車輛均衡修模式對(duì)地鐵車輛段設(shè)計(jì)的影響

張 雄

(中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司,610031,成都∥正高級(jí)工程師)

0 引言

目前,我國(guó)地鐵車輛維修已普遍采用均衡修模式,其修程與GB 50157—2013《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定的層級(jí)修模式下的車輛檢修修程存在較大差異。

《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定的車輛修程為:大修(35 d)、架修(20 d)、定修(7 d)、三月檢(2 d)、雙周檢(0.5 d)及列檢。各修程的層級(jí)結(jié)構(gòu)如圖1所示[1]。

注:虛線表示該修程已包含在上一級(jí)修程中,不單獨(dú)實(shí)施;灰色為單獨(dú)實(shí)施修程。

均衡修模式是將低級(jí)修程扁平化,將年檢、半年檢和月檢的三個(gè)層級(jí)修程合并為一個(gè)層級(jí)。通過(guò)檢修包拆分,盡量均衡各檢修包的任務(wù)量,縮短每個(gè)包的檢修時(shí)間,為利用運(yùn)營(yíng)平峰列車回庫(kù)的天窗時(shí)間完成檢修作業(yè)創(chuàng)造條件,實(shí)現(xiàn)在線修,減少檢修車數(shù)量。南京地鐵在國(guó)內(nèi)較早推出的全效修,也屬于均衡修[2-3]。

兩種模式下車輛段的設(shè)計(jì)規(guī)模、配屬車數(shù)量及線路設(shè)施需求等方面存在較大差異,因此,地鐵車輛段工程設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮均衡修模式的影響,使工程設(shè)計(jì)更符合運(yùn)營(yíng)實(shí)際需求。

1 均衡修模式的修程、作業(yè)流程及作業(yè)時(shí)間

1.1 均衡修模式的修程

目前,各地運(yùn)營(yíng)單位在均衡修模式下所采用的修程(以下簡(jiǎn)稱“均衡修修程”)存在一定差異。大部分運(yùn)營(yíng)單位的均衡修設(shè)置兩種修程——系統(tǒng)修修程(也稱為“均衡修修程”)和專項(xiàng)修修程;部分運(yùn)營(yíng)單位僅設(shè)置1種修程,將專項(xiàng)修的內(nèi)容納入特定的均衡修包中,如廣州地鐵[2];還有部分運(yùn)營(yíng)單位在系統(tǒng)修的基礎(chǔ)上另外增加24個(gè)特別修檢修包,形成系統(tǒng)修、特別修和專項(xiàng)修3種修程,如深圳地鐵。

以深圳地鐵采用的均衡修模式為例,均衡修修程結(jié)構(gòu)如圖2所示。

注:虛線表示該修程已包含在上一級(jí)修程中,不單獨(dú)實(shí)施;灰色為單獨(dú)實(shí)施修程;均1為系統(tǒng)修檢修包編號(hào);特1為特別修檢修包編號(hào);余類推。

均衡修模式各修程的檢修周期如下:

1) 系統(tǒng)修(+特別修)。系統(tǒng)修的基本周期主要有1個(gè)月和2周兩種,大部分運(yùn)營(yíng)單位的系統(tǒng)修周期為1個(gè)月,設(shè)12個(gè)檢修包,每個(gè)檢修包包含各檢修包均要完成的常規(guī)檢修內(nèi)容和每個(gè)包特有的檢修內(nèi)容兩部分,部分運(yùn)營(yíng)單位的系統(tǒng)修周期為2周,如重慶地鐵[4]。特別修周期均為2周。

2) 專項(xiàng)修。專項(xiàng)修主要是對(duì)于檢修周期為1年,或超過(guò)1年但又不到架修周期的部件進(jìn)行檢修。例如深圳地鐵規(guī)定,專項(xiàng)修周期為1年,主要作業(yè)內(nèi)容包括:空壓機(jī)油更換、牽引電機(jī)油加注、齒輪箱油更換,C車-C車解鉤作業(yè),A車-A車連掛作業(yè),蓄電池均衡充放電及車底吹塵等。

1.2 均衡修模式下的作業(yè)流程及作業(yè)時(shí)間

各地運(yùn)營(yíng)單位在均衡修模式下采用的檢修作業(yè)(以下簡(jiǎn)稱“均衡修作業(yè)”)流程基本一致,分為無(wú)電作業(yè)和有電作業(yè)兩個(gè)階段。輪徑調(diào)整等部分均衡修作業(yè)后需要試車。圖3為均衡修作業(yè)流程示意圖。

注:升弓、降弓不是檢修作業(yè),只是為檢修作業(yè)提供條件。虛線表示不是所有檢修包都要試車。

均衡修作業(yè)原則上都是利用早晚高峰之間的天窗時(shí)間對(duì)回庫(kù)列車進(jìn)行檢修——上午進(jìn)行無(wú)電作業(yè),下午進(jìn)行有電作業(yè)。

各地鐵的每次均衡修作業(yè)時(shí)間存在差異。以廣州地鐵為例,每個(gè)均衡修的時(shí)間基本為1個(gè)天窗時(shí)間。由于每天只有1個(gè)天窗時(shí)間,為計(jì)算方便,檢修時(shí)間按1個(gè)天窗時(shí)間為1 d計(jì)算,即全年檢修時(shí)間為12 d,且每個(gè)月、每列車均執(zhí)行相同的檢修包。

南京地鐵12個(gè)全效修檢修包中,6個(gè)檢修包的作業(yè)時(shí)間均為1 d,4個(gè)檢修包的作業(yè)時(shí)間均為2 d,2個(gè)檢修包的作業(yè)時(shí)間均為3 d,全年檢修作業(yè)時(shí)間共計(jì)20 d,每個(gè)月每列車執(zhí)行不同的檢修包,以平衡工作量[5]。

上海地鐵的均衡修中,檢修包1～10的檢修時(shí)間均為1 d,檢修包11～12的檢修時(shí)間為2 d,故全年檢修作業(yè)時(shí)間共計(jì)14 d[5]。

1.3 工程設(shè)計(jì)時(shí)的均衡修修程及作業(yè)時(shí)間建議

目前,各地均衡修修程和檢修時(shí)間普遍存在一定差異,主要原因在于運(yùn)營(yíng)單位的維修經(jīng)驗(yàn)和習(xí)慣存在差異,以及車輛技術(shù)狀態(tài)存在差異。例如,上海地鐵和廣州地鐵的修程較為簡(jiǎn)單,總維修時(shí)間較短;南京地鐵總維修時(shí)間較長(zhǎng)。采用24個(gè)均衡修檢修包(或者增加24個(gè)特別修時(shí))時(shí),維修時(shí)間至少為24 d。

根據(jù)當(dāng)前均衡修的實(shí)際情況和發(fā)展趨勢(shì),考慮到工程設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)有一定的包容性,建議均衡修修程和作業(yè)時(shí)間按表1確定,且建議不設(shè)特別修。均衡修和特別修按在線修,專項(xiàng)修按扣車修考慮。

表1 均衡修修程和作業(yè)時(shí)間表

2 均衡修對(duì)車輛段設(shè)計(jì)規(guī)模的影響

2.1 檢修工作量

2.1.1 按《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》層級(jí)修模式計(jì)算

當(dāng)配屬列車數(shù)為N時(shí),1年中,定修(年檢)工作量Ly=0.8N-0.2N=0.6N,三月檢工作量Lq=4N-0.6N-0.2N=3.2N,雙周檢工作量Lw=24.0N-3.2N-0.6N-0.2N=20.0N。其中Ly、Lq及Lw的單位為列/年。

2.1.2 按均衡修模式計(jì)算

當(dāng)配屬列車數(shù)為N時(shí),1年中系統(tǒng)修工作量Lj=12N-0.2N=11.8N,特別修檢修工作量Lt=24N-0.2N=23.8N,專項(xiàng)修檢修工作量Lz=N-0.2N=0.8N。其中,Lj、Lt和Lz的單位為列/年。

2.2 檢修臺(tái)位

2.2.1 按《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》層級(jí)修模式計(jì)算

定修庫(kù)停時(shí)間按6 d計(jì)算,全年工作天數(shù)按250 d計(jì)算,不均衡系數(shù)取1.2,則由Ly、Lq及Lw計(jì)算可得，定修(年檢)的檢修臺(tái)位數(shù)量By=0.017 28N,三月檢的檢修臺(tái)位數(shù)量Bq=0.030 72N,雙周檢的檢修臺(tái)位數(shù)量Bw=0.048 00N。

考慮三種修程的檢修臺(tái)可通用,故將其統(tǒng)一定義為輕型檢修臺(tái)位Bm,故有:Bm=By+Bq+Bw。

2.2.2 按均衡修模式計(jì)算

在均衡修模式下,系統(tǒng)修和特別修同時(shí)作業(yè),共用臺(tái)位,而專項(xiàng)修單獨(dú)作業(yè)。根據(jù)調(diào)研情況,目前采用均衡修模式的運(yùn)營(yíng)單位,周末都要進(jìn)行檢修作業(yè)。保守考慮,全年按每周作業(yè)6 d,并扣除法定節(jié)假日11 d后,全年工作天數(shù)可達(dá)302 d。本文全年工作天數(shù)取300 d。根據(jù)均衡修的性質(zhì),不需計(jì)算不均衡系數(shù)。根據(jù)表1的建議,檢修臺(tái)位按以下兩種情況計(jì)算:

情況1:全年系統(tǒng)修12次,無(wú)特別修。計(jì)算可得,此時(shí)的系統(tǒng)修臺(tái)位數(shù)量Bj=0.039 3N,專項(xiàng)修臺(tái)位數(shù)量Bz=0.016 0N,故輕型檢修臺(tái)位數(shù)量Bm=Bj+Bz=0.055 3N。

情況2:增加特別修,且系統(tǒng)修與特別修同時(shí)作業(yè)。此時(shí)不再計(jì)算特別修的檢修臺(tái)位,故系統(tǒng)修臺(tái)位數(shù)量Bj=0.079 3N。專項(xiàng)修臺(tái)位數(shù)量不變,則輕型檢修臺(tái)位數(shù)量Bm=Bj+Bz=0.095 3N。

2.2.3 兩種檢修模式的輕型維修臺(tái)位分析

從上述計(jì)算結(jié)果可以看出:無(wú)特別修時(shí),均衡修模式的檢修臺(tái)位數(shù)與傳統(tǒng)模式的檢修臺(tái)位數(shù)之差ΔBm=-0.041 18N,相應(yīng)檢修臺(tái)位規(guī)模減小了約43%;增加特別修時(shí),ΔBm=-0.017 18N,相應(yīng)檢修臺(tái)位規(guī)模減小了約18%。

可見(jiàn),實(shí)行均衡修后,車輛段及停車場(chǎng)的輕型維修設(shè)施規(guī)模需求大幅減少。

2.3 檢修車數(shù)量

檢修車數(shù)量指用于替換因檢修作業(yè)不能上線運(yùn)營(yíng)的備用列車數(shù)量。

2.3.1 按《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》層級(jí)修模式計(jì)算

大修列車數(shù)量No=0.014 00N,架修列車數(shù)量Nh=0.008 00N,定修列車數(shù)量Ny=0.016 80N,三月檢列車數(shù)量Nq=0.015 36N,雙周檢列車數(shù)量Nw=0.040 00N,檢修車總數(shù)量Nr=No+Nh+Ny+Nq+Nw=0.094 16N。

2.3.2 按均衡修模式計(jì)算

在均衡修的模式下,列車的系統(tǒng)修和特別修均利用天窗時(shí)間完成,不需要專門的檢修車替代。專項(xiàng)修檢修時(shí)間比較長(zhǎng),需要的專項(xiàng)修列車數(shù)量Nz=(7/300)Lz=0.018 7N。大修列車數(shù)No和架修列車數(shù)Nh不變。檢修車總數(shù)量Nr為:Nr=No+Nh+Nz=0.040 7N。

2.3.3 均衡修模式下的檢修車數(shù)變化

與層級(jí)修模式相比,均衡修模式的檢修車數(shù)可減少ΔNr=-0.053 46N,降低了57%。

可見(jiàn),與層級(jí)修模式相比,均衡修模式減少了檢修車數(shù)量,提高了列車上線率。

3 均衡修模式對(duì)車輛段設(shè)計(jì)的其他影響

1) 定修線。在均衡修模式下,定修修程納入均衡修范圍,不需要專用的定修線,因此不再設(shè)置定修線。

2) 靜調(diào)線。靜調(diào)線的功能及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)同周月檢線基本一致,僅增加了限界門和零軌。對(duì)于沒(méi)有大架修功能的車輛段,采用均衡修模式后,不再有定修修程,因此宜取消靜調(diào)線,并在周月檢線設(shè)置限界門。

3) 試車線。目前有部分地鐵運(yùn)營(yíng)部門提出在承擔(dān)車輛均衡修任務(wù)的停車場(chǎng)增加試車線,以滿足停車場(chǎng)實(shí)現(xiàn)全部系統(tǒng)修、特別修和專項(xiàng)修的要求。由于試車線的設(shè)置對(duì)停車場(chǎng)的用地影響較大,除試車線自身占地外,還需要增加聯(lián)絡(luò)線、試車線與停車場(chǎng)咽喉區(qū)之間的用地,對(duì)停車場(chǎng)選址和節(jié)約土地資源不利?？紤]到均衡修模式需要試車作業(yè)的檢修包為每年1～2次,因此建議維持《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),停車場(chǎng)不宜設(shè)置試車線,通過(guò)生產(chǎn)調(diào)度,將需要試車的均衡修檢修包安排在車輛段完成。

4 結(jié)論

1)《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定的雙周檢、三月檢和定修均屬于均衡修范圍,采用均衡修模式后,相應(yīng)的輕型檢修臺(tái)位數(shù)量可降低18%,檢修車數(shù)量可降低57%。

2) 均衡修模式下,不宜再設(shè)置定修線;車輛段不承擔(dān)車輛大架修時(shí),可取消靜調(diào)線;停車場(chǎng)不宜因?yàn)榫庑弈Ｊ皆黾釉囓嚲€。

3) 現(xiàn)行《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》不適應(yīng)均衡修模式,建議在下一輪修訂時(shí)按均衡修模式或兩種模式并行的原則對(duì)相關(guān)條文進(jìn)行修訂。