固定式架車機(jī)組選型及安裝接口分析

曹陽光

（中鐵上海設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司南昌院，江西南昌 330002）

1 架車機(jī)組概述

城市軌道交通車輛檢修可分為大架修、定修、臨修、調(diào)機(jī)檢修等，其中大架修時需要將車體與轉(zhuǎn)向架分離，期間需要用到架車機(jī)。

國內(nèi)架車機(jī)常采用固定式架車機(jī)組（見圖1）和移動式架車機(jī)組（見圖2）。固定式架車機(jī)組通常安裝在地下基礎(chǔ)坑內(nèi)，按照編組整列設(shè)計(jì)。以常用6 編組列車為例，一套6 編組的架車機(jī)作業(yè)設(shè)備稱為架車機(jī)組，1 節(jié)車廂需要2 個架車單元，即6 編組架車機(jī)對應(yīng)12 個基礎(chǔ)坑[1]。移動式架車機(jī)組安裝在地面即可，日常使用時需結(jié)合檢查坑，將轉(zhuǎn)向架與車體分離，以常用6 編組列車為例，1 節(jié)車廂需要4 個架車單元，即6編組列車需要24 臺設(shè)備。

圖1 固定式架車機(jī)組

圖2 移動式架車機(jī)組

國內(nèi)地鐵列車實(shí)行的是高密度、小編組方案，編組形式固定，固定式架車機(jī)具有穩(wěn)定、效率高的特點(diǎn)，因此大架修時常采用固定式架車機(jī)組，臨修或調(diào)機(jī)檢修時常采用移動式架車機(jī)組，文章主要對固定式架車機(jī)組進(jìn)行分析[2]。

2 固定式架車機(jī)組選型原則

根據(jù)《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50157—2013），車輛基地的功能、布局和各項(xiàng)設(shè)施的配置應(yīng)根據(jù)工程的運(yùn)營需要、城市軌道交通線網(wǎng)車輛基地的規(guī)劃布置和既有車輛基地的功能及分布情況，實(shí)現(xiàn)線網(wǎng)車輛基地的資源共享。

固定式架車機(jī)組在大架修車輛段比較常見，地鐵大架修車輛段屬于資源共享車輛段，即幾條線的車輛集中在某一個車輛段進(jìn)行大架修作業(yè)，因此進(jìn)行固定式架車機(jī)組選型時一方面應(yīng)考慮工程的實(shí)際特點(diǎn)；另一方面應(yīng)結(jié)合既有線的車輛選型統(tǒng)籌考慮。具體原則如下：

第一，地鐵車輛選用A、B 型車較多，A 型車較B型車定距長、寬度大。不同的車型無法實(shí)現(xiàn)架車兼容，因此車輛段需要配置相應(yīng)車型的固定式架車機(jī)。

第二，同類固定架車機(jī)的車體架車點(diǎn)必須標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一。

第三，在場地允許的情況下，盡量按編組的方式選型，確保整列車可以架車作業(yè)，編組選擇遵循編組數(shù)大向下兼容編組數(shù)小的設(shè)計(jì)。

第四，選擇固定式架車機(jī)組時應(yīng)選擇同步性好、穩(wěn)定性好的產(chǎn)品，并結(jié)合安裝及維護(hù)、經(jīng)濟(jì)性等要求統(tǒng)籌考慮。

第五，遵循國家產(chǎn)業(yè)政策，滿足設(shè)備國產(chǎn)化率的要求[3]。

3 固定式架車機(jī)組概述

固定式架車機(jī)組安裝在地下基礎(chǔ)坑內(nèi)，由轉(zhuǎn)向架舉升單元、車體舉升單元、承重平臺、軌橋、蓋板、電氣系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、操作控制臺等組成，固定式架車機(jī)模型如圖3 所示。

圖3 固定式架車機(jī)模型

以地鐵A 型車為例，設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)如下：每個基礎(chǔ)坑車輛架升裝置總的起升能力≥220kN，轉(zhuǎn)向架舉升柱舉升最大高度1700mm，車體舉升柱舉升最大高度2650mm，同一車位轉(zhuǎn)向架（車輛）架升柱之間的高度允差≤4mm，同一車位車體架升柱之間高度允差≤4mm，任意兩車位之間轉(zhuǎn)向架（車輛）架升柱高度允差≤8mm，任意兩車位之間車體架升柱高度允差≤8mm[4]。

固定式架車機(jī)組主要用于車輛固定臺位的作業(yè)，可根據(jù)需要選擇整列車或單節(jié)車的架車作業(yè)，其具備列車整體升降、轉(zhuǎn)向架升降和車體升降3 種基本功能。

架車作業(yè)流程如下[5-6]：由調(diào)車機(jī)車或公鐵兩用車將列車牽引到架車臺位上，并正確對位；架車機(jī)構(gòu)將車輛（帶轉(zhuǎn)向架）舉升到設(shè)定高度；人工解除轉(zhuǎn)向架與車體之間的連接；升起車體托架支承車體，檢查車體托架能否承受住車體載荷，并鎖定（見圖4）；轉(zhuǎn)向架托架帶轉(zhuǎn)向架一同落下，推出轉(zhuǎn)向架（見圖5）。

圖4 車輛整體舉升

圖5 轉(zhuǎn)向架落下推出

落車作業(yè)的工藝過程為架車作業(yè)的反序。架、落車作業(yè)完成后，設(shè)備全部降入地坑，車庫地面平整無障礙。

4 主要接口及設(shè)計(jì)策略

固定式架車機(jī)安裝主要接口為車輛接口、土建接口、軌道接口、給排水接口、低壓配電接口等。

4.1 車輛接口

設(shè)計(jì)之初車輛編組、選型等已確定，固定式架車機(jī)庫內(nèi)安裝位置根據(jù)車輛編組、車型等基本參數(shù)可以計(jì)算出基礎(chǔ)坑的定位（見圖6），整體布局方面與車輛是否招標(biāo)影響不大。設(shè)備與車輛專業(yè)的接口主要考慮架車點(diǎn)的位置、形式等，根據(jù)工程進(jìn)度，車輛招標(biāo)一般要早于設(shè)備招標(biāo)，因此在固定式架車機(jī)招標(biāo)后的設(shè)計(jì)過程中必須與車輛廠進(jìn)行對接，明確架車點(diǎn)的位置、形式，并對車輛參數(shù)進(jìn)行復(fù)核，避免設(shè)備與車輛不匹配[6]。

圖6 固定架車機(jī)布局參考示意圖（6 編組）

4.2 土建接口

設(shè)備的土建接口主要為架車機(jī)基礎(chǔ)坑和預(yù)埋套管，由設(shè)備廠家根據(jù)設(shè)備使用要求提供相關(guān)資料。其中架車機(jī)基礎(chǔ)坑需要提供的資料包括基礎(chǔ)坑尺寸大樣圖、荷載（包括設(shè)備自重、頂升荷載等）相關(guān)數(shù)據(jù)、預(yù)埋件大樣圖及安裝定位圖等；預(yù)埋套管需要提供的資料包括其安裝位置圖，其中應(yīng)明確管徑、埋深、材質(zhì)以及施工具體要求。

應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)備廠家提供的資料進(jìn)行土建基礎(chǔ)坑設(shè)計(jì)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面應(yīng)保證一定的安全系數(shù)。同時，由于基礎(chǔ)坑在地下，比較潮濕，坑外需做好防水措施，如鋪設(shè)防水卷材等，且混凝土抗?jié)B等級應(yīng)適當(dāng)提高。此外，坑內(nèi)作業(yè)環(huán)境較差，坑內(nèi)壁需采取一定的防塵措施，根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，推薦采用瓷磚鋪裝。

4.3 軌道接口

采用整體道床，鋼軌應(yīng)深入坑內(nèi)一定長度，設(shè)備安裝過程中應(yīng)根據(jù)設(shè)備尺寸進(jìn)行精確鋸軌并完成軌道安裝工作，地坑兩側(cè)鋼軌不得懸空，坑壁上需設(shè)置鋼軌支撐，防止鋼軌懸空過長被車輛壓彎。

由于基礎(chǔ)坑側(cè)壁較厚，當(dāng)相鄰兩基礎(chǔ)坑距離較近時，中間凈距較短（見圖6），軌枕通常僅能鋪設(shè)2～3對，側(cè)壁上的軌道懸空車輛走行過程中很容易壓彎鋼軌，存在很大安全隱患。因此，基礎(chǔ)坑設(shè)計(jì)時應(yīng)考慮在側(cè)壁上預(yù)留軌道槽，具體尺寸可根據(jù)鋼軌支撐方案確定。

4.4 給排水接口

坑內(nèi)排水主要有兩種方式，一是人工抽排；二是配置自動排水泵[7]。其中人工抽排需定期下坑內(nèi)檢查積水情況，會增加運(yùn)營人員的勞動強(qiáng)度，因此工程設(shè)計(jì)中常采用配置自動排水泵的方式。設(shè)計(jì)時應(yīng)注意，接入基坑內(nèi)的排水管不可與安裝設(shè)備沖突，方案設(shè)計(jì)完成后應(yīng)與設(shè)備供貨商確認(rèn)。

4.5 低壓配電接口

根據(jù)市場主流廠家數(shù)據(jù)，6 節(jié)編組固定式架車機(jī)功率一般為120kW，最大可達(dá)到150kW，安裝時要求電源線距總控制柜5m 以內(nèi)，基礎(chǔ)坑內(nèi)應(yīng)設(shè)置接地線，電阻小于4Ω。此外，固定式架車機(jī)作業(yè)應(yīng)按照整列車同時架車考慮，由于各基坑內(nèi)的電機(jī)較多，因此設(shè)計(jì)時應(yīng)考慮啟動電流的設(shè)計(jì)，且架車機(jī)配電回路為單獨(dú)回路。

以上接口分析均為設(shè)備招標(biāo)后應(yīng)采取的策略。但由于不同的工程具備不同的特點(diǎn)，往往存在基礎(chǔ)坑設(shè)計(jì)時先采用包容性設(shè)計(jì)（見圖7），設(shè)備招標(biāo)后再根據(jù)廠家提供的資料進(jìn)行深化設(shè)計(jì)的情況，因此接口處理方面稍有不同。具體如下：

圖7 包容性設(shè)計(jì)基礎(chǔ)坑

第一，土建包容性設(shè)計(jì)接口。在計(jì)算基礎(chǔ)坑荷載時，應(yīng)充分考慮設(shè)備自重和車輛重量，并考慮一定的安全系數(shù)。每個基坑的荷載計(jì)算應(yīng)不低于40t，并考慮二次深化設(shè)計(jì)時的基礎(chǔ)荷載。進(jìn)行二次深化設(shè)計(jì)時，理論上可以采用鋼結(jié)構(gòu)形式，但由于基礎(chǔ)坑位于地下，且環(huán)境潮濕，鋼結(jié)構(gòu)容易腐蝕，存在一定的安全隱患，因此建議采用鋼筋混凝土形式。此外，為避免設(shè)備招標(biāo)后在基礎(chǔ)坑側(cè)壁進(jìn)行二次鉆孔工作，進(jìn)行包容性設(shè)計(jì)時應(yīng)事先埋設(shè)套管。套管的布置形式和型號可參考市場上的主流設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。并且，套管應(yīng)深入基坑內(nèi)一定長度，以防止后續(xù)混凝土澆筑時堵塞套管口，影響設(shè)備穿線。

第二，給排水包容性設(shè)計(jì)接口。埋設(shè)排水管進(jìn)入基礎(chǔ)坑時，應(yīng)確定好集水坑位置，并采取類似土建套管的方式將排水管深入基坑內(nèi)一定長度。

5 施工期間注意事項(xiàng)

固定式架車機(jī)的基礎(chǔ)坑凈深一般要求達(dá)到5m，土建施工開挖時深度應(yīng)更深一些。由于設(shè)備基礎(chǔ)數(shù)量較多且要求承載較大荷載，因此在施工過程中應(yīng)格外關(guān)注設(shè)備基礎(chǔ)施工質(zhì)量。施工過程中需要注意以下幾點(diǎn)：

首先，凸臺是承載設(shè)備的關(guān)鍵部位，設(shè)備基坑內(nèi)應(yīng)有凸臺供設(shè)備安裝使用。同時，基坑的定位必須準(zhǔn)確，不能按照前一個坑的定位來設(shè)置后一個坑，以避免累計(jì)誤差。如果基坑定位出現(xiàn)偏差，設(shè)備安裝后將無法準(zhǔn)確對接車輛的架車點(diǎn)。

其次，基礎(chǔ)坑施工時，應(yīng)在側(cè)壁澆筑前預(yù)先埋設(shè)套管，以免二次開孔工作。

再次，套管施工完成后應(yīng)及時封口，以防雜物進(jìn)入套管內(nèi)影響后期的設(shè)備穿線工作。

最后，由于固定式架車機(jī)的基礎(chǔ)坑數(shù)量較多且占用場地面積較大，施工周期較長，因此在施工過程中需要注意保護(hù)已埋設(shè)好的套管。

6 結(jié)語

固定式架車機(jī)是地鐵車輛段三大設(shè)備之一，其接口復(fù)雜，且受制于招標(biāo)進(jìn)度、現(xiàn)場條件等因素的影響，安裝過程中可能出現(xiàn)各種問題。因此，需要掌握架車機(jī)選型原則，正確選型并制訂合理的施工方案，避免設(shè)計(jì)失誤和工序矛盾，加快施工進(jìn)度，使項(xiàng)目建設(shè)功能完善、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，滿足車輛大架修需求，為軌道交通車輛檢修提供有力保障。