城市轨道交通车辆基地的优化

郭 欢 陈 峰

(北京交通大学,100044,北京∥第一作者,硕士研究生)

城市轨道交通建设是一项耗资巨大的工程。其车辆基地作为列车停放、检修、保养的重要场所,是城市轨道交通中的一个重要部分,且其建设投资和用地规模都很大。同国外相比,我国城市轨道交通车辆基地的占地规模明显过大,设备利用率较低。随着城市轨道交通的建设线路越来越多,并形成网络化运营,若按单条线路的一(车辆)段一(停车)场设置,其占地规模必然庞大。因此,如何在保证列车行车安全的基础上对车辆基地进行优化,实现“资源共享,合理利用”就显得尤为重要。影响车辆基地规模的主要因素有很多。检修方式、车辆制式的选择,维修的社会化等,都会影响到备车数及设施的利用率,进而影响车辆基地的规模。本文将从车辆基地的设置、检修制度、作业方式及与社会专业机构结合等四方面对车辆基地规模的控制及资源共享展开探讨。

1 车辆基地的前期主体设计

车辆基地的前期设计要考虑到车辆基地建在哪条线路上,其结构形式是平面还是立体布置,其架大修基地设在哪儿才能最大限度地实现合理的资源共享等一系列问题。车辆基地规划的好坏直接影响到建成后车辆基地功能的好坏。对城市中心区的城市轨道交通系统来说,客流量较大、列车运行的时间间隔小,为了使列车能按时发车,当线路长度超过20 km时,应设置“一段一场”。当几条线路具有很好的联络条件时,可考虑数条线路合建一车辆段。对于连接郊区的线路,其客流量较小、运行间隔时间较长,也可以考虑数条线路合建一车辆段。当数条线路共用一车辆段时,车辆段应建在车辆运行较为频繁、联络较为方便的线路上。上海在城市轨道交通车辆段的建设中,从车型、客流量等方面进行综合考虑,对有条件的线路实行了车辆段的合建(见表1)。车辆段的合建可以实现架大修的资源共享和车辆段工作生活设施等的资源共享。

表1 上海城市轨道交通运营网络车辆段表

1.1 车辆架大修的资源共享

车辆架大修作业主要是将列车组解体,在架大修库内进行架车作业,对车辆各主要部件进行分解、清洗、检测、试验。其厂房及设备的投资大,对工作人员的技术水平要求高。目前,车辆的架大修有两种制度:厂修、段修分修制,厂修、段修合修制。

1.1.1 厂修、段修分修制

分修制是指在城市轨道交通网络中修建车辆大修厂,负责车辆的大修、改造翻新等。车辆段承担定修和日常的车辆养护及检查。分修制的缺陷是要在各条线路间设置联络线以方便车辆的出入,且要求信号、车辆界限、受电方式等兼容;同时还会造成大量车辆的取送,影响线路的养护维修。列车架大修的周期长,若每一条运营线路都设置架大修基地,势必造成设备利用率低下,土地及人员浪费,不利于提高经济效益。在整个轨道交通网络中,应统筹兼顾,各线的车辆选型应尽量一致,线间设置联络线,共用一个架大修基地,以实现检修资源的共享。

1.1.2 合修制

合修制一般是指每条线独自设立车辆段,负责该线车辆的大架修及定修。合修制减少了联络线的设置,使车辆检修不受信号制式不同的限制;但是每条线都配置架大修设备增大了设备和土地的投资,降低了设备的利用率。

在城市轨道交通建设时,要根据其规模及线网的实际情况合理选择架大修方式。一般在规模较小或建设初期的轨道交通网络中采用合修制,若有条件设置联络线,也可以多条线路共享一个车辆段。在规模较大且轨道交通网络发展较为成熟的城市应采用分修制。发展成熟之前的车辆段在建设前应进行远期规划,留有扩展空间。

北京市新建轨道交通线的车辆维修采用厂修、段修分修方案。车辆的厂修由宋家庄车辆厂、平西府车辆厂承担;车辆的架修充分考虑资源共享,车辆的定修及其以下修程,原则上在本线设置。

日本东京营团的地铁车辆检修分为三个层次:第一层为车辆检修段,每条线路设置一个;第二层为车辆修理车间,在条件允许时可数条线路共用一个修理车间;第三层是CR(车辆更新)工厂。东京营团地铁全线共设置了两个CR工厂:小石川CR工厂,承担银座线、丸之内线的大规模车体修理;新木场CR工厂,承担除银座线、丸之内线之外的所有其他营团线路的大规模车体修理。

1.2 不同层次车辆段的建设时序

车辆段占地面积大、设施众多,如一次性建成则投资较大。从表2可见,我国城市轨道交通车辆段的造价较高,在轨道交通基建中所占比例也较大。实际上,车辆段内一些成本较高的架大修设施投入使用时间较晚,一步到位不仅初期投资较大,而且造成部分设施使用率较低甚至闲置。因此车辆段的建设应结合线网建设时序分阶段分层次实施。日本的分层次车辆段为分步建设作出了示范。

表2 我国各城市轨道交通车辆段造价表

如前所述,日本分层次车辆段的设置使每层对应着不同的修程:第一层负责列车的日常清洗、检查、停放及运行管理等,第二层负责车辆重要部位的检查,第三层是实行车体的大修。修程越高,其资源共享的程度也越高,设置的时间也越晚。第一层的修程级别低,应与线路同时建设;第二层应在车辆运营几年后再进行建设,因为新车设备出现故障的概率较小;第三层在线路运营20或30年左右进行建设。这种模式可以提高设备的利用率,节约投资,值得我国城市轨道交通在今后的建设中借鉴。

目前线路建设时期的资金容易获得,但线路一旦建成,移交运营公司以后,再向政府申请资金的难度就很大。这给设备分期实施造成了障碍。国内普遍存在建设单位在新线建设时按照远期规模,一步到位购置设备,以避免后期资金申请的困难。一步到位导致的结果是运营和维修成本增加。车辆架修设备初期不仅不用,还需支付维护费用;其中一些更新换代较快的计算机系统,远期投入使用时已被淘汰。目前的设备分期实施不是技术问题,而是没有与之相适应的资金使用方案。建议从国家层面制定轨道交通建设资金使用计划,并纳入新的设计规范中,为设备分期实施创造条件。

1.3 一些其它的设计思路

车辆段的设置若采用立体布置,可减少土地使用,缓解城市用地紧张。东京都营地铁12号线光丘车辆段就是一个三层结构的例子。其地下一层为检修线,地下二层为停车线,地上为办公、生活用地。这样虽节省了用地,但工作环境较为恶劣,另外列车出入正线也较复杂,因此需根据实际情况采用。

车辆基地的共享程度越高,带来的列车取送工作量就越大,同时还会影响线路的检修。因为车辆的检修和线路的检修一般是在运营间隙即窗口时间进行,这样二者就会相互影响,使工作效率降低;共享程度高,难免使有的车辆到车辆段的距离较远,致使车辆空走距离较大。因此,在设计规划中不能一味地追求高度的资源共享,而应全面考虑各相关因素。例如:运营成本和列车的空走距离是否过大,车辆的取送是否和线路的维修发生冲突,联络线的设置是否合理等。车辆架大修的设施宜实现资源共享,但一些投资低、利用率高的日常检修设施不宜资源共享。另外,我国现在大多数车辆在非运营时间都存放在停车场,以方便管理和列检。因停车场占地规模较大,国外已有把车辆存放在折返线的先例,这样就可以减少用地、减少列车空走距离,但要考虑车辆的列检和折返线的维修等一系列问题。

2 车辆的检修

2.1 车辆的检修制度

目前,我国城市轨道交通车辆的检修制度大多还采用计划修。计划预防修理制度是根据车辆主要部件的伤损情况,制定合适的检修周期及修程,使其在未达到损伤极限时得到修理,以便正常运行。计划修的特点是计划性强,但其灵活性差,不能很好地结合车辆的实际情况。不同型号、新旧程度、技术水平的车辆,不同运行频繁程度、载客量及运行里程的车辆,其检修周期几乎一致,难免导致有的车辆部件状态还很好就要对其进行检修。这不仅浪费资源和时间,同时因检修频繁,造成车辆利用率低、车辆配属数量增加、投资增大、车辆段用地增加;有的车辆部件已损伤,但因未到检修周期而未能得到及时修理,影响了行车的安全性。

因计划修的上述不足,现在很多国家都提出了状态修。状态修是指车辆在寿命期内,根据列车的运行状态对其出现故障的部件进行及时的修理。状态修是一种较理想的检修制度,可以充分发挥车辆各部件的作用,提高车辆利用率,加快列车周转,减少购置备用车辆的费用,也减少了维修基地和停车场的规模。但是状态修需要在列车上安装必要的检测设备,及时掌握列车及设备的动态技术状态。

2.2 车辆检修作业方式

车辆检修作业方式有现车修和互换修两种。现车修是将待修车上的零部件经过修理消除其缺陷后,仍安装在原车上。这种作业方式,除报废零件需要更换外,其它零部件均可修理后装回原车。其优点是可减少备用零部件的数量,缺点是常因等待零件而延长停修时间。

互换修是指将待修车上分解下来的零部件,经修理后装到其它车上的修理方法。车辆的检修以直接更换零部件修理为主;车辆零部件不在各车辆段进行修理,而是集中修理,再通过物流的方式运送到各车辆段。这样,在车辆段检修库内仅做一些检测和更换零部件的作业,可大大缩短检修的库停时间,提高检修效率,同时可以减小车辆段用地。目前大多车辆段的车辆检修均采用以大部件互换修为主、以部分零部件现车修为辅的车辆检修作业方式,以达到资源共享、节约土地、提高效率的目的。

检修作业方式会对检修周期产生一定的影响。检修周期与年检修工作量成反比。年检修工作量越大、检修库停时间越长,检修列位数就越多,车辆检修库的规模就越大。因此,适当延长检修周期,可以减少用地。采用互换修和均衡修可延长检修周期。此外,随着车辆技术和性能的提高,完全可以延长检修周期。由表3、表4可看出,与日本相比,上海地铁车辆的日检、月检周期小于日本车辆的周期,修停时间长于日本。这也是造成我国车辆段规模远大于日本的原因之一(见表5)。以上海轨道交通1号线为例,若车辆的大修间隔由10年延长至15年,则车辆的检修率可下降为16.3%(含临修),检修车的配备可下降7.8%。我国各大城市及国外有关地铁车辆的检修修程时间间隔在拉大,其检修车和备用车率也在不断地降低,列车的利用率和出车率在提高。

表3 上海城市轨道交通车辆修程

表4 日本东京地铁车辆修程

表5 中国、日本部分城市车辆段占地规模及收容量表

当前世界典型大城市正在大力改革轨道交通车辆检修作业模式,采用以互换修为主、现车修为辅的修理方式,以延长检修周期、缩短修时、加快车辆周转、减少配属车数量、提高作业效率,从而减少车辆段、场的建设规模和建设用地。

3 利用社会资源进行车辆检修

车辆段应避免分工过细的建设模式,否则会加大车辆基地的规模,且利用率不高。应充分利用社会资源,将车辆段的主要功能定位在以运营为主,保证行车安全,提高车辆上线率;对空调、电机、变压器等设备的大中修,以及车辆段内的机加工作业和化验计量等,可以尽量委托社会上专业单位进行。由于轨道交通车辆技术越来越先进,对其维修水平也提出了更高的要求。为使维修达到高水平,实现专业化,一些国家的城市轨道交通运营机构已将车辆的较大修程工作委托给车辆制造厂或专业性的车辆维修中心,也有将车辆段的维修部门独立成为子公司(见表6),以促进维修高效化、专业化,并可减小车辆基地规模。香港地铁的车辆部件维修就是在专业工厂进行,巴黎地铁的车辆部件总体大修及工艺技术的改进也是在专业工厂进行,伦敦、东京也采用了将车辆的部分维修委托给专业部门。

瑞士山区的齿轨交通车辆

表6 世界部分城市利用社会资源进行车辆检修

4 结语

车辆基地是城市轨道交通中的重要组成部分,其建设与管理的合理与否将直接影响到用地规模、车辆利用率及投入资金的数量等。随着城市轨道交通建设规模日益加大,车辆段规划与检修制度的确定将会得到更广泛的重视。在控制车辆基地规模、实现资源共享时,应以满足城市轨道交通的需求为前提,不能为实现某一方面的资源共享而采取不合适的措施,反而造成浪费。因此,要根据线路的实际情况,在规划和确定车辆检修制度时应统筹兼顾,实现合理的最大限度的资源共享,以提高运营效率。

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