智能軌道快運、有軌電車與地鐵的車輛基地總平面布置及占地指標(biāo)對比分析*

龔輝波 周再玲 劉增華 范曉云 陸 昕

(1.廣州地鐵設(shè)計研究院有限公司,510010,廣州；2.廣州有軌電車有限責(zé)任公司，510010,廣州//第一作者，工程師)

地鐵與有軌電車為應(yīng)用廣泛的常見城市軌道交通。而“智能軌道快運(Autonomous rail Rapid Transit,ART)系統(tǒng)是全新交通產(chǎn)品，于2017年6月在株洲順利通過運行試驗。ART試驗列車采用3節(jié)編組，全長31.64 m、寬2.65 m；最大爬坡能力為13%，最小運行轉(zhuǎn)彎半徑為15 m，設(shè)計最高運行速度為70 km/h。ART列車是一種雙向行駛的多編組膠輪列車。ART車輛遵循軌道交通車輛標(biāo)準(zhǔn)，沿用了部分高鐵技術(shù)。ART采用全軸轉(zhuǎn)向控制技術(shù)，并通過主動安全控制、車載信號控制及機器視覺等高新技術(shù)對列車行駛進(jìn)行電子約束，從而實現(xiàn)在虛擬軌道下的類軌道行駛。ART具有項目建設(shè)周期短、基礎(chǔ)設(shè)施投資小、調(diào)度靈活的特點。而且，ART無需鋪設(shè)物理軌道，其轉(zhuǎn)彎半徑小，故城市適應(yīng)性極廣。本文擬從技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)入手，分析ART、有軌電車和地鐵三種軌道交通系統(tǒng)車輛基地在總平面布置及占地指標(biāo)方面的差異。

1 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)分析

1.1 車輛編組及運行模式

ART列車目前采用3節(jié)編組，由膠輪承載，具有公交車的靈活性，可與其他車輛共享路權(quán)。ART采用了“虛擬軌道跟隨控制”技術(shù)，依靠傳感器識別路面虛擬軌道線，使列車不需鋼軌而實現(xiàn)自動導(dǎo)向。由于該技術(shù)屬于起步階段，尚不成熟，且國內(nèi)城市道路交通環(huán)境較為復(fù)雜，因此，其自動導(dǎo)向技術(shù)先采用由司機操控方向盤跟蹤地面軌跡線行駛的人工駕駛模式，再逐步過渡到基于圖像識別、車-地通信及線控轉(zhuǎn)向等技術(shù)的輔助駕駛模式，最終實現(xiàn)基于視覺、雷達(dá)及激光等感知技術(shù)融合的車輛縱橫向控制，實現(xiàn)有人值守的全自動駕駛模式。

有軌電車為鋼輪鋼軌，采用低地板模塊式電動車輛，其編組較為靈活。有軌電車主要在城市道路路面(或高架橋)上專用軌道上運行，有半封閉或混合路權(quán)，在與城市道路的交叉口一般采用平交形式。

地鐵車型主要有A型、B型、C型及L型，目前大多采用4、6、8節(jié)編組，其車輛為鋼輪鋼軌，其線路為地下或高架，具有全封閉路權(quán)。

1.2 車輛基地站場線路參數(shù)及道岔選型

ART、有軌電車和地鐵的車輛構(gòu)造不同，運行模式也不同，故其車輛基地的站場線路技術(shù)參數(shù)要求和道岔選型各有區(qū)別。具體技術(shù)參數(shù)如表1所示。

從表1中可以看出，ART和有軌電車在線路平面設(shè)計和道岔選用方面的限制要比地鐵小得多，其車輛基地的平面布置及場地運用也更加靈活。有軌電車車輛基地線路曲線半徑較小，多采用“梯形組合道岔”。這種道岔全長及半徑均較小，能大規(guī)模節(jié)約用地，并提高站場布置的靈活性。

表1 車輛基地線路平面及道岔標(biāo)準(zhǔn)表

1.3 車輛檢修標(biāo)準(zhǔn)

GB 50157—2013《地鐵設(shè)計規(guī)范》對地鐵車輛檢修修程和檢修周期有明確規(guī)定。

有軌電車目前缺乏國家標(biāo)準(zhǔn)，而《現(xiàn)代有軌電車工程設(shè)計規(guī)范》(征求意見稿)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)尚未正式頒布。部分城市出臺了相關(guān)的地方標(biāo)準(zhǔn)，如DB 510100/T 206—2016《成都現(xiàn)代有軌電車工程設(shè)計規(guī)范》、DG/TJ 08-2196—2016上海市工程建設(shè)規(guī)范《城市有軌電車線網(wǎng)規(guī)劃編制標(biāo)準(zhǔn)》、DGTJ 08-2213—2016《有軌電車工程設(shè)計規(guī)范》。本文為了與后面的研究案例相匹配，選用的有軌電車檢修修程參照《廣州海珠環(huán)島線試驗段儲能式現(xiàn)代有軌電車維保方案》(2013年1月頒布)。該修程已成功應(yīng)用于廣州海珠環(huán)有軌電車線路。

ART技術(shù)正處于起步階段，目前國內(nèi)尚未出臺相關(guān)的車輛檢修標(biāo)準(zhǔn)，其檢修制度大多根據(jù)國外考察、現(xiàn)階段車輛供應(yīng)商提供的資料，以及運營單位的意見。各類交通方式的車輛檢修修程和檢修周期見表2。

2 車輛基地總平面布置特點分析

由于ART、有軌電車及地鐵采用了不同軌道交通系統(tǒng)制式，其各自的車輛檢修修程、車輛基地站場線路技術(shù)參數(shù)及道岔型號也各不相同，故其車輛基地總平面布置特點差異較為明顯。

表2 車輛檢修周期和檢修用時

2.1 地鐵車輛基地總平面布置形式

地鐵車輛基地常見布置形式為貫通式及盡端式。其中，盡端式又可細(xì)分為并列式和倒裝式。不同的布置形式用地規(guī)模和適用的條件不同。

2.1.1 貫通式

貫通式地鐵車輛基地布置形式如圖1所示。由圖1可見，該基地有2個咽喉區(qū)。1個咽喉區(qū)主要用于列車進(jìn)出段作業(yè)，另1個咽喉區(qū)主要用于段內(nèi)調(diào)車作業(yè)。列車收發(fā)作業(yè)與段內(nèi)調(diào)車作業(yè)完全不干擾。根據(jù)正線條件，2個咽喉區(qū)可分別與正線2個車站連接，以增加靈活性。

圖1 貫通式地鐵車輛基地的布置形式

2.1.2 并列盡端式

并列盡端式地鐵車輛基地的布置形式見圖2。由圖2可見，此類車輛基地只有1個咽喉區(qū)，列車進(jìn)出段作業(yè)及段內(nèi)調(diào)車作業(yè)都需利用咽喉區(qū)。采用該布置形式時車輛出入段順暢，段內(nèi)調(diào)車作業(yè)較簡捷、迂回量較小，車輛基地用地車指標(biāo)小，但調(diào)車作業(yè)靈活性較貫通式略差，列車收發(fā)作業(yè)與段內(nèi)調(diào)車作業(yè)之間存在干擾。

圖2 并列盡端式地鐵車輛基地的布置形式

2.1.3 倒裝盡端式

倒裝盡端式車輛基地的布置形式見圖3。由圖3可見，此類車輛基地有2個咽喉區(qū)。1個咽喉區(qū)主要與運用部分連接，用于列車進(jìn)出段作業(yè)，另1個咽喉區(qū)主要與檢修部分連接。采用該布置形式時，列車收發(fā)作業(yè)與段內(nèi)調(diào)車作業(yè)之間存在較小干擾，段內(nèi)調(diào)車作業(yè)需要經(jīng)過“之”字形折返與調(diào)頭。

圖3 倒裝盡端式地鐵車輛基地布置形式

2.2 有軌電車車輛基地總平面布置形式

與地鐵類似，有軌電車車輛基地常見布置型式為貫通式和盡端式。在咽喉區(qū)常使用梯形組合道岔，曲線半徑小，可更大限度縮短入段梯線長度，使車輛基地布置更加緊湊，節(jié)約用地。

2.2.1 貫通式

貫通式有軌電車車輛基地布置形式見圖4。當(dāng)車輛基地選址位于車站之間時，多選用貫通式車輛基地。在貫通式車輛基地，列車的出入段作業(yè)十分方便，列車運用高效，但占地規(guī)模較大，線路工程量較大。

圖4 有軌電車貫通式車輛基地布置形式

2.2.2 盡端式

采用盡端式布置形式時，車輛基地整體布局較為緊湊，內(nèi)部調(diào)車工作量相對較小，線路工程量較低；然而，由于列車出入車輛基地及調(diào)車均要占用咽喉區(qū)，故咽喉區(qū)作業(yè)交叉多，段內(nèi)作業(yè)效率不高。

圖5 盡端式有軌電車車輛基地布置形式

2.3 ART車輛基地總平面布置形式

ART與有軌電車車輛基地總平面布置基本相同，并且ART車輛基地線路轉(zhuǎn)彎半徑限制比有軌電車小。因此，ART布置形式更加靈活(見圖6)。ART與有軌電車的最大區(qū)別在于：ART采用膠輪系統(tǒng)，虛擬導(dǎo)向，無需鋼軌，僅需硬化路面。

圖6 ART車輛基地布置形式

2.4 車輛基地總平面布置差異分析

由上述分析可知，相比地鐵車輛基地，ART與有軌電車的車輛基地占地少，布局緊湊，其列車出入段作業(yè)及調(diào)車作業(yè)均相對靈活。

(1) 咽喉區(qū)形式差異分析。ART及有軌電車的線路曲線半徑小、道岔尺寸小，其車輛基地可實現(xiàn)出入段線與車場線方向垂直布設(shè)。地鐵車輛基地受到線路半徑、道岔尺寸的限制，為使布局緊湊，其咽喉區(qū)線路往往以“Y”型分支與車場線順向布置，雖縮短了咽喉區(qū)長度，卻也產(chǎn)生了三角地塊，存在部分用地浪費現(xiàn)象。

(2) ART及有軌電車車輛基地多采用環(huán)形貫通式。ART及有軌電車轉(zhuǎn)彎半徑小，其車輛基地可在較小的用地規(guī)模下實現(xiàn)環(huán)形貫通式布置。其車輛從入段、停車到出段無需牽出線調(diào)車，車輛運轉(zhuǎn)靈活，作業(yè)方便，能節(jié)省車輛進(jìn)出基地時間。

(3) ART及有軌電車的站場線路與道路互適性強。布置車輛基地內(nèi)的大型庫房前，應(yīng)充分考慮鋪設(shè)運輸?shù)缆泛铜h(huán)行消防通道的條件；各建筑單體間應(yīng)根據(jù)需要鋪設(shè)人行通道，且各道路之間應(yīng)盡量連通。ART及有軌電車的站場線路與道路互適性強，在用地緊湊情況下，道路不再是總平面布置的受限因素。

3 車輛基地占地指標(biāo)比較

ART、有軌電車和地鐵車輛基地由于工藝特點、站場設(shè)計特點等的不同，用地面積和占地指標(biāo)有較大區(qū)別。

3.1 地鐵車輛基地占地指標(biāo)

JB 104—2008《城市軌道交通工程項目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，對于地鐵A、B型車，廠架修車輛基地用地指標(biāo)為1 000 m2/車，車輛段(定修段)用地指標(biāo)為900 m2/車。

3.2 有軌電車與ART車輛基地占地指標(biāo)

廣州開發(fā)區(qū)電車試驗段起于新黃埔香雪，終于永和，線路長度約14.4 km。設(shè)置了嶺福車輛基地和主巖停車場。本文分別按照有軌電車方案和ART方案來比較嶺福車輛基地的占地指標(biāo)。

3.2.1 有軌電車方案

有軌電車采用四模塊編組，列車長度為36.36 m。車輛基地采用貫通式布置形式。車輛基地運用庫采用1線3列位布置形式，共設(shè)7股道以供停車列檢(共21列位)；設(shè)1線2列位的均衡修1股道(共2列位)。運用庫北側(cè)設(shè)1條鏇輪線，均衡修線南側(cè)設(shè)1條臨修線。車輛基地南側(cè)設(shè)1條貫通式洗車線，并于洗車庫前段設(shè)置加沙庫。洗車線可兼做段內(nèi)低速試車。車輛基地內(nèi)包括綜合樓、輔助辦公用房、物資庫、變電所、污水處理站等。有軌電車方案的車輛基地占地4.78 hm2，具體布置如圖7所示。

圖7 有軌電車方案車輛基地平面布置

3.2.2 ART方案

ART列車采用三模塊編組，列車長度為31.64 m。ART車輛基地運用庫采用1線4列位布置形式，共設(shè)10股道停車列檢(共40列位)。檢修庫采用進(jìn)出分離的形式，按照1線1列位布置，共設(shè)7股道。其中，月檢3股道、定修2股道、臨修1股道、換輪1股道。檢修庫南側(cè)設(shè)輔助檢修間及物資存放庫。檢修庫南側(cè)設(shè)1條貫通式洗車線。利用運用庫南側(cè)與電車走行通道之間的地塊依次布置污水處理站、牽引所及運轉(zhuǎn)樓。段址東側(cè)咽喉區(qū)三角地塊內(nèi)設(shè)置1棟綜合樓，含食堂、公寓及控制中心。ART方案的車輛基地占地4.9 hm2，具體布置如圖8所示。

圖8 ART方案車輛基地平面布置

3.2.3 方案比較

綜上所述，地鐵A型車車輛基地(廠架修)占地面積指標(biāo)約為1 000 m2/車，有軌電車車輛基地占地面積指標(biāo)約為500 m2/模塊，ART車輛基地占地面積指標(biāo)約為350 m2/模塊。計算可得，在相同容納車輛數(shù)量情況下，ART、有軌電車及地鐵車輛基地的占地指標(biāo)比為2∶3∶6。因此ART車輛基地占地面積最小。

4 結(jié)語

本文從多個角度比較了ART、有軌電車和地鐵車輛基地總平面布置的區(qū)別；通過實例數(shù)據(jù)分析，得出ART、有軌電車、地鐵車輛基地的占地指標(biāo)比為2∶3∶6。目前尚未有規(guī)范對ART、有軌電車提出占地指標(biāo)規(guī)定，本文結(jié)論可為后續(xù)ART、有軌電車和地鐵車輛基地的工程設(shè)計提供參考。