全自動車輛基地停車列檢庫檢修通道設(shè)計研究

韓志彬 張 政 王鵬博

(1.北京城建設(shè)計發(fā)展集團(tuán)股份有限公司， 100037， 北京； 2.武漢地鐵集團(tuán)有限公司， 430030， 武漢∥第一作者，工程師)

全自動運行系統(tǒng)作為新一代城市軌道交通模式，在國內(nèi)已得到大力推廣。車輛基地作為城市軌道交通的重要組成部分，也有必要提高其自動化水平。本文對城市軌道交通全自動車輛基地(以下簡為“全自動車輛基地”)停車列檢庫的設(shè)計要點進(jìn)行探討，為今后自動化車輛基地的設(shè)計提供參考。

1 全自動車輛基地的特點

全自動車輛基地按功能劃分成自動運行區(qū)和非自動運行區(qū)(如圖1所示)。其將正線對列車的運營控制權(quán)由車站延伸至場段的自動運行區(qū)，以控制列車運行及排列進(jìn)路等[1]，提高車輛的利用率和行車的自動化水平。自動運行區(qū)與非自動運行區(qū)之間通過隔離網(wǎng)、柵欄門等設(shè)施進(jìn)行物理隔離[2]。柵欄門設(shè)有門禁系統(tǒng)，以保證人員和列車運行安全。列車在自動運行區(qū)與非自動運行區(qū)之間的轉(zhuǎn)換軌處進(jìn)行運行模式切換。自動運行區(qū)包括停車列檢庫、洗車庫、咽喉區(qū)和出入段線等。停車列檢庫作為自動運行區(qū)的重要組成部分，用于列車停放、列檢和車內(nèi)保潔等。它對場段的收發(fā)車作業(yè)、檢修效率及安全管理影響較大。自動運行區(qū)的停車列檢庫與常規(guī)停車列檢庫存在諸多差異。其庫內(nèi)設(shè)若干防護(hù)分區(qū)并設(shè)有供人員通行的檢修通道等，通道門設(shè)置門禁系統(tǒng)，以方便對人員進(jìn)行管理。

圖1 全自動車輛基地分區(qū)示意圖Fig.1 Zoning diagram of fully automated vehicle depot

2 全自動車輛基地停車列檢庫與常規(guī)停車列檢庫的差異

2.1 設(shè)計方案的差異

全自動車輛基地停車列檢庫與常規(guī)停車列檢庫的設(shè)計差異主要體現(xiàn)在運用管理方式、庫房長度、列車安全防護(hù)距離、防護(hù)分區(qū)、檢修通道和檢查坑的設(shè)置等。

常規(guī)停車列檢庫屬于DCC(車輛基地控制中心)管理。其庫內(nèi)人員可方便到達(dá)任意位置，且?guī)靸?nèi)檢查坑數(shù)量為常規(guī)停車列檢股道的50%。

全自動車輛基地停車列檢庫布置于自動運行區(qū)，庫內(nèi)劃分防護(hù)分區(qū)并設(shè)有通往各分區(qū)的檢修通道，通道出口設(shè)置門禁[3]，以保證人員進(jìn)出安全。其庫后隔離網(wǎng)對應(yīng)每個分區(qū)設(shè)有柵欄門，主要供手推車、移動式清掃車進(jìn)出防護(hù)分區(qū)用。柵欄門設(shè)置門禁，且通常處于鎖閉狀態(tài)[4-5]。

每天城市軌道交通車輛運營結(jié)束后留給車輛檢修的時間較短，為方便檢修、提高作業(yè)效率和減少調(diào)車作業(yè)，全自動車輛基地停車列檢庫內(nèi)所有股道均設(shè)立柱式檢查坑[6]。股道長度除滿足檢修工藝需求外，還要滿足信號防護(hù)及列車間安全距離要求。庫房長度通常在常規(guī)設(shè)計基礎(chǔ)上增加20～30 m，前后列車間的安全距離一般不小于20 m，庫尾列車端部距車擋的安全距離不小于15 m[7]。

2.2 進(jìn)出庫流程的差異

常規(guī)車輛基地的運用車從正線進(jìn)入車輛基地時，需要在出入段線與段內(nèi)站場線路之間停車或減速慢行，以便進(jìn)行正線和基地內(nèi)管理權(quán)的移交;列車按照計算機聯(lián)鎖設(shè)備和信號機的狀態(tài)信息進(jìn)入停車列檢庫，列車入庫后需要司機手動停車。列車從庫內(nèi)進(jìn)入正線流程與之相反。進(jìn)行列檢作業(yè)時，DCC確認(rèn)作業(yè)股道斷電及安全接地后，可允許檢修人員進(jìn)行作業(yè)。

全自動車輛基地的運用車從正線進(jìn)入停車列檢庫時，不需要停車進(jìn)行管理權(quán)的移交，便可直接進(jìn)入庫內(nèi);列車入庫后自動停車，無需司機參與，提高了行車自動化水平。列車出庫流程則與之相反。白天退出高峰運營的列車返回停車列檢庫時，優(yōu)先選擇一個防護(hù)分區(qū)停車，當(dāng)停滿后可停放在下一個防護(hù)分區(qū)；晚上結(jié)束運營的列車回庫時，也先集中停放在一個防護(hù)分區(qū)，停滿后依次停放在其他分區(qū)[8]。作業(yè)人員按列檢管理規(guī)程進(jìn)入目標(biāo)分區(qū)并進(jìn)行檢修作業(yè)。檢修人員進(jìn)出庫管理流程如圖2所示。

3 全自動車輛基地停車列檢庫設(shè)計研究

在設(shè)計全自動車輛基地停車列檢庫時，需考慮列車間的安全防護(hù)距離，以保證人員安全和不影響收發(fā)車作業(yè)等。停車列檢庫庫內(nèi)設(shè)置檢修通道及出入口，出入口設(shè)置門禁。信號系統(tǒng)為各防護(hù)分區(qū)設(shè)計邏輯關(guān)系并提供隔離功能。當(dāng)門禁處于激活狀態(tài)時，通過信號系統(tǒng)封鎖目標(biāo)分區(qū)，將分區(qū)進(jìn)路鎖閉，禁止分區(qū)內(nèi)收發(fā)車和調(diào)車作業(yè)，作業(yè)人員通過檢修通道進(jìn)入目標(biāo)分區(qū)。

圖2 全自動車輛基地檢修人員進(jìn)出庫管理流程

3.1 庫內(nèi)防護(hù)分區(qū)設(shè)計

為不影響停車列檢庫內(nèi)列車運行和保證檢修作業(yè)時人員與設(shè)備安全，將庫內(nèi)股道劃為若干防護(hù)分區(qū)，分區(qū)之間通過隔離網(wǎng)進(jìn)行物理分隔，每個防護(hù)分區(qū)內(nèi)有2～3股道。當(dāng)某一分區(qū)有人作業(yè)時，不影響其他分區(qū)的列車運行，以提高運營靈活性。

若庫內(nèi)股道為1線2列位或1線3列位時，則在庫中列車間地面位置設(shè)置中通道，分區(qū)之間通過隔離網(wǎng)和柵欄門進(jìn)行分隔。中通道的庫門和柵欄門設(shè)置門禁，通常處于鎖閉狀態(tài)，當(dāng)有機動車或消防車等車輛通行或發(fā)生緊急情況時，釋放門禁權(quán)限，使之處于激活狀態(tài)，便可打開用于通行。中通道設(shè)置如圖3所示。

圖3 列檢庫內(nèi)中通道設(shè)置示意圖

3.2 庫內(nèi)檢修通道設(shè)計方案

3.2.1 檢修通道位置選擇

根據(jù)停車列檢庫設(shè)計規(guī)模及方案不同，庫內(nèi)檢修通道可以設(shè)置在庫前、庫中或者庫前與庫中同時設(shè)置。通過貫通全庫的檢修通道和庫后通道，將庫內(nèi)各防護(hù)分區(qū)聯(lián)通起來，并在各分區(qū)通道出口位置設(shè)置門禁，清掃、列檢及司機等人員在目標(biāo)分區(qū)通道入口處刷門禁卡，門禁系統(tǒng)被激活后，人員可到達(dá)目標(biāo)分區(qū)。

若庫內(nèi)股道為1線3列位，則檢修通道可設(shè)置在庫門內(nèi)平過道和列車之間的位置；若庫內(nèi)股道為1線2列位，則檢修通道可設(shè)置在庫門內(nèi)平過道或庫中位置；若庫內(nèi)股道為1線1列位，則檢修通道可設(shè)置于庫門內(nèi)平過道或不設(shè)檢修通道。如某城市全自動車輛基地停車列檢庫為單列位庫，庫內(nèi)未設(shè)檢修通道，作業(yè)人員可通過庫后平交道對應(yīng)的目標(biāo)分區(qū)柵欄門進(jìn)入作業(yè)區(qū)域。

關(guān)于檢修通道的位置選擇，以庫內(nèi)1線2列位為例，對檢修通道設(shè)置在庫門內(nèi)平過道和庫中位置2種方案進(jìn)行分析。按照檢修作業(yè)人員均從檢修通道進(jìn)出的原則考慮，若檢修通道設(shè)于庫門內(nèi)平過道位置，則作業(yè)人員檢修庫尾列車時，一個來回要走4個車長，故走行距離較長、作業(yè)效率較低；若檢修通道設(shè)于庫中位置，距兩端列車距離相等，則檢修列車時，一個來回作業(yè)人員至多走2個車長，故走行時間短、作業(yè)效率較高。

根據(jù)國內(nèi)已建成運營及在建全自動場段的實際情況，停車列檢庫內(nèi)股道大多數(shù)按1線2列位設(shè)計，檢修通道通常設(shè)在庫中位置。根據(jù)北京地鐵燕房線閻村北停車場停車列檢庫輔助用房的設(shè)計布局，庫內(nèi)地下檢修通道設(shè)置在庫門內(nèi)平過道位置[9]；武漢、成都和南寧等城市的城市軌道交通車輛基地庫內(nèi)檢修通道均設(shè)置在庫中位置。經(jīng)綜合分析，建議結(jié)合輔助用房條件盡量將檢修通道設(shè)于庫中位置，以方便清掃和檢修等人員作業(yè)。

3.2.2 檢修通道設(shè)計

全自動車輛基地的停車列檢庫檢修通道形式按照車輛受電方式不同可采取不同的設(shè)計方案。采用接觸軌供電的城市軌道交通車輛基地，其檢修通道可考慮設(shè)置在庫內(nèi)軌道上方(即天橋形式，見圖4)，也可設(shè)置在軌道下方(即地下通道形式，見圖5)；采用接觸網(wǎng)供電的城市軌道交通車輛基地，為避免觸電危險和考慮作業(yè)人員的安全，其檢修通道通常設(shè)置為地下形式。

北京地鐵燕房線為全自動運行線路，其自動控制等級按照GoA4(無人值守的列車自動運行)設(shè)計;采用B型車和接觸軌供電，初、近期為4節(jié)編組，遠(yuǎn)期為6節(jié)編組;設(shè)置閻村北停車場1座。閻村北停車場停車列檢庫內(nèi)股道為1線2列位，檢修通道設(shè)計為地下形式，設(shè)置于入庫門內(nèi)平過道位置，對應(yīng)每個防護(hù)分區(qū)均有出入口。閻村北停車場庫內(nèi)地下檢修通道出入口如圖6所示。該設(shè)計方案優(yōu)點是庫房高度按常規(guī)庫房設(shè)計即可滿足運用需求;不足之處是地下通道光線較暗，通道內(nèi)未設(shè)置通風(fēng)設(shè)施故通風(fēng)效果不良，且要考慮防滲水和排水問題，通行環(huán)境相對較差。

圖4 天橋形式的檢修通道示意圖

圖5 地下檢修通道示意圖

圖6 北京地鐵燕房線閻村北停車場地下檢修通道出入口

武漢地鐵某全自動線路的列車為6節(jié)編組、A型車，車輛采用接觸軌供電，停車列檢庫內(nèi)設(shè)置10股道，每股道2列位，其檢修通道設(shè)計形式為橫穿庫區(qū)的天橋形式(見圖7)，對應(yīng)每個防護(hù)分區(qū)設(shè)置有通向地面的樓梯。該設(shè)計方案優(yōu)點是施工難度較小，可改善工作視野，利于作業(yè)人員身心健康;不足之處是庫房設(shè)計高度較高。

圖7 武漢地鐵某全自動車輛段停車列檢庫內(nèi)天橋通道實景圖

具體是采用地下通道形式還是天橋的形式，需要結(jié)合各城市地鐵車輛基地的具體情況，并結(jié)合經(jīng)濟(jì)性因素等綜合確定。

3.2.3 檢修通道出入口設(shè)計

以停車列檢庫內(nèi)每2股道為一個防護(hù)分區(qū)的地下檢修通道為例，對分區(qū)通道出入口的設(shè)計方案進(jìn)行研究。檢修作業(yè)人員通常從輔助用房值班室進(jìn)入檢修通道，通過地下通道出入口進(jìn)入各作業(yè)分區(qū)。經(jīng)分析，庫內(nèi)地下通道出入口位置有以下3種設(shè)計方案。

方案1:通道出入口設(shè)置在防護(hù)分區(qū)內(nèi)的兩股道中間位置，每個防護(hù)分區(qū)對應(yīng)一個通道出入口，如圖8所示。其優(yōu)點是方便管理、安全性高，作業(yè)人員從出入口進(jìn)入作業(yè)分區(qū)后，方便到任一股道進(jìn)行作業(yè);缺點是通道出入口位置與兩側(cè)檢查坑之間的通道較窄，寬度為675 mm，不方便人員通行，且該方案占用了兩股道之間的寬通道，庫內(nèi)手推車和移動式清掃作業(yè)車等設(shè)備只能通過兩股道側(cè)邊通道通行。

圖8 庫內(nèi)地下通道出入口方案1

方案2:通道出入口設(shè)置在防護(hù)分區(qū)內(nèi)一個檢查坑的側(cè)邊位置，每個防護(hù)分區(qū)對應(yīng)一個通道出入口，如圖9所示。該方案優(yōu)點是方便管理，通道出入口不占用兩股道之間的寬通道，方便人員及設(shè)備通行;缺點是通道出入口與檢查坑之間的寬度僅有430 mm左右，嚴(yán)重影響人員在庫內(nèi)通行，且檢查坑下部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)、立柱下方承臺與通道結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)為不同結(jié)構(gòu)形式，通道寬度受檢查坑下部結(jié)構(gòu)和立柱承臺間的距離限制較大，工程實施難度大。若在該位置設(shè)檢修通道，立柱承臺標(biāo)高需降低處理，同時檢修通道要避讓檢查坑下部結(jié)構(gòu)，且通道出入口相對另一股道距離稍遠(yuǎn)，在工程設(shè)計中不建議采用該方案。

圖9 庫內(nèi)地下通道出入口方案2

方案3:通道出入口設(shè)置在兩個防護(hù)分區(qū)之間，且兩個防護(hù)分區(qū)共用一個通道出入口，對應(yīng)每個分區(qū)柵欄門設(shè)置門禁，如圖10所示。該方案優(yōu)點是通道出入口可設(shè)置成凈寬達(dá)1 600 mm的寬通道，通道與檢查坑的凈寬可達(dá)1 275 mm，且不占用兩股道之間的寬通道，極大地方便了人員及設(shè)備的通行，可改善作業(yè)環(huán)境、減少土建規(guī)模、節(jié)省工程投資，通道結(jié)構(gòu)與檢查坑基礎(chǔ)及結(jié)構(gòu)柱承臺不沖突；缺點是通道出入口數(shù)量相對較少，出入口處每側(cè)門禁需與對應(yīng)防護(hù)分區(qū)安全聯(lián)鎖，以保證門禁卡只對申請進(jìn)入的目標(biāo)防護(hù)分區(qū)有效。該方案綜合優(yōu)勢較為明顯，可考慮采用。

4 結(jié)語

全自動車輛基地停車列檢庫布置于自動運行區(qū)，其與常規(guī)停車列檢庫在庫房長度、安全防護(hù)和檢修管理流程等方面存在諸多差異。本文對庫內(nèi)檢修管理流程進(jìn)行了分析，同時，對庫內(nèi)防護(hù)分區(qū)設(shè)計、檢修通道的位置選擇、地下通道與天橋形式和

a) 地下通道出入口方案3

注：標(biāo)高單位為m，其余尺寸單位為mm。 b) 出入口位置詳圖圖10 庫內(nèi)地下通道出入口方案3

檢修通道出入口方案等分別進(jìn)行了分析和研究，以使停車列檢庫的設(shè)計方案更符合運用需求。