全自動運行地鐵車輛段停車列檢庫設(shè)計研究

韓秀輝，劉偉

（中國鐵路設(shè)計集團有限公司，天津 300308）

0 引言

全自動運行（Fully Automatic Operation，F(xiàn)AO）系統(tǒng)是基于計算機、通信、自動控制和系統(tǒng)集成等技術(shù)實現(xiàn)列車運行全過程自動化的新一代城市軌道交通系統(tǒng)[1]。停車列檢庫是地鐵車輛段最重要的設(shè)施之一，承擔著運用列車的停放、日常整備、技術(shù)檢查和一般性故障處理，是城市軌道交通系統(tǒng)中使用頻率最高、占用面積最大的單體建筑[2-5]。近年來，隨著我國各大城市對FAO系統(tǒng)的廣泛研究，停車列檢庫作為地鐵車輛段全自動運行區(qū)的主要設(shè)施，研究其工藝設(shè)計具有重要意義。

哈爾濱地鐵2號線一期工程起自呼蘭區(qū)松北大學(xué)城站，止于香坊區(qū)氣象臺站，線路全長約28.7 km，全線設(shè)車輛段1座（即哈北車輛段）。該車輛段位于線路北端哈爾濱北站西北側(cè)四環(huán)路外，占地約0.31 km2，設(shè)計停車列檢規(guī)模為40列位。以哈北車輛段為例，分析應(yīng)用FAO系統(tǒng)前后停車列檢庫的變化。

1 車輛技術(shù)條件

選用地鐵B2型車輛，最高持續(xù)運行速度80 km/h，初近遠期均為4 動2 拖6 輛編組，編組方式為：＝Tc*Mp*M*M*Mp*Tc＝。Tc為帶司機室（司機室不設(shè)門）拖車；Mp為帶受電弓動車；M為不帶受電弓動車；＝為全自動車鉤；*為半永久牽引桿。設(shè)計考慮初期列車按照GoA3等級運行，待條件成熟后平滑過渡至GoA4等級。

2 停車列檢庫方案差異分析

圖1 常規(guī)停車列檢庫剖面圖

原設(shè)計為常規(guī)停車列檢庫，共設(shè)置5跨20股道（40列位），每跨股道均為4股，股道間距見圖1。庫內(nèi)每股道的前1列位均設(shè)柱式檢查坑，坑長138.0 m、總庫長276.0 m、庫寬101.4 m。車輛列檢采用“單日檢”規(guī)程。

應(yīng)用FAO系統(tǒng)后，停車列檢庫設(shè)計方案在庫長、停車列檢分區(qū)、庫內(nèi)分區(qū)、庫門聯(lián)鎖、車擋選型等方面發(fā)生了變化。

2.1 庫長

變化內(nèi)容：停車列檢庫庫長由276 m增至283 m。常規(guī)停車列檢庫庫長組成示意見圖2（a），常規(guī)停車列檢庫庫長=5+120+8+138+5=276 m。

FAO停車列檢庫庫長組成示意見圖2（b），庫后通道寬度為4.5 m；固定液壓式車擋安裝長度為3.0 m；車擋至車鉤距離為12.0 m；2列列車長度+停車誤差為120.0 m×2；前后2列車車鉤間距為15.0 m；庫前通道寬度為4.5 m；檢查坑邊沿至車鉤距離為4.0 m。FAO停車列檢庫庫長=4.5+3.0+12.0+120.0×2+15.0+4.5+4.0=283 m。

原常規(guī)車輛段停車列檢庫方案為人工駕駛，不考慮FAO信號防護距離，庫長276 m。采用FAO系統(tǒng)后，為保證自動停車安全防護距離和相關(guān)測試的長度要求，前后2列車車鉤間距15 m（考慮信號機安裝、瞭望距離和消防通道寬度），第2列車與車擋距離12 m，固定液壓式車擋安裝長度3 m，停車列檢庫庫長283 m，比原設(shè)計共加長7 m。該方案防護距離綜合考慮了信號設(shè)備的可靠性、可實施性，同時保證了土建條件的經(jīng)濟合理性。

由于常規(guī)停車列檢庫檢查坑長138 m，列車停放時，整車停放于庫內(nèi)標高-1.0 m低地坪對應(yīng)區(qū)域，低地坪兩端各10%坡度緩坡連至前后大庫橫向通道。工作人員在檢查坑立柱外側(cè)檢查轉(zhuǎn)向架時，主要檢查轉(zhuǎn)向架側(cè)面，為保證列車首尾兩端末的2個輪對位于低地坪區(qū)以便于檢修，故將檢查坑長度設(shè)計調(diào)整為128 m，緩坡坡度調(diào)整為12.5%，端車轉(zhuǎn)向架檢查作業(yè)示意見圖3。此設(shè)計在保證正常列檢需求的同時，考慮哈爾濱冬季嚴寒特點，節(jié)約了大庫建筑面積及冬季采暖費用。

2.2 停車列檢分區(qū)

變化內(nèi)容：常規(guī)停車列檢庫停車與列檢區(qū)劃分為A段列檢、B段停車（見圖4（a）），F(xiàn)AO停車列檢庫將停車與列檢按股道分上下2區(qū)布置，停車、列檢各10股道（見圖4（b）），停車列檢庫總寬度由101.4 m增至101.6 m。

常規(guī)車輛列檢采用“雙日檢”，停車和列檢規(guī)模按1∶1分開。FAO停車列檢庫對列檢區(qū)按每2股道之間設(shè)隔離網(wǎng)，相應(yīng)線間距和大庫總寬度需加寬，為了盡量縮小加寬量，將停車和列檢分股道分區(qū)設(shè)置，停車列檢庫有關(guān)部位最小尺寸宜符合GB 50157—2013《地鐵設(shè)計規(guī)范》相關(guān)要求[6]（見表1）。

圖3 端車轉(zhuǎn)向架檢查作業(yè)示意圖

常規(guī)停車列檢庫各股道間距受列檢車輛最小間距4.6 m控制，停車列檢庫總寬度101.4 m。采用FAO系統(tǒng)后，若仍按A段列檢、B段停車設(shè)計，停車列檢庫需加寬約8.0 m。經(jīng)研究，停車列檢庫按停車、列檢各10股道分庫布置，1線2列位，列檢區(qū)每股道2列位均為列檢列位并設(shè)檢查坑，加設(shè)隔離網(wǎng)，需在原股道間距基礎(chǔ)上加寬，而停車區(qū)前后2列位僅用作停車，各股道間距按4.2 m控制即可，停車列檢庫總寬度101.6 m，與常規(guī)停車列檢庫寬度相比僅增加0.2 m。

2.3 庫內(nèi)分區(qū)

變化內(nèi)容：FAO停車列檢庫增加隔離網(wǎng)，將列檢區(qū)10股道按2跨4-6布置，每2股道劃分成1個隔離防護分區(qū)，共5個分區(qū)；將停車區(qū)10股道按2跨6-4布置，并按3-3-4劃分進行隔離。同時庫中間增加地下通道和門禁（見圖5—圖7）。

方案分析：常規(guī)停車列檢庫列車入庫采用人工駕駛模式，列車由司機操控，能及時發(fā)現(xiàn)列車進路上的

圖4 停車列檢庫分區(qū)圖

人員情況。采用FAO系統(tǒng)后，車輛在無司機監(jiān)控的情況下自動進出庫，為保證庫內(nèi)檢修人員作業(yè)安全，工作人員到達作業(yè)區(qū)都需通過地下通道和門禁，同時為提高檢修效率，降低故障處理影響范圍，停車列檢需進行分區(qū)[7]。

表1 停車列檢庫有關(guān)部位最小尺寸 m

圖5 列檢區(qū)防護分區(qū)示意圖

圖6 地下通道剖面圖

圖7 地下通道及分區(qū)門禁設(shè)置平面圖

根據(jù)運行經(jīng)驗進一步分析，若按原設(shè)計4股道1跨進行分區(qū)，發(fā)車時若列車發(fā)生故障，檢修人員需進入防護分區(qū)檢修，開啟分區(qū)內(nèi)的防護開關(guān)，影響分區(qū)內(nèi)最多8列車發(fā)車；收車時，需等待至少8列車回段才能開展列檢作業(yè)，壓縮了列檢作業(yè)時間。因此，對列檢區(qū)按每2股道劃分成若干個獨立分區(qū)，保證列車列檢及故障處理的靈活性，提高作業(yè)效率[8]。

考慮工作人員進入停車區(qū)作業(yè)的特殊情況（如庫內(nèi)機電設(shè)備維護等），為方便運行組織，在盡量減小停車列檢庫寬度的條件下，將停車區(qū)10股道按3-3-4進行隔離。

將停車列檢庫進行分區(qū)隔離后，列檢人員進入分區(qū)如果僅從庫后門禁處通行，繞行距離較遠，同時，司乘、清掃人員應(yīng)有專用通道直接登車，因此在庫中消防通道下方設(shè)專用地下通道（邊跨設(shè)入口，分區(qū)設(shè)出口及門禁），出口與登車梯通過走廊連接，司機、清掃人員可直接登車；走廊一側(cè)開門設(shè)門禁，列檢人員解鎖門禁并開啟防護開關(guān)后方可進入列檢分區(qū)。

2.4 庫門聯(lián)鎖

變化內(nèi)容：庫門增加與信號聯(lián)鎖接口[9-10]。

方案分析：原車輛段采用常規(guī)運行方式，列車運行受司機操控，司機通過目視直接判斷各庫門是否開啟以及開啟到位，如庫門沒有完全打開，司機可及時控制列車停車。

采用FAO系統(tǒng)后，列車受信號系統(tǒng)控制代替司機駕駛運行。庫門開閉需要專人根據(jù)列車出入庫時刻表提前操控并確認，如發(fā)生特殊情況，庫門管理人員與指揮中心溝通不及時，列車沒有及時停車，就會發(fā)生撞車等安全事故，因此需設(shè)置庫門與信號的聯(lián)鎖。在信號系統(tǒng)采集庫門開閉狀態(tài)信息后，判斷列車進路是否安全，從而控制列車運行。將庫門納入信號聯(lián)鎖，庫門狀態(tài)及時反饋給指揮中心和列車，更能保證行車安全性。

2.5 車擋選型

變化內(nèi)容：月牙式車擋改為固定液壓式車擋。

方案分析：采用FAO系統(tǒng)后，列車端車下部配置排障器，用于排除列車運行過程中軌道上的雜物，而排障器距軌面較低，若采用月牙式車擋，會損壞排障器。另外，由于入庫速度提高，為減小突發(fā)情況下車擋對車輛的破壞，停車列檢庫采用固定液壓式車擋。

3 結(jié)束語

全自動運行是城市軌道交通發(fā)展的趨勢，停車列檢庫的設(shè)計是地鐵場段實現(xiàn)全自動運行的關(guān)鍵。設(shè)計過程中，結(jié)合哈爾濱市實際情況，綜合考慮工藝合理性、工程經(jīng)濟性等，研究停車列檢庫應(yīng)用FAO系統(tǒng)前后設(shè)計方案的變化，對相關(guān)FAO停車列檢庫設(shè)計提供參考。