城轨车辆大架修基地建设规划的探讨

阮 巍，童利红，李森林，曹向静

(1.北京市轨道交通设计研究院有限公司，北京 100068；2.北京市轨道交通建设管理有限公司，北京 100068；3.北京市基础设施投资有限公司，北京 100096)

根据《中国城市轨道交通年鉴(2019)》，截至2018年底，全国有63个城市轨道交通线网规划获批(含地方政府批复的19个城市)，已批线网规划7 590 km[1]。2019年，温州.济南.常州.徐州.呼和浩特5个城市新开通城轨交通运营，27个城市有新增线路(段)投运，中国内地累计40个城市开通城轨交通。截至2019年底，地铁运营线总长度6736.2 km，当年新增运营线路长度974.8 km[2]。

2019年9月25日，北京大兴国际机场线开通，近期雄安新区正在积极对接北京大兴国际机场线快线的建设，标志着大兴国际机场线由机场专线转为京津冀区域快线，城市轨道交通最高运营速度已达160 km/h。广州地铁14号线全长76.3 km，为满足区域快线运营需求，最高运行速度120 km/h线路条件下，采用快慢车混跑方式快速通达，以提高服务品质。目前，国内城轨车辆年走行里程已经从10万km提升到30万km。

2020年5月，深圳市地铁集团有限公司招标穗莞深城际铁路.深汕高铁.深惠城际铁路.深大城际铁路.龙大支线城际铁路5条不同速度等级线路的勘察设计总体总包，总里程410 km，标志着车辆大架修基地的建设由城轨迈向城际间区域快线时代已经来临。

作为北京市轨道交通的网络总体单位，在建设项目的网络化管理过程中意识到：在保证运营安全的前提下，通过车辆段大架修基地的网络化布局，达到提高生产效率，降低投资和运维成本，使轨道交通建设运行在健康合理的水平，成为今后车辆基地规划建设工作的首要任务。

1 北京.上海.广州地铁大架修基地现状

目前国内地铁检修体系分为两种形式。一种是以北京地铁为代表，早期按照苏联的检修体系建设。北京地铁1.2号线建设时期规划了古城架修车辆段.太平湖定修车辆段，厂修由宋家庄地铁大修厂维修，其段修.厂修分工明确。2013年北京市编制DB11/995—2013《城市轨道交通工程设计规范》取消了定修修程，后续改造原定修车辆基地为架修车辆段。截止2019年底，北京开通线路23条，长度699.3 km，架修车辆段26座(表1)。

表1 北京地铁架修车辆基地统计

北京地铁厂修基地：B型车，已建宋家庄地铁大修厂，在建平西府地铁大修厂；A型车，规划次渠地铁大修厂。

另外是以上海.广州为代表的，在引进德国车辆的同时，根据车辆运维需求提出的检修体系，其主要特点是车辆基地分为停车场.定修.架修或大架修。每条线都配有定修以下级别的车辆基地，线网大架修基地几条线资源共享。

截止2018年底，上海地铁运营17条，总里程705 km，大架修基地10座[3](表2)，分属5家公司：申通庞巴迪.申通北车.申通南车.SATCO公司.中车浦镇。上海地铁车辆大架修转场方式一种是采用一次跨线转场，利用既有网络转场至大架修基地；另一种是跨多线转场，采用公路运输至大架修基地，有条件采用铁路运输。维修车辆部件采用集中修，宝山检修基地负责受电弓；九亭基地负责制动阀类检修；梅陇.宝山和九亭基地负责轮对压装及维修，梅陇基地负责牵引电机及辅助风机维修。

表2 上海地铁大架修车辆基地统计

截至2018年底，广州地铁线网已开通里程达478 km，开通线路共计16条[4]。广州地铁目前有5个架大修基地，分别设在西朗.厦滘.鱼珠.官湖.邓村，西朗车辆段负责A型车架大修，厦滘车辆段负责B型车架大修，鱼珠车辆段负责L型车架大修。随着广州地铁线网的发展，13号线官湖车辆段将作为第二个A型车架大修基地，14号线邓村车辆段将作为第二个B型车架大修基地。广州地铁原配件检修采用分散修，目前改为集中修模式。

2 北京大架修基地建设存在的问题

2.1 建设规模小.检修成本高

从北上广地铁车辆大架修基地建设，结合地铁车辆大架修的特点分析，广州地铁每个大架修基地平均承担95.6 km运营线路的车辆大架修任务；上海地铁每个大架修基地平均承担70.5 km运营线路的车辆大架修任务；北京地铁每个架修基地平均承担26.7 km运营线路的车辆架修任务。检修资源分布过度分散，造成车辆大架修低效，增加了车辆维修成本，阻碍车辆大架修业务水平的提高。

根据各地大架修基地统计数据，地铁车辆轮对轮饼的使用磨耗寿命80万～120万km[5]，结合车辆其他部件的检修需求，在40万～60万km(4～6年)进行架修，在检修规程要求架修时对轮对踏面进行整形镟修。

以北京地铁某线为例，线路全长50 km，配属车辆510辆车(根据年走行10万km，40万km架修，120万km磨耗超限计算)，轮对踏面镟修作业1个轮对加工工时为20 min+10 min，本线全年架修车轮车床作业工时为255 h。按一班制设备年时基数1 820 h/a计算，车轮车床单台设备全年负荷率为9.34%。

大架修车轮车床利用率过低现象也体现在车辆段其他配件检修生产的低效，低效的生产规模使检修成本高居不下，自己修不如委外修已经成为普遍现象，更不用谈论大重型设备的两班制组织生产需求。

初步统计，北京地铁26个车辆架修基地每年共有大约3 000条轮对需要车床镟修，平均每个架修车辆段每年仅有115条轮对需要车床镟修，因此，架修段内配置的车轮车床平均负荷率只有3.16%。另外，北京线网每年还有近1 500条轮对需要委外退饼加工新制，平均到每个架修车辆段每年只有58条轮对，如何在设计规划中解决上述矛盾，形成规模生产迫在眉睫。

2.2 建设标准不能满足线网规划需求

国内轨道交通建设标准是从预防性计划修到状态修与预防修结合检修体系的发展过程。现行检修标准主要考虑单一线路的检修需求，在线网规划层面缺乏足够的认识，在车辆运维的管理水平和规模效益方面考虑不足。随着线路条件的变化，多种制式融合，反映到单一的大架修基地建设标准很难满足线网需求。

2.2.1 地铁设计规范

2013年北京城建设计研究总院修编了GB50157—2013《地铁设计规范》，自2014年3月1日起实施。规范在满足国内100 km/h以下速度的地铁车辆检修技术水平基础上，兼顾接触网受电和三轨受电日常维护的特点，制定了新的车辆检修修程和检修周期。

《地铁设计规范》第27.4.1条第二款规定[6]：大架修段除应设置定修段各种生产房屋以外，尚应根据车辆检修要求设大架修架落车库.检修库.静调库和转向架.电机.电器.钩缓.受电弓.空调.制动及蓄电池等部件检修分间，并应根据需要设油漆库。规范在大架修车辆基地的建设规模控制.设备选择负荷率都没有详细说明，造成地铁车辆大架修车辆基地的建设过于分散，无法形成规模生产。

2.2.2 北京地方标准

北京市规划委员会组织相关单位编制DB11/995—2013《城市轨道交通工程设计规范》，于2014年1月1日开始施行。

规范第22.2.3条：“车辆段是车辆检修的基本单位，每条轨道交通线应设置车辆段，并根据线路情况.用地条件或其他运营需求增设停车场，停车场应隶属本线车辆段管理”[7]。第22.2.5条：“承担架修功能和不承担架修功能的功能定位，承担架修功能的车辆段架修能力，应根据线网资源共享的有关要求设置，宜至少满足2条线路配属车辆的检修需求，并尽量设置在车辆维修量较大的线路上。”

从上述要求看，北京市地方标准也是在考虑集中架修车辆段的资源，形成一定的建设规模，提高检修设备利用率，保证产品质量。但在规划设计及后续建设阶段，缺少系统专业部门的技术支持，而由单线设计总体单位负责，难以落实线网需求。

根据地铁车辆的检修规程.工艺，为提高检修效率.降低检修成本.保证检修质量，线网中车辆大架修基地的设置应考虑总体布局需要。广州.上海地铁车辆段规划是由地铁运营公司负责提供规划需求，由地铁集团隶属的专业设计院落实到工程建设中。

另外，随着产品技术水平提高，可靠性增强，其日常维护及检修需求不断降低，还体现在地铁规范与实际生产的差距。根据北上广地铁车辆大架修生产调查，在互换修.专项修.寿命修，以及集中修.返厂修等生产组织形式下，地铁车辆实际架修的库停时间接近9 d，这与现有的地铁各类设计规范(17/20/24 d)有很大差距，现行规范在单线控制建设规模来讲，适当放大作业时间，有利于适应运维需求的变化，但是放在线网规模上就会产生浪费。

3 国内城轨车辆的维护检修需求分析

北京地铁1969年通车运营迄今已半个世纪，是国内最早的地铁交通系统，当时地铁车辆是由长春客车厂生产的，其变阻调速车耗能巨大，轮对偏磨，制动电阻发热，碳刷积碳，空压机漏油，电器触点接触不稳定.寿命低等几大问题使车辆运维生产无法摆脱高频次检修和低效的“人海”作业。

车辆技术的发展，从北京地铁的直流牵引电机驱动变阻调速[8]，到1986年从日本引进用逆导晶闸管直流斩波调压技术，再到1990年上海地铁从进口德国的GTO斩波调压技术，以及广州地铁进口德国的变频调速车.永磁电机等，伴随着我国车辆牵引调速技术水平的发展，地铁车辆产品节能.可靠.安全.耐久性等方面都有了很大提高。

产品技术水平提高，可靠性增强，其日常维护及检修需求在不断降低。特别是高等级修需求已经出现质的变化，传统大拆大卸的检修模式逐渐被专项修.寿命修和返厂修所取代。香港地铁根据运维统计，提炼出设备系统不同的检修需求，通过日常维护和定期检修修程，合理安排到各个修程内，不同的大架修修程，其检修规程内容不同，有效防止过度修的发生，让车辆维修更加经济合理[9]。

3.1 车辆日常维护需求

城轨车辆日常维护包括：停车.列检.月检.洗车.不落轮镟作业。列检作业是地铁车辆日常状态检查的主要工作，列检分为巡检和常规检查。巡检人员通过“听”.“看”.“闻”.“巡”操作，把车辆走行部故障发生的可能性控制在最低水平。20世纪末，为减轻现场作业强度，提高列检作业的可靠性和可追溯性，原铁道部在货车系统大力推广“5T”技术[10]，并延续至客车.动车等系统。由于地铁线路短.车速低.责任明确，轨旁车辆状态监测设备的应用需求迫切性不高，尽管部分新线建设设置了类似的轨旁设备，提高了车辆运营状态监控，但是没有融入车辆日常管理规程中，车辆还保留通过不同的方式进行人工巡检；而常规检查已经由隔日检逐步延长到1 500～5 000 km周检(各种线路标准不同，车辆运行工况差异较大，大兴国际机场线车辆日走行约800 km，车辆每隔5d做一次常规检查)。

3.2 车辆定期检修需求

城轨车辆定期检修包括：架修.大(厂)修。车体结构是车辆的重要组成部分。国内早期北京地铁电客车DK8型是在DK4.DK6型基础上研造的，车体钢结构为无中梁波纹地板薄壁焊接结构，钢材材质均为碳素结构钢[11]。80年代末期轨道交通车体结构发生了很大变化，特别是材质的种类分为耐候钢.铝合金.不锈钢。材质的变化带来检修需求变化，不同材质车体检修需求如下。

耐候钢：地下线路30年车辆不用大修；地上.地下线路10年左右需大修。

铝合金：30年不大修，直到报废。

不锈钢：30年不大修，直到报废。

车体不需大修，车辆厂修涂装的需求也由原来需要抛丸除锈，打腻子，整车底.面漆喷涂等作业改为车体补漆作业。

上海.广州地铁车辆选型时[12]，都选择铝合金车体结构，因此，在上海.广州车辆大架修基地的线网布局上，采用厂修.段修合修制。

转向架是地铁车辆的关键部件，轮对.构架.减振系统.牵引电机.变速齿轮箱.基础制动的状态直接影响到运营安全，也是车辆日常维护及检修重点。在不同的线路条件下，车辆大架修修程主要围绕转向架检修需求制定，同时兼顾其他零部件的检修。

4 车辆大架修基地建设发展趋势

4.1 铁路车辆基地建设经验

2006年，原铁道部根据国铁机车车辆运维检修需求的变化，在各铁路局进行机务.车辆基地改造，对检修资源整合。例如：沈阳铁路局运营线路营业里程13 017 km，全局配属客车4 285辆，其中，运营客车3 324辆。2007年，以客车车辆段修集中修为目标，对沈阳北车辆段进行改造，由18个段修台位扩建至30个台位，建设专用车体喷漆厂房，年段修客车1 800辆。取消了包括大连.锦州.吉林等客车段编制。

TB10621—2014《高速铁路设计规范》和TB10623—2014《城际铁路设计规范》动车组的检修修程分为一～五级，一.二级修为车辆日常维护，三.四级修系车辆架修，五级修系车辆大修[13]。车辆基地建设分为动车段.动车运用所.动车停车场。每条线都配有动车停车场或运用所，动车停车场和运用所承担车辆的整备.一二级修.临修及存放。

中国国家铁路集团有限公司在国内线网规划建设有5个五级修动车段(北京.上海.武汉.广州.西安)，后续增建2个三级修动车段(沈阳.成都)。动车新产品的高等级修首次维保一般返厂修或在动车段由制造厂负责，落实检修规程.培养检修专业技术人员。车辆经过一段时间的运营维保，国铁集团需对动车组的检修规程进行修订。

根据2019年铁道统计公报数据统计，全国铁路营业里程达到13.9万km；配属车辆客车46 681辆，动车29 319辆[14]，全国铁路车辆检修基地建设实现了检修资源的高度整合。

4.2 城轨交通车辆基地建设

1987年北京地铁第一列DK3型地铁电动客车进厂大修，上海地铁于2005年完成第一批进口直流传动车辆的大修，广州地铁2008年开展了第一列进口交流传动车辆大修，深圳地铁.南京地铁陆续开展的车辆大架修工作为城市轨道车辆大架修积累宝贵的经验。

2019年7月11日，上海地铁维护保障有限公司主办《2019城市轨道交通大(架)修专题研讨会》，上海市交通委.发改委等政府部门，国内各相关单位参加。会上，城市轨道交通运维成本大户的车辆大架修在上海地铁还处于探索阶段，其发展是从1997年～2007年车辆架大修自主维修阶段，到2007年～2014年车辆架大修自主维修.合作维修.委外维修共存阶段，再到2014年～2019年车辆架大修完全委外阶段，至现在寻求超大规模网络化架大修生产资源配置。政府.运营公司.车辆厂家.产品供应商都处在围绕着车辆大架修进行探索.博弈。北京地铁运营公司在会上主讲发言中也提到，随着北京地铁大规模网络化运营趋势的呈现，传统的“点多面广”的维修布局方式逐渐显现出建设冗余.资源闲置.与修程匹配性差等问题[15]。有必要对现有和即将建设的车辆场段的功能定位和设备设施进行重新整合和规划，按照车辆大修基地.部件维修中心.综合培训机构.网络抢险布点等网络化运营管理的布局统一考量，进一步提高网络化综合保障能力和效率。

尽管城市轨道交通线网存在发车密度大，运营时间长，互联互通条件差等特点，随着城轨交通建设规模的不断扩大，市域快线的发展，建设高度集中的车辆大架修基地必定是发展趋势[16]。

4.3 车辆基地一体化开发(TID)建设

TID(Transport Integrated Development)概念起源于香港地铁，是地产开发与便捷交通换乘无缝对接。

通过城市轨道交通引领土地开发模式的实施，香港地铁几乎所有车辆基地都进行车辆基地上盖物业开发，港铁在新线规划时期特别注重土地的利用[17]。在政府扶持下，车站.车辆基地大库建设的同时，预留了上盖TID及周边TOD开发条件，当地铁开通带来周边土地.房价的增长时，也给港铁房地产开发带来可观的经济效益，通过精细化检修成本控制和TID的可持续发展，使港铁成为世界上唯一盈利的地铁上市公司。

截止2017年底，上海地铁TID场站开发有15个项目，用地122 hm2，建设规模约320万m2，3个车辆基地(吴中.金桥.徐泾)进行了综合开发建设[18]。2018年上海城乡建设和交通委员会组织编制DG/TJ08-2263-2018《城市轨道交通上盖建筑设计标准》，对车辆基地一体化开发的若干问题进行了规定。

2019年，北京市公共交通支出334亿元，其中，公共交通补贴243亿元，占支出的73%，巨大的财政补贴给政府带来沉重负担。因此，城市轨道交通通过车站.车辆基地的TID开发，减轻轨道交通建设.运营资金压力，提升周边社区生活服务水平，已经上升为国家发展战略高度，车辆基地一体化建设是今后的发展方向。

目前，车辆基地一体化建设，架大修库因跨度大.高度大(库内设有桥式起重机，且吊装高度满足车辆部件拆解吊装)，一体化开发成本高，架大修库上盖开发一直存在争议。而且车辆基地一旦开发，后期扩容.改造难度非常大。

通过车辆大架修基地的资源整合，每条线路建设停车场，架大修由线网统筹考虑，使车辆运维与车辆基地一体化开发(TID)业态有机融合。

4.4 智能运维车辆基地

2020年3月，《中国城市轨道交通智慧城轨发展纲要》(以下简称“纲要”)正式发布实施。智慧城轨建设蓝图要求城市轨道交通建立智能运维安全体系[19]。

随着车辆基地“智能运维”的落实，城轨交通在整合大架修车辆基地的同时，需要在车辆基地全过程建设中，从数据采集.信息交换.应用实施和建设方法等方面，建立基于车辆基地BIM系统.车辆智能运维检修系统.车辆运维安全系统.车辆运维巡检系统的安全体系，将车辆基地建设成为数字化.信息化.网络化的车辆基地。

近年来，北京市轨道交通致力于推广智能运维管理。大兴国际机场线磁各庄车辆段不仅配备了轨旁检测.车辆状态监控等运维保障设备措施，还提出智能运维新理念，依托北京市科委《基于大数据的智能化车辆基地管控系统关键技术研究与应用》课题的不断深入，逐步落实车辆运维智能化检修体系，建立智能检修子模块.设备管理子模块.检修安全子模块，并通过物联网和大数据等技术对车辆评估和提高维修精益化水平。新机场线智能管控系统如图1所示。

图1 磁各庄车辆段智能管控平台

采用车辆.机电等设备智能化检修作业，通过管理模式和维修模型的研究探索，从“计划修”逐步向“状态修”提升。同时，通过车辆智能检修体系的建立，为车辆大架修基地资源整合.集中检修提供了数字化.信息化的技术保障。以轮对.受电弓为例，通过对在线检测数据分析，实现故障报警及寿命预测，同时给出维修建议，如图2所示。

图2 轮对健康评价及维修决策

综上所述，随着《纲要》的实施，信息化.大数据的应用，车辆基地建设要在保证运营安全.提高生产效率.降低建设及运维成本的基础上，车辆大架修基地数字化.网络化.社会化.专业化的集中检修管理模式必将是发展趋势。

5 结论及建议

(1)城轨车辆大架修基地应按照资源共享的原则，尽可能整合，以减少大架修车辆基地的建设数量，提高检修设备生产负荷，在不影响运营安全情况下，重大检修设备可以考虑两班制组织生产；车辆主要零部件有针对性地建立零部件检修基地集中检修，形成规模生产。

(2)城市轨道交通建设向市域城际快线方向发展，地铁设计规范不能涵盖线网规划需求，建设单位在车辆基地建设中，应组织专业研究团队根据车辆检修需求的变化，有针对性解决线网车辆大架修规划问题。

(3)利用“纲要”落实的契机，通过建立车辆智能运维安全体系，运用信息化.大数据等手段，逐步实现网络化.社会化.专业化集中检修管理模式。

(4)通过车辆大架修基地整合，控制车辆基地建设规模，减少车辆基地建设土地占用，提高车辆检修管理水平，有利于一体化开发建设健康发展。