新建石衡沧港城际铁路引入衡水北站方案研究.pdf

NO.9(Ser.300)JOURNALOFRAILWAYENGINEERINGSOCIETYSep2023报学程铁道2023年9 月第9期（总30 0)文章编号：10 0 6-2 10 6(2 0 2 3)0 9-0 0 9 2-0 6新建石衡沧港城际铁路引入衡水北站方案研究王希良汤雨静孙旭苑家祺王佳辰米米扁旭阳（石家庄铁道大学，石家庄0 50 0 43）摘要：研究目的：石衡沧港城际铁路是京津冀城市群“四纵四横一环”城际铁路网中的重要组成部分，其中石家庄至衡水利用石家庄一济南铁路客运专线，衡水至渤海新区为新建线路，衡水作为重要的节点，线路引人衡水铁路枢纽方式将对城际铁路运输组织及枢纽客运系统产生重要影响，因此进行石衡沧港城际铁路引人衡水枢纽方案研究具有理论和实践意义。研究结论：（1)分析了衡水铁路枢纽现状及规划特点，进行了石衡沧港城际铁路客流量预测，设计了旅客列车开行方案，探究了新建城际铁路引人既有高铁站影响因素，在此基础上，提出了石衡沧港城际铁路引入衡水铁路枢纽接轨两个方案；（2）基于AHP方法，选取运输组织、工程技术、经济投资和远期规划4个一级指标，进一步选取9个二级指标，构建判断矩阵并进行优先级向量计算，对方案I（站内接轨）、方案（区间接轨）进行SWOT分析，方案（区间接轨）优于方案I（站内接轨）；（3）在层次分析的基础上，建立模糊评价判断矩阵，经计算，方案I 的模糊综合评价得分明显高于方案I；（4）通过定性分析和定量计算，选择方案（区间接轨）作为新建石衡沧港城际铁路引人衡水北站方案；（5）本研究成果可为新建城际铁路引入铁路枢纽或既有站方案选择提供参考。关键词：石衡沧港城际铁路；衡水北站；城际铁路引人方案；AHP-模糊综合评价中图分类号：U212.1文献标识码：AStudy on the Scheme of Shijiazhuang-Hengshui-Cangzhou-HuanghuaPort Intercity Railway Leading into Hengshui North StationWANG Xiliang,TANG Yujing,SUN Xu,YUAN Jiaqi,WANG Jiachen,BIAN Xuyang(Shijiazhuang Tiedao University,Shijiazhuang,Hebei 050043,China)Abstract:Research purposes:Shijiazhuang-Hengshui-Cangzhou-Huanghua Port intercity railway is an importantpart of the intercity railway network of Beijing-Tianjin-Hebei urban agglomeration.The line of ShijiazhuangHengshui adopts Shijiazhuang-Jinan railway passenger dedicated line,and Hengshui-Bohai section is newly-built,which mean that the Hengshui station is an important node.The introduction of the line into Hengshui railway hub hasan important impact on the intercity railway transport organization and the hub passenger transport system.Therefore,itis of theoretical and practical significance to study the scheme of introducing the intercity railway into the Hengshuiterminal.Research conclusions:(1)The current situation and planning characteristics of the Hengshui railway terminal wereanalyzed,the passenger flow of Shijiazhuang-Hengshui-Cangzhou-Huanghua Port of the intercity railway waspredicted,the passenger train operation plan was designed,and the influencing factors of the new intercity railwayleading into the existing high-speed railway station were explored.On this basis,two plans of the intercity railwayleading into the terminal were proposed.(2)Based on AHP method,four first level indicators such as transportationorganization,engineering technology,economic investment and long-term planning were selected,and nine second*收稿日期：2 0 2 2-11-2 3基金项目：河北省高等学校科学技术研究项目（ZD2016120）；河北省重点研发计划（18 2 7 540 6 D）*作者简介：王希良，196 6 年出生，男，教授。王希良孙第9 期旭等：新建石衡沧港城际铁路引人衡水北站方案研究汤雨静93level indicators were further selected to build a judgment matrix and priority vector.SWOT analysis was carried out forscheme I(intra station connection)and scheme II(inter station connection).It was considered that scheme II(interstation connection)was superior to scheme I(intra station connection).(3)On the basis of AHP,a fuzzy evaluationjudgment matrix was established.After calculation,the fuzzy comprehensive evaluation score of scheme I is significantlyhigher than that of scheme I.（4)T h r o u g h q u a l i t a t i v e a n a l y s i s a n d q u a n t i t a t i v e c a l c u l a t i o n,s c h e me II(s e c t i o nconnection)was selected as the scheme for introducing the new intercity railway into the Hengshui north station.(5)The research results can provide a reference for the scheme selection of new intercity railway leading into railwayhub or existing station.Key words:Shijiazhuang-Hengshui-Cangzhou-Huanghua Port intercity railway;Hengshui North Station;intercityrailway introducing scheme;comprehensive evaluation by AHP and fuzzy mathematics1研究背景石家庄一衡水一沧州一黄骅港城际铁路（以下简称“石衡沧港城际”）是京津冀城际铁路网的重要组成部分，该线路西起石家庄市，经衡水市、沧州市，东至沧州渤海新区,其中,石家庄至衡水利用石家庄一济南铁路客运专线，衡水至渤海新区为新建线路，运营长度336.43km，新建线路设衡水北站、渤海新区站等车站12座。衡水作为重要的节点，石衡沧港城际铁路引人衡水铁路枢纽方式将对城际铁路运输组织及枢纽客运系统产生重要影响，因此进行石衡沧港城际铁路引人衡水枢纽方案研究具有理论和实践意义。随着高速铁路网络节点枢纽逐步完善，地级市级别的多条高铁引入客运枢纽的情况也越来越多，在这方面有很多成果可借鉴。角志达等!综合考虑了既有设施、客站布局、运营管理、城市规划、工程投资等因素，分析了高铁引人既有站方案和新建站方案的适应条件。罗伟钊2 结合广州枢纽现状及规划、广州市城市总体规划、枢纽客运作业量及客流特点，系统研究了广深高铁新通道引人广州枢纽的方案。梁博3 基于合安高速铁路功能定位、线路走向与合肥铁路枢纽运营现状，从车站能力、列车运行径路、城市规划等方面，设计了合安高速铁路引人合肥铁路枢纽方案。郑午等4 结合呼鄂城际、呼包高铁、呼太高铁的引入，对呼和浩特枢纽客运格局进行了规划研究，研究了相关线路引人方案。张乐鑫5 基于怀化铁路枢纽现状、格局、分工与城市规划，借助戴布拉图方法提出了怀湛高速铁路引入怀化铁路枢纽方案。丁大朋6 在分析铁路枢纽既有、在建线路特征及客流特点的基础上，以尽可能利用既有工程、充分发挥既有设施能力、工程易于实施为原则，研究了地级市级别的高铁引人枢纽客运格局。张永平等7 分析了京唐铁路规划、唐山站现状，从对既有运输影响、京唐铁路引人唐山站后安全风险隐患控制、工程经济方面进行了比选。于鸿飞等8 结合铁路功能定位、城市总体规划以及枢纽总图规划，从津潍高铁引人方向、进京通道选择、东北方向通道选择以及始发站选择等多个方面人手，研究了津潍高铁引人天津枢纽方案。总的来看，新建城际铁路引人既有铁路地区，需综合考虑沿线经济分布、城市总体规划、既有铁路布局及车流特点，应遵循城际铁路的走向与城市规划密切配合、枢纽内城际站与其他客运站密切配合、城际客流与枢纽内其他交通换乘便捷等原则对引人方案进行综合比选。石衡沧港城际铁路在衡水枢纽内与石济客专、邢衡城际、京雄商高铁互联互通条件下，该城际铁路以何种方式引人衡水枢纽，需要分析衡水枢纽规划布局，选取运输组织、工程技术、经济投资和远期规划等指标，采用AHP模糊综合评判的方法，对引人方案进行SWOT分析，以确定最佳引人方案。2衡水铁路枢纽现状及规划2.1衡水铁路枢纽现状衡水枢纽现状衔接既有石德线、京九线、邯黄线和石济客运专线。石济客运专线、石德线横通东西，京九线纵贯南北，为“十字”型枢纽布置。枢纽内衡水北站、衡水站为主要客运站，衡水西站为区段站，贡家台站为京九、石德线接轨站，清?店站为邯黄铁路与石德线接轨站，其余均为中间站。衡水北站：位于衡水市桃城区，石济客运专线车场为2 台6 线规模，另预留石衡沧港车场。车站性质为石济客运专线中间站。衡水站：位于衡水市区，分衡水站I场、I场，车站等级为一等站。车站按技术性质为区段站。客运系统主要担当衡水枢纽客货运输及直通货物列车通过作业。衡水西站：位于京九、石德两大干线交汇处，既有站为横列式一级二场区段站，预留一级三场规模。2.2枢纽规划项目概况枢纽拟建项目：石衡沧港城际铁路（图1），京雄商2023年9 月报程学道铁94高铁。规划项目：邢衡城际铁路。O承德市张家口市北京市秦皇岛市唐山市廊坊保定市市天津市石家庄市黄骅市太原市沧州市石衡沧港城际规划邢衡衡水市城际邢台市商乓九济南龙郑州邯郸市图1石衡沧港城际铁路示意图3新建石衡沧港城际铁路引入衡水北站方案3.1新建城际铁路引入既有高铁站影响因素分析因石衡沧港城际引人线路和接人车站已确定，本文重点分析既有线和新线的衔接方式、不同衔接方式对既有站线路和站场的影响，以及工程技术因素和经济因素等。3.1.1运输组织因素新建线路的引人对既有线路影响因素如下：第一，运输组织灵活性。城际铁路引人既有高铁车场，引人以后两个车场需协调，对运输组织产生一定程度干扰。第二，车流顺畅度。站内车辆走行顺畅程度对运输组织效率有很大影响，修建线路时应尽可能保证线路顺直，减少站内交叉。第三,对石济客专运输组织影响。因石衡沧港城际在石家庄到衡水区间内不新建线路，而是利用既有石济客专，在不同地点接轨会影响原有线路运输组织3.1.2工程技术因素第一，站场改造施工难度。衡水北站承担石济客专的客运业务，新建城际车场需要对原车场进行改造，改造作业的施工难度是方案选择的重要因素。第二，咽喉布置及疏解情况。车站咽喉布置对于车站通过能力有很大影响，直接影响作业安全和效率。3.1.3经济投资因素第一，工程投资情况。投资分为近期投资和远期投资考虑，加上远期规划的邢衡城际铁路，分别计算两个方案修建线路的投资费用，加上改造车场和其他项目的费用进行比较，选择更适合的方案。第二，资产划分明确程度。新建铁路或新线引人会产生与原有线路设备资产划分问题,为了便于管理，要考虑石衡沧港城际引人之后与石济客专资产划分情况，工程投资界面是否清晰、资产划分是否明确是引人线路重要考虑因素。3.1.4近远期规划第一,对城市和枢纽发展的影响。不同的引入方式应本着促进地区经济发展的思路，与城市规划相协调。第二，与其他线路衔接条件。石衡沧港城际与石济客专的两种衔接方案主要区别是区间接轨与站内接轨，远期应考虑邢衡城际铁路的修建，由于近、远期衔接方式不同，应寻找最有利于二者衔接的方案3.2新建石衡沧港城际铁路引入衡水北站方案新建线路车站选址一般优先考虑利用既有线，然后确定在区间接轨还是站内接轨，方案选择应尽可能减少对既有线路及车站运输组织的影响，充分利用既有客运设备，并适应城市长期发展规划。石衡沧港城际铁路在衡水枢纽内与石济客专、邢衡城际、京雄商高铁互联互通，通过分析拟确定石衡沧港城际铁路引人衡水枢纽的三种方案：与石济客专在区间接轨还是在衡水北站站内接轨；对于远期规划的邢衡沧港如何预留空间，与石衡沧港衔接还是与既有线衔接；新建城际车场。3.2.1方案I：衡水北站接轨此方案采用站内接轨，新线直接接人衡水北站，将来修建邢衡城际时新建城际车场，位置在原车场北面，在城际车场与新线之间修建联络线，使两条线路交汇在出站口附近，如图2 所示。石家庄规划邢衡城际铁路石衡沧港城际铁路黄骅港石家庄资家台衡水北站石济客专邢台衡水西清深店衡水京九铁路石德铁路朔黄铁路图2引入方案I-衡水北站接轨示意图王希良孙汤雨静旭等：新建石衡沧港城际铁路人衡水北站方案研究第9 期953.2.2方案：区间接轨石衡沧港城际铁路与石济客专在石家庄一衡水区间，在近衡水北站处的杜家村线路所接轨，在衡水北站内部分场布置，新建城际车场与原有石济客专车场分为两部分，规划的邢衡城际铁路通过与石衡沧港城际铁路在石家庄一衡水区间接轨，引人衡水北站;京雄商高速铁路衡水方向仍直接接入衡水北站，与石衡沧港新线接轨，如图3所示。4基于AHP和模糊综合评判的城际铁路引入既有站方案比选4.1AHP评价模型建立4.1.1AHP评价模型评价对象：站内引人和区间引入两个方案。评价指标：选取一级指标4个，二级指标9个，建石家庄规划邢衡城际铁路石衡沧港城际铁路黄驿港石家庄衡水北站石济客专质家台#衡水西清源店衡永京九铁路石德铁路德州朔黄铁路图3引入方案区间接轨示意图立的评价模型如图4所示。方案决策运输组织因素工程技术因素经济因素近远期规划运输组织车流组织对石济客专影响站场改造难度咽喉布置工程投资资产划分对城市发展影响与其他线路衔接方案1方案图4层次分析模型示意图评价等级：通过综合分析将评语集确定为5个等级，即V=Vi,V2,Vs,V4,Vs=差,较差,一般,良好,优秀=2 0,40,6 0,8 0,10 0)4.1.2构造判断矩阵并求优先级向量4.1.2.1一级评价指标优先级向量通过判断矩阵求解优先级向量，将每一列向量进行归一化处理，得到矩阵W，为(0.060.040.090.0440.310.22 0.200.32W;=A/ZA(1)0.440.660.600.54(0.190.070.120.11对矩阵按照行进行求和得到W，为W,=(0.231.052.240.49)T(2)再次将上述向量归一化，得出WW=(0.05740.26180.558 60.1222)T一(3)式（3）即为所求的优先级向量，计算结果如表1所示。表1-一级指标判断矩阵及优先级向量计算决策AB,B2B,B4优先级向量运输组织因素B11/51/71/30.057 4工程技术因素 B,511/330.261 8经济因素 B,73150.5586近远期规划B431/31/510.12224.1.2.2二级评价指标优先级向量同样，求解二级评价指标优先级向量，计算结果如表2 表5所示表2 运输组织因素判断矩阵及优先级向量计算运输组织因素B,CCi2Ci3优先级向量运输组织灵活性C1111/31/50.106 7车流组织顺畅度C12311/30.2600对石济客专运营影响C135310.630 0表3工程技术因素判断矩阵及优先级向量计算工程技术因素 B2C21C2优先级向量站场改造难度C21150.8308咽喉布置及疏解C221/510.169 22023年9 月报程铁学道96表4经济因素判断矩阵及优先级向量计算经济因素B,C1C32优先级向量工程投资情况C31150.8308资产划分明确程度C321/510.169 2表5近远期规划判断矩阵及优先级向量计算近远期规划B4C41C42优先级向量对城市发展的影响C4111/30.21与其他线路衔接条件C42310.794.2方案比选构造评判矩阵，进行方案I（站内接轨）、方案（区间接轨）SWOT分析，如表6 所示。通过综合比选，方案（区间接轨）优于方案I（站内接轨）。4.3模糊综合评判在层次分析的基础上确定系统评价要素集合和各要素的权重向量，确定评价等级，建立模糊评价判断矩阵，评价结果如表7 所示。表6 方案I（站内接轨）、方案（区间接轨）SWOT分析影响因素方案I（站内接轨）方案（区间接轨）本方案将石衡沧港新线在衡水北站内接轨，短本方案在区间接轨，同步新建石衡沧港的城际车场，运输组织灵期共用车场，后期修建邢衡城际时再新建城际直接与车站原作业和线路区分开，清晰明确，后期与活性车场，站内线路复杂，制约因素多邢衡城际接轨时，制约因素少运输组织顺接人站内的部分线路复杂，与线路顺直的要求区间接轨处线路较为平缓，但邢衡城际在杜家村线畅度不符合路所之前路段线路较曲折本方案因对站场的改造影响石济客专运输组对石济客专区间接轨，线路从区间分岔，不同线路接人不同性质织,共用车场，且上一区间共用线路，将分散原运营影响的车场，增加运输组织难度，同样分散客流线客流对衡水北站改造工程较大，难度较高，规划邢在衡水北站站内的改造工程较小，去往沧州方向线施工难度衡城际与石衡沧港通过联络线接轨处附近线路顺直，在区间接轨处线路较为复杂，施工难度比路较为复杂较大咽喉布置及左右端咽喉线路都较为复杂，且右端交叉多，右端咽喉行车通畅，左端较为复杂，会产生一部分交疏解情况增加的道岔较多，两端均需要立体疏解叉,需疏解工程投资情与方案比，石衡沧港线路短，可节省静态投与方案I比，邢衡城际线路较短，缩短11.0 4km远况资，但规划邢衡城际线路长度增加期可节省更多的投资资产划分明与石济客专区分较明确，投资界面清晰资产划分明确程度欠缺确程度新线在衡水北站接轨对于客流的吸引和衡水对城市发展区间接轨拆迁量较小，在有利于城市发展的前提下北部地区的发展有正向的影响，可以扩展城市的影响更节约投资功能与其他线路按照本方案线路走向，修建邢衡城际需通过联与邢衡城际衔接顺畅，线路清晰，施工便利，衔接条衔接条件络线与石衡沧港连接，对预留空间有一定要求件较好表7方案评价统计表隶属度（方案I/方案）判断矩阵因素VVVV4V,C0.0/0.00.0/0.00.2/0.20.3/0.20.5/0.6B,C120.0/0.00.4/0.00.3/0.50.2/0.30.1/0.2C130.0/0.00.2/0.30.4/0.10.3/0.00.0/0.7B2C210.1/0.00.6/0.40.3/0.60.0/0.00.0/0.0C220.0/0.00.2/0.10.8/0.90.0/0.00.0/0.0C10.1/0.00.3/0.20.2/0.20.4/0.60.0/0.0B,C320.0/0.00.1/0.00.4/0.10.2/0.10.4/0.8C410.0/0.00.0/0.00.2/0.20.2/0.30.6/0.5B4C420.0/0.00.2/0.00.5/0.10.3/0.10.0/0.84.3.1方案I模糊综合评价4.3.1.1一级指标模糊综合评价由公式B,=W,R,得出4.3.2.1级指标模糊综合评价4.3.2方案模糊综合评价由公式BWR,得出4.3.1.2级指标模糊统合评价王希良孙第9 期旭等：新建石衡沧港城际铁路人衡水北站方案研究汤雨静9700.20.30.57B,=0.10670.26000.630000.40.30.20.1=00.2300.3510.2730.079LO0.2 0.40.30B,=0.0840.5320.385001B,=0.0830.2660.2340.3660.0681B4=00.1580.8150.6570.2161B,=0.05740.26810.55860.122210.0 0 00.2300.3510.2730.0790.0840.5320.3850.0000.0000.0830.2660.2340.3660.068L0.0000.158 0.8150.6570.216二0.070.320.35 0.300.0741M.=66.6Bl=(0.0000.1890.7810.0990.557)B,=(0.0000.3490.6510.0000.000)B;=(0.0000.1660.1830.6680.135)B4=(0.0000.0000.4990.7090.737)4.3.2.2二级指标模糊综合评价Bl=(00.190.3830.480.20)M=88.8综上所述，方案1模糊评价综合得分6 6.6，方案模糊综合评价得分8 8.8 方案（石横沧港城际铁路在杜家庄线路所接轨再引人衡水北站)得分较高，方案较优，因此选择方案。5结论（1)衡水铁路枢纽作为石衡沧港城际铁路、石济客专、邢衡城际、京雄商高铁的重要节点，新建线路如何引人铁路枢纽对城市规划发展、运输组织、旅客换乘等具有重要意义。(2)从工程技术和经济因素的角度，分析了既有线和新线的衔接方式、不同衔接方式对既有站线路和站场的影响。(3）采用AHP方法，综合考虑运输组织、工程技术、工程投资、近远期规划等因素，构造判断矩阵并求取优先级向量，并进行方案I（站内接轨）、方案（区间接轨）SWOT分析，方案I（区间接轨）最优。在层次分析的基础上，建立模糊评价判断矩阵，经计算，方案的模糊综合评价得分明显高于方案I。（4）通过定性分析和定量计算，选择方案（区间接轨)作为新建石衡沧港城际铁路引人衡水北站方案。参考文献：1角志达，吴浩，崔光宇.高速铁路引人既有铁路地区方案及联络线设置研究J.交通与运输，2 0 2 2（2）：57-6 1.Jiao Zhida,Wu Hao,Cui Guangyu.Schemes of High-speed Railways Leading into Existing Railway Hub andRailwayConnectionSetting J .Traffic&Transportation,2022(2):57-61.2罗伟钊.广深高铁新通道引入广州枢纽方案研究J.综合运输，2 0 2 1(7）：132-138.Luo Weizhao.On the Schemes of Introducing NewGuangzhou-Shenzhen High-speed Railway intoGuangzhouTerminal J 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