地铁车辆段站场设计相关问题研究

李桂桂,冯太群

(西南交通大学交通运输与物流学院，成都 610031)

1 概述

国外大城市的成功经验表明,大力发展城市轨道交通是解决城市内交通堵塞日益严重的最有效的途径,而地铁的运行离不开车辆段。地铁车辆段是地铁系统工程重要组成部分,承担着运营车辆的管理、运用、维修保养和检修,保证按时提供技术状态良好的车辆,是保证地铁系统安全运行的总后勤部。车辆段占地大、投资多,对地铁工程建设的影响大,其设计的优劣关系到日后使用的方便性、灵活性及运营效率。从地铁车辆段出入线设计、平面布置、洗车线设计等几个方面入手,探讨地铁车辆段设计过程中几个关键问题。

2 车辆段出入线设计分析

出入线是连接地铁正线与车辆段的通路,其布置形式应该在满足接发列车能力需求、安全、经济的前提下,结合实际工程状况来确定。车辆段、停车场出入线的设计应保证列车进入正线或由正线回段时安全、可靠、迅速,且运行合理、经济。

2.1 接轨站位置选择

(1)接轨站的选择应本着方便运营、减少列车出入的空走时间、降低运营成本的原则,根据列车运行交路选择接轨站。

(2)车辆段接轨点站址应该符合城市规划部门的要求,其建设应避免对城市环境和景观造成负面影响,同时应避免出入线平纵断面设计过于复杂。

(3)车辆段接轨站点应考虑多线共址的可能性,以实现车辆段资源共享,减少工程投资。

(4)接轨站点应接近规划商业中心,便于进行车辆段上盖物业开发,形成规模效应,带动车辆段周围区域经济的发展,提高城市的活力。

2.2 接轨形式分类及分析

《规范》第22.2.7条规定：车辆段出入线应按双线双向运行设计,并避免切割正线,有条件时可结合段型布置,实现列车调头转向功能。车辆段列车出入频繁,为保证列车出入安全可靠、迅速,车辆段出入线原则上应按双线双向运行设计,以确保在事故状态下,其中一条线路发生故障时,另一条线路仍可保证列车出入作业,出入线接轨方式主要有以下几种形式。

(1)按照出入线与正线相交形式可以分为平交与立交2种接轨方式,如图1所示。

图1 出入线接轨方式

a类布置形式采用平面交叉方式,其工程量较小,费用较低,但出入段作业影响正线列车运行,高峰小时出入段行车能力受到限制,一般不宜采用该种交叉方式。

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b类布置形式采用立体交叉方式,可避免列车出入段作业对正线行车的干扰,满足出入线高峰小时通过能力需求,但其工程量及费用较大。应根据交叉点地质情况、地形条件、工程量以及高峰小时出入线能力要求等方面进行比较评价后,选择经济合理交叉方式。

(2)按照接轨位置可以分为折返站站后接轨和区间接轨。折返站站后接轨形式,根据配线的不同有多种形式,现分析比较常见的2种方案,如图2所示。

图2 折返站站后接轨形式

方案分析：方案a的优点：①折返站站后接轨有利于运营管理及维修；②避免切割正线,保证正线列车运行不受干扰；③出入线之间采用交叉渡线相连,使每条线都能进行收发列车作业,增加了收发车灵活性。缺点：①出入线两正线间引出,增大了正线线间距,增大了车站规模及工程投资；② 出入线之间采用交叉渡线,道岔个数增多,增加了养护与维修费用。

方案b是站后两正线间分别设渡线与入段线接轨,入段线可兼作折返线使用,出入线之间不设交叉渡线,两线隔开设置,列车出段作业与折返作业完全隔开。优点：①、②同方案a；③出段线前端设置安全线,保证出段作业安全。缺点：①同方案a；②入段线承担列车折返与入段作业,出段线只承担列车出段作业,2条线作业负荷不均衡；③出入段线不连通,灵活性比较差。

区间接轨根据配线具有多种形式,大致可以分为两大类,如图3所示。

图3 区间接轨形式

方案分析：a类方案一般在车辆段用地受到限制且站间距过大的情况下采用,优点为可以避免出入线过长且保证出入线顺直,减少工程投资。缺点：①出入线区间接轨,不利于运营管理；②早间发车及夜间收车不灵活,更不利实现双向收发车；③车辆段段内不设置回转线时,无法实现列车调头转向功能,更会造成车辆轮对偏磨问题；④出入线需要上跨或者下穿正线,不利于列车运行且施工困难,增加工程投资。

b类方案一般在车辆段垂直于正线,车站为地面站,两站距离不太远的情况下采用,优点：①可实现列车调头转向功能,避免设置回转线,解决车辆轮对偏磨的问题；②收发列车比较方便,运营组织灵活。缺点：①同方案a；②出入段线分开走行,工程拆迁量较大；③2处设信号设备,增加投资,管理不方便。

2.3 出入线长度及坡度设计

《规范》规定车辆段出入线设计,应根据行车和信号的要求,留有必要的信号转换作业长度。设计时应在满足行车和信号作业要求的前提下尽量缩短出入线长度,减少空车走行距离,降低工程投资。

规范规定出入线最大坡度不宜大于40‰,设计中应该尽量放缓。由于车辆制动性能、加速度、速度、线路条件等方面的限制,设计坡度不宜超过35‰。当入段线需要作为折返线使用时,应在靠近车站位置处设计1段长度为列车长度加40 m,隧道内的坡度不宜大于2‰,地面和高架桥上坡度不宜大于1.5‰的下坡道；出入线过长时,应避免出现坡度超过30‰的过长或连续大坡度,一段大坡度长度最好控制在500 m以内,大坡度之间最好设置小于20‰的较缓过渡坡度。

3 车辆段总平面布置形式研究

《地铁设计规范》第22.2.9条规定：车辆段的总平面设计,应根据车辆运用和检修的作业要求,并综合考虑维修中心、物资总库和培训中心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。车辆段总平面主要由股道、道路、运用检修主厂房、辅助生产厂房、生产办公房屋、生活房屋及绿化等要素组成,车辆段总平面设计过程中应尽量优化其布置形式及各要素,建设用地节约型车辆段基地,减少征地及工程投资。

3.1 按主厂房、运用库及停车库的位置关系

根据车辆段检修主厂房、运用库及停车库的位置关系,地铁车辆段总平面布置形式一般可分为并列式、纵列式及复合式3种。

并列式是三者并列布置,该形式布置紧凑,作业集中,便于管理,但是对场地宽度有一定的要求,距离厂前区较远,走行距离较大,工艺不如纵列式流畅。

纵列式主要用于狭长地形,宜采用倒装式布置形式,将检修部分与运用部分逆向布置,利用调车线或走行线将两部分连接。其优点是检修设施与运用设施相对独立,车辆在段内运用作业和检修作业相互干扰小,列车走行顺畅,洗车线和试车线布置容易,且可有效利用占地面积,但是不方便管理。

复合式布置根据组合方式不同,一般有2种形式,一种是运用库与检修主厂房并列布置,与停车库纵列布置,该布置形式运用检修作业集中,方便管理；另一种是停车库与运用库并列布置,与检修主厂房纵列布置,该形式将运用与检修作业分开,作业安全。复合式综合了并列式与纵列式布置的优点,受地形限制较小,是普遍采用的布置方式。

3.2 按车间、厂房组合形式布置

地铁车辆段的总平面布置按厂房组合形式可分为集中式和分散式2种。集中式布置将性质相近的车间合并成联合厂房,该布置的优点主要是厂房集中方便管理,工艺路线短,线路布置容易,但由于厂房面积大,自然采光和通风条件较差,消防设计较为复杂。分散式布置为各主要车间独立设置或集中程度较小,其优缺点与集中式布置相反。

3.3 按站段关系布置

地铁车辆段的总平面布置按站段关系分为贯通式和尽端式2种。贯通式车辆段在段的两端均设有咽喉区并与正线连接,使得车辆进出段作业,特别是双方向收发车作业十分方便。尽端式是只有一处出入段设施与正线连接。列车出、入段与进行其他作业列车或调机交叉干扰的几率较贯通式大一些。在站段关系及地形条件允许的情况下,车辆段宜采用贯通式布置方案。

4 洗车线设计形式研究

车辆段应设机械洗车设施,一般包括洗车线、洗车机、生产房屋和设施(水池和给排水系统)。根据国内车辆段设计实践及相关研究表明,常用的洗车线基本布置形式主要有贯通式和尽头式两大类。

(1)贯通式分为咽喉区贯通式和运用库贯通式。咽喉区贯通式宜布置在入段线侧,停车列检库前咽喉区前部,两端与入段线顺向连通；运用库贯通式宜并联布置在停车列检库外侧,与前后咽喉区的入段线和牵出线连接,并设走行线。

(2)尽头式分为一般尽头式和往复尽头式2种。一般尽头式洗车布置比较灵活,一般布置在运用库一侧,与入段线相连；往复尽头式两端接入段线,并列布置在运用库咽喉区前,应保证两端线路牵出有效长不小于1列车长。

应根据车辆技术条件、洗车任务量以及总平面图布置形式等因素选择洗车线布置形式,尽量保证洗车作业时不影响其他线路的进路和段内道路的通行。车辆段总平面布置是车辆段设计的主要组成部分,设计时各项设备设施宜分区布置,性质相同或相近房屋合并布置,生活办公房屋宜集中,布置齐整美观；设计应初、近、远期结合,统一规划,分期实施。

5 结语

地铁车辆段设计是一项非常重要且复杂的系统工程,涉及专业多、牵涉面广、接口多,对工程投资及行车运用效率有直接影响。设计时要准确定位其功能需求及运营需要；出入线设计应结合段址的选择、线路条件、车辆的技术条件和接轨站的条件进行经济技术比较,选择较为合理的接轨站和接轨方案；总平面的布置形式应根据检修工艺、外部条件和设计规模等因素合理选择及优化,减少工程投资,提高运营效率。

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