兰州客车车辆段工艺设计优化及创新研究

梁书旺

(中铁第一勘察设计院集团有限公司,西安 710043)

兰州客车车辆段工艺设计优化及创新研究

梁书旺

(中铁第一勘察设计院集团有限公司,西安 710043)

论述既有兰州客车段修工艺落后严重,无法适应客车检修量日益增长需求,针对目前其存在的问题,从满足铁路客运安全、快捷及现代化检修工艺的需求方面出发,指出兰州车辆段迁建工程的必要性。在分析兰州局管内客车检修任务量、设计规模的基础上,对车辆段总平面布置、既有房屋利用、组合车库布置形式进行优化设计,创新采用跨涵组合厂房设计、组合车库检修工艺设计,结合段址特点确定车辆段迁建工程的最终方案,为后续同类项目规划设计提供借鉴。

客车车辆段；检修；工艺设计；创新

1 工程概况

兰州车辆段是兰州铁路局唯一的普速客车车辆段，承担全局管内普速客车车辆段修及运用维修管理任务。车辆段总部位于兰州铁路枢纽的兰州车站东端咽喉以东、陇海线上下行正线之间、兰州东站西端咽喉以西地块内。

兰州客车段现下设10个职能科室、7个生产车间，除银川和嘉峪关2个运用车间属于外设机构，其他科室和车间均与客车段总部设在一处。客车段段修设施承担着兰州、嘉峪关和银川三地配属普速客车、代管客车和发电车的定期检修任务。现有段修台位9个，油漆台位2个，发电车在颍川堡车间检修。近年来随着兰州铁路枢纽规划方案的逐步建成，将有10余个方向的铁路线在兰州交汇，将呈现多方向互通、大运量保证、现代化设施、高效率运输的特点，因此作为保障配属客车车辆运行安全的重要设施之一的车辆段将担当越来越重要的角色[1]。

2 兰州车辆段改扩建的必要性

2.1 区域地处西部，普速出行需求旺盛，普速客车仍将保持增长趋势

本项目位于我国西部地区，2011年末区域总人口9 453万人，人口密度为22.1人/km2，城镇化率38.91%，完成地区生产总值17 357亿元，人均生产总值18 439元。区域城镇化率分别比全国平均水平低3～14个百分点，人口构成中的农业人口较多，经济发展水平落后于全国，甘肃省人均GDP只有全国平均水平的一半，其余地区也仅相当于全国平均水平的3/4。收入水平比全国也有一定的差距[2]。

2.2 兰州作为甘肃省省会城市，多个路网节点的交汇处，始发终到客车持续增长

兰州市为甘肃省省会城市，是全省政治、经济、文化、交通的中心，同时也是兰州—西宁城市圈的核心，年铁路旅客发送量占全省铁路旅客发送量的40%以上，众多普速客车由兰州站始发。兰州枢纽现状衔接兰新、陇海、包兰、兰青铁路，随着兰渝、兰合、银西铁路等客货共线铁路建设以及动车和普速客车混合运输的兰新二线开通，兰州枢纽始发终到普速客车仍将维持增长态势。

2.3 既有客车段修、整备能力严重不足

兰州铁路局现有客车段为1975年设计建设，建设年代早、基础设施陈旧、生产房屋面积不足、工艺不畅等问题造成段修能力严重不足。由于兰州枢纽旅客列车开行对数逐年增加(2010年开行44对、2013年开行54对)、配属客车持续增多(2010年1589辆、2013年1998辆)，既有客车段修、整备、存车能力不足的矛盾日益突出，从而导致无法完成检修任务及开行新增旅客列车。

2.4 既有客车段不具备扩建条件

(1)受地形和位置影响，原址上完成车辆段改扩建后，转向架、轮轴及空调机组等检修工艺并不顺畅，难以达到预期的检修能力。

(2)为扩大客车段的检修能力，需 要对现有车辆段修设施进行较大改造，施工期间无法进行生产过渡，影响车辆段实际生产任务的完成。

(3)在原址上完成车辆段改扩建，虽解决了车辆段基本段修能力，但由于扩建车辆段修设施需占用既有存车线的位置，使本就不足的存车能力缺口更大，而客车整备设施也失去了扩建的条件。

2.5 检修工艺无法满足现阶段检修工艺需要

随着铁路客车技术等级快速提升、客车总量持续增加，检修采用新技术、新工艺、新材料、新装置要求越来越高[3]，但兰州局客车段修工艺已经处于落后状态，受现状条件限制，制约生产的关键问题无法得以解决，无法补强新型工装设备。

3 设计规模设计

3.1 规模设计原则

结合《铁路客车车辆设备设计规范》及《加强客车检修工作的指导意见》(铁总运[2013]83号)[4.5]确定规模设计原则如下。

(1)段修系数：0.45～0.47。

(2)客车辆均修车时间：6 d。

(3)年工作天数：250 d。

(4)非运用车系数：0.25。

(5)预检台位数量：按总台位的1/6配备。

(6)架落车台位数：按总台位的1/2配备。

(7)油漆台位数：按总台位的1/6配备。

(8)交验台位数：按总台位的1/6配备。

3.2 检修工作量

根据兰局现状及研究年度(近期2025年、远期2035)运用车数计算车辆段所需台位，具体如表1所示。

表1 兰州铁路局客车段修工作量

3.3 设计规模确定

根据计算，研究年度兰州铁路局近期配属2 414辆、远期配属客车数为2 510辆，需要客车段修台位26～29个。

结合《加强客车检修工作的指导意见》(铁总运[2013]83号文的意见，根据表1规模计算结果，本次设计按近远期一次设计，设计总台位30个，其中修车台位15个，预检、交验、油漆台位各需要5个。

4 车辆段工艺设计优化及创新

根据检修工工作量计算，迁建兰州车辆段内新设客车预检线1条、修车线3条、交验线1条、存车线6条、牵出线1条、发电车检修线1条。段内新建检修组合车库、发电车检修库、预检及交验库各1处。辅助生产分间根据检修工艺布置情况需充分利用既有铁路房屋。总平面布置如图1所示。

4.1 总平面优化设计

(1)合理选址、避免征拆

结合兰州铁路枢纽总图的总体布置，通过既有客车车辆段原址扩建、兰州西站迁建车辆段等多方案比选，最终确定迁建兰州车辆段选址位于兰州西客站以西、柳家营车站以南、普速至高速上行联络线和兰通厂专用线之间的地块内，段址充分利用了既有铁路用地(无新增用地)，减少工程投资，避免了在市区范围内的征地拆迁等困难工作，有效保证工程建设的顺利推进[6]。

(2)有效利用站改方案，减少对运营影响

兰州新线2014年底开通运用，因此在兰州西站工程实施时，结合车辆段总平面布置，在普速场西端咽喉道岔(道岔编号128号与142号)间已预留接轨条件，车辆段总平面布置与普速车场纵列布置，客车车底出入需占用普速场1、2股道，该接轨方案充分考虑车辆段建设过程中对运营的影响。

4.2 充分利用既有铁路房屋、节约工程投资

在段址东侧现既有站修库1座，房屋面积约4 800 m2，结合段址内既有房屋布置情况，经过总平面布置多方案比选，最终确定将既有站修库改造成材料库、设备维修间、汽车库等辅助生产用房，站修库南侧部分既有房屋改造成辅助办公房屋，如设备维修间辅助房屋、材料办公房屋及间休室，通过总平面的优化可以减少工程投资。

4.3 组合厂房跨排洪管涵优化设计

段址内有2条由南向北排洪拱涵，两条排洪涵呈50°夹角，拱涵管底高程低于车辆段场坪约10 m，涵洞建于20世纪50年代。受段址条件限制组合车库设计方案无法避开这2处拱涵，经过研究，受检修组合车库布置影响，既有涵洞与车库斜交大于45°，车库房屋基础布置困难，因此需对既有涵洞进行拆除重建，将牦牛沟拱涵与石炭沟拱涵合建1-6 m盖板涵[7]，新建涵洞与检修组合库呈90°，考虑新建拱涵较大，为降低房屋基础对改建拱涵的影响，需将该组合厂房柱距局部加大至9 m[8]。

组合车库跨涵结构设计剖面详见图2。

图2 组合车库跨涵结构设计剖面(单位：m)

4.4 主要检修工艺设计

(1)修车库的优化布置

修车库布置形式：常见的修车库布置形式有2线库、3线库两种布置形式。根据客车车辆设计规范要求，结合场地工艺布置方案，确定采用3线库，每条线5个台位。修车台位长度：(26.5 m+4.2 m+2)×2+12 m+(26.5 m+4.2 m+2)×3+9 m=184.5 m，结合建筑设计需要确定修车库长186 m。

(2)组合车库的优化布置

根据段址地形特征并结合检修工艺，车辆段修车库采用双侧跨组成形式，在此基础上，根据检修工艺作业形式布置成组合车库，该组合车库极大的节约土地资源、优化了生产厂房检修的工艺[9，10]。

组合车库布置以修车库为中心，修车库轴线尺寸186 m×27 m；修车库北侧并列3个生产房屋，轴线尺寸分别为186 m×12 m、186 m×24 m和186 m×18 m，设有钩缓间、转向架检修间、轮对检修间及配件加修间等；南侧1个生产房屋，其轴线186 m×15 m+54 m×15 m(局部二层)，内设空调机组检修间、门窗间及辅助生产办公房屋。

(3)修车组合库、油漆库及交验库组合工艺方案比选

根据客车检修主要工序：车辆预检→修车→车体喷漆→车体交验→验收合格出库[11]。本次总平面设计采用移车台贯通式方案代替线群式贯通方案布置形式，方案一是移车台贯通式方案；方案二是线群式贯通方案，检修工艺平面如图3所示。

本工程研究推荐方案一，其方案有如下特点：①合理规划段址内用地范围，房屋布置紧凑，新建房屋面积少，减少工程投资；②检修工艺顺畅，避免段内频繁调车作业，影响生产；③充分利用既有场地内生产厂房，减少工程投资；④方案充分考虑铁路生产房屋火灾危险性[12]进行生产工艺厂房组合布置，减低运营风险、减少工程投资。

图3 方案一、方案二平面示意(单位：m)

5 结语

兰州车辆段生产能力扩能改造工程设计从生产实际需要出发，立足现场，根据实际生产工艺需要布置设计，方案得到了铁路总公司专家、兰州铁路局的认可。同时充分结合项目本身实际的地质地形情况及控制因素，创新采用组合库大跨度网架结构设计，解决了段址内既有管涵排洪的难题；对检修组合库组合方式进行优化布置，并充分利用既有生产用房，节约了资源，满足了现场实际生产需求。随着铁路客运量逐渐加大，而客车安全是铁路安全的重中之重，客车车辆段的设计更应该采用最新生产工艺，充分结合项目的地质地形、合理利用既有情况制定切实可行的方案。下一步将根据现场条件进一步优化和完善细化设计，将兰州客车车辆段打造成西部地区的形象工程、精品工程。

[1]中铁第一勘察设计院集团有限公司.兰州铁路枢纽兰州车辆段生产能力扩能改造工程可行性研究设计·总说明书[Z].西安：中铁第一勘察设计院集团有限公司，2014.

[2]中铁第一勘察设计院集团有限公司.新建铁路兰州至乌鲁木齐第二双线(甘青段)初步设计·第一篇总说明书[Z].西安：中铁第一勘察设计院集团有限公司，2010.

[3]中华人民共和国铁道部.铁运[2006]142号25T型客车检修规程[S].北京:中国铁道出版社，2006.

[4]中华人民共和国铁道部.TB10029—2009铁路客车车辆设备设计规范[S].北京:中国铁道出版社，2009.

[5]中国铁路总公司.铁总运[2013]83号关于印发《加强客车检修工作的指导意见》 [S].北京：中国铁路总公司，2013.

[6]周天杰.武汉铁路枢纽总图规划再思考[J].铁道标准设计，2014(5):1-4.

[7]中华人民共和国铁道部.TB10002.5—2005铁路桥涵地基和基础设计规范[S].北京:中国铁道出版社，2005.

[8]中华人民共和国建设部.TGJ140—2004预应力混凝土结构抗震设计规程[S].北京:中国建筑工业出版社，2004.

[9]陆刚.结合迁建西安东货车段浅谈大规模车库组合设计[J].铁道建筑技术，2010(3):231-233.

[10]何雨及.货车车辆段总平面布置及主要车间工艺设计[J].科技创新导报，2018(30):18.

[11]涂汗卿.新建客车车辆段的设计思路[J].铁道勘测与设计，2003(5):74-75.

[12]中华人民共和国铁道部.TB10063—2007铁路工程设计防火规范[S].北京:中国铁道出版社，2012.

Research on Optimization and Innovation in Process Design of Lanzhou Passenger Car Rolling Stock Deport

LIANG Shu-wang

(China Railway First Survey and Design Institute Group Co., Ltd., Xi’an 710043, China)

This paper discusses the past repair processes employed previously by Lanzhou Passenger car rolling stock depot, which fall far behind, unable to adapt to the growing demand for passenger car repairing, and addresses the existing problems related to passenger safety, the efficient and quick repairing process for the need of Lanzhou depot. It analyses the repairing workload within Lanzhou Railway Bureau, the design scale and optimizes the design of the general layout of the depot, utilization of existing buildings, layout of combination garage. Innovative cross culvert plant design and repairing process design of combination garage are employed. The depot relocation project program in the light of the characteristics of the site is finalized, which provide

for the design of future similar projects

Passenger car rolling stock depot; Repairing; Process design; Innovation

2015-03-07；

2015-03-18

梁书旺(1982—)，男，工程师，工学硕士，E-mail：174943249@qq.com。

1004-2954(2015)08-0174-04

U279

A

10.13238/j.issn.1004-2954.2015.08.037