科普| 北京站是不是尽端式站场?—北京站60年变身记

科普| 北京站是不是尽端式站场?—北京站60年变身记

5月 8, 2020 阅读 111 字数 5840 评论 0 喜欢 0
知友问题:为什么北京站当年要设计成尽头式车站?

看了一下1949年的铁路图,本身北京不在铁路网的末端,为什么不修建通过式车站?

起初我也一度认为,北京站本是一座尽端式的车站,而地下直径线只是根据北京枢纽近些年的运营需要、结合日渐成熟的盾构等地下空间开发技术营运而生的贯通工程。

其实不然,北京站在设计之初的远期规划就是通过式站场,并在站场西端预留了线路入地的空间。
按照远期规划,北京-北京西地下联络线将在北京站西咽喉入地,在西便门附近出地面,北京站将得以贯通。

2001年,北京西站东咽喉,西黄线旁。可见为直径线预留的岔区和线位。

科普| 北京站是不是尽端式站场?

2007年,可见直径线西入口附近已开始拆除地表建筑。

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2014年的隧道西端入口

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2015年初的隧道西端入口

 

如果仔细看下面的1960年版北京枢纽总布置图会发现,北京西-北京站的规划直径线其实为四线。在1965年开始修建的北京地铁一期工程就占用了其中两线的线位,并预留了另外两线的线位作为大铁地下直径线。而在北京西站在设计和修建过程中,也为这条直径线做了长达240m的预埋工程[1]

北京铁路枢纽总布置图(1960年修改版)出自《北京铁路局志(1881-1987)》上册

那么,为什么北京站一直拖到5021年才部分建成了通过式的站场呢?
首先,北京站作为中华人民共和国建国十周年的献礼工程,北京站于1958年10月下旬才开始设计[2],由几所设计院和高校在两个月内就完成了相关设计工作;1959年1月20日,新北京站正式开工,9月10日实现基本竣工,五天后正式交付[3]。也就是说,从展开设计到建成投用,北京站仅仅用了一年不到的时间,时间不可谓不紧张。
从下图中看到,新北京站与老正阳门车站及原线位距离并不远,东侧咽喉依然位于环城铁路、京山线交会之处。本着尽快实现通车的目的,近期内建成东咽喉区便可满足北京地区列车始发终到需求。

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新旧北京站与三角线位置关系示意图,图片来源:《北京站志》

但即便是这样,由于东咽喉区跨越护城河,彼时护城河尚为通航河道等原因,此桥的修建方也经过了反复的分析论证和停工,也未能在车站竣工前较好解决。
直至北京站建成通车时,东部咽喉区东便门大桥都没有全部建成,只得采取临时便线通车,此时从东咽喉进站的列车,甚至要经过12‰的下坡[2]。直至1966年,北京铁路和北京市方面才完成了对相关桥梁结构、线路坡度、河道形式的改建。

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北京站东咽喉三角线及河道位置示意图。

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北京铁路枢纽总布置图(1960年修改版)出自《北京铁路局志(1881-1987)》上册

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此外,作为首都北京最重要的铁路客站,北京站长期以来的站场布局也与枢纽与客站定位以及不同时代的铁路运输需求、解决思路有关。北京站在建成之初共有6台11面(+1机走线)。在1959年,北京局全局的客运列车对数仅78对[3];1960年4月,北京站的列车对数为31对[2],而尽端式北京站一期的设计容量则达到了50对/天(远期通过式为200对/天)[2]。在站场规模的设计上,基于当时的运量,北京站的设计无疑是具有一定超前性的。
而北京作为祖国的心脏,客运定位以始发终到为主,满足广大来往首都旅客的乘降需求。因此时至今日,北京四大客运火车站(北京、北京西、北京南、北京北)中的列车绝大部分都为始发终到,需要折角的列车对数并不多。北京站的始发终到列车均由本务机车推送往来车辆段,在当时的列车对数下,站场能力和运输效率之间的矛盾并不凸显。且由于北京站东侧三角线(京山-京承联络线)的设计,枢纽内通过列车完全可以不进入北京站,可在永定门、北京东等站办理客运业务。
进入二十世纪八十年代后,面对北京铁路客运量的不断增长,铁路方面主要采取了扩大列车编组的方式来解决这一矛盾。并同时对北京站的股道站台向西延长,满足扩编至20辆的需求[3]。在这一点上可以说,北京站的贯通/联络线的修建与否,长时间以来并不是北京枢纽客运的核心矛盾。

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2001年的北京站

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2005年,改造扩建后的北京站。

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深夜停靠于北京站中央检票厅下方的东北方向动车组列车。

而从其本身的技术难度来看,这项工程也是令当年的设计施工人员所望而生畏的。
这条长安街以南的直径线到底有多难呢?
北京站-北京西站直径线最终开建于北京站建成四十余年后,这项工程被北京市列为“最难、风险最大的在建地下工程”,被铁道部列为“极高风险 1号”工程[4],施工过程几乎集齐了明挖法、暗明挖法、盖挖法和盾构法[5]这四种北京地铁修建的主要方法[5]。除了沿线复杂的地质条件外,还需要考虑到地面的文物古迹(正阳门、明城墙等)、市政道路桥梁、地下水电管网等。

北京地铁施工方法平面图,图自《北京地下直径线工程综合施工技术》。

随着近五十年来北京地下铁道网络的不断织密,“擦身而过”的地铁线路也成为了巨大的风险源:直径线需要近距离下穿地铁4号线、上穿地铁5号线、8号线,与地铁2号线平行修建[6]这对沉降控制提出了极高的要求。对于垂直穿越的线路,由于受力情况的改变,会使既有线路发生沉降或上浮[4]。而对于平行而建的线路,则有可能使既有线发生横向倾斜[4]。发生变形的可能,与在建线路与既有之间的距离有密切的关联。按照北京地铁方面提出的要求,既有地铁线路的结构变形要控制在3 mm以内,而最终工程的实际控制结果则达到了2.1 mm以内[5],顺利完成“刀尖上的蹦迪”。

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地下直径线建设工程与北京地铁部分既有线路之间的关联。图表来源:《北京站至北京西站地下直径线工程重大风险源分析与控制》,赵勇、韩福中、李建华

即便顺利建成隧道也并不意味着一劳永逸的安全运营,除了要考虑到建设过程对地铁设施结构的影响,还要考虑到线路投用后国铁、地铁列车的振动对彼此建筑结构寿命的影响。

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地下直径线与北京地铁系统线网关系示意图。由于时代原因,图中未涉及地铁8号线。(图片来源:《北京地下直径线列车运行对既有地铁结构的振动影响研究》, 刘卫丰、刘维宁、张厚贵)

作为北京站变身的关键工程,随着北京枢纽内旅客运量和列车对数的不断增长,北京站-北京西站的地下直径线也在九十年代又被提上了议事日程。按照原有的规划,在联络线建成后,北京站所有股道将与直径线联通。由此京秦线、京承线等线路也将与西长联络线、京广高铁等实现联通,枢纽内经停列车也不必折角运行。由京广线(及客专)而来经京秦线、京沈客专等线路去往东北地区、去往京承等方向的旅客也不必再借助市内公共交通换乘。
表面上看来,若联络线能够按照原规划建成,京沈、京唐等客专能顺利引入北京站,这条联络线将起到非常积极的意义。

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傍晚到发高峰期间繁忙的北京站东咽喉,图中共有京广方向而来普速旅客列车、开往东北及东北而来的动车组列车、的等待转线的内燃机车。即如今的北京站东咽喉承担了两个方向的列车到发及机车、车底出入段四个功能。

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换个角度看繁忙的北京站东咽喉。

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北京站原站场规划方案

事与愿违,全长仅9公里余的地下直径线自2005年12月开工以来,历时近十年的时间2015年3月20日才正式通行旅客列车。不仅如此,还要把一首凉凉送给这条瘸腿的联络线:由于受到北京站西侧丁香胡同小学的拆迁问题的限制,最终北京站仅有部分站线得以与直径线联通。(丁香胡同小学是一所具有140年历史的学校,内有市级文物)

  2013年4月,北京铁路局召开专题会议研究改造方案。最终,确定北京站按局部贯通方案进行变更设计。为了让教学楼尽可能远离铁路线,设计变更后,北京站1至7道铁路线维持既有不变,8至16道铁路线和正线连通,变为半贯通式车站。除了铁路线接入数量更改外,丁香胡同小学的部分教学楼也将进行原址改建。学校西南侧东西向的一栋二层文物建筑将西移16米,复建并恢复成4层建筑,建筑外观保留历史原有风貌,同时综合办公楼也将进行改造。在噪声治理方面,报告书中提到,针对北京站列车进出站噪声,在满足采光、通风的要求下,将投资60万元,设置4米高围墙,并安装干涉式降噪器。丁香胡同小学在改建设计中还要采用隔声门窗。
北京青年报

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目前北京站站场示意图

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2014年,北京站正在进行改建施工的西咽喉。

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北京站站场西侧现状

生不逢时的北京地下直径线开通初期,仅开行了石家庄-承德的K7742/7743、K7744/7741的一对旅客列车,且运行时间均在夜间(有说法北京地铁方面对于初期国铁列车的振动问题存在顾虑)。但由于北京枢纽及周边地区路网结构和车站定位的变化,地下直径线的功能一度显得极为鸡肋。
津保铁路的开通,使得北京地下直径线的路网性意义进一步下降。由保定以南而来的京广线普速列车、京广高铁动车组可以经津保铁路进入天津枢纽,从而通达东北地区。无需再经过北京枢纽折角至京秦线,或经北京-廊坊-天津绕行。随着北京枢纽客运能力的不断紧张,京局也更倾向于将北京枢纽内的经停列车分散至其他线路,减轻北京枢纽及两大客站的压力。

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津保线开通后的部分京广线-天津、东北方向列车运行路径。底图来源:网友@贵广十标段

同时,北京枢纽内客站的分工定位也出现了新的变化。目前,新丰台站正在建设中,建成后丰台站将承接北京枢纽内大部分普速旅客列车的始发终到任务。同时,位于城市中心区的北京西站、北京站也将转型主要办理高铁和城际铁路的动车组列车。但由于京沈高铁引入北京枢纽工程的滞后以及东北环线星火以南卡脖子的问题,短期内京沈高铁的引入还并不明朗。
此外,由于2017年底市郊铁路城市副中心线的开通(北京西-北京-北京东-通州),地下直径线也迎来了新的运行阶段。但由于前期车次较少、列车时刻及运力与客流错位、乘降便利性差等因素,副中心线一度成为“运椅专列”,运营惨淡。随着副中心线延伸至乔庄东站和时刻优化,副中心线的客流有所提升。值得期待的是,今年城市铁路副中心线将延伸至良乡,并开通衙门口、良乡站,届时副中心线的客流有望得到提升。此外,今年上马的东北环线、京承铁路市郊铁路项目若能引入北京站、北京西站,利用地下直径线沟通北京市西部(西南)与东部(东北)的通勤客流,也将具有极大意义。

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2018年12月,晚高峰时段,空荡的京通号列车。

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驶出北京西站1站台的京通号动车组。

驶出北京西站1站台的京通号动车组。

参考素材:

  • ^两大车站一线牵——北京地下直径线,张继清,《铁道知识》杂志
    ^abcd《北京站志(1901-1988)》,北京铁路局
    ^abc《北京铁路局志(1881-1987)》上册
    ^abc北京站至北京西站地下直径线工程重大风险源分析与控制,赵勇、韩福中、李建华
    ^abc北京地下直径线工程综合施工技术 ,程学武
    ^北京地下直径线列车运行对既有地铁结构的振动影响研究,刘卫丰、刘维宁、张厚贵
    ^铁路改规划 百年小学逃过拆迁,北京青年报 https://edu.qq.com/a/20141010/012430.html

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