苏州市轨道交通4号线工程天鹅荡停车场的优化设计

刘亚东

(中铁工程设计咨询集团有限公司机动院,北京 100055)

1 概述

苏州市轨道交通4号线及支线连接了苏州市相城区、苏州古城区、吴中区、吴江市松陵镇等重要组团,是苏州市南北方向的骨干线路,与轨道交通2号线共同支撑城市发展副轴,全长约50 km,其中支线工程初、近期与4号线在红庄站接轨贯通运营,近期后拆解为8号线独立运营。

天鹅荡停车场位于支线吴中区东太湖路以南、龙翔路以西,近期承担轨道交通4号线部分车辆的停放和日常检查等任务,远期还承担8号线部分车辆的停放、日常检查及定临修任务。

2 主要技术确定

2.1 功能定位

结合国内外地铁车辆检修运用技术的发展趋势、全线运营组织方案、车辆段与综合基地(场)及线路联络条件的规划情况,合理确定天鹅荡停车场的功能定位是设计首要考虑的问题。4号线主线在线路南端设有松陵车辆段与综合基地,承担4号线配属车辆的厂架修、定临修以及部分配属车辆的停放和日常检查等任务,以及3、5、6号线配属车辆的厂架修任务；在线路北端设元和停车场1处,承担4号线部分配属车辆的停放和日常检查等任务。天鹅荡停车场功能定位为近期承担4号线部分车辆的停放和日常检查等任务,远期还承担8号线部分车辆的停放、日常检查及定临修任务。

(1)作为4号线支线停车场

车辆停放及日常保养功能—地铁车辆的停放和管理；车辆的外部洗刷、内部清扫及定期消毒；司乘人员每日出、退勤前的技术交接；对运用车辆的日常保养(包括列检和周月检)及一般性临时故障的处理等。

日常巡检功能—对地铁各系统,包括供电、环控、通信、信号、防灾报警、自动售检票、给排水、自动扶梯等机电设备和房屋建筑、轨道、隧道、桥涵、车站等建筑设施进行日常维护、保养等。

(2)作为8号线车辆段

除完成上述停车场的功能外,还应完成以下基本功能。

车辆检修功能—依据地铁车辆的检修周期,定期完成8号线车辆的计划性修理(定修)。

列车救援功能—列车发生事故(如脱轨、颠覆)或接触网中断供电时,能迅速出动救援设备起复车辆,或将列车牵引至邻近车站或地铁车辆段与综合基地,并排除线路故障,恢复行车秩序。

系统维修功能—对8号线各系统,包括供电、环控、通信、信号、防灾报警、自动售检票、给排水、自动扶梯等机电设备和房屋建筑、轨道、隧道、桥涵、车站等建筑设施进行维护、保养和检修等。

材料供应功能—负责8号线在运营过程中,所需各种材料、设备器材、备品备件、劳保用品以及其他物资的采购、储存、保管和供应工作。

2.2 设计规模的确定

在综合考虑松陵车辆段与综合基地、元和停车场、天鹅荡停车场的功能定位、分工基础上,确定天鹅荡停车场规模为近期设停车列检20列位、双周/三月检2列位,远期按8号线车辆段进行调整,增设停车列检30列位、双周/三月检2列位。

由于城市未来发展可能对客流预测产生较大的不确定性,根据线网规划,8号线存在6辆编组的可能性,考虑到站场、土建等工程由4辆编组改为6辆编组的代价较大,且影响正常运营使用,本次工程按6辆编组进行设计。

2.3 检修制度的确定

地铁车辆检修制度一般分为预防性计划检修制度和矫治性检修制度两种。由于城市轨道交通对车辆的安全性和可靠性要求非常高,因此预防性计划检修制度仍是目前国内外城市轨道交通车辆普遍采用的一种按车辆运行周期进行计划检修的车辆检修制度。

以提高车辆的利用率,减少配车数量,降低修车成本为目标,根据苏州市轨道交通车辆的技术条件、线路条件、地区环境和运营条件,以及运用、检修人员的素质等多方面因素本线车辆的总体技术特征,确定车辆检修宜采用以部件互换修为主的预防性计划检修制度。

综合考虑目前国内的检修水平,本次设计采用的主要车辆检修指标,如表1所示。

表1 列车检修指标

注：1.表中分子为近期天数,分母为远期天数；2.全年检修工作日按250 d考虑。

2.4 主要车型的选择

根据本线运量,远期高峰小时预测客流约2.44万人/h,确定采用B型车辆,初、近、远期4辆编组,预留6辆编组条件,车辆采用受电弓从架空接触网方式受电,额定电压为DC1500V。车辆编组形式如下。

二动二拖4辆编组形式：-Tc+Mp+Mp+Tc-

四动二拖6辆编组形式：-Tc+Mp+M*M+Mp+Tc-

其中Tc为带司机室的拖车；Mp为带受电弓的的动车；M为动车；-为自动车钩,*为半自动车钩；+为半永久牵引杆。

3 总平面布置

3.1 场址概况

天鹅荡停车场位于4号线支线线路终点附近,场址位于龙翔路西侧,东太湖路以南的范围,与支线终点站友翔路站的最短距离约为0.6 km。场址内地势较平缓,有部分水塘、河流。场地内以荒地为主,西侧有部分农田及木里村、南章村房屋。停车场的出入场线、小部分场地位于原有东太湖的堤线位置。经现场调查,东太湖综合整治工程已将段址范围内堤线南面填成地面。根据场址现状及规划情况,该地块的受控因素主要有场址西端有木里村、南章村房屋及村内河流,工程的实施需拆迁部分房屋,填平部分河流。

3.2 总平面布置原则

根据场址的现状及规划情况,结合停车场近、远期工程特点,确定总平面应按车辆段进行布置,兼顾停车场设施的集中布置原则,设计原则如下。

(1)以车辆段为主体,根据段址地形条件,充分考虑综合维修中心、物资总库及其他设备、设施的功能要求和工作性质,按有利于生产、方便管理和方便生活的原则进行统筹安排。

(2)车辆段的总平面设计,应根据车辆运用和检修的作业要求,并综合考虑综合维修中心、物资总库等其他设施的布局及道路、管线、绿化、消防、环保等要求,以及考虑当地气象条件等,合理布置。

(3)车辆段生产房屋布置应以运用及检修库为核心,各辅助生产房屋应根据生产性质按系统布置。与运用和检修作业关系密切的辅助生产房屋宜分别布置在相关车库的侧跨内或邻近地点；性质相同或相近的房屋宜合并设置。

(4)变配电所、给水所等动力房屋,应设置在相关的负荷中心附近。

(5)产生噪声、冲击振动的车间宜单独设置；产生粉尘、有害气体的房间或设施宜布置在常年主导风向的下风侧,并宜远离生活、办公区；排出的有害气体、粉尘、废液应符合环境保护及卫生标准。

(6)总平面布置应充分利用地形、地势、工程地质及水文条件,合理地布置建筑物、构筑物和有关设施,并应减少土(石)方工程量和基础费用。

(7)总平面布置应使办公生活房屋有良好的朝向,避免西晒,具备良好的采光和自然通风等条件。

(8)总平面布置应合理地组织人流和物流。

(9)车辆段与综合基地内应有运输道路及消防道路,并应有不少于2个与外界道路相连通的出口。车辆段与综合基地用地范围应设围蔽设施。

3.3 总平面布置方案

天鹅荡停车场待4号线支线拆分后,将调整为8号线定修车辆段,总平面方案的设计按车辆段统一考虑,本项目作为停车场时设置部分运用库、预留了部分运用库、检修车间。预留部分与实施部分应有明显区域划分,以减少今后改扩建对运营的影响。

3.3.1 总平面布置方案设计

(1)总平面布置方案一

天鹅荡停车场设在友翔路站接轨，设出入场线2条,预留1条从8号线车站接轨的出入场线,远期形成出入段线的八字线；停车列检线10条,线路长度按每线停放2列6辆编组列车考虑,远期预留停车/列检线15条；双周/三月检线4条(其中2条预留)；洗车线1条；工程车及调机停放线4条(其中2条预留)；材料装卸线1条；预留不落轮镟线、吹扫线、静调线、临修线、试车线各1条及定修线2条。

运用库和检修厂房采用逆向倒装式布置在车辆段西侧。运用库设在出入场线西北、西南两侧,设有尽端式运用库2座,其中西北侧运用库能满足作为4号线支线停车场的停车能力要求,停车列检库、双周/三月检库分别设有辅助边跨,设有运转办公房屋。西南侧运用库为预留停车列检库,以满足未来8号线的远期停车需要。车辆检修厂房设在预留停车列检库的东侧,为尽头式车库布置,通过预留停车列检库南侧的牵出线进出库。厂房由定/临修库及辅助车间、静调库、吹扫库、镟轮库组成。在检修厂房东侧预留有物资总库。

工程车库设在停车场运用库库外线路东侧,材料线及材料堆场设在工程车库东侧,工程车及平车出入车场通路顺畅。在材料堆场东侧布置有牵引降压混合变电所。

洗车库设置于停车场运用库北侧,为尽端式布置,通过1条洗车线通过道岔、牵出线与出入场线相连,列车进出洗车线方便、占用出入线时间短。

在东侧出入场线设受电弓轮对检测棚。

在工程车库北侧空地布置有污水处理站、材料棚。

在出入场线咽喉处北侧空地处布置厂前区,近期设置综合楼1处,将停车场办公、信号楼、综合维修工区、食堂、浴室、乘务员公寓等均合设于内,作为停车场办公、生活房屋,综合楼东侧设停车场1处。预留的生活办公中心、主变电所、远期停车场等,待成为8号线车辆段后实施。

车辆段内设有环行运输道路和消防道路,出入口设2处,主出入口设在车辆段的东北侧、综合楼附近；次出入口设在车辆段西北侧。两出入口均与既有道路相连。

本方案的特点是充分考虑地块周边条件,为减少场址西侧村庄房屋拆迁,咽喉布置紧凑,运用库采用1线2列位尽端式布置,洗车线也采用尽端式布置,工艺流程顺畅,用地紧凑。且预留运用库、检修厂房与停车场设施区域划分明确,改扩建车辆段的分期建设条件好。

方案一总平面布置详见图1。

图1 天鹅荡停车场总平面布置(方案一)

(2)总平面布置方案二

设2条出入场线,不预留接入8号线车站的出入场线条件。

洗车线设置于咽喉区出入场线南侧,为八字线通过式布置,利用道岔、牵出线完成洗车作业,作业过程顺畅。

运用库和检修厂房采用逆向倒装式布置在车辆段西侧。运用库设在出入场线西北、西南两侧,为尽端式布置,西南侧运用库能满足作为4号线支线停车场的停车能力要求。西北侧运用库为预留停车列检库,以满足未来8号线的远期停车需要。预留检修厂房设在预留停车列检库的东侧,为尽头式车库,通过预留停车列检库北侧的牵出线进出库。厂房由定/临修库、定/临修库辅助车间、静调库、吹扫库、镟轮库组成。检修厂房南侧预留有物资总库。

(3)总平面布置方案三

出入场线方案与方案一相同。洗车线设置与方案二相同。

运用库布置在车辆段西侧,检修厂房顺向布置在咽喉区北侧。运用库设在出入场线西北、西南两侧,为尽端式布置,西南侧运用库能满足作为4号线支线停车场的停车能力要求,停车列检库、双周/三月检库设有运用库辅助房屋。西北侧运用库为预留停车列检库,以满足未来8号线的远期停车需要。预留检修厂房设在预留停车列检库的东侧,为尽头式车库,通过预留牵出线进出库。

3.3.2 总平面布置方案比选

总平面方案优缺点比较详见表2。

表2 车辆段总平面方案优缺点比较

综上所述,3个方案车辆段工程总平面整体布局均较为合理,工艺流程顺畅。但从工艺流程、经济技术指标、预留发展条件、工程实施难度等方面进行综合比选,方案一具有近期工程集中性、用地规整性较好等优点,故总平面布置方案一为推荐方案。

4 主要工艺流程

天鹅荡停车场近远期主要承担列车的运用整备(包括停放、洗车、受电弓轮对检测)以及月检、大修、架修、定临修等作业内容。

4.1 列车运用整备工艺

主要承担4号线支线配属列车的停放、运用、整备作业；列车进出库的技术交接、检查和测试工作；停车场运用车辆司乘人员出退勤技术交接工作；停车场运用车辆的功能检查、技术检查和一般性临时故障的处理；停车场运用车辆的内部清扫及定期消毒工作。主要工艺流程：列车进场→受电弓轮对检测→列车外部清洗→停车→退勤前技术交接→内部清扫、消毒→技术检查→出段前技术交接→列车出场。

4.2 洗车工艺

为保持列车外部清洁,应定期进行外皮洗刷。列车洗车全过程和洗车最小间隔的时间总和为40 min,一般3～5 d洗车1次。

洗车工艺流程：列车进库→预湿→喷洗涤液→前端部洗刷→侧壁洗刷→后端部洗刷→预清洗→最终清洗→吹干→出库。

4.3 受电弓轮对检测工艺

主要进行车轮外形尺寸自动检测、车轮踏面缺陷自动探伤、车轮擦伤自动检测、自动绘制车轮踏面外形曲线,并可实现超限报警显示、车号及端位自动识别、提供检测轮对技术状态的综合评价、对受电弓滑板磨耗、中心线偏移、升弓压力进行动态非接触自动检测。

受电弓轮对检测工艺流程：列车进场→列车进棚→自动检测→数据采集→列车出棚。

4.4 列车检修工艺

5 结语

综上所述,在地铁停车场和车辆段的设计中,应首要考虑其在城市地铁中的功能定位,通过综合比较,合理确定设计规模、检修制度及车辆选型,重点是段、场的总平面布置方案设计,需兼顾近、远期工程,优化设计,合理布局,只有这样才能设计出既满足国家的有关方针政策要求,又能达到业主需求的设计。

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