7 泉州湾秀涂作业区轮渡站方案图

泉州湾港区秀涂作业区铁路轮渡站总铺轨长约5.8km,工程建设投资约4.6亿元。

4)厦门港轮渡站

厦门港铁路轮渡站选址于后石港区,该港区规划定位为临港工业和港口开发岸线,可发展外贸物资运输,后发条件好,具有铁路轮渡站设置条件。

因该选址码头岸线短,地下条件困难,用地较为受限,考虑铁路轮渡站作业要求、工程技术条件以及近远期发展,该轮渡站宜采用横列式场型,待渡场采用腰岔纵列式布置。

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图8 厦门港后石港区轮渡站方案图

厦门港后石港区铁路轮渡站总铺轨长约6.0km,工程建设投资约5.0亿元。

4 铁路轮渡后方通道研究

4.1 福建省铁路建设现状及规划

截至2018年底,福建省已建成铁路主要有高速铁路(250km/h时速及以上):合福高铁,福厦铁路、温福铁路、厦深铁路;快速铁路(200km/h时速客货共线):向莆铁路、龙厦铁路、赣龙新双线;普速铁路(160km/h及以下):鹰厦线、峰福线、外南线、漳龙线、赣龙线、漳泉肖铁路;以及江阴、可门、湄洲湾北岸、湄洲湾南岸等沿海港口铁路支线。铁路营业里程3547km(含铁路支线),其中高速、快速铁路1817km,已形成以福州和厦门为主的北上、南下、西出高、快速铁路通道。目前在建铁路干线主要有福平、衢宁、建宁至冠豸山、兴泉、福厦高铁等,在建铁路支线有漳州港尾支线、宁德白马支线等。

其中既有铁路网中原规划为200km/h时速的客货共线铁路,由于客运繁忙及运营安全考虑,基本未释放货运能力,导致沿海众多港口后方通道不畅,很大程度上限制了港口发展。

根据2017年福建省人民政府批复实施的《福建省中长期铁路网规划》,福建省未来将建设龙岩至龙川、漳汕、温福、昌厦(福)、赣龙厦等高速铁路,温武吉、南平至丽水、永安至长汀等快速铁路,可门港、江阴港、湄洲湾、泉州湾、厦门港等港口后方铁路连接线。

4.2 各港口后方通道分析

1)平潭港区后方通道

平潭目前无既有铁路,仅福平铁路在建,福平铁路始于福州站,线路全长88.83km,为双线Ⅰ级铁路,设计速度160km/h(福州南-平潭段设计速度200km/h),在平潭岛设平潭北站、平潭站两座车站,福平铁路为规划的京台铁路的一部分。

5e1d6954afcf0_html_bf11b937104db032.png 平潭港区流水、金井等作业区规划有铁路支线,其中流水支线主要作为流水港北部疏港货运,自福平铁路的平潭北站接轨,长约12.56km;轮渡选址位于流水作业区南部,距平潭北站约8.7km。

平潭港区流水作业区轮渡站考虑从流水支线接轨,利用流水支线经平潭北站衔接福平铁路,以峰福铁路、向莆铁路、温福铁路、福厦铁路、福厦高铁、合福高铁,作为铁路滚装轮渡的客货运后方通道。

图9 平潭港区铁路轮渡后方通道

2)湄洲湾北岸港区后方通道

湄洲湾北岸既有干线铁路有福厦铁路,并已建有湄洲湾北岸铁路支线,湄洲湾北岸支线起自莆田站,全长约54.5km,在莆田站东南设具有解编功能的莆田港湾站,从港湾站起分为秀屿支线和东吴支线,秀屿支线延伸至铁路轮渡选址的莆头作业区,莆头作业区至港湾站约18km。

湄洲湾北岸轮渡站选址位于莆头作业区北端头,考虑从秀屿港区车场接轨,利用秀屿支线衔接至莆田站,以向莆铁路、福厦铁路、福厦高铁作为铁路滚装轮渡的客货运后方通道。

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图10 湄洲湾北岸港区铁路轮渡后方通道

3)泉州湾港区后方通道

泉州湾既有铁路为福厦铁路与漳泉肖铁路,在建有兴泉铁路,兴泉铁路建成后将废除现有的漳泉肖铁路部分路段;规划有秀涂港口铁路支线,起自兴泉铁路黄塘站,终至秀涂港区,长度约25.7km。

泉州湾港区轮渡选址位于秀涂人工岛东端头,轮渡站考虑从秀涂港口铁路支线港区车场接轨,以兴泉铁路、漳泉肖铁路、福厦铁路、福厦高铁作为铁路滚装轮渡的客货运后方通道。

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图11 泉州湾港区铁路轮渡后方通道

4)厦门港后石港区后方通道

厦门港既有铁路有龙厦铁路、福厦铁路、厦深铁路及鹰厦铁路,后石港区有在建港尾铁路支线,自龙厦铁路漳州南站引出,在后石港区内设深沃站,全长约49km,港尾铁路为Ⅱ级单线铁路。

厦门港后石港区轮渡站选址位于后石港区西北角,轮渡站考虑从港尾铁路支线接轨,利用龙厦铁路、鹰厦铁路、福厦铁路、福厦高铁、厦深铁路作为铁路滚装轮渡的客货运后方通道。

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图12 厦门港后石港区铁路轮渡后方通道

5 结论及建议

1)台湾海峡在固定跨海通道建成前,适时利用铁路滚装轮渡实现两岸铁路运输系统的互联互通,具有可行性和必要性,经济和社会意义重大。大陆侧滚装轮渡码头选址主要有平潭流水、金井作业区,湄洲湾北岸莆头作业区,泉州港秀涂作业区,厦门港后石作业区。

2)台湾海峡铁路轮渡站是实现铁水联运、连接两岸的桥头堡枢纽,需具有办理客货运通关业务、边检和安检作业及货物换装功能,从节省投资、提高作业效率和减少废弃工程角度考虑,换装场应设置于台湾一侧。

3)对轮渡站常见的纵列式、横列式、半纵列式三种站型进行分析比较,在港口码头条件满足要求的情况下,台湾海峡铁路轮渡站宜优先选用纵列式站型。

4)通过对各港区码头现状及规划、轮渡站布置、接轨条件及后方通道条件初步研究,平潭港区流水作业区在轮渡距离、码头岸线条件和规划定位、后方通道可选性和建设进度都相对具有优势,建议作为台湾海峡铁路滚装轮渡的优先选址;轮渡站采用纵列式站型,复式平行四边形待渡场设计,轮渡站工程建设投资约4.3亿元;平潭港区流水作业区轮渡站以峰福铁路、向莆铁路、温福铁路、福厦铁路、福厦高铁、合福高铁,作为后方通道。

5)加快对平潭港区流水作业区的开发建设,同时配套启动流水铁路支线的建设前期研究和立项等工作。

6)进一步研究论证台湾铁路米轨系统升级改造为准轨系统的技术、经济可行性,如在铁路滚装轮渡开通前,完成对米轨干线系统的升级改造,可避免轮渡站换装场的工程建设,节省投资并大大提高滚装轮渡的作业运输效率。

7)台湾客运高速铁路采用新干线技术,供电及通信、信号均与大陆铁路存在差异,双方客运列车进入对方路网,需进行“四电”系统的改造,保证相互兼容。

参考文献

[1]中铁第四勘察设计院集团有限公司, 台湾海峡滚装轮渡选址及台湾海峡越海隧道初步方案研究,2015

[2] 寇 军,台湾海峡铁路轮渡码头选址与建设方案.水运工程,2016

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[4] 韩长生、钟成、黄广理,琼州海峡轮渡站待渡场场型研究.铁道标准设计,2006

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