蘭州客車車輛段工藝設(shè)計優(yōu)化及創(chuàng)新研究

梁書旺

(中鐵第一勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司,西安 710043)

蘭州客車車輛段工藝設(shè)計優(yōu)化及創(chuàng)新研究

梁書旺

(中鐵第一勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司,西安 710043)

論述既有蘭州客車段修工藝落后嚴(yán)重,無法適應(yīng)客車檢修量日益增長需求,針對目前其存在的問題,從滿足鐵路客運安全、快捷及現(xiàn)代化檢修工藝的需求方面出發(fā),指出蘭州車輛段遷建工程的必要性。在分析蘭州局管內(nèi)客車檢修任務(wù)量、設(shè)計規(guī)模的基礎(chǔ)上,對車輛段總平面布置、既有房屋利用、組合車庫布置形式進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,創(chuàng)新采用跨涵組合廠房設(shè)計、組合車庫檢修工藝設(shè)計,結(jié)合段址特點確定車輛段遷建工程的最終方案,為后續(xù)同類項目規(guī)劃設(shè)計提供借鑒。

客車車輛段；檢修；工藝設(shè)計；創(chuàng)新

1 工程概況

蘭州車輛段是蘭州鐵路局唯一的普速客車車輛段，承擔(dān)全局管內(nèi)普速客車車輛段修及運用維修管理任務(wù)。車輛段總部位于蘭州鐵路樞紐的蘭州車站東端咽喉以東、隴海線上下行正線之間、蘭州東站西端咽喉以西地塊內(nèi)。

蘭州客車段現(xiàn)下設(shè)10個職能科室、7個生產(chǎn)車間，除銀川和嘉峪關(guān)2個運用車間屬于外設(shè)機(jī)構(gòu)，其他科室和車間均與客車段總部設(shè)在一處?？蛙嚩味涡拊O(shè)施承擔(dān)著蘭州、嘉峪關(guān)和銀川三地配屬普速客車、代管客車和發(fā)電車的定期檢修任務(wù)?，F(xiàn)有段修臺位9個，油漆臺位2個，發(fā)電車在潁川堡車間檢修。近年來隨著蘭州鐵路樞紐規(guī)劃方案的逐步建成，將有10余個方向的鐵路線在蘭州交匯，將呈現(xiàn)多方向互通、大運量保證、現(xiàn)代化設(shè)施、高效率運輸?shù)奶攸c，因此作為保障配屬客車車輛運行安全的重要設(shè)施之一的車輛段將擔(dān)當(dāng)越來越重要的角色[1]。

2 蘭州車輛段改擴(kuò)建的必要性

2.1 區(qū)域地處西部，普速出行需求旺盛，普速客車仍將保持增長趨勢

本項目位于我國西部地區(qū)，2011年末區(qū)域總?cè)丝? 453萬人，人口密度為22.1人/km2，城鎮(zhèn)化率38.91%，完成地區(qū)生產(chǎn)總值17 357億元，人均生產(chǎn)總值18 439元。區(qū)域城鎮(zhèn)化率分別比全國平均水平低3～14個百分點，人口構(gòu)成中的農(nóng)業(yè)人口較多，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平落后于全國，甘肅省人均GDP只有全國平均水平的一半，其余地區(qū)也僅相當(dāng)于全國平均水平的3/4。收入水平比全國也有一定的差距[2]。

2.2 蘭州作為甘肅省省會城市，多個路網(wǎng)節(jié)點的交匯處，始發(fā)終到客車持續(xù)增長

蘭州市為甘肅省省會城市，是全省政治、經(jīng)濟(jì)、文化、交通的中心，同時也是蘭州—西寧城市圈的核心，年鐵路旅客發(fā)送量占全省鐵路旅客發(fā)送量的40%以上，眾多普速客車由蘭州站始發(fā)。蘭州樞紐現(xiàn)狀銜接蘭新、隴海、包蘭、蘭青鐵路，隨著蘭渝、蘭合、銀西鐵路等客貨共線鐵路建設(shè)以及動車和普速客車混合運輸?shù)奶m新二線開通，蘭州樞紐始發(fā)終到普速客車仍將維持增長態(tài)勢。

2.3 既有客車段修、整備能力嚴(yán)重不足

蘭州鐵路局現(xiàn)有客車段為1975年設(shè)計建設(shè)，建設(shè)年代早、基礎(chǔ)設(shè)施陳舊、生產(chǎn)房屋面積不足、工藝不暢等問題造成段修能力嚴(yán)重不足。由于蘭州樞紐旅客列車開行對數(shù)逐年增加(2010年開行44對、2013年開行54對)、配屬客車持續(xù)增多(2010年1589輛、2013年1998輛)，既有客車段修、整備、存車能力不足的矛盾日益突出，從而導(dǎo)致無法完成檢修任務(wù)及開行新增旅客列車。

2.4 既有客車段不具備擴(kuò)建條件

(1)受地形和位置影響，原址上完成車輛段改擴(kuò)建后，轉(zhuǎn)向架、輪軸及空調(diào)機(jī)組等檢修工藝并不順暢，難以達(dá)到預(yù)期的檢修能力。

(2)為擴(kuò)大客車段的檢修能力，需 要對現(xiàn)有車輛段修設(shè)施進(jìn)行較大改造，施工期間無法進(jìn)行生產(chǎn)過渡，影響車輛段實際生產(chǎn)任務(wù)的完成。

(3)在原址上完成車輛段改擴(kuò)建，雖解決了車輛段基本段修能力，但由于擴(kuò)建車輛段修設(shè)施需占用既有存車線的位置，使本就不足的存車能力缺口更大，而客車整備設(shè)施也失去了擴(kuò)建的條件。

2.5 檢修工藝無法滿足現(xiàn)階段檢修工藝需要

隨著鐵路客車技術(shù)等級快速提升、客車總量持續(xù)增加，檢修采用新技術(shù)、新工藝、新材料、新裝置要求越來越高[3]，但蘭州局客車段修工藝已經(jīng)處于落后狀態(tài)，受現(xiàn)狀條件限制，制約生產(chǎn)的關(guān)鍵問題無法得以解決，無法補(bǔ)強(qiáng)新型工裝設(shè)備。

3 設(shè)計規(guī)模設(shè)計

3.1 規(guī)模設(shè)計原則

結(jié)合《鐵路客車車輛設(shè)備設(shè)計規(guī)范》及《加強(qiáng)客車檢修工作的指導(dǎo)意見》(鐵總運[2013]83號)[4.5]確定規(guī)模設(shè)計原則如下。

(1)段修系數(shù)：0.45～0.47。

(2)客車輛均修車時間：6 d。

(3)年工作天數(shù)：250 d。

(4)非運用車系數(shù)：0.25。

(5)預(yù)檢臺位數(shù)量：按總臺位的1/6配備。

(6)架落車臺位數(shù)：按總臺位的1/2配備。

(7)油漆臺位數(shù)：按總臺位的1/6配備。

(8)交驗臺位數(shù)：按總臺位的1/6配備。

3.2 檢修工作量

根據(jù)蘭局現(xiàn)狀及研究年度(近期2025年、遠(yuǎn)期2035)運用車數(shù)計算車輛段所需臺位，具體如表1所示。

表1 蘭州鐵路局客車段修工作量

3.3 設(shè)計規(guī)模確定

根據(jù)計算，研究年度蘭州鐵路局近期配屬2 414輛、遠(yuǎn)期配屬客車數(shù)為2 510輛，需要客車段修臺位26～29個。

結(jié)合《加強(qiáng)客車檢修工作的指導(dǎo)意見》(鐵總運[2013]83號文的意見，根據(jù)表1規(guī)模計算結(jié)果，本次設(shè)計按近遠(yuǎn)期一次設(shè)計，設(shè)計總臺位30個，其中修車臺位15個，預(yù)檢、交驗、油漆臺位各需要5個。

4 車輛段工藝設(shè)計優(yōu)化及創(chuàng)新

根據(jù)檢修工工作量計算，遷建蘭州車輛段內(nèi)新設(shè)客車預(yù)檢線1條、修車線3條、交驗線1條、存車線6條、牽出線1條、發(fā)電車檢修線1條。段內(nèi)新建檢修組合車庫、發(fā)電車檢修庫、預(yù)檢及交驗庫各1處。輔助生產(chǎn)分間根據(jù)檢修工藝布置情況需充分利用既有鐵路房屋?？偲矫娌贾萌鐖D1所示。

4.1 總平面優(yōu)化設(shè)計

(1)合理選址、避免征拆

結(jié)合蘭州鐵路樞紐總圖的總體布置，通過既有客車車輛段原址擴(kuò)建、蘭州西站遷建車輛段等多方案比選，最終確定遷建蘭州車輛段選址位于蘭州西客站以西、柳家營車站以南、普速至高速上行聯(lián)絡(luò)線和蘭通廠專用線之間的地塊內(nèi)，段址充分利用了既有鐵路用地(無新增用地)，減少工程投資，避免了在市區(qū)范圍內(nèi)的征地拆遷等困難工作，有效保證工程建設(shè)的順利推進(jìn)[6]。

(2)有效利用站改方案，減少對運營影響

蘭州新線2014年底開通運用，因此在蘭州西站工程實施時，結(jié)合車輛段總平面布置，在普速場西端咽喉道岔(道岔編號128號與142號)間已預(yù)留接軌條件，車輛段總平面布置與普速車場縱列布置，客車車底出入需占用普速場1、2股道，該接軌方案充分考慮車輛段建設(shè)過程中對運營的影響。

4.2 充分利用既有鐵路房屋、節(jié)約工程投資

在段址東側(cè)現(xiàn)既有站修庫1座，房屋面積約4 800 m2，結(jié)合段址內(nèi)既有房屋布置情況，經(jīng)過總平面布置多方案比選，最終確定將既有站修庫改造成材料庫、設(shè)備維修間、汽車庫等輔助生產(chǎn)用房，站修庫南側(cè)部分既有房屋改造成輔助辦公房屋，如設(shè)備維修間輔助房屋、材料辦公房屋及間休室，通過總平面的優(yōu)化可以減少工程投資。

4.3 組合廠房跨排洪管涵優(yōu)化設(shè)計

段址內(nèi)有2條由南向北排洪拱涵，兩條排洪涵呈50°夾角，拱涵管底高程低于車輛段場坪約10 m，涵洞建于20世紀(jì)50年代。受段址條件限制組合車庫設(shè)計方案無法避開這2處拱涵，經(jīng)過研究，受檢修組合車庫布置影響，既有涵洞與車庫斜交大于45°，車庫房屋基礎(chǔ)布置困難，因此需對既有涵洞進(jìn)行拆除重建，將牦牛溝拱涵與石炭溝拱涵合建1-6 m蓋板涵[7]，新建涵洞與檢修組合庫呈90°，考慮新建拱涵較大，為降低房屋基礎(chǔ)對改建拱涵的影響，需將該組合廠房柱距局部加大至9 m[8]。

組合車庫跨涵結(jié)構(gòu)設(shè)計剖面詳見圖2。

圖2 組合車庫跨涵結(jié)構(gòu)設(shè)計剖面(單位：m)

4.4 主要檢修工藝設(shè)計

(1)修車庫的優(yōu)化布置

修車庫布置形式：常見的修車庫布置形式有2線庫、3線庫兩種布置形式。根據(jù)客車車輛設(shè)計規(guī)范要求，結(jié)合場地工藝布置方案，確定采用3線庫，每條線5個臺位。修車臺位長度：(26.5 m+4.2 m+2)×2+12 m+(26.5 m+4.2 m+2)×3+9 m=184.5 m，結(jié)合建筑設(shè)計需要確定修車庫長186 m。

(2)組合車庫的優(yōu)化布置

根據(jù)段址地形特征并結(jié)合檢修工藝，車輛段修車庫采用雙側(cè)跨組成形式，在此基礎(chǔ)上，根據(jù)檢修工藝作業(yè)形式布置成組合車庫，該組合車庫極大的節(jié)約土地資源、優(yōu)化了生產(chǎn)廠房檢修的工藝[9，10]。

組合車庫布置以修車庫為中心，修車庫軸線尺寸186 m×27 m；修車庫北側(cè)并列3個生產(chǎn)房屋，軸線尺寸分別為186 m×12 m、186 m×24 m和186 m×18 m，設(shè)有鉤緩間、轉(zhuǎn)向架檢修間、輪對檢修間及配件加修間等；南側(cè)1個生產(chǎn)房屋，其軸線186 m×15 m+54 m×15 m(局部二層)，內(nèi)設(shè)空調(diào)機(jī)組檢修間、門窗間及輔助生產(chǎn)辦公房屋。

(3)修車組合庫、油漆庫及交驗庫組合工藝方案比選

根據(jù)客車檢修主要工序：車輛預(yù)檢→修車→車體噴漆→車體交驗→驗收合格出庫[11]。本次總平面設(shè)計采用移車臺貫通式方案代替線群式貫通方案布置形式，方案一是移車臺貫通式方案；方案二是線群式貫通方案，檢修工藝平面如圖3所示。

本工程研究推薦方案一，其方案有如下特點：①合理規(guī)劃段址內(nèi)用地范圍，房屋布置緊湊，新建房屋面積少，減少工程投資；②檢修工藝順暢，避免段內(nèi)頻繁調(diào)車作業(yè)，影響生產(chǎn)；③充分利用既有場地內(nèi)生產(chǎn)廠房，減少工程投資；④方案充分考慮鐵路生產(chǎn)房屋火災(zāi)危險性[12]進(jìn)行生產(chǎn)工藝廠房組合布置，減低運營風(fēng)險、減少工程投資。

圖3 方案一、方案二平面示意(單位：m)

5 結(jié)語

蘭州車輛段生產(chǎn)能力擴(kuò)能改造工程設(shè)計從生產(chǎn)實際需要出發(fā)，立足現(xiàn)場，根據(jù)實際生產(chǎn)工藝需要布置設(shè)計，方案得到了鐵路總公司專家、蘭州鐵路局的認(rèn)可。同時充分結(jié)合項目本身實際的地質(zhì)地形情況及控制因素，創(chuàng)新采用組合庫大跨度網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計，解決了段址內(nèi)既有管涵排洪的難題；對檢修組合庫組合方式進(jìn)行優(yōu)化布置，并充分利用既有生產(chǎn)用房，節(jié)約了資源，滿足了現(xiàn)場實際生產(chǎn)需求。隨著鐵路客運量逐漸加大，而客車安全是鐵路安全的重中之重，客車車輛段的設(shè)計更應(yīng)該采用最新生產(chǎn)工藝，充分結(jié)合項目的地質(zhì)地形、合理利用既有情況制定切實可行的方案。下一步將根據(jù)現(xiàn)場條件進(jìn)一步優(yōu)化和完善細(xì)化設(shè)計，將蘭州客車車輛段打造成西部地區(qū)的形象工程、精品工程。

[1]中鐵第一勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司.蘭州鐵路樞紐蘭州車輛段生產(chǎn)能力擴(kuò)能改造工程可行性研究設(shè)計·總說明書[Z].西安：中鐵第一勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司，2014.

[2]中鐵第一勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司.新建鐵路蘭州至烏魯木齊第二雙線(甘青段)初步設(shè)計·第一篇總說明書[Z].西安：中鐵第一勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司，2010.

[3]中華人民共和國鐵道部.鐵運[2006]142號25T型客車檢修規(guī)程[S].北京:中國鐵道出版社，2006.

[4]中華人民共和國鐵道部.TB10029—2009鐵路客車車輛設(shè)備設(shè)計規(guī)范[S].北京:中國鐵道出版社，2009.

[5]中國鐵路總公司.鐵總運[2013]83號關(guān)于印發(fā)《加強(qiáng)客車檢修工作的指導(dǎo)意見》 [S].北京：中國鐵路總公司，2013.

[6]周天杰.武漢鐵路樞紐總圖規(guī)劃再思考[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，2014(5):1-4.

[7]中華人民共和國鐵道部.TB10002.5—2005鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范[S].北京:中國鐵道出版社，2005.

[8]中華人民共和國建設(shè)部.TGJ140—2004預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計規(guī)程[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2004.

[9]陸剛.結(jié)合遷建西安東貨車段淺談大規(guī)模車庫組合設(shè)計[J].鐵道建筑技術(shù)，2010(3):231-233.

[10]何雨及.貨車車輛段總平面布置及主要車間工藝設(shè)計[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2018(30):18.

[11]涂汗卿.新建客車車輛段的設(shè)計思路[J].鐵道勘測與設(shè)計，2003(5):74-75.

[12]中華人民共和國鐵道部.TB10063—2007鐵路工程設(shè)計防火規(guī)范[S].北京:中國鐵道出版社，2012.

Research on Optimization and Innovation in Process Design of Lanzhou Passenger Car Rolling Stock Deport

LIANG Shu-wang

(China Railway First Survey and Design Institute Group Co., Ltd., Xi’an 710043, China)

This paper discusses the past repair processes employed previously by Lanzhou Passenger car rolling stock depot, which fall far behind, unable to adapt to the growing demand for passenger car repairing, and addresses the existing problems related to passenger safety, the efficient and quick repairing process for the need of Lanzhou depot. It analyses the repairing workload within Lanzhou Railway Bureau, the design scale and optimizes the design of the general layout of the depot, utilization of existing buildings, layout of combination garage. Innovative cross culvert plant design and repairing process design of combination garage are employed. The depot relocation project program in the light of the characteristics of the site is finalized, which provide

for the design of future similar projects

Passenger car rolling stock depot; Repairing; Process design; Innovation

2015-03-07；

2015-03-18

梁書旺(1982—)，男，工程師，工學(xué)碩士，E-mail：174943249@qq.com。

1004-2954(2015)08-0174-04

U279

A

10.13238/j.issn.1004-2954.2015.08.037