關于軌道交通既有車輛基地ATC改造的研究

朱文寅

摘 要：隨著城市軌道交通的高速發(fā)展，越來越多的城市即將邁入大修更新改造時期，上海地鐵歷時30多年的發(fā)展，已形成了超大規(guī)模網絡運營，路網半數設備從年限和技術標準上都到了不得不改造的階段。圍繞日益爆發(fā)的高峰時段客流擁擠、運力不足問題，上海地鐵在進一步挖潛提質增效的工作中，聚焦了車輛基地出入庫能力改造，也是上海地鐵大修更新改造初期形成的設備大修同步實現運能提升的策劃模式。本文重點聚焦上海地鐵既有車輛基地ATC改造的研究，從車輛基地改造的需求分析，改造工程的難點攻克和ATC車輛基地的生產模式轉變三個方面進行分析，從而拓寬車輛基地改造的研究范圍，全面提出相關改造建議，最終指導既有車輛基地更新改造。

關鍵詞：既有車輛基地ATC改造;需求分析;難點攻克;生產模式轉變

中圖分類號：U239.5 文獻標識碼：A

0 引言

隨著上海地鐵步入超大規(guī)模網絡運營階段，早期建成的線路不得不承擔著高負荷的運營任務，網絡化大客流已成為了常態(tài)。上海地鐵作為連接長三角一體化發(fā)展對外交通樞紐的重要窗口，其客流增長趨勢較為明顯，同時上海作為國際化大都市，不斷承擔、舉辦著國家級重大會展活動，因此對于軌道交通的出行保障、乘客服務、行車密度提出了更高的要求和挑戰(zhàn)。巨大運營壓力下，隨之而來的延長運營、進一步增能和提升列車運行的準點率等工作，與日常運維管理矛盾和不匹配顯得越來越突出。本文圍繞“高品質”運營保障下，分析既有車輛基地ATC改造的需求和改造的難點，形成改造對策為后續(xù)既有車輛基地ATC改造提供借鑒。

1 上海地鐵車輛基地現狀和服務水平

隨著上海地鐵網絡規(guī)模的快速擴張，設施設備數量也在迅速增長。截止至2021年底，路網共有運營線路18條，運營里程816公里，路網配屬列車為930列/5 651輛，早高峰最大用車數達749列/4 597輛，承接各線路配屬列車停放的車輛基地數量28座。圍繞車輛基地支撐日常運營保障的角度，綜合評估對運營影響的重要性，歸納車輛基地能力評價主要表現為停車能力、出入庫能力、檢修配套和智慧化程度。

1.1 停車能力

車輛基地停車能力主要表現為滿額停車能力、實際停放能力和具備發(fā)車能力的列位數。其中滿額停車能力為車輛基地理論的停車列位數，包含停車列位、檢修列位、靜調線、吹掃線等;實際停放能力為依據上海各車輛基地服務線路的數量和生產任務的壓力，基于一場一線的車場預留1列位空閑，一場多線的車場以及架大修資源車場預留3列位空閑的原則，用于電客列車停放的停車列位數;具備發(fā)車能力的列位數為停車列位具備信號條件和位置，滿足列車一次性調車至總出發(fā)信號機或直接出庫。

1.2 出庫能力

車輛基地出庫能力為兩列車位于車輛基地最惡劣的位置間隔下，基于出庫方向辦理進路的單線發(fā)車能力間隔。發(fā)車能力主要與信號系統(tǒng)設計密切相關，上海地鐵現狀車輛基地目前可分為三類：列車聯(lián)鎖進路出庫、列調結合方式出庫和ATC模式出庫。其中ATC模式出庫在效率和安全方面都達到了最優(yōu)，是目前既有車輛基地改造和新線建設的主要方向。

1.3 檢修配套

車輛基地的檢修配套主要表現為車輛基地設計和工藝設施設備，其中車輛基地設計主要包含生產區(qū)和生活區(qū)劃分、停車庫、檢修庫（雙周、雙月檢庫、定修庫、架修、大修庫）、生活設施（DCC、信號樓、司機公寓等）、試車線;工藝設施設備主要包含不落輪鏇床、洗車機、架車機、懸臂吊等。

1.4 智慧化程度

車輛基地智慧化程度主要表現為自動化派班、列車綜合自檢、列車喚醒/休眠、綜合監(jiān)控的應用、多專業(yè)的一體化管理、自動收發(fā)車等功能。上海地鐵目前車輛基地智慧建設程度僅基于全自動駕駛場景下的功能實現，缺乏對于場段生產管理、信息化業(yè)務共享、各專業(yè)設備監(jiān)控、施工資源管理等多方面的智能化聯(lián)動建設，因此大部分車輛基地仍存在作業(yè)復雜且繁瑣，自動化、智能化程度低，作業(yè)計劃依靠人工等問題。

2 車輛基地改造需求分析

2.1 出庫能力提升需求分析

根據上海地鐵目前高峰時段客流出行特征，路網半數以上線路高峰滿載率超過或接近100%，因此增能研究工作刻不容緩。為匹配路網高密度行車和延長運營需求，車輛基地早高峰發(fā)車能力與滿足夜間維修天窗時間的沖突問題顯得尤為明顯。首先車輛基地夜間檢修維護作業(yè)涉及多個專業(yè)，并且

車輛日檢任務較重，同時還是存在動車調試、停電等檢修工作，因此夜間維修天窗時間需保證4小時。其次路網內多條線路的延長運營帶來最后一列回庫列車普遍需次日1：00以后回到車輛基地。最后為保證次日早高峰前運營列車全部完成出庫，巡道列車需在5點前出庫。為解決延長運營、大量檢修任務及高密度行車之間的聯(lián)鎖矛盾，提升車輛基地出庫能力，壓縮早高峰車輛基地出車時間，滿足各方面需求。

2.2 車輛基地自動化防護提升需求分析

車輛基地相比正線主要表現為場內股道和道岔較多、調車作業(yè)頻繁以及大量的試車、洗車等作業(yè)，并且工程車、檢測車及人工作業(yè)的穿插造成車輛基地平行作業(yè)場景復雜，依靠人為管理和控制，車輛基地時有發(fā)生冒進信號、異物侵限、擠岔脫軌、沖撞車擋等安全事故。因此，通過技術手段提升車輛基地自動化防護能力，從而更安全、更可靠地實現平行作業(yè)、多專業(yè)穿插施工等模式，提升車輛基地作業(yè)效率。

參照全自動駕駛線路車輛基地建設，對標既有車輛基地ATC改造，深入分析防護提升需求，存在以下車輛基地安全改善：

（1）車輛基地設置無人區(qū)（自動化區(qū)），非施工及接發(fā)車時段，禁止人員進出，避免造成人車沖突。（2）自動化區(qū)的部分調車進路作業(yè)可由列車進路取代，列車股道調轉具備ATC防護。（3）設置SPKS封區(qū)保護、隔離欄及門禁等相關防護措施，避免人工作業(yè)情況下列車自動行駛。（4）車載信號狀態(tài)的提前檢測，在車場內可及時發(fā)現定位情況、通信情況，并增加遠程檢修手段。

2.3 車場一體化管理需求分析

隨著車輛數和運能需求的極速提升，對車場的業(yè)務作業(yè)能力也有了更高的要求，車輛基地作為一個類似控制中心的存在，主要具有包括車場運營生產組織、行車組織、檢修施工管理及生活區(qū)管理的業(yè)務，原有的管理方式已經不能滿足目前車場的生產需求，尤其在列車派班管理、車場資源統(tǒng)籌、專業(yè)聯(lián)動影響等一體化管理需求待進一步完善和提升。

（1）列車派班管理：列車檢修計劃匹配車輛基地出入庫計劃。（2）車場資源統(tǒng)籌：車場資源碎片化且可視化，提升作業(yè)點申請效率。（3）專業(yè)聯(lián)動影響：如車輛基地供電設備對車輛啟動和發(fā)車的影響、對檢修和調車作業(yè)的影響等。

3 改造難點的分析和建議

結合既有線路延時運營需要，為滿足夜間維護保障窗口時間需求，須進一步提升部分線路車場的發(fā)車效率，對車場出庫模式進行改造提升。目前上海地鐵已啟動多個既有車輛基地ATC改造工作，其中7號線陳太路基地作為上海地鐵首個單獨完成車輛基地ATC改造的工程，期間從設計到實施，最后直至割接投運面臨諸多改造難點。

3.1 車庫軌道長度無法滿足ATP/ATO回庫對位停車

既有車輛基地由于早期建設，建設用地考慮有限，不同于ATC車輛基地的用地需求。其中早期建設的停車列檢庫停車點至車擋（不含車擋長度）距離無法滿足不小于15米，以及雙列位的停車列檢庫A股停車點至B股停車點距離無法滿足不小于遠期最大列車長度加20 m。因此改造時期，信號系統(tǒng)計算安全防護距離時無法滿足自動駕駛對位停車的安全防護余量，造成列車自動回庫停車后會距離停車點一段距離，需采用人工駕駛列車RMF對位停車。

對策與建議：

（1）工程項目規(guī)劃初期，充分勘探車場軌道延伸條件，研究軌道延長可能。（2）聚焦車擋改造，早期建設的車庫一般采用月牙式車擋，其設計為防撞3 km/h，且無法停止在額定速度撞擊下的列車，易造成車輛脫軌;車輛撞擊時，車輪前部的車輛車架下的部件均會受到損壞?？刹捎靡簤壕彌_車擋，省安裝空間的同時，其設計為防撞5 km/h?；谏鲜鲎兓?，軌道專業(yè)提資信號系統(tǒng)設計，適當進行防護距離縮小的設計。

3.2 全面對道岔軌道絕緣是否侵限進行判定

既有車輛基地早期建設時，依據地鐵設計標準“按照絕緣節(jié)距離警沖標小于3.5 m時候即可判定為非限絕緣”，然而在ATC車輛基地改造中，ATC系統(tǒng)防護的設計要求判定是否侵限需根據車輛提資的外懸量加車鉤長度，再加上倒溜防護距離1 m，絕緣節(jié)距警沖標距離需大于該數值即可判定為非侵限絕緣，否則侵限絕緣，需進行相應的聯(lián)鎖防護設計，大大降低列車出庫效率。如上海地鐵7號線，車輛外懸掛4.12 m，倒溜防護1 m，因此小于5.12 m即判定為侵限絕緣。

對策與建議：

工程項目規(guī)劃初期，應充分考慮既有車輛基地侵限絕緣整改的費用，開展系統(tǒng)設計前完成相應的絕緣節(jié)整改，必要時進行軌道更換。

3.3 庫內SPKS物理隔離欄布置和安裝較難

（1）SPKS物理隔離圍欄影響消防設施和分區(qū)。SPKS物理隔離區(qū)域按既有車場結構柱劃分后形成多個封閉區(qū)域，原消防栓箱只能滿足當前封鎖區(qū)域，嚴重影響了原消防設施覆蓋范圍，且圍欄高度過高，對輔房消防設施要求造成影響。

（2）SPKS物理隔離圍欄影響作業(yè)通道。既有車輛基地改造項目均針對老庫進行改造，因土建限制，普遍存在圍欄安裝在保證限界前提下，輔房側圍欄安裝后將導致過道變窄，影響人員出入和貨物運輸。尤其對日常作業(yè)和管理造成嚴重影響，如作業(yè)登記要點、司機登乘以及工具運輸等。

（3）容易遺漏ATC車場SPKS的門禁系統(tǒng)設計。既有車輛基地改造初期缺乏對門禁系統(tǒng)設計考慮，主要表現為門禁系統(tǒng)是否接入車輛基地門禁網絡，或是獨立組網建設門禁系統(tǒng)。

對策與建議：

（1）工程項目規(guī)劃初期，若有條件對車場消防設施、管道等進行一并改造，并建設地下作業(yè)通道，滿足物理隔離圍欄安裝同時解決日常作業(yè)影響問題。

（2）庫內每個SPKS分區(qū)以不同顏色區(qū)分及在防護末端設置相應顏色的標識牌，信號系統(tǒng)在庫內范圍設置25 km/h永久限速，以出庫信號機為邊界，列車越過出庫信號機后釋放限速，出庫能力相對降低，總體可滿足單線出庫120 s要求。

4 結論

在運能運量矛盾不斷突出的階段，提升高密度行車能力和高品質運營質量，是各城市地鐵不得不面對的問題。本文聚焦既有車輛基地ATC改造研究，分析上海地鐵現狀，通過全面提升出庫能力，解決延長運營、維修天窗不足、增能無法保障等問題。其次從設施設備改造入手，基于系統(tǒng)能力提升同時考慮智慧化建設，深入分析車輛基地改造需求，以信號系統(tǒng)能力提升為主線，同步考慮專業(yè)配套和智慧化管理建設。最后通過上海地鐵7號線既有車輛基地ATC改造的經歷，總結車輛基地改造的難點，包括土建條件受限、設計標準落后、系統(tǒng)防護保守等改造難點，并從工程規(guī)劃考慮、關聯(lián)專業(yè)研究以及改造實施過程三個方面提出了對策與建議，為后續(xù)軌道交通既有車輛基地ATC改造提供參考。

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