現(xiàn)代有軌電車車輛段站場總平面布置方法

石 宏

(中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，430063，武漢//工程師)

現(xiàn)代有軌電車車輛段是停放車輛以及承擔(dān)車輛運(yùn)用管理及整備保養(yǎng)、檢查、定修或架修任務(wù)的基本生產(chǎn)單位。車輛段站場總平面布置關(guān)系到有軌電車工程總體方案穩(wěn)定，影響車輛段占地和工程投資，是車輛段其他專業(yè)系統(tǒng)開展工作的前提和基礎(chǔ)。

1 車輛段站場總平面布置思路

現(xiàn)代有軌電車站場總平面布置的目的是合理布局車輛段內(nèi)停車列檢庫、檢修庫、洗車鏇輪庫、綜合樓、物資總庫等生產(chǎn)辦公房屋，以及道路、圍墻等輔助工程，以滿足車輛出入段、洗車、停放、檢修等工藝作業(yè)和人員辦公的功能需求。實(shí)際工程項(xiàng)目中，車輛段站場總平面布置主要涉及線路、客流、行車組織、車輛、工藝等專業(yè)。根據(jù)各專業(yè)的工作流程和內(nèi)容，以及設(shè)計(jì)輸入和輸出關(guān)系，現(xiàn)代有軌電車車輛段站場總平面布置思路如圖1所示。

圖1 現(xiàn)代有軌電車車輛段站場總平面布置思路

2 車輛段站場總平面布置影響因素

在開展站場總平面布置前，需要明確車輛段選址、車輛段配屬車數(shù)、車輛工藝和生產(chǎn)辦公用房需求等邊界條件，以穩(wěn)定站場總平面設(shè)計(jì)的輸入條件。

2.1 車輛段選址

(1) 選址用地規(guī)模。車輛段選址涉及用地規(guī)模較大，是現(xiàn)代有軌電車工程項(xiàng)目決策的重要組成部分。選址用地規(guī)模直接關(guān)系到站場總平面的穩(wěn)定，是站場總平面設(shè)計(jì)的前提和基礎(chǔ)。在實(shí)際項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程中，選址用地存在設(shè)計(jì)方、業(yè)主方和政府方等各方意見的權(quán)衡和博弈。

(2) 選址周邊控制因素。車輛段選址周邊控制因素主要包括河流、電力高壓走廊、鐵路、高速公路等控制因素。車輛段總圖布置應(yīng)盡量避免與上述控制因素在空間上的沖突，以減少管線遷改和道路、鐵路改移改線，提高車輛段站場總平面布置方案的可實(shí)施性。

(3) 選址長寬比例協(xié)調(diào)。車輛段選址應(yīng)具備足夠的長度和寬度以滿足總圖布置需要。選址長度直接制約試車線長度能否滿足咽喉布置、洗車工藝和出入線縱斷面條件等要求；選址寬度影響運(yùn)用庫與檢修庫間的相互布置關(guān)系，進(jìn)而影響車輛段內(nèi)作業(yè)工藝。

(4) 選址與正線相對位置關(guān)系。一般選址位于線路中部時(shí)，總平面布置宜采用“八”字接軌，以滿足車輛往起終點(diǎn)方向收發(fā)車及洗車等工藝要求；選址位于起終點(diǎn)附近時(shí)，需考慮順向接軌或逆向接軌對總平面布置的影響。

2.2 車輛段配屬車數(shù)

車輛段配屬車數(shù)是站場總平面布置最重要的輸入資料，直接決定站場總平面設(shè)計(jì)工作能否開展。配屬車數(shù)受線路、客流資料、車輛選型、行車組織方案和車輛修程修制等因素共同影響。在項(xiàng)目前期研究階段，由于客流預(yù)測專題可能存在滯后性，在此條件下可采用預(yù)估法估算車輛段配屬車數(shù)，其方法步驟如下：

(1) 步驟1 計(jì)算運(yùn)用車數(shù)N1，其計(jì)算公式為：

(1)

式中:

L——線路長度，km；

v——車輛運(yùn)行速度，km/h;

f——線路的發(fā)車頻率，min/對；

m——處于折返狀態(tài)的車輛數(shù)，本文取2。

根據(jù)目前各城市開通有軌電車的運(yùn)行情況[1]，v通常為20～30 km/h。有軌電車旅行速度受線路交叉路口數(shù)量、站間距、信號控制策略、路權(quán)方式等因素的制約?？紤]到遠(yuǎn)期預(yù)留車站的開通會(huì)導(dǎo)致站間距變小，以及交叉口交通流量隨設(shè)計(jì)年度不斷增大的影響，一般區(qū)間和交叉口有軌電車遠(yuǎn)期旅行速度較初、近期較低，且不宜低于常規(guī)公交。通常遠(yuǎn)期旅行速度可按20～23 km/h取值；f根據(jù)實(shí)際有軌電車項(xiàng)目設(shè)計(jì)取值[2]，遠(yuǎn)期發(fā)車間隔為2.5～5.0 min。由于目前有軌電車線路平交路口普遍較多，交叉口延誤時(shí)間存在不確定性，同時(shí)考慮遠(yuǎn)期線路服務(wù)水平的影響，線路遠(yuǎn)期發(fā)車頻率可按3 min/對取值。

(2) 步驟2 計(jì)算檢修、備用車數(shù)N2，其計(jì)算公式為：

N2=K×N1

(2)

式中：

K——檢備率，該值為檢修車、備用車之和與運(yùn)用車的比值。

根據(jù)文獻(xiàn)[3]，K一般按15%～25%進(jìn)行取值，遠(yuǎn)期一般取20%；根據(jù)文獻(xiàn)[4]，K一般按10%～15%進(jìn)行取值；考慮到項(xiàng)目前期設(shè)計(jì)包容性、旅行速度實(shí)際偏差影響，以及地方差異性，遠(yuǎn)期K可按20%進(jìn)行取值。

(3) 步驟3 計(jì)算配屬車數(shù)N，其計(jì)算公式為：

N=N1+N2

(3)

以蘇州有軌電車2號線工程為例，該線路全長18.157 km，設(shè)置車輛段一處，車輛編組方案按照遠(yuǎn)期5/7模塊混合運(yùn)營方式[5]。根據(jù)車輛段設(shè)計(jì)規(guī)模，遠(yuǎn)期配屬車輛規(guī)?？傆?jì)42輛。根據(jù)上述估算方法，考慮2號線工程高架段長度約6.9 km，獨(dú)立路權(quán)優(yōu)勢明顯，遠(yuǎn)期運(yùn)行速度按23 km/h取值考慮，計(jì)算得到N為41輛，誤差率約為2.4%，估算精度較高。

2.3 車輛工藝和生產(chǎn)辦公用房需求

2.3.1 車輛工藝

車輛工藝主要影響車輛段股道區(qū)庫外線路的布置和連接，對股道庫房在段內(nèi)的分布也產(chǎn)生直接影響。一般情況下，車輛段的工藝主要由車輛運(yùn)用作業(yè)流程和車輛檢修作業(yè)流程構(gòu)成。

(1) 車輛運(yùn)用作業(yè)的一般流程為：入段→洗車→停車或列檢→出段。根據(jù)洗車作業(yè)方式或運(yùn)用庫布置形式的不同，洗車庫可選擇布置于出入線、運(yùn)用庫或走行線一側(cè)。

(2) 根據(jù)車輛段檢修功能的差異，車輛段可分為定修段和大架修段。其周檢/月檢作業(yè)流程一般為：送車入庫→周檢/月檢→交車；定修或大架修作業(yè)流程一般為：送車入庫→定修/大架修→靜調(diào)→動(dòng)調(diào)→交車[6]。根據(jù)定修或大架修的作業(yè)流程，為滿足檢修結(jié)束后上試車線動(dòng)態(tài)調(diào)試的工藝流程，在允許的條件下，試車線應(yīng)盡量靠近檢修庫一側(cè)布置，以避免車輛上線試車過程中切割出入線對車輛運(yùn)用作業(yè)產(chǎn)生干擾。在送車入庫過程中，站場咽喉布置應(yīng)設(shè)置牽出線以滿足車輛從運(yùn)用庫進(jìn)入檢修庫的轉(zhuǎn)線作業(yè)需求。

2.3.2 生產(chǎn)辦公用房需求

車輛段生產(chǎn)辦公用房主要影響車輛段非股道區(qū)的平面布置。非股道區(qū)的建筑單體布置過程中應(yīng)遵循集中布置原則，同時(shí)考慮功能分區(qū)的需求，有條件的情況下股道區(qū)與辦公區(qū)可采用物理設(shè)施隔離。通常情況下，物資總庫宜靠近檢修庫進(jìn)行布置，以減小備品配件的搬運(yùn)距離;變電所應(yīng)靠近用電負(fù)荷中心;綜合樓應(yīng)靠近周邊市政道路;污水處理站宜靠近段址常年主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向位置，且盡量布置于夾角地塊內(nèi)，以節(jié)省用地。

3 車輛段站場總平面布置型式選擇

在條件較好的情況下，站場中的運(yùn)用庫和檢修庫及其咽喉區(qū)域約占車輛段紅線面積的40%，生產(chǎn)辦公用房區(qū)域約占20%，其他股道功能庫房及其線路約占12%，段內(nèi)道路、圍墻、綠化、場坪邊坡等輔助工程約占28%。在用地緊張的條件下，運(yùn)用庫和檢修庫及其咽喉區(qū)域用地占比將會(huì)更高。因此，站場總平面布置的關(guān)鍵在于處理協(xié)調(diào)好運(yùn)用庫和檢修庫在段址內(nèi)的相互布置關(guān)系，以及咽喉區(qū)線路布置和連接關(guān)系。

3.1 平面布置通用型式

現(xiàn)代有軌電車站場總平面布置與地鐵有較多類似之處，如地鐵車輛段常用的橫列式、縱列式和倒裝式布置型式,在有軌電車車輛段中仍然適用。同時(shí)，有軌電車車輛段具有道岔選型靈活的特點(diǎn)，段內(nèi)可采用3#道岔、6#道岔、梯形道岔、雙Y道岔等道岔型式，且車場線最小曲線半徑可達(dá)25 m，咽喉區(qū)布置更加豐富靈活，為運(yùn)用庫與檢修庫的布置關(guān)系提供更多設(shè)計(jì)思路。根據(jù)目前國內(nèi)工程案例，現(xiàn)代有軌電車車輛段站場總平面通用結(jié)構(gòu)型式如圖2所示。

a) 縱列型式

b) 橫列型式

c) 倒裝型式

d) 橫列貫通型式

e) 半倒裝型式

f) 相交型式

3.2 平面布置主要影響因素分析

上述現(xiàn)代有軌電車車輛段站場總平面布置通用結(jié)構(gòu)型式各有特點(diǎn)和適用條件，因此需結(jié)合車輛段用地形狀、道岔型號、工藝要求等因素綜合選擇。各種型式適應(yīng)性分析如表1所示。

表1 現(xiàn)代有軌電車車輛段站場總平面布置通用型式的特點(diǎn)分析[8]

3.2.1 地塊形狀對平面布置的影響

車輛段站場總平面布置中,地塊形狀一般包括長方形、長條形(狹長形)、正方形和凸多邊形等類型。

(1) 長方形地塊。這類地塊條件最優(yōu)，長寬比例協(xié)調(diào)，在長度和寬度條件上較富余，可適應(yīng)縱列型式、橫列型式、倒裝型式和半倒裝型式等的要求。

(2) 長條形地塊。這類地塊為狹長形地塊，主要指其長度和寬度隨地塊斷面變化而變化，且地塊最大長度過長、最大寬度過窄的地塊。這類地塊一般長寬比不協(xié)調(diào)且不固定，通常需要采取功能庫房拆分與重新組合、增加每線停車列位數(shù)、拉長運(yùn)用庫與檢修庫的距離形成啞鈴型布置等措施，來保證站場總平面對地塊的適應(yīng)性，該地塊一般較多應(yīng)用于倒裝結(jié)構(gòu)型式中。

(3) 正方形地塊。這類地塊一般長度與寬度接近，由于地塊長度受限，通常運(yùn)用庫、檢修庫、洗車庫并列布置，且運(yùn)用庫采用貫通形式，以滿足洗車→停車或列檢的工藝要求，一般橫列貫通型式對正方形地塊的適應(yīng)性較好。

(4) 凸多邊形地塊。這類地塊一般表現(xiàn)為地塊的不規(guī)則性，該地塊站場總平面圖中的運(yùn)用庫與檢修庫軸線呈一定的夾角，適用于相交結(jié)構(gòu)型式中。

3.2.2 道岔型號對平面布置的影響

道岔的道岔角和導(dǎo)曲線半徑對咽喉線路的連接產(chǎn)生重要影響，從而影響到咽喉區(qū)與檢修庫、運(yùn)用庫之間的相互關(guān)系。例如，6#道岔角度較小，其咽喉呈梭形結(jié)構(gòu)，導(dǎo)曲線半徑為50 m，且其咽喉軸線很難與運(yùn)用庫或檢修庫保持垂直關(guān)系，因此上述橫列貫通型式、半倒裝型式和相交型式較難適應(yīng)6#道岔選型。3#道岔或梯形道岔由于導(dǎo)曲線半徑為25 m，半徑較小，且道岔角度較大，能有效縮短咽喉長度，以及能夠滿足運(yùn)用庫貫通布置需求。特別地，梯形道岔與橫列貫通的組合型式能夠有效發(fā)揮現(xiàn)代有軌電車車輛段占地節(jié)省的特點(diǎn)[7]。

3.2.3 工藝要求對平面布置的影響

在實(shí)際工程中，工藝對站場結(jié)構(gòu)型式的要求主要表現(xiàn)在洗車工藝(如貫通式洗車、往復(fù)式洗車或盡端式洗車)，運(yùn)用庫是否貫通布置，以及調(diào)車作業(yè)進(jìn)路是否順暢等方面。

4 結(jié)語

本文從工程實(shí)際出發(fā)，總結(jié)了現(xiàn)代有軌電車車輛段站場總平面布置的工作思路，分析了相關(guān)影響因素與總平面布置的作用關(guān)系，歸納了6種通用的總平面布置型式，并從地塊形狀、道岔類型和工藝特點(diǎn)對各種型式進(jìn)行了適應(yīng)性分析，為現(xiàn)代有軌電車車輛段站場總平面布置提供了設(shè)計(jì)思路和方法。