云巴胶轮导轨电车系统车辆基地工艺设计

庞雪峰

(中国铁路设计集团有限公司，300308，天津∥工程师)

云巴胶轮导轨电车(以下简为“云巴”)是一种全新的低运能轨道交通制式，其相关设计规范及设计标准目前仅有地方标准，且国内尚无运营经验，急需开拓性的研究。车辆基地作为城市轨道交通的后勤保障基地更是重中之重。本文针对云巴特点，研究其车辆基地的工艺设计，并以深圳坪山云巴(胶轮导轨电车)1号线一期工程(以下简为“坪山1号线”)为例进行说明，以期为类似项目提供参考。

1 云巴的特点

云巴采用全动车设计，编组灵活，可根据不同的运量需求选择2～6节车辆自由编组，具有建造运营成本低、生产周期短、转弯半径小、爬坡能力强、噪声振动小等特点，能快速、准时、安全地把乘客运送到目的地。

1.1 车辆特点

云巴车辆与标准钢轮钢轨车辆在结构和外型上存在很大差异。云巴车辆嵌入导轨梁U型槽内运行，相连接的两节车厢之间设有贯通道和车钩及缓冲装置。每节车厢有2个单轴转向架，每个转向架有2个走行轮、4个导向轮。导向轮为实心橡胶轮；走行轮为充氮气橡胶轮，且在轮内设ACM(防爆胎刚性支撑)及胎压监测系统，以提高列车运行安全性。车体依靠走行轮支撑并在导轨梁上运行，走行轮位于导轨梁U型槽内，可完成列车的转向并保证列车平稳运行。云巴的轮轨关系如图1所示。

图1 云巴轮轨关系示意图

为列车供电的动力电池储存电量为152 kWh。标准工况下，列车续航里程约为150 km，列车每运营一段时间需返回基地充电，其回到充电位时的剩余电量不低于10%。

1.2 导轨梁及道岔特点

云巴导轨梁[1]是集轨道及桥梁于一体的箱型连续钢结构梁，高1.2 m，宽1.7 m。走行轮轮距为1.38 m。导轨梁U型槽顶部设防倾覆凸缘，表面做防滑处理。

云巴道岔采用电力驱动，可左右移动以实现列车转线。道岔的主要形式有单开、对开、三开及五开。道岔主要由道岔梁、台车、驱动装置、锁定装置及接缝板组成。道岔梁分为固定梁和滑块梁，具有车辆走行、导向和支承作用，并能承受车辆的运行荷载。

2 车辆基地的工艺设计

云巴车辆基地内的检修设施主要由运用库及检修库组成。

2.1 运用库

运用库主要承担配属车辆停放充电及日常维护。相比于地铁系统，云巴列车相对短小，每节车辆长约7～8 m，宽2.4 m，故运用库可设置为1线3列位或4列位。导轨梁高于地面，限制了人员跨越股道，可考虑设置库前、库中梁下人行通道，方便人员作业。

云巴系统属于低运能的轨道交通，其车辆采用模块化设计，对运营可靠性需求相对较低，免维护性强，可通过司机每日监控代替列检。如云巴车辆出现故障，则进行临时检修，故运用库内不必设置检查坑。为尽量节省车辆基地用地，车辆授流装置尽量选用吊顶式，且运用库线间距应根据授流装置尺寸合理设置。

此外，针对云巴列车短小的特点，可采用全自动车辆外皮清洗机来完成洗车工作。在洗车时，列车位置固定，清洗机自动对列车两侧及端部进行冲刷清洗。这样既满足了洗车功能，又节省了用地。

2.2 检修库

检修库主要满足云巴列车周检[2]、一级维护、二级维护，以及大修、临修等功能需求，是云巴车辆维修的主要场所。

2.2.1 周检、一级维护及二级维护

由于云巴车辆基地取消了列检，故双周检应改为单周检，主要对车辆行车安全相关的系统进行日常性技术检查。

一级维护主要检查车辆重点部件及系统的技术状态、清洁及润滑部件、检查更换车辆易损件，并对牵引、制动及操纵等系统中的安全部件进行维护作业。

二级维护定期全面检查、检测车辆各系统状态、修理部分部件、调试车辆、拆检轮胎、进行轮胎换位或更换，并在换轮后对车辆进行动态试验验证。

云巴车顶距库内地面的高度大于5 m，维修人员进行车顶作业较为困难，因此需设置3层作业平台，方便维修人员作业。如果空间受限，可设置悬挂式平台。为保证人员作业安全，库内无平台侧需设置防护栏杆。

周检、一级维护及二级维护均含车底作业内容，尤其二级维护还包含换轮作业。因此库内股道均需设检查坑。

根据云巴车辆轮轨关系可知，库内检查坑可利用导轨梁进行设计：导轨梁U型槽宽1.2 m，深0.8 m，转向架嵌入U型槽深度为0.5 m；为满足维修需求，库内U型槽深度需增加至少1.5 m，且须设置必要的排水及照明设施。由于云巴车辆采用模块化设计且轴重较轻，因此仅需配备10 t起重机及简易工装即可完成换轮作业。此外，为方便换轮作业，二级维护线的导轨梁不设置防倾覆凸缘或设置可拆卸凸缘。

2.2.2 大修与临修

大修与临修[3]是对车辆各系统或部件进行分解、清洁、检查、探伤和整修的综合修理，并对车辆进行全面检测、调试以及试验，以恢复车辆设计的要求。由于导轨梁高出地面，过多检修线容易影响车辆检修，因此为保证检修工艺的流畅，在设计过程中应尽量减少检修线或将检修线集中布置，并在长度方向做适当预留。此外，考虑到云巴车辆相对轻小，为提高维修效率，推荐采用换修或状态修等灵活快捷的维修模式。例如：云巴车辆的动力电池自重大、维修困难，可与厂家提前协商，采用更换电池的模式来替代维修，并使用专门的电池拆卸设备，进一步提高更换电池的速度。

若当地或邻近城市设有云巴生产厂商，为节省土地利用，还可考虑将大/临修外委至云巴生产厂商。

2.3 云巴的检修特点

从检修工艺分析可见，相比于传统的钢轮钢轨系统，云巴胶轮导轨电车检修有如下特点：

1)云巴属于低运能轨道交通系统，车体较轻巧，可不设置大架修等高级修程，而采用换修或状态修等灵活、快捷的维修模式。

2)云巴采用橡胶轮胎，车轮更换相对频繁。维修基地需为列车设置特殊换轮设备。此换轮设备相对于钢轮的“不落轮镟”效率更高、投资更少，且用地更节省。此外，轮胎对车辆的操作稳定性及行驶安全性都非常重要，而轮胎的磨耗大于钢轮，车辆检修过程中对轮胎的回收及利用将逐渐成为云巴车辆维修的重点[4-5]。

3)云巴车辆采用动力电池供电，因此动力电池与充电桩的养护与更换是确保云巴正常运营的关键。

4)云巴采用高出地面的特殊导轨梁，故检修工艺流程及设备设施需结合该特殊结构考虑。

综上所述，云巴具有独特的轮轨关系和供电方式，故其检修不仅需进行较多创新的工艺设计，还具有灵活、集成及高效等特点。

3 车辆基地的总平面布置

就车辆基地总平面布置而言，最重要的就是股道布置。常规车辆基地内股道多采用地面铺设形式。而对云巴车辆基地而言，一方面，导轨梁走行面距地面高度为1.2 m，会对人员作业及路面交通造成严重影响；另一方面，云巴系统的道岔结构复杂、价格高。因此，合理布置股道及道岔是云巴车辆基地总平面布置的关键[6-8]。

3.1 总平面布置原则

1)车辆基地应优先采用尽端式布置，尽量避免采用贯通式或倒装式布置，以减少咽喉区、道岔及牵出线数量。

2)运用库及检修库等股道多的厂房应尽量集中布置，便于采用多开道岔。

3)利用云巴车辆转弯半径小的特点，咽喉区应尽量采用小曲线半径线路，以缩小咽喉区范围。

4)云巴车辆为动力电池供电，故不单独设置救援列车。这可在一定程度上减少牵出线数量及长度。

5)采用停检分离等合理分区措施。运用库仅用于停车充电及日常维护；周检以上修程设置为检修库；将功能相似或工艺流程紧密的设施集中布置，可减少交叉作业；对综合办公区及生活区集中布置，可减少过轨次数，最大限度地方便工作人员作业及路面交通。

6)采用立体式总平面布置，在满足消防及限界等要求的前提下，增设梁下过轨通道或天桥。

3.2 总平面设计方案案例

3.2.1 车辆基地布置方案

坪山1号线的车辆基地(以下称为“坪山车辆基地”)总平面布置方案如图2所示。

图2 坪山车辆基地总平面布置图

随着城市发展，城市轨道交通的建设规模也在逐渐增大。对于寸土寸金的一线城市，土地资源极为稀缺，而车辆基地占地面积较大，故车辆基地选址较为困难,立体式车辆基地已成为节约集约利用土地的有效方式[9-10]。

坪山车辆基地采用尽端式布置，其主体建筑为地上双层单体结构形式：一层为小汽车停车场；二层为云巴轨道层，由北至南设运用库和检修库各1座。

运用库内停车线为5线10列位，其中1停车列位兼顾洗车功能，位于运用库东南角。另外，运用库前设置上、下线平台，以满足车辆上、下线需求。检修库内为周检修、一级维护及二级维护专设1线1列位，为大修及临修专设1线1列位。

主体建筑东侧及南侧设辅跨结构，布置材料间、维修间、运转值班室、环控机房、备用间及乘务员公寓等生产、办公及生活用房。

坪山车辆基地四周设置了消防环路，并于基地西北、东北侧设置入口及出口各一处。该平面布置充分利用了地块的地形条件，在满足社会汽车停放，以及云巴运用、检修等相关功能的前提下，布置紧凑，节省了用地。其效果图如图3所示。

图3 坪山车辆基地效果图

3.2.2 运用维修车场布置方案

云巴行车组织较为灵活。在无较大场地供车辆基地建设的情况下，可在线路沿途设置多个小型立体式运用维修场(如图4所示)，作为车辆基地的有效补充。这样不仅能减小车辆基地用地，还能减少列车空跑里程，使列车就近回库。

图4 坪山1号线的立体式运用维修车场效果图

坪山1号线采用的立体式运用维修车场为3层，采用倒装式布置：线路布置于三层结构板上，库外线路采用高架桥形式；一层、二层为附属功能办公用房;三层为运用维修层，设置周检及一级维护线(1线2列位)，并于库前设置长12 m的车辆上、下线平台。各层通过步梯及货梯连通，能满足生产、生活和消防的要求。

此外，大库还可与车站出入口综合设计，既能保证车站乘客正常疏散，也不影响运用维修车场正常运维工作。地块西侧及东侧分别设置出入口，场内道路呈环状布置。

4 结语

本文从云巴系统组成、工艺设计、车辆基地总平面布置等方面，分析研究了云巴车辆基地，并形成如下建议：

1)胶轮导轨电车采用换修或状态修替代预防性计划检修。

2)在车辆基地选址困难条件下，线路沿线设置多个小型立体式运用维修场，能够节约用地，减少车辆空跑时间。

3)需进一步研究车辆的紧急救援及车辆上、下线流程，并优化车辆充放电性能。