地鐵車輛段站場(chǎng)設(shè)計(jì)相關(guān)問(wèn)題研究

李桂桂,馮太群

(西南交通大學(xué)交通運(yùn)輸與物流學(xué)院，成都 610031)

1 概述

國(guó)外大城市的成功經(jīng)驗(yàn)表明,大力發(fā)展城市軌道交通是解決城市內(nèi)交通堵塞日益嚴(yán)重的最有效的途徑,而地鐵的運(yùn)行離不開(kāi)車輛段。地鐵車輛段是地鐵系統(tǒng)工程重要組成部分,承擔(dān)著運(yùn)營(yíng)車輛的管理、運(yùn)用、維修保養(yǎng)和檢修,保證按時(shí)提供技術(shù)狀態(tài)良好的車輛,是保證地鐵系統(tǒng)安全運(yùn)行的總后勤部。車輛段占地大、投資多,對(duì)地鐵工程建設(shè)的影響大,其設(shè)計(jì)的優(yōu)劣關(guān)系到日后使用的方便性、靈活性及運(yùn)營(yíng)效率。從地鐵車輛段出入線設(shè)計(jì)、平面布置、洗車線設(shè)計(jì)等幾個(gè)方面入手,探討地鐵車輛段設(shè)計(jì)過(guò)程中幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。

2 車輛段出入線設(shè)計(jì)分析

出入線是連接地鐵正線與車輛段的通路,其布置形式應(yīng)該在滿足接發(fā)列車能力需求、安全、經(jīng)濟(jì)的前提下,結(jié)合實(shí)際工程狀況來(lái)確定。車輛段、停車場(chǎng)出入線的設(shè)計(jì)應(yīng)保證列車進(jìn)入正線或由正線回段時(shí)安全、可靠、迅速,且運(yùn)行合理、經(jīng)濟(jì)。

2.1 接軌站位置選擇

(1)接軌站的選擇應(yīng)本著方便運(yùn)營(yíng)、減少列車出入的空走時(shí)間、降低運(yùn)營(yíng)成本的原則,根據(jù)列車運(yùn)行交路選擇接軌站。

(2)車輛段接軌點(diǎn)站址應(yīng)該符合城市規(guī)劃部門(mén)的要求,其建設(shè)應(yīng)避免對(duì)城市環(huán)境和景觀造成負(fù)面影響,同時(shí)應(yīng)避免出入線平縱斷面設(shè)計(jì)過(guò)于復(fù)雜。

(3)車輛段接軌站點(diǎn)應(yīng)考慮多線共址的可能性,以實(shí)現(xiàn)車輛段資源共享,減少工程投資。

(4)接軌站點(diǎn)應(yīng)接近規(guī)劃商業(yè)中心,便于進(jìn)行車輛段上蓋物業(yè)開(kāi)發(fā),形成規(guī)模效應(yīng),帶動(dòng)車輛段周圍區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,提高城市的活力。

2.2 接軌形式分類及分析

《規(guī)范》第22.2.7條規(guī)定：車輛段出入線應(yīng)按雙線雙向運(yùn)行設(shè)計(jì),并避免切割正線,有條件時(shí)可結(jié)合段型布置,實(shí)現(xiàn)列車調(diào)頭轉(zhuǎn)向功能。車輛段列車出入頻繁,為保證列車出入安全可靠、迅速,車輛段出入線原則上應(yīng)按雙線雙向運(yùn)行設(shè)計(jì),以確保在事故狀態(tài)下,其中一條線路發(fā)生故障時(shí),另一條線路仍可保證列車出入作業(yè),出入線接軌方式主要有以下幾種形式。

(1)按照出入線與正線相交形式可以分為平交與立交2種接軌方式,如圖1所示。

圖1 出入線接軌方式

a類布置形式采用平面交叉方式,其工程量較小,費(fèi)用較低,但出入段作業(yè)影響正線列車運(yùn)行,高峰小時(shí)出入段行車能力受到限制,一般不宜采用該種交叉方式。

宣傳展板是大學(xué)校園里宣傳工作，弘揚(yáng)文化精神最為重要也最為普遍的方式，但是從另一方面來(lái)講，宣傳效果不盡人意，每個(gè)板塊宣傳周期短，或有同學(xué)沒(méi)有經(jīng)過(guò)而會(huì)降低宣傳效率，關(guān)注度和影響力不高。

b類布置形式采用立體交叉方式,可避免列車出入段作業(yè)對(duì)正線行車的干擾,滿足出入線高峰小時(shí)通過(guò)能力需求,但其工程量及費(fèi)用較大。應(yīng)根據(jù)交叉點(diǎn)地質(zhì)情況、地形條件、工程量以及高峰小時(shí)出入線能力要求等方面進(jìn)行比較評(píng)價(jià)后,選擇經(jīng)濟(jì)合理交叉方式。

(2)按照接軌位置可以分為折返站站后接軌和區(qū)間接軌。折返站站后接軌形式,根據(jù)配線的不同有多種形式,現(xiàn)分析比較常見(jiàn)的2種方案,如圖2所示。

圖2 折返站站后接軌形式

方案分析：方案a的優(yōu)點(diǎn)：①折返站站后接軌有利于運(yùn)營(yíng)管理及維修；②避免切割正線,保證正線列車運(yùn)行不受干擾；③出入線之間采用交叉渡線相連,使每條線都能進(jìn)行收發(fā)列車作業(yè),增加了收發(fā)車靈活性。缺點(diǎn)：①出入線兩正線間引出,增大了正線線間距,增大了車站規(guī)模及工程投資；② 出入線之間采用交叉渡線,道岔個(gè)數(shù)增多,增加了養(yǎng)護(hù)與維修費(fèi)用。

方案b是站后兩正線間分別設(shè)渡線與入段線接軌,入段線可兼作折返線使用,出入線之間不設(shè)交叉渡線,兩線隔開(kāi)設(shè)置,列車出段作業(yè)與折返作業(yè)完全隔開(kāi)。優(yōu)點(diǎn)：①、②同方案a；③出段線前端設(shè)置安全線,保證出段作業(yè)安全。缺點(diǎn)：①同方案a；②入段線承擔(dān)列車折返與入段作業(yè),出段線只承擔(dān)列車出段作業(yè),2條線作業(yè)負(fù)荷不均衡；③出入段線不連通,靈活性比較差。

區(qū)間接軌根據(jù)配線具有多種形式,大致可以分為兩大類,如圖3所示。

圖3 區(qū)間接軌形式

方案分析：a類方案一般在車輛段用地受到限制且站間距過(guò)大的情況下采用,優(yōu)點(diǎn)為可以避免出入線過(guò)長(zhǎng)且保證出入線順直,減少工程投資。缺點(diǎn)：①出入線區(qū)間接軌,不利于運(yùn)營(yíng)管理；②早間發(fā)車及夜間收車不靈活,更不利實(shí)現(xiàn)雙向收發(fā)車；③車輛段段內(nèi)不設(shè)置回轉(zhuǎn)線時(shí),無(wú)法實(shí)現(xiàn)列車調(diào)頭轉(zhuǎn)向功能,更會(huì)造成車輛輪對(duì)偏磨問(wèn)題；④出入線需要上跨或者下穿正線,不利于列車運(yùn)行且施工困難,增加工程投資。

b類方案一般在車輛段垂直于正線,車站為地面站,兩站距離不太遠(yuǎn)的情況下采用,優(yōu)點(diǎn)：①可實(shí)現(xiàn)列車調(diào)頭轉(zhuǎn)向功能,避免設(shè)置回轉(zhuǎn)線,解決車輛輪對(duì)偏磨的問(wèn)題；②收發(fā)列車比較方便,運(yùn)營(yíng)組織靈活。缺點(diǎn)：①同方案a；②出入段線分開(kāi)走行,工程拆遷量較大；③2處設(shè)信號(hào)設(shè)備,增加投資,管理不方便。

2.3 出入線長(zhǎng)度及坡度設(shè)計(jì)

《規(guī)范》規(guī)定車輛段出入線設(shè)計(jì),應(yīng)根據(jù)行車和信號(hào)的要求,留有必要的信號(hào)轉(zhuǎn)換作業(yè)長(zhǎng)度。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)在滿足行車和信號(hào)作業(yè)要求的前提下盡量縮短出入線長(zhǎng)度,減少空車走行距離,降低工程投資。

規(guī)范規(guī)定出入線最大坡度不宜大于40‰,設(shè)計(jì)中應(yīng)該盡量放緩。由于車輛制動(dòng)性能、加速度、速度、線路條件等方面的限制,設(shè)計(jì)坡度不宜超過(guò)35‰。當(dāng)入段線需要作為折返線使用時(shí),應(yīng)在靠近車站位置處設(shè)計(jì)1段長(zhǎng)度為列車長(zhǎng)度加40 m,隧道內(nèi)的坡度不宜大于2‰,地面和高架橋上坡度不宜大于1.5‰的下坡道；出入線過(guò)長(zhǎng)時(shí),應(yīng)避免出現(xiàn)坡度超過(guò)30‰的過(guò)長(zhǎng)或連續(xù)大坡度,一段大坡度長(zhǎng)度最好控制在500 m以內(nèi),大坡度之間最好設(shè)置小于20‰的較緩過(guò)渡坡度。

3 車輛段總平面布置形式研究

《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》第22.2.9條規(guī)定：車輛段的總平面設(shè)計(jì),應(yīng)根據(jù)車輛運(yùn)用和檢修的作業(yè)要求,并綜合考慮維修中心、物資總庫(kù)和培訓(xùn)中心等其他設(shè)施的布局及道路、管線、綠化、消防、環(huán)保等要求,以及考慮當(dāng)?shù)貧庀髼l件等,合理布置。車輛段總平面主要由股道、道路、運(yùn)用檢修主廠房、輔助生產(chǎn)廠房、生產(chǎn)辦公房屋、生活房屋及綠化等要素組成,車輛段總平面設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)盡量?jī)?yōu)化其布置形式及各要素,建設(shè)用地節(jié)約型車輛段基地,減少征地及工程投資。

3.1 按主廠房、運(yùn)用庫(kù)及停車庫(kù)的位置關(guān)系

根據(jù)車輛段檢修主廠房、運(yùn)用庫(kù)及停車庫(kù)的位置關(guān)系,地鐵車輛段總平面布置形式一般可分為并列式、縱列式及復(fù)合式3種。

并列式是三者并列布置,該形式布置緊湊,作業(yè)集中,便于管理,但是對(duì)場(chǎng)地寬度有一定的要求,距離廠前區(qū)較遠(yuǎn),走行距離較大,工藝不如縱列式流暢。

縱列式主要用于狹長(zhǎng)地形,宜采用倒裝式布置形式,將檢修部分與運(yùn)用部分逆向布置,利用調(diào)車線或走行線將兩部分連接。其優(yōu)點(diǎn)是檢修設(shè)施與運(yùn)用設(shè)施相對(duì)獨(dú)立,車輛在段內(nèi)運(yùn)用作業(yè)和檢修作業(yè)相互干擾小,列車走行順暢,洗車線和試車線布置容易,且可有效利用占地面積,但是不方便管理。

復(fù)合式布置根據(jù)組合方式不同,一般有2種形式,一種是運(yùn)用庫(kù)與檢修主廠房并列布置,與停車庫(kù)縱列布置,該布置形式運(yùn)用檢修作業(yè)集中,方便管理；另一種是停車庫(kù)與運(yùn)用庫(kù)并列布置,與檢修主廠房縱列布置,該形式將運(yùn)用與檢修作業(yè)分開(kāi),作業(yè)安全。復(fù)合式綜合了并列式與縱列式布置的優(yōu)點(diǎn),受地形限制較小,是普遍采用的布置方式。

3.2 按車間、廠房組合形式布置

地鐵車輛段的總平面布置按廠房組合形式可分為集中式和分散式2種。集中式布置將性質(zhì)相近的車間合并成聯(lián)合廠房,該布置的優(yōu)點(diǎn)主要是廠房集中方便管理,工藝路線短,線路布置容易,但由于廠房面積大,自然采光和通風(fēng)條件較差,消防設(shè)計(jì)較為復(fù)雜。分散式布置為各主要車間獨(dú)立設(shè)置或集中程度較小,其優(yōu)缺點(diǎn)與集中式布置相反。

3.3 按站段關(guān)系布置

地鐵車輛段的總平面布置按站段關(guān)系分為貫通式和盡端式2種。貫通式車輛段在段的兩端均設(shè)有咽喉區(qū)并與正線連接,使得車輛進(jìn)出段作業(yè),特別是雙方向收發(fā)車作業(yè)十分方便。盡端式是只有一處出入段設(shè)施與正線連接。列車出、入段與進(jìn)行其他作業(yè)列車或調(diào)機(jī)交叉干擾的幾率較貫通式大一些。在站段關(guān)系及地形條件允許的情況下,車輛段宜采用貫通式布置方案。

4 洗車線設(shè)計(jì)形式研究

車輛段應(yīng)設(shè)機(jī)械洗車設(shè)施,一般包括洗車線、洗車機(jī)、生產(chǎn)房屋和設(shè)施(水池和給排水系統(tǒng))。根據(jù)國(guó)內(nèi)車輛段設(shè)計(jì)實(shí)踐及相關(guān)研究表明,常用的洗車線基本布置形式主要有貫通式和盡頭式兩大類。

(1)貫通式分為咽喉區(qū)貫通式和運(yùn)用庫(kù)貫通式。咽喉區(qū)貫通式宜布置在入段線側(cè),停車列檢庫(kù)前咽喉區(qū)前部,兩端與入段線順向連通；運(yùn)用庫(kù)貫通式宜并聯(lián)布置在停車列檢庫(kù)外側(cè),與前后咽喉區(qū)的入段線和牽出線連接,并設(shè)走行線。

(2)盡頭式分為一般盡頭式和往復(fù)盡頭式2種。一般盡頭式洗車布置比較靈活,一般布置在運(yùn)用庫(kù)一側(cè),與入段線相連；往復(fù)盡頭式兩端接入段線,并列布置在運(yùn)用庫(kù)咽喉區(qū)前,應(yīng)保證兩端線路牽出有效長(zhǎng)不小于1列車長(zhǎng)。

應(yīng)根據(jù)車輛技術(shù)條件、洗車任務(wù)量以及總平面圖布置形式等因素選擇洗車線布置形式,盡量保證洗車作業(yè)時(shí)不影響其他線路的進(jìn)路和段內(nèi)道路的通行。車輛段總平面布置是車輛段設(shè)計(jì)的主要組成部分,設(shè)計(jì)時(shí)各項(xiàng)設(shè)備設(shè)施宜分區(qū)布置,性質(zhì)相同或相近房屋合并布置,生活辦公房屋宜集中,布置齊整美觀；設(shè)計(jì)應(yīng)初、近、遠(yuǎn)期結(jié)合,統(tǒng)一規(guī)劃,分期實(shí)施。

5 結(jié)語(yǔ)

地鐵車輛段設(shè)計(jì)是一項(xiàng)非常重要且復(fù)雜的系統(tǒng)工程,涉及專業(yè)多、牽涉面廣、接口多,對(duì)工程投資及行車運(yùn)用效率有直接影響。設(shè)計(jì)時(shí)要準(zhǔn)確定位其功能需求及運(yùn)營(yíng)需要；出入線設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合段址的選擇、線路條件、車輛的技術(shù)條件和接軌站的條件進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較,選擇較為合理的接軌站和接軌方案；總平面的布置形式應(yīng)根據(jù)檢修工藝、外部條件和設(shè)計(jì)規(guī)模等因素合理選擇及優(yōu)化,減少工程投資,提高運(yùn)營(yíng)效率。

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