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鐵路車站設計

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1 鐵路車站設計 -簡介

鐵路車站設計是以年度預期的客貨運量為依據,根據鐵路通過能力和改編能力,選擇車站圖型和確定車站設備數量。車站設於鐵路終端、交叉點、接軌點和沿線與城鎮、港口、公路、廠礦的聯繫點,是吐納客貨和進行運輸等作業的場所,因之它應有客貨運輸以及行車、調車行業的設備。車站種類很多,每種車站的作用不盡相同。車站設備要為保證行車安全、調車安全、人身安全創造條件。在完成運輸任務的前提下,力求節省工程費用和運營費用。在車站總體規劃的指導下,按照不同階段運量增長的情況,分期投資。  

2 鐵路車站設計 -通過能力

  是指對某一車站起限制作用的到發線(場)或咽喉道岔的通過能力。即在現有設備條件下,採用合理的技術作業過程,每一接軌方向在一天內所能接、發、通過的列車數總和。但在客運站或旅客列車到發場的通過能力,當列車運行不均勻時,有時指在一天或一天最繁忙時間內(一小時或幾小時)每一接軌方向所能接、發、通過的列車數的總和。
  車站通過能力的確定  車站通過能力,一般採用分析計演算法來確定。計算方法是:先取一時間段(一天或一天中最繁忙的一段時間),在該時間段內,以某項設備已被佔用的總時間,除以可供佔用的時間,求出車站通過能力利用率,再以此利用率,與現有列車數,求出車站通過能力。當車站某一部分的通過能力利用率達到70%以上時,需要用圖解法進行驗算。圖解法是以各項設備為縱軸,時間為橫軸構成圖表。圖表上、下方各繪有相鄰區間的列車運行圖,每一列車,從進站到出站,佔用車站各項設備的時間,都一一記入圖表。通過對圖表的分析與計算,可以確定車站的通過能力。圖解的項目包括到發線,咽喉、牽出線,機車走行線等,從而找出車站設備的薄弱環節,以便採取改進措施。車站通過能力不能儲存,所以在設計新建及改建車站時需要留有一定的儲備能力,中國規定車站通過能力的使用能力是計算能力的80%。
  車站咽喉  車站或車場兩端道岔集中的地方稱咽喉區。在車站的咽喉區,每一條單線鐵路只有一組咽喉道岔,即進路上最繁忙的那組道岔;對於雙線鐵路還應當按上、下行方向分別找出上、下行進路上各自的那一組咽喉道岔。車站通過能力常受限於某一進路的咽喉道岔。出現這種情況時,可以採取減少該進路的作業次數與時間,或修改咽喉的設計。
 

3 鐵路車站設計 -設施系統

  編組站、區段站和大型中間站中每一組軌道或車場的路基面長度為1000~2000米,寬度為30~200米;縱列式編組站總長可達4~6公里,橫列式編組站和區段站總寬度可達300米以上。因此:①要求場面設置橫坡,並設縱向、橫向排水系統;②在城市附近車站的給水系統,可歸入城市給水系統,在遠離城市的站場設獨立的小型給水系統;③在寒冷地區的車站,為了防止積雪,除設排雪機具外,站場布置中還要準備排雪出路。
  

4 鐵路車站設計 -不同性質車站的設計特點

  鐵路車站可按其技術性質及業務性質分類。按技術性質可分為中間站、區段站和編組站;按業務性質,可分為客運站,貨運站。
  中間站  保證行車安全和調整列車運行為主,兼辦客貨運輸業務的車站。中間站站址的選擇,隨該中間站所在區段需要的通過能力而定;也為了兼顧地形條件和客貨運輸的方便,一般在進行選線設計時已經確定。中間站的主要作業是客貨列車的通過、會車和越行。為了便利旅客,中間站設有旅客站房、旅客站台和客貨列車共用的到發線。為了便於貨物運輸,中間站設有貨物線及貨場或預留貨場位置。
  區段站  以處理通過車流為主,也處理改編車流,設有機務段,併兼辦客貨運輸業務的車站。相鄰兩區段站之間的線路長度稱為區段。在一條較長的鐵路上,機車是在一定距離內往返工作的。在此距離兩端的車站(即區段站)範圍內設置機車維修、整備和必要時折返的設備。由於改編列車的站上需要機車承擔調車作業,經常把機務設備設在區段站。因此,區段站又是該區段兩端線路上機車折返的端點。區段長度和區段站設置地點是根據下列因素決定的。①區段長度隨所採用的牽引種類(如電力、內燃或蒸氣)、列車速度和機車乘務制度之不同而異。電力牽引的區段最長,內燃牽引次之,蒸氣牽引區段最短。貨運機車區段,長的數百公里,短的約100公里,客運機車可以跨2~3個貨運機車區段。②設置在城鎮附近,便於吸收客貨運,也為了鐵路人員的生活方便。③與其他鐵路幹線或支線的接軌處。④沿鐵路線路縱斷面地形條件改變處的附近。這是因為有時需要在車站兩端的兩個區段上使用不同功率或不同數目的機車牽引相同的列車,或兩側的列車重量不同而需要在站上改編。⑤改變牽引種類的車站。
  區段站的設備有:客、貨列車到、發和通過的到發線;為改編列車用的調車場和牽出線;和城鎮聯繫的旅客站房、站台、道路、貨場和停車場;為了機車維修、整備所需的設備,視其繁簡,稱為機務段或折返段。區段站的旅客站房,設在站內正線的一側,一般設在靠近城鎮的一側,以便利旅客。貨場可設在旅客站房異側,並加修跨線橋以便利貨物取送。機務段一般設在旅客站房對側右端或左端(不發展為縱列式布置圖式時)。靠近基本站台(站房與最近的股道之間的站台)和中間站台的線路稱為旅客列車到發線。在單線鐵路上,與旅客列車到發線相鄰的車場,依次為貨物列車到發場和調車場。到發場和調車場在兩端咽喉區以牽出線互相溝通。車輛檢修設備設在調車場旁。
  到發線的數量根據到發列車對數和車站所採用的技術作業過程確定。區段站到發線的有效長度,應與相鄰牽引區段內各站的到發線有效長度採用統一標準。機車走行線或與到發線合用,或單獨設置。區段站調車線數量,要按該站銜接方向數、需要辦理調車的車數、調車作業方法和列車編組計劃確定。為了滿足車站通過能力的要求,車站咽喉區的結構必須保證必要數量的平行進路,為了節省工程費和運營費,車站咽喉區的道岔配列要盡量緊湊。
  上、下行貨物列車合用一個到發場或上、下行兩個到發場並列,而調車場在其外側的布置圖式,稱為橫列式區段站布置圖。橫列式布置的站坪較短,佔地較少,設備集中,管理方便,但車站通過能力受到車站兩端咽喉通過能力的限制。單線鐵路區段一般採用橫列式布置圖。上、下行兩個到發場分設在正線兩側、其間以咽喉區溝通的布置圖式,稱為縱列式區段站布置圖。縱列式布置的站坪較長,佔地較多,設備分散,但由於上、下行兩個到發場分設在正線兩側,在車站內設有三個咽喉區,因而車站通過能力較大。雙線鐵路區段站可以採用橫列式或縱列式布置圖。
  編組站  設於鐵路彙集的樞紐地區,在大城市、大工礦區或港口(大部分貨物列車到站后需要解體,並編成新的列車出發),以處理改編車流為主,也處理通過列車,並設有機務段和車輛段的車站。由於編組站佔地面積很大,調車作業繁忙,影響環境的寧靜,不適於接近市區,因此,一般不和客、貨運車站設在一起,但有些城市的舊有鐵路編組站位於市區附近,它妨礙市區交通和環境。
  編組站圖型有單向、雙向、縱列、橫列、混合之分。設置一套調車設備的編組站稱為單向編組站;設置兩套調車設備的編組站稱為雙向編組站。到達場、調車場、出發場三場順序排列的圖型稱為縱列式圖型;三場并行排列的圖型為橫列式圖型;到達場、調車場順序排列、出發場與編組并行排列的圖型稱為混合式圖型。在單向縱列式圖型中,無改編作業的通過列車,在通過車場到發;通過車場可設在出發場的一側。由於到、調、發三場縱列,從順駝峰溜放方向到達的列車,到、調、發是流水作業,效率較高;但車站很長,有的長達6~8公里。由於上、下行兩方向都使用同一套到達場、調車場、出發場,車站作業比較集中,易於管理;但從反駝峰溜放方向到達的列車,必須反向接車或利用環線接車,向反駝峰溜放方向出發的列車,必須反向發車或利用環線發車。列車反接和反發增加車站咽喉作業,將導致車站通過能力下降;利用環線接車或發車將增加工程費用,但一般對運營作業有利。
  編組站圖型的選擇,以車流量及其性質和當地地形、地質條件為依據。小型編組站一般採用橫列式圖型。大型編組站可採用單向縱列式圖型或雙向縱列式圖型。上行或下行方向的車流量具有明顯優勢時,採用單向縱列式圖型,效果顯著。上行與下行兩方向車流量都很大,而兩方向之間的交換車流量又較少時,則採用雙向縱列式圖型。(見彩圖)

鐵路車站設計鐵路車站設計
  40年代以來,單向縱列式圖型受到各方面的重視。在歐美及日本鐵路上,在編組站的新建與改建過程中,呈現出設備集中化和作業自動化的趨勢。駝峰雙溜放技術(用兩台調車機在駝峰處并行溜放)的研究和實踐,60年代以後在歐美及蘇聯鐵路上得到發展,因而擴大了單向編組站的適用範圍。
  在不同的社會制度下,編組站的設置有所不同。在私營鐵路中,每一鐵路公司設有其專用的編組站。往往在一個大城市各公司分設很多編組站。在鐵路國有的國家,尤其是社會主義國家,編組站是根據路網和地區運輸條件統籌設置的,因此,不需很多編組站,在工程材料、佔地面積、運營效率與消耗上都是較為經濟和優越的。
  客運站  專門辦理旅客列車始發、終到或通過,有旅客乘降和行李裝卸的車站。客運站多位於大中城市,是鐵路樞紐的組成部分。客運站由車場、站房、站前廣場和各項客運設備(如站台、雨棚、天橋、地道、平過道等)組成。客運站房的平面布置主要根據其在城市範圍的位置,旅客流向,長途、短途與市郊旅客人數,旅客和行李通路的便捷等條件整體設計的,並應根據鐵路與城市的發展規劃,預留增建的空間。客運站的形式有通過式、盡頭式和混合式三種。沒有始發終到,只有通過列車時,一般設通過式車站;有始發終到的車站,採用盡頭式。通過式客運站的站房可設在車場一側,或架設在站台線之上。其優點是:通過能力大,列車、機車、車底出入客運站互相干擾較少;旅客平均走行距離較短;通過列車可不必改變運行方向。缺點是:必須以立體交叉解決與城市交通的干擾;站坪較盡頭式客運站為長,旅客常須過天橋或地道。盡頭式客運站的站房設在到發線的一端。其優點是:因為是盡頭式,易於靠近市區設置;旅客不必跨越線路。缺點是:通過能力小,干擾較多;旅客平均走行距離較長;通過列車必須改變運行方向;相鄰兩站台之間必須設三股道,其中中間一股道作機車走行線,並需設相應的渡線;旅客通路與行李通路互相干擾。
  如果在一個客運站接發的列車中,既有始發終到列車,又有通過列車時,可採用混合式圖型。中國煙台客運站和美國首都華盛頓聯合客運站即為混合式客運站。
  貨運站  以辦理地方車流的解編、貨物裝卸和換裝聯運為主的車站。它是鐵路網在國家綜合運輸網中及其他運輸形式換裝聯運的介面設施。設計的要點是恰當地處理鐵路樞紐內部有關站、線的關係,與城市運輸、公路和水運相協調和為工農業及居民提供優質服務。貨運站的設置、規模和細部結構在鐵路樞紐工程和城市(地區)規劃中是和客運站同等重要的組成部分。貨運站按其辦理貨物的種類及服務對象可分為:主要為城市居民和中、小企業服務的綜合性貨物站;辦理單一品類大宗貨物(如煤、木材、礦建材料等)的專業性貨運站。
  60年代以來,一些工業發達國家,為適應城市的發展,貨運量的增加和充分發揮新型裝卸機具的效能,貨運站有集中設置的趨勢。即建設貨運據點站。同時,在市區內設立鐵路貨運業務終端機構,以便就近辦理分散的中、小企業和城市居民的貨物承運與交付,信息集中到貨運站處理,這樣既可緩和貨場場庫容量的緊張,又能減少市區道路高峰時期的交通量。如能結合城市工廠企業的分佈,設置綜合性或專業性的貨場,將減輕城市運輸的負擔。在貨場線路布置方面,為了適應集裝箱運輸及各種新型機具、節省用地以及直接換裝的要求,設有龍門起重機或橋式起重機的集裝箱裝卸場,雙層或多層倉庫,跨線庫棚等。
  另外,在不同軌距鐵路銜接地點,專門辦理不同軌距鐵路車輛間貨物換裝作業的車站,稱為換裝站。辦理鐵路和水運換裝聯運作業的稱港灣站;辦理鐵路和廠、礦內部運輸聯運交接的稱工業站等。這些車站的共同點都是鐵路及其他運輸的換裝(交接)聯運,但是其銜接的運輸形式不同,所以規劃設計中也有各自的特點。
  在幹線鐵路和廠、礦企業之間的工業站上,可以交接車輛,也可以交接貨物。由於它是企業原料輸入和產品輸出的重要通道,直接影響著工業生產的連續性,所以工業站的設置需滿足工業企業總體規劃的要求,符合企業生產流程對運輸的需要。同樣,港灣站扼鐵路網通向港區的咽喉,它的設置應作為港區總體規劃的一部分統一考慮。當港區或工業區建有專用鐵路、自備機車,並依據各自的生產過程組織內部運輸時,它們和鐵路間的車輛交接在工業站(港灣站)的交接車場上辦理,有時交接車場也可設在遠離工業站(港灣站)的適當地點。當工業區或港區作業量很大,車流組織複雜,工業站(港灣站)將建成地區編組站性質的車站,另分設地區車站或地區車場,再分別連接各裝卸地點,這就形成工業或港灣鐵路樞紐。
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