地鐵施工車(chē)輛選型分析

劉會(huì)會(huì)，郭 勇，王 亮

(1.洛陽(yáng)市軌道交通集團(tuán)有限責(zé)任公司，河南 洛陽(yáng) 471000；2. 鄭州地鐵集團(tuán)有限公司，河南 鄭州 450000)

地鐵施工車(chē)輛在地鐵建設(shè)、運(yùn)營(yíng)籌備、試運(yùn)行和正式運(yùn)營(yíng)等階段必不可少，在地鐵發(fā)展初期，由于技術(shù)等因素限制，施工車(chē)輛選型及新技術(shù)使用存在諸多問(wèn)題。本研究通過(guò)分析各種施工車(chē)輛具體使用情況，討論地鐵施工車(chē)輛的配置選型問(wèn)題。

1 地鐵施工車(chē)輛用途

在地鐵建設(shè)期，大量的材料、設(shè)備、物資需通過(guò)施工車(chē)輛牽引運(yùn)往各個(gè)施工地點(diǎn)；新購(gòu)入的地鐵車(chē)輛需要用施工車(chē)輛牽引到停車(chē)庫(kù)內(nèi)；地鐵線路投入運(yùn)營(yíng)前，需要工程檢測(cè)機(jī)車(chē)壓道，檢查隧道、接觸網(wǎng)，牽引地鐵車(chē)輛進(jìn)行冷、熱滑；在地鐵正式運(yùn)營(yíng)后，需要用施工車(chē)輛將被檢修車(chē)輛牽引到指定的檢修線上，運(yùn)送維修設(shè)備和進(jìn)行事故救援，同時(shí)也需要定期對(duì)線路和接觸網(wǎng)進(jìn)行檢查及維護(hù)等。 因此，每一條地鐵線路都需要配備一定數(shù)量的施工車(chē)輛。

2 施工車(chē)輛配置現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)地鐵一般每條線路的車(chē)輛段配置2臺(tái)400 kW內(nèi)燃調(diào)機(jī)、2臺(tái)300 kW軌道車(chē)、4臺(tái)軌道平車(chē)、1臺(tái)接觸網(wǎng)檢修作業(yè)車(chē)和1臺(tái)放線車(chē)，網(wǎng)軌檢測(cè)車(chē)、鋼軌打磨車(chē)、隧道清洗車(chē)等使用不太頻繁的施工車(chē)輛每3至4條線配置1臺(tái)。

由于不同作業(yè)需要使用不同的施工車(chē)輛，而目前不同類(lèi)型施工車(chē)輛間互用性較差，致使在某類(lèi)施工車(chē)輛使用頻繁甚至嚴(yán)重飽和的情況下其余的施工車(chē)輛卻長(zhǎng)期閑置。各種施工車(chē)輛型號(hào)眾多造成檢修規(guī)程、檢修工藝和備件通用性很低，使維修保養(yǎng)難度較高、備件庫(kù)存總額較大。

3 施工車(chē)輛配置分析

3.1 調(diào)機(jī)及軌道車(chē)選型配置

內(nèi)燃調(diào)機(jī)主要為外走廊形式，用于車(chē)輛段內(nèi)調(diào)車(chē)及正線救援；軌道車(chē)主要為內(nèi)走廊形式，主要作為各線路供電及機(jī)電設(shè)備施工、維修的牽引動(dòng)力設(shè)備，也可運(yùn)輸施工器材和人員，一般與軌道平車(chē)配合使用。

內(nèi)燃調(diào)機(jī)(外走廊，400 kW，約360萬(wàn)元/臺(tái))與軌道車(chē)(內(nèi)走廊，300 kW，約335萬(wàn)元/臺(tái))價(jià)格差別不大，但存在內(nèi)部作業(yè)空間狹小、視野盲區(qū)較大等缺點(diǎn)，結(jié)合地鐵車(chē)輛段的作業(yè)量可整合內(nèi)燃調(diào)機(jī)與軌道車(chē)，統(tǒng)一配置功率為400 kW的內(nèi)走廊施工車(chē)輛，既可作為調(diào)機(jī)進(jìn)行段內(nèi)調(diào)車(chē)作業(yè)，也可作為軌道車(chē)牽引軌道平車(chē)、運(yùn)載人員進(jìn)行正線相關(guān)作業(yè)。

段內(nèi)調(diào)車(chē)一般只需要1臺(tái)動(dòng)力施工車(chē)輛，夜間正線作業(yè)2臺(tái)動(dòng)力施工車(chē)輛牽引軌道平車(chē)上線作業(yè)，另外檢修備用車(chē)1臺(tái)。因此，每個(gè)車(chē)輛段配置4臺(tái)動(dòng)力施工車(chē)輛即可滿足使用需求。

3.2 接觸網(wǎng)檢修作業(yè)車(chē)選型配置

接觸網(wǎng)作業(yè)車(chē)帶有升降平臺(tái)，主要用于正線接觸網(wǎng)設(shè)施在停電狀態(tài)下的安裝、調(diào)整、維修及日常檢查、保養(yǎng)等施工作業(yè)，也可進(jìn)行隧道結(jié)構(gòu)及屏蔽門(mén)頂部裝置的檢查、維修等作業(yè)。

根據(jù)各地運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)，如果正線采用的是剛性接觸網(wǎng)，每條線配置1臺(tái)接觸網(wǎng)檢修作業(yè)車(chē)即可滿足使用需要；如果正線采用的是柔性接觸網(wǎng)，每條線配置2臺(tái)接觸網(wǎng)檢修作業(yè)車(chē)即可。若線路長(zhǎng)度超過(guò)50 km，則應(yīng)適當(dāng)增加1臺(tái)接觸網(wǎng)作業(yè)車(chē)，配置在停車(chē)場(chǎng)，如遇正線接觸網(wǎng)出現(xiàn)緊急情況時(shí)可及時(shí)進(jìn)行搶修，減少轉(zhuǎn)線對(duì)正線運(yùn)營(yíng)的影響。

3.3 軌道平車(chē)選型配置

軌道平車(chē)可裝運(yùn)養(yǎng)路機(jī)械、發(fā)電機(jī)組、鋼軌、道岔等笨重貨物。接觸網(wǎng)放線車(chē)為帶放線裝置的軌道平車(chē)，用于接觸網(wǎng)導(dǎo)線和承力索的架設(shè)作業(yè)，其放線裝置可拆卸。

根據(jù)運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)，車(chē)輛段配置2臺(tái)平板車(chē)、2臺(tái)平板吊車(chē)即可滿足需要。接觸網(wǎng)放線車(chē)的使用頻率較小，如果正線采用的是剛性接觸網(wǎng)，每2～3條線配置1臺(tái)接觸網(wǎng)放線車(chē)即可滿足使用需要；如果正線采用的是柔性接觸網(wǎng)，每條線配置1臺(tái)接觸網(wǎng)放線車(chē)即可滿足需求。

3.4 網(wǎng)軌檢測(cè)車(chē)選型配置

網(wǎng)軌檢測(cè)車(chē)用于地鐵軌道、接觸網(wǎng)、限界的檢查，通過(guò)周期性檢測(cè)作業(yè)了解和掌握線路動(dòng)態(tài)，對(duì)軌道、接觸網(wǎng)、隧道的養(yǎng)護(hù)維修具有重要指導(dǎo)作用。

按照線路及接觸網(wǎng)檢修修程，正線軌道每月檢測(cè)1次、正線接觸網(wǎng)每3個(gè)月檢測(cè)1次,部分磨耗較大或存在其他問(wèn)題的線路需要加密監(jiān)測(cè)頻率。

目前，施工車(chē)輛的運(yùn)用時(shí)間為4小時(shí)左右，網(wǎng)軌檢測(cè)車(chē)實(shí)際作業(yè)檢測(cè)速度約為40 km/h，一天可檢測(cè)完成一條線路。由于夜間正線作業(yè)頻繁、作業(yè)時(shí)間緊張，進(jìn)行網(wǎng)軌檢測(cè)的線路無(wú)法進(jìn)行其他正線檢修作業(yè)，因此對(duì)于較長(zhǎng)的線路難以安排整條線路同時(shí)清空進(jìn)行網(wǎng)軌檢測(cè)，一般單線長(zhǎng)度超過(guò)40 km的線路檢測(cè)應(yīng)分兩天完成。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，按每條線每月檢測(cè)1次計(jì)算，每臺(tái)網(wǎng)軌檢測(cè)車(chē)宜承擔(dān)約3條線路的檢測(cè)任務(wù)，其中9天進(jìn)行檢測(cè)、9天進(jìn)行轉(zhuǎn)線、5天進(jìn)行扣車(chē)檢修、7天備用。

3.5 鋼軌打磨車(chē)選型配置

鋼軌打磨車(chē)用于對(duì)軌道和道岔進(jìn)行保養(yǎng)性和修復(fù)性打磨，可消除鋼軌表面銹蝕、疲勞裂紋、波浪、磨損、變形、斑點(diǎn)、飛邊等缺陷。

鋼軌打磨與軌道檢測(cè)不同，一般沒(méi)有固定計(jì)劃，根據(jù)鋼軌檢測(cè)狀態(tài)確定打磨需求。鋼軌病害與車(chē)型、線路條件、行車(chē)密度等有著緊密的聯(lián)系，一般300 m及以下的小半徑曲線軌道磨耗較大，需要頻繁打磨。

鋼軌打磨車(chē)一天作業(yè)時(shí)間僅3小時(shí)，打磨速度一般為5 km/h左右，打磨前需再次測(cè)量，打磨后需檢查驗(yàn)收，因此一天僅能打磨軌道2～3 km。根據(jù)鋼軌打磨車(chē)的使用頻率，綜合考慮轉(zhuǎn)線、維修養(yǎng)護(hù)、扣修等因素，建議按照4條線1臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)配置。

3.6 隧道清洗車(chē)的選型配置分析

隧道清洗車(chē)用于對(duì)線路軌道、道床、接觸網(wǎng)絕緣子和隧道壁等進(jìn)行自動(dòng)化清潔作業(yè)。隧道清洗一般在運(yùn)營(yíng)初期、長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)營(yíng)后及鋼軌打磨后進(jìn)行。

隧道清洗車(chē)一天作業(yè)時(shí)間僅3小時(shí)，清洗速度一般為5 km/h左右，由于水罐容量的限制，一天僅能清洗隧道2～3km。根據(jù)使用頻率，綜合考慮轉(zhuǎn)線、維修養(yǎng)護(hù)、扣修等因素，建議按照每4～5條線1臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)配置。

4 電力蓄電池施工車(chē)輛的優(yōu)勢(shì)

4.1 環(huán)境影響

電力蓄電池車(chē)輛采用蓄電池、接觸網(wǎng)雙源供電，以清潔電能為動(dòng)力，作業(yè)時(shí)無(wú)有害氣體排出，不會(huì)對(duì)作業(yè)人員的身體健康造成危害，也不會(huì)影響到電氣設(shè)備的性能和隧道內(nèi)環(huán)境。電力蓄電池車(chē)輛采用交流電傳動(dòng)技術(shù)，盡可能少使用通風(fēng)設(shè)備，大大降低了機(jī)車(chē)的噪聲。

4.2 技術(shù)可靠性

電力蓄電池施工車(chē)輛實(shí)際上是增配了蓄電池動(dòng)力源的電力機(jī)車(chē)，技術(shù)成熟度很高，對(duì)于滿足地鐵工程作業(yè)需求不存在技術(shù)問(wèn)題。

由于施工車(chē)輛往往是在接觸網(wǎng)斷電時(shí)使用，因而蓄電池的穩(wěn)定性和續(xù)航能力是影響電力蓄電池施工車(chē)輛性能的關(guān)鍵因素，也是其長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有得到推廣的原因之一。近年來(lái)，國(guó)產(chǎn)蓄電池的技術(shù)水平提高很快，續(xù)航能力已經(jīng)可以滿足施工車(chē)輛不同工況作業(yè)需要，而且可靠性較高。

4.3 后期維護(hù)

電力蓄電池施工車(chē)輛與地鐵車(chē)輛屬同一技術(shù)體系，絕大部分部件與地鐵動(dòng)車(chē)相同或者類(lèi)似，如牽引逆變器、受電弓、牽引電機(jī)、轉(zhuǎn)向架、空調(diào)等。因此，電力蓄電池施工車(chē)輛維護(hù)工藝檢修技術(shù)平臺(tái)、維護(hù)工人、操作司機(jī)及備件儲(chǔ)備都與地鐵車(chē)輛相同，可以降低施工車(chē)輛運(yùn)行、維保成本和管理難度。

從功能上講，電力蓄電池施工車(chē)輛是專門(mén)為地鐵系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的牽引裝備，將極大方便地鐵的日常維護(hù)和檢修工作，對(duì)提高地鐵效率和安全具有重要意義；從經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上講，目前電動(dòng)施工車(chē)輛的采購(gòu)成本高出內(nèi)燃調(diào)車(chē)機(jī)車(chē)約300萬(wàn)元，但若以15年為基準(zhǔn)計(jì)算，電動(dòng)施工車(chē)輛的全壽命周期成本反而比內(nèi)燃調(diào)車(chē)機(jī)車(chē)低350萬(wàn)元左右，具有明顯優(yōu)勢(shì)。

5 結(jié)語(yǔ)

調(diào)機(jī)及軌道車(chē)、接觸網(wǎng)檢修作業(yè)車(chē)、軌道平車(chē)數(shù)量主要與線路長(zhǎng)度和車(chē)輛段、停車(chē)場(chǎng)數(shù)量相關(guān)，可按照段、場(chǎng)數(shù)量進(jìn)行配置。線路長(zhǎng)度和線路條件對(duì)網(wǎng)軌檢測(cè)車(chē)、鋼軌打磨車(chē)及隧道清洗車(chē)影響較大，應(yīng)結(jié)合線網(wǎng)各線及聯(lián)絡(luò)線統(tǒng)一考慮。

在配置施工車(chē)輛時(shí)應(yīng)充分考慮新技術(shù)，根據(jù)線路長(zhǎng)度、車(chē)輛段及停車(chē)場(chǎng)數(shù)量、線路條件、各線聯(lián)絡(luò)線等情況，合理確定車(chē)型及數(shù)量，在滿足檢修運(yùn)用需要前提下，提高施工車(chē)輛利用率、降低工程造價(jià)。