城市軌道交通車輛基地的優(yōu)化

郭 歡 陳 峰

(北京交通大學(xué),100044,北京∥第一作者,碩士研究生)

城市軌道交通建設(shè)是一項耗資巨大的工程。其車輛基地作為列車停放、檢修、保養(yǎng)的重要場所,是城市軌道交通中的一個重要部分,且其建設(shè)投資和用地規(guī)模都很大。同國外相比,我國城市軌道交通車輛基地的占地規(guī)模明顯過大,設(shè)備利用率較低。隨著城市軌道交通的建設(shè)線路越來越多,并形成網(wǎng)絡(luò)化運營,若按單條線路的一(車輛)段一(停車)場設(shè)置,其占地規(guī)模必然龐大。因此,如何在保證列車行車安全的基礎(chǔ)上對車輛基地進行優(yōu)化,實現(xiàn)“資源共享,合理利用”就顯得尤為重要。影響車輛基地規(guī)模的主要因素有很多。檢修方式、車輛制式的選擇,維修的社會化等,都會影響到備車數(shù)及設(shè)施的利用率,進而影響車輛基地的規(guī)模。本文將從車輛基地的設(shè)置、檢修制度、作業(yè)方式及與社會專業(yè)機構(gòu)結(jié)合等四方面對車輛基地規(guī)模的控制及資源共享展開探討。

1 車輛基地的前期主體設(shè)計

車輛基地的前期設(shè)計要考慮到車輛基地建在哪條線路上,其結(jié)構(gòu)形式是平面還是立體布置,其架大修基地設(shè)在哪兒才能最大限度地實現(xiàn)合理的資源共享等一系列問題。車輛基地規(guī)劃的好壞直接影響到建成后車輛基地功能的好壞。對城市中心區(qū)的城市軌道交通系統(tǒng)來說,客流量較大、列車運行的時間間隔小,為了使列車能按時發(fā)車,當線路長度超過20 km時,應(yīng)設(shè)置“一段一場”。當幾條線路具有很好的聯(lián)絡(luò)條件時,可考慮數(shù)條線路合建一車輛段。對于連接郊區(qū)的線路,其客流量較小、運行間隔時間較長,也可以考慮數(shù)條線路合建一車輛段。當數(shù)條線路共用一車輛段時,車輛段應(yīng)建在車輛運行較為頻繁、聯(lián)絡(luò)較為方便的線路上。上海在城市軌道交通車輛段的建設(shè)中,從車型、客流量等方面進行綜合考慮,對有條件的線路實行了車輛段的合建(見表1)。車輛段的合建可以實現(xiàn)架大修的資源共享和車輛段工作生活設(shè)施等的資源共享。

表1 上海城市軌道交通運營網(wǎng)絡(luò)車輛段表

1.1 車輛架大修的資源共享

車輛架大修作業(yè)主要是將列車組解體,在架大修庫內(nèi)進行架車作業(yè),對車輛各主要部件進行分解、清洗、檢測、試驗。其廠房及設(shè)備的投資大,對工作人員的技術(shù)水平要求高。目前,車輛的架大修有兩種制度:廠修、段修分修制,廠修、段修合修制。

1.1.1 廠修、段修分修制

分修制是指在城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)中修建車輛大修廠,負責(zé)車輛的大修、改造翻新等。車輛段承擔(dān)定修和日常的車輛養(yǎng)護及檢查。分修制的缺陷是要在各條線路間設(shè)置聯(lián)絡(luò)線以方便車輛的出入,且要求信號、車輛界限、受電方式等兼容;同時還會造成大量車輛的取送,影響線路的養(yǎng)護維修。列車架大修的周期長,若每一條運營線路都設(shè)置架大修基地,勢必造成設(shè)備利用率低下,土地及人員浪費,不利于提高經(jīng)濟效益。在整個軌道交通網(wǎng)絡(luò)中,應(yīng)統(tǒng)籌兼顧,各線的車輛選型應(yīng)盡量一致,線間設(shè)置聯(lián)絡(luò)線,共用一個架大修基地,以實現(xiàn)檢修資源的共享。

1.1.2 合修制

合修制一般是指每條線獨自設(shè)立車輛段,負責(zé)該線車輛的大架修及定修。合修制減少了聯(lián)絡(luò)線的設(shè)置,使車輛檢修不受信號制式不同的限制;但是每條線都配置架大修設(shè)備增大了設(shè)備和土地的投資,降低了設(shè)備的利用率。

在城市軌道交通建設(shè)時,要根據(jù)其規(guī)模及線網(wǎng)的實際情況合理選擇架大修方式。一般在規(guī)模較小或建設(shè)初期的軌道交通網(wǎng)絡(luò)中采用合修制,若有條件設(shè)置聯(lián)絡(luò)線,也可以多條線路共享一個車輛段。在規(guī)模較大且軌道交通網(wǎng)絡(luò)發(fā)展較為成熟的城市應(yīng)采用分修制。發(fā)展成熟之前的車輛段在建設(shè)前應(yīng)進行遠期規(guī)劃,留有擴展空間。

北京市新建軌道交通線的車輛維修采用廠修、段修分修方案。車輛的廠修由宋家莊車輛廠、平西府車輛廠承擔(dān);車輛的架修充分考慮資源共享,車輛的定修及其以下修程,原則上在本線設(shè)置。

日本東京營團的地鐵車輛檢修分為三個層次:第一層為車輛檢修段,每條線路設(shè)置一個;第二層為車輛修理車間,在條件允許時可數(shù)條線路共用一個修理車間;第三層是CR(車輛更新)工廠。東京營團地鐵全線共設(shè)置了兩個CR工廠:小石川CR工廠,承擔(dān)銀座線、丸之內(nèi)線的大規(guī)模車體修理;新木場CR工廠,承擔(dān)除銀座線、丸之內(nèi)線之外的所有其他營團線路的大規(guī)模車體修理。

1.2 不同層次車輛段的建設(shè)時序

車輛段占地面積大、設(shè)施眾多,如一次性建成則投資較大。從表2可見,我國城市軌道交通車輛段的造價較高,在軌道交通基建中所占比例也較大。實際上,車輛段內(nèi)一些成本較高的架大修設(shè)施投入使用時間較晚,一步到位不僅初期投資較大,而且造成部分設(shè)施使用率較低甚至閑置。因此車輛段的建設(shè)應(yīng)結(jié)合線網(wǎng)建設(shè)時序分階段分層次實施。日本的分層次車輛段為分步建設(shè)作出了示范。

表2 我國各城市軌道交通車輛段造價表

如前所述,日本分層次車輛段的設(shè)置使每層對應(yīng)著不同的修程:第一層負責(zé)列車的日常清洗、檢查、停放及運行管理等,第二層負責(zé)車輛重要部位的檢查,第三層是實行車體的大修。修程越高,其資源共享的程度也越高,設(shè)置的時間也越晚。第一層的修程級別低,應(yīng)與線路同時建設(shè);第二層應(yīng)在車輛運營幾年后再進行建設(shè),因為新車設(shè)備出現(xiàn)故障的概率較小;第三層在線路運營20或30年左右進行建設(shè)。這種模式可以提高設(shè)備的利用率,節(jié)約投資,值得我國城市軌道交通在今后的建設(shè)中借鑒。

目前線路建設(shè)時期的資金容易獲得,但線路一旦建成,移交運營公司以后,再向政府申請資金的難度就很大。這給設(shè)備分期實施造成了障礙。國內(nèi)普遍存在建設(shè)單位在新線建設(shè)時按照遠期規(guī)模,一步到位購置設(shè)備,以避免后期資金申請的困難。一步到位導(dǎo)致的結(jié)果是運營和維修成本增加。車輛架修設(shè)備初期不僅不用,還需支付維護費用;其中一些更新?lián)Q代較快的計算機系統(tǒng),遠期投入使用時已被淘汰。目前的設(shè)備分期實施不是技術(shù)問題,而是沒有與之相適應(yīng)的資金使用方案。建議從國家層面制定軌道交通建設(shè)資金使用計劃,并納入新的設(shè)計規(guī)范中,為設(shè)備分期實施創(chuàng)造條件。

1.3 一些其它的設(shè)計思路

車輛段的設(shè)置若采用立體布置,可減少土地使用,緩解城市用地緊張。東京都營地鐵12號線光丘車輛段就是一個三層結(jié)構(gòu)的例子。其地下一層為檢修線,地下二層為停車線,地上為辦公、生活用地。這樣雖節(jié)省了用地,但工作環(huán)境較為惡劣,另外列車出入正線也較復(fù)雜,因此需根據(jù)實際情況采用。

車輛基地的共享程度越高,帶來的列車取送工作量就越大,同時還會影響線路的檢修。因為車輛的檢修和線路的檢修一般是在運營間隙即窗口時間進行,這樣二者就會相互影響,使工作效率降低;共享程度高,難免使有的車輛到車輛段的距離較遠,致使車輛空走距離較大。因此,在設(shè)計規(guī)劃中不能一味地追求高度的資源共享,而應(yīng)全面考慮各相關(guān)因素。例如:運營成本和列車的空走距離是否過大,車輛的取送是否和線路的維修發(fā)生沖突,聯(lián)絡(luò)線的設(shè)置是否合理等。車輛架大修的設(shè)施宜實現(xiàn)資源共享,但一些投資低、利用率高的日常檢修設(shè)施不宜資源共享。另外,我國現(xiàn)在大多數(shù)車輛在非運營時間都存放在停車場,以方便管理和列檢。因停車場占地規(guī)模較大,國外已有把車輛存放在折返線的先例,這樣就可以減少用地、減少列車空走距離,但要考慮車輛的列檢和折返線的維修等一系列問題。

2 車輛的檢修

2.1 車輛的檢修制度

目前,我國城市軌道交通車輛的檢修制度大多還采用計劃修。計劃預(yù)防修理制度是根據(jù)車輛主要部件的傷損情況,制定合適的檢修周期及修程,使其在未達到損傷極限時得到修理,以便正常運行。計劃修的特點是計劃性強,但其靈活性差,不能很好地結(jié)合車輛的實際情況。不同型號、新舊程度、技術(shù)水平的車輛,不同運行頻繁程度、載客量及運行里程的車輛,其檢修周期幾乎一致,難免導(dǎo)致有的車輛部件狀態(tài)還很好就要對其進行檢修。這不僅浪費資源和時間,同時因檢修頻繁,造成車輛利用率低、車輛配屬數(shù)量增加、投資增大、車輛段用地增加;有的車輛部件已損傷,但因未到檢修周期而未能得到及時修理,影響了行車的安全性。

因計劃修的上述不足,現(xiàn)在很多國家都提出了狀態(tài)修。狀態(tài)修是指車輛在壽命期內(nèi),根據(jù)列車的運行狀態(tài)對其出現(xiàn)故障的部件進行及時的修理。狀態(tài)修是一種較理想的檢修制度,可以充分發(fā)揮車輛各部件的作用,提高車輛利用率,加快列車周轉(zhuǎn),減少購置備用車輛的費用,也減少了維修基地和停車場的規(guī)模。但是狀態(tài)修需要在列車上安裝必要的檢測設(shè)備,及時掌握列車及設(shè)備的動態(tài)技術(shù)狀態(tài)。

2.2 車輛檢修作業(yè)方式

車輛檢修作業(yè)方式有現(xiàn)車修和互換修兩種?，F(xiàn)車修是將待修車上的零部件經(jīng)過修理消除其缺陷后,仍安裝在原車上。這種作業(yè)方式,除報廢零件需要更換外,其它零部件均可修理后裝回原車。其優(yōu)點是可減少備用零部件的數(shù)量,缺點是常因等待零件而延長停修時間。

互換修是指將待修車上分解下來的零部件,經(jīng)修理后裝到其它車上的修理方法。車輛的檢修以直接更換零部件修理為主;車輛零部件不在各車輛段進行修理,而是集中修理,再通過物流的方式運送到各車輛段。這樣,在車輛段檢修庫內(nèi)僅做一些檢測和更換零部件的作業(yè),可大大縮短檢修的庫停時間,提高檢修效率,同時可以減小車輛段用地。目前大多車輛段的車輛檢修均采用以大部件互換修為主、以部分零部件現(xiàn)車修為輔的車輛檢修作業(yè)方式,以達到資源共享、節(jié)約土地、提高效率的目的。

檢修作業(yè)方式會對檢修周期產(chǎn)生一定的影響。檢修周期與年檢修工作量成反比。年檢修工作量越大、檢修庫停時間越長,檢修列位數(shù)就越多,車輛檢修庫的規(guī)模就越大。因此,適當延長檢修周期,可以減少用地。采用互換修和均衡修可延長檢修周期。此外,隨著車輛技術(shù)和性能的提高,完全可以延長檢修周期。由表3、表4可看出,與日本相比,上海地鐵車輛的日檢、月檢周期小于日本車輛的周期,修停時間長于日本。這也是造成我國車輛段規(guī)模遠大于日本的原因之一(見表5)。以上海軌道交通1號線為例,若車輛的大修間隔由10年延長至15年,則車輛的檢修率可下降為16.3%(含臨修),檢修車的配備可下降7.8%。我國各大城市及國外有關(guān)地鐵車輛的檢修修程時間間隔在拉大,其檢修車和備用車率也在不斷地降低,列車的利用率和出車率在提高。

表3 上海城市軌道交通車輛修程

表4 日本東京地鐵車輛修程

表5 中國、日本部分城市車輛段占地規(guī)模及收容量表

當前世界典型大城市正在大力改革軌道交通車輛檢修作業(yè)模式,采用以互換修為主、現(xiàn)車修為輔的修理方式,以延長檢修周期、縮短修時、加快車輛周轉(zhuǎn)、減少配屬車數(shù)量、提高作業(yè)效率,從而減少車輛段、場的建設(shè)規(guī)模和建設(shè)用地。

3 利用社會資源進行車輛檢修

車輛段應(yīng)避免分工過細的建設(shè)模式,否則會加大車輛基地的規(guī)模,且利用率不高。應(yīng)充分利用社會資源,將車輛段的主要功能定位在以運營為主,保證行車安全,提高車輛上線率;對空調(diào)、電機、變壓器等設(shè)備的大中修,以及車輛段內(nèi)的機加工作業(yè)和化驗計量等,可以盡量委托社會上專業(yè)單位進行。由于軌道交通車輛技術(shù)越來越先進,對其維修水平也提出了更高的要求。為使維修達到高水平,實現(xiàn)專業(yè)化,一些國家的城市軌道交通運營機構(gòu)已將車輛的較大修程工作委托給車輛制造廠或?qū)I(yè)性的車輛維修中心,也有將車輛段的維修部門獨立成為子公司(見表6),以促進維修高效化、專業(yè)化,并可減小車輛基地規(guī)模。香港地鐵的車輛部件維修就是在專業(yè)工廠進行,巴黎地鐵的車輛部件總體大修及工藝技術(shù)的改進也是在專業(yè)工廠進行,倫敦、東京也采用了將車輛的部分維修委托給專業(yè)部門。

瑞士山區(qū)的齒軌交通車輛

表6 世界部分城市利用社會資源進行車輛檢修

4 結(jié)語

車輛基地是城市軌道交通中的重要組成部分,其建設(shè)與管理的合理與否將直接影響到用地規(guī)模、車輛利用率及投入資金的數(shù)量等。隨著城市軌道交通建設(shè)規(guī)模日益加大,車輛段規(guī)劃與檢修制度的確定將會得到更廣泛的重視。在控制車輛基地規(guī)模、實現(xiàn)資源共享時,應(yīng)以滿足城市軌道交通的需求為前提,不能為實現(xiàn)某一方面的資源共享而采取不合適的措施,反而造成浪費。因此,要根據(jù)線路的實際情況,在規(guī)劃和確定車輛檢修制度時應(yīng)統(tǒng)籌兼顧,實現(xiàn)合理的最大限度的資源共享,以提高運營效率。

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