成渝中線高速鐵路車輛設(shè)備布局研究

王利鋒 李偉東 王利軍 代宗權(quán) 胡 帆

(中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司， 成都 610031)

從工程項目管理角度來看，布局研究屬于項目前期階段的工作內(nèi)容，相較于準(zhǔn)備、實施等其他階段，其投入的時間和工作量較少，但對整個工程效益的影響卻很大，布局決策失誤往往會導(dǎo)致重大投資損失[1]。

鐵路工程車輛設(shè)備布局在宏觀層面上主要研究項目建設(shè)的必要性、可能性、可行性、合理性以及何時投資、在何地建設(shè)、如何實施等重大問題，并進(jìn)行科學(xué)論證和多方案比選。在微觀層面上主要研究車輛設(shè)備的布點(diǎn)、性質(zhì)、規(guī)模。就車輛專業(yè)設(shè)計而言，主要從微觀層面著手，折射宏觀理念及價值。

成渝中線高速鐵路線路設(shè)計速度按照預(yù)留400 km/h 考慮，是目前我國乃至世界設(shè)計運(yùn)營時速最高的高速鐵路[2]。成渝中線高速鐵路引入成都、重慶樞紐車輛設(shè)計內(nèi)容復(fù)雜，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

(1)成都和重慶樞紐客站分工調(diào)整，引起客車設(shè)備布點(diǎn)調(diào)整。

(2)設(shè)計年度樞紐鐵路建設(shè)復(fù)雜，各個項目對動車組設(shè)備布局相互影響。

(3)客車、動車組修程修制以及檢修技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)變化，引起規(guī)模需求及設(shè)備配置標(biāo)準(zhǔn)變化。

(4)動力集中動車組投入使用，增加了運(yùn)用檢修新需求。

1 三階段法框圖

成渝中線高速鐵路車輛設(shè)備布局體現(xiàn)了多因素、多變量等特點(diǎn)，提出采用“三階段法”工程設(shè)計方法。理清設(shè)計過程，提煉關(guān)鍵詞，實現(xiàn)工程設(shè)計系統(tǒng)化。三階段分別為資料收集、需供分析和布局方案[3]，如圖1所示。

圖1 三階段法框圖

1.1 資料收集階段

該階段的主要工作內(nèi)容包括：收集既有現(xiàn)狀資料、落實路網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)情況、明確客站分工、整備技術(shù)指標(biāo)、計算整備需求等。該階段研究內(nèi)容展現(xiàn)了項目的多因素、復(fù)雜性等特點(diǎn)。

資料收集是布局研究的基礎(chǔ)。該階段工作量大，需詳細(xì)收集訊息、認(rèn)真計算、仔細(xì)核對，甄別訊息和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、完整性，為工程設(shè)計提供可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1.2 需供分析階段

該階段的主要工作內(nèi)容包括：根據(jù)整備工作量計算需求，分析既有生產(chǎn)力布局供給的適應(yīng)性和缺口情況，綜合研究布局功能、能力、效率等多個變量，進(jìn)行多方案比選研究，做到客觀、公正。該階段工作需綜合應(yīng)用比較、推理、判斷等多種邏輯思維方式。

布局需供分析是布局研究的重要保障。根據(jù)需求，逆向研究現(xiàn)狀供給，系統(tǒng)分析布點(diǎn)需求、功能性質(zhì)、規(guī)模缺口等，為下階段決策提供最直接的信息。

1.3 布局方案階段

該階段的主要工作內(nèi)容包括：根據(jù)方案比選研究結(jié)論，綜合工程技術(shù)、建設(shè)工期、投資等自然、社會多個因素，確定設(shè)計原則，進(jìn)行決策，提出推薦方案，對存在的問題提出合理化建議。

布局方案是布局研究的關(guān)鍵。布局方案也是最復(fù)雜，最艱難的一項內(nèi)容，體現(xiàn)設(shè)計工程師精妙的決策能力。要做到、做好這一點(diǎn)，有時需從工程哲學(xué)角度，詮釋工程的科學(xué)性、社會性、創(chuàng)造性、非唯一性、選擇性、妥協(xié)性。

2 資料收集

2.1 既有現(xiàn)狀

成都、重慶樞紐既有客車整備設(shè)備、動車組運(yùn)用設(shè)備如表1、表2所示。

表1 既有客車整備設(shè)備表

表2 既有動車組運(yùn)用設(shè)備表

2.2 路網(wǎng)建設(shè)

根據(jù)路網(wǎng)規(guī)劃，設(shè)計年度成都樞紐規(guī)劃14條鐵路，其中既有7條(西成、成渝高速鐵路、遂成、寶成、成渝、成昆、成貴)，在建2條(成自、成蘭)，擬建5條(成格、川藏、成達(dá)萬、成金三、成渝中線)；重慶樞紐規(guī)劃鐵路19條，其中既有10條(成渝高速鐵路、遂渝、蘭渝、樞紐、襄渝、成渝、渝懷、川黔)，在建2條(渝萬城際、渝昆)，擬建7條(蘭渝高速鐵路、渝萬高速鐵路、渝宜高速鐵路、渝湘高速鐵路、渝貴高速鐵路、成渝中線)。

2.3 客站分工

成渝中線高速鐵路引入樞紐分別接入成都站、重慶北站，引起客站分工調(diào)整。成都、成都東、天府站辦理動車組始發(fā)作業(yè)，十陵南站辦理普速客車始發(fā)作業(yè)。重慶西、重慶東、重慶北、重慶站辦理動車組始發(fā)作業(yè)，重慶西、重慶東、重慶北辦理普速客車始發(fā)作業(yè)。

2.4 整備需求

2.4.1 客車整備

(1)技術(shù)指標(biāo)

采用TB 10029-2019《鐵路客車車輛設(shè)備設(shè)計規(guī)范》規(guī)定的整備技術(shù)指標(biāo)。

(2)工作量計算

客車整備工作量如表3所示。

表3 客車整備工作量計算表

另外，成都、重慶樞紐均開行部分動力集中動車組，但不影響整備線總規(guī)模。

2.4.2 動車運(yùn)用設(shè)備

(1)技術(shù)指標(biāo)

根據(jù)成都鐵路局動車組修程修制改革意見，一、二級修標(biāo)準(zhǔn)為：300～350 km/h運(yùn)營動車組，檢修周期采用48 h機(jī)檢(或人機(jī)分工)+72 h人工技檢交替的作業(yè)方式；200～250 km/h運(yùn)營動車組，檢修周期采用48 h機(jī)檢(或人機(jī)分工)+96 h人工技檢交替的作業(yè)方式；200 km/h及以下運(yùn)營動車組，檢修周期不大于 6 000+600 km或96 h[4-5]。

(2)工作量計算

動車組運(yùn)用設(shè)備工作量如表4所示。

表4 動車組運(yùn)用設(shè)備工作量計算表(條)

3 需供分析

3.1 成都樞紐

3.1.1 客車設(shè)備

(1)因客站分工調(diào)整，普速客車始發(fā)作業(yè)搬遷至十陵南站，在客站附近需配套建設(shè)客車技術(shù)整備所。

(2)十陵南客車技術(shù)整備所近期需整備及車底停留線14條，遠(yuǎn)期需15條。調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，2020年常態(tài)整備量32列，考慮春運(yùn)增加臨客12列，共44列，需整備線19條。十陵客車技術(shù)整備所預(yù)計2025年建成，屆時普客預(yù)計減少3列，整備線減少1條，需18條。

(3)若客車段修設(shè)備維持既有位置不變，由于段修和整備設(shè)備分設(shè)，段修取送車路徑可從十陵南經(jīng)石板灘、成都站進(jìn)入成都車輛段，每6 d送1次段修車輛；若考慮管理的方便性，避免取送客車，可考慮將段修設(shè)備一并搬遷至十陵南站附近。

3.1.2 動車運(yùn)用設(shè)備

按照原規(guī)劃布點(diǎn)，成都動車所承擔(dān)成都站和成都東站，天府動車所承擔(dān)天府站。

(1)成都動車運(yùn)用所近期需檢查線23條、存車線174條，遠(yuǎn)期需檢查線29條、存車線201條，近、遠(yuǎn)期檢查線和存車線均存在缺口。

(2)天府動車運(yùn)用所近期需檢查線4條、存車線24條，遠(yuǎn)期需檢查線4條、存車線29條，近、遠(yuǎn)期檢查線和存車線均有富余。

(3)本線引入成都站近期需檢查線3條、存車線19條，遠(yuǎn)期需檢查線4條、存車線24條。

(4)從樞紐總體研究，近期檢查庫線基本滿足需求，存車線存在缺口。成都樞紐動車組運(yùn)用設(shè)備近期規(guī)模缺口如圖2所示。遠(yuǎn)期檢查線存在少量缺口，存車線存在較大缺口。

圖2 成都樞紐動車組運(yùn)用設(shè)備近期規(guī)模缺口圖

3.2 重慶樞紐

3.2.1 客車設(shè)備

(1)根據(jù)客站分工，近期由重慶西客車技術(shù)整備所和重慶東客車存車場承擔(dān)樞紐客車整備作業(yè)需求。

(2)既有重慶客車技術(shù)整備所預(yù)計在2020年底關(guān)停，既有重慶北客車技術(shù)整備所預(yù)計在2021年關(guān)停，屆時搬遷至重慶西客車技術(shù)整備所。

(3)重慶西客車技術(shù)整備所近、遠(yuǎn)期需整備及車底停留線7(8)條，既有滿足需求。重慶東客車存車線近、遠(yuǎn)期需存車線3條，既有滿足需求。

(4)既有重慶西客車技術(shù)整備所、在建重慶東客車存車場均不滿足動力集中動車組作業(yè)條件。

3.2.2 動車運(yùn)用設(shè)備

(1)重慶西動車所近期檢查線富余4條、存車線富余19條；遠(yuǎn)期檢查線富余7條、存車線富余14條。

(2)重慶北動車所近期需檢查線缺口4條、存車線缺口23條；遠(yuǎn)期檢查線缺口5條、存車線缺口 43條。

(3)重慶東動車運(yùn)用所近期檢查線富余3條、存車線富余5條；遠(yuǎn)期檢查線富余5條、存車線缺口1條。

(4)本線引入重慶北站近期需檢查線0.5條、存車線3條，遠(yuǎn)期需檢查線0.6條、存車線4條。

(5)從樞紐總量分析，近期檢查線滿足需求，存車線略有缺口，重慶樞紐動車組運(yùn)用設(shè)備近期規(guī)模缺口如圖3所示。遠(yuǎn)期檢查線可滿足需求，存車線存在較大缺口。

圖3 重慶樞紐動車組運(yùn)用設(shè)備近期規(guī)模缺口圖

4 布局方案

4.1 設(shè)計原則

成渝中線高速鐵路的建設(shè)對成都、重慶樞紐客車、動車組運(yùn)用設(shè)備影響較大，綜合考慮功能、能力、用地等因素，確定設(shè)計原則如下：

(1)客車設(shè)備

成都樞紐遷建的客車整備設(shè)備規(guī)模不僅需滿足近、遠(yuǎn)期需求，還需考慮開通期作業(yè)需求。

(2)動車組運(yùn)用設(shè)備

根據(jù)修程修制改革，研究動車運(yùn)用所檢查線和存車線需求，根據(jù)樞紐路網(wǎng)建設(shè)及客站分工，結(jié)合動車組設(shè)備周邊用地條件等因素，確定主要矛盾，合理確定車輛布局方案。

4.2 成都樞紐

4.2.1 客車設(shè)備

(1)新建十陵南客車技術(shù)整備所。新建整備線12條、車底停留線6條，承擔(dān)樞紐普速客車及其他集中動車組整備作業(yè)需求，滿足樞紐近、遠(yuǎn)期客車整備作業(yè)需求，也適應(yīng)初期需求；新建存車線5條，結(jié)合雙流客車技術(shù)整備所存車線6條，基本滿足樞紐近期散車存放需求。

(2)考慮投資控制，維持既有段修設(shè)備位置不變；考慮遠(yuǎn)期發(fā)展需求，在十陵南客車技術(shù)整備所預(yù)留段修用地。

4.2.2 動車運(yùn)用設(shè)備

(1)成都動車運(yùn)用所檢查線、存車線近遠(yuǎn)期缺口較大，其主要原因在于成都動車運(yùn)用所承擔(dān)了兩個車站的動車組運(yùn)用作業(yè)。從整個樞紐來看，成都站附近動車運(yùn)用設(shè)備的主要矛盾是緩解存車線缺口問題，近期檢查線缺口可由天府動車運(yùn)用所補(bǔ)充解決。因此，本次利用既有成都客車技術(shù)整備所用地新建成都動車存車場，新建存車線31條，滿足了本線引入成都站動車組運(yùn)用作業(yè)需求，同時也緩解了成都站附近動車組存車能力緊張的問題。

(2)天府動車運(yùn)用所規(guī)劃規(guī)模較大。近、遠(yuǎn)期天府動車運(yùn)用所可分擔(dān)成都東站始發(fā)列車36對，通過成自工程新建的2條聯(lián)絡(luò)線接發(fā)車。經(jīng)測算，通道能力滿足需求。

(3)目前，部分鐵路局已經(jīng)開展了“300～350 km/h運(yùn)營動車組檢修周期采用48 h機(jī)檢(或人機(jī)分工)+96 h人工技檢交替的作業(yè)方式”驗證工作，未來修程修制改革將進(jìn)一步延長一級修入庫周期，屆時檢查線需求將降低。因此，遠(yuǎn)期樞紐檢查線可滿足需求；利用成都站、成都東站、成都南站、成都西站及天府站的部分到發(fā)線和樞紐周邊的存車場進(jìn)行存車，可滿足成都樞紐動車組存車需求。

4.3 重慶樞紐

4.3.1 客車設(shè)備

(1)由于成渝中線高速鐵路不開行普速客車，也未改變樞紐原規(guī)劃的普速客車設(shè)備布局，因此從工程設(shè)計范圍角度分析，可維持既有普速客車設(shè)備不變。

(2)從樞紐功能角度研究，應(yīng)規(guī)劃建設(shè)動力集中動車組整備設(shè)備，納入其他工程研究。

4.3.2 動車運(yùn)用設(shè)備

(1)成渝中線高速鐵路引入動車運(yùn)用需求較小，可不新建工程。重慶北站動車運(yùn)用設(shè)備缺口可納入渝宜、渝貴等工程研究。

(2)重慶西動車所、重慶東動車所維持既有規(guī)模不變[6]。

5 結(jié)論

本文通過“三階段法”對成渝中線高速鐵路車輛設(shè)備布局進(jìn)行研究，得到以下主要結(jié)論：

(1)工程設(shè)計理論化是工程設(shè)計方法論發(fā)展的方向。借鑒學(xué)科理論的嚴(yán)謹(jǐn)性、系統(tǒng)性理念研究工程設(shè)計，可使設(shè)計成果更具科學(xué)性、合理性。特別是針對成渝中線高速鐵路多變量、多因素的特點(diǎn)，理論化的研究更能體現(xiàn)出其系統(tǒng)性優(yōu)勢[7]。

(2)動力集中動車組的投入運(yùn)營給既有生產(chǎn)力布局帶來了新的功能需求，追蹤車輛技術(shù)發(fā)展，合理建設(shè)整備配套設(shè)備，做到既能滿足需求，又不閑置設(shè)備。

(3)動車組機(jī)檢方式的推廣、先進(jìn)檢測技術(shù)及健康管理技術(shù)的使用，將引起動車組修程修制的進(jìn)一步改革，屆時將延長檢修周期，縮短庫停時間，檢查庫線需求將減少，存車線需求將增加[8]。

(4)未來樞紐將普遍存在存車線缺口問題，研究利用車站到發(fā)線存車將是一個挖潛方向。

(5)從成都動車所缺口情況及全路動車所布局分析，動車運(yùn)用所布點(diǎn)宜按“一站一所”方式布置，檢查線建設(shè)規(guī)模宜為8～12條，存車線宜為50～80條。