城市轨道交通全自动运行地下车辆基地设计研究与实践

王高琛，郑文玺，曹宏宇，邱禹铭，肖菁漾，赵 军

（1. 中铁二院工程集团有限责任公司，四川成都 610031；2. 深圳市地铁集团有限公司，广东深圳 518026）

全自动运行系统是城市轨道交通（以下简称“城轨”）列车运行控制系统的发展趋势。截至2020年，全球新建城轨线路中有75%采用全自动运行系统，改造线路中也有40%采用该系统。国内主要城市已将城轨全自动运行系统建设纳入规划。深圳地铁13号线是深圳地铁首批次开工建设的全自动运行线路之一。本文将结合深圳地铁13号线内湖停车场工程实际情况，对如何使全地下建设城轨车辆基地在用地条件苛刻的情况下满足全自动运行需求的工程设计重难点进行探讨，以期为后续类似项目工程设计提供借鉴和参考。

1 工程概况

深圳地铁13号线全长约45 km，均为地下线，共设车站29座，平均站间距约1.6 km。车辆基地按1段1场布置，分别为公明车辆段和内湖停车场。其中，内湖停车场位于深圳人才公园内湖南岸、科苑路以东、沙河西路以西、东滨路以北，长约720 m，宽约200 m，占地面积约9.7 hm2，为全地下停车场。总平面采用尽端式布置方案，运用库从北至南依次设置停车列检线10条（1 线1列位）、双周三月检线2条、定修线1条、临修/镟轮线1条、调机工程车线2条，运用库尾部设置运转综合楼，咽喉区南侧设置物资仓库、综合楼、维修楼、牵引降压混合变电所、消防泵房，咽喉区北侧设置洗车机棚及控制室，如图1所示。其场址地面现状为深圳人才公园，西侧为高档住宅和商务写字楼，南侧为深圳湾口岸，工程建成后将恢复地面公园。该停车场位于填海区域，地下水位高，地质条件差。

图1 内湖停车场总平面布置

2 内湖停车场功能定位分析

2.1 过渡期基本功能定位

由于建设时序原因，深圳地铁第四期建设规划中政府批复同意建设的13号线范围内的车辆基地仅有内湖停车场。因此，在公明车辆段建成之前，内湖停车场的功能及规模需满足13号线初期（开通3年）运营的基本要求，功能定位为临时过渡车辆段，相较于普通停车场主要有以下布局调整。

（1）为承担线路开通初期的车辆运用和检修任务，内湖停车场增设1列位定修和1列位临修及试车线。车辆部件维修、设备维修等任务由线网既有车辆段承担。停车场需具备利用汽车运输大部件的条件。

（2）内湖停车场由于用地条件极为苛刻，无法满足初期配属列车的停放要求，部分列车需停放在配线处。

（3）内湖停车场扩大车辆检修、综合维修等用房规模，并设置1处备用运行控制中心（OCC）用房。

（4）受全地下停车场消防要求的限制，内湖停车场不设置食堂，只保留1处配餐室和就餐间，采用社会化配餐服务。

2.2 过渡期后功能定位分析

在13号线北延公明车辆段建成后，为实现检修资源集中设置、作业效率大幅提升的目标，设计人员在统筹考虑13号线全线车辆检修运用及工艺设备配置需求后，对内湖停车场为满足临时过渡车辆段功能而配置的工艺设备进行如下处理。

（1）不落轮镟床。为满足线路开通时的车轮镟修（以下简称“镟轮”）作业需求，内湖停车场配置1台单轴不落轮镟床。根据镟轮工作量计算，全线初期需镟修台位1.28个、远期需镟修台位1.69个，因此公明车辆段需配置不落轮镟床以补足镟轮能力缺口。若公明车辆段配置双轴不落轮镟床，则全线镟轮作业能力富余，且需对内湖停车场内的单轴不落轮镟床进行资产安置，以避免设备闲置。因此，设计人员考虑保留内湖停车场单轴不落轮镟床，并在公明车辆段配置1台单轴不落轮镟床。由于内湖停车场保留了不落轮镟床，考虑到镟轮作业后须进行轮径调整，故保留其试车线，不做其他用途。

（2）移动式架车机和转向架转盘。为满足整列车架车需要，内湖停车场临修线配置8组移动式架车机。公明车辆段建成后，内湖停车场与公明车辆段之间的线路长约31 km，考虑到若列车在线路南段发生故障，无法及时送往公明车辆段进行临修处理，故保留内湖停车场的移动式架车机，用于临修作业，以实现对既有设备的最大化利用。该移动式架车机可与转向架转盘配合使用，实现转向架换端功能，减少车轮偏磨。

（3）起重机。内湖停车场定/临修库设置了2 t和10 t起重机各1台。由于定/临修库前设置的不落轮镟床被保留，因此需保留2 t起重机以满足标准轮对吊装作业需求。同时，因内湖停车场仍具备临修作业功能，所以10 t起重机也无需搬迁。

（4）其他设备。考虑到内湖停车场仍保留临修、镟轮等作业内容，蓄电池叉车、蓄电池搬运车、物资存储设备等辅助生产设备也无需搬迁和改造。

从对上述工艺设备的处理可知，内湖停车场在过渡期后除承担配属车辆的停放、运用管理、清洁整备及日常检查等任务外，仍保留了某些车辆段功能，如临时故障处理、换件检修及均衡修的部分作业内容。

3 全自动运行相关功能设计

3.1 全自动运行分区

深圳地铁13号线按照全线全自动运行的标准进行设计，内湖停车场为全自动运行停车场。其洗车线、停车列检线、双周三月检线及运用库前道岔区域为全自动运行区，定修线、临修线、调机工程车线为人工驾驶区。全自动运行区由车辆段控制中心（DCC）或OCC控制，DCC按照自动化运行要求设计。

3.2 全自动运行线路长度

全自动运行线路长度需根据列车自动驾驶（ATO）系统保护区段的要求进行加长。其中，运用库停车列检线按1线1列位设计，长度为2（库前通道宽度）+ 2（检查坑与车头之间距离）+ 185.6（8A编组列车长度）+ 15（安全距离）+ 2（车挡安装距离）+ 2.8（库尾通道宽度）=209.4 m。洗车线采用咽喉区八字式布置， 洗车牵出线有效长度增加安全距离15 m。

3.3 全自动运行作业流程

内湖停车场列车全自动运行作业流程如图2所示。考虑到其受用地条件限制无法设置信号转换轨，且虽具备定/临修、镟轮及试车功能，但作业频率相对较低，可将场内线路全部划分为全自动运行区，如需开展定/临修、镟轮及试车等作业，可在早晚高峰期之间无收发车作业时，将停车场信号系统降级为人工驾驶模式，通过人工驾驶或调机将列车从停车列检库牵引至相应区域进行作业，以实现定/临修、镟轮及试车功能。

图2 列车全自动运行作业流程

3.4 全自动运行安全防护

运用库库前不设库门，以防止列车出入库时与库门碰撞。库内每2股道设置1处防护分区，采用金属围栏分隔。运用库库尾设库门，方便作业人员进入防护分区。当作业人员进入防护分区时，防护分区对应股道上的列车禁止移动。此外，停车场配置有综合自动化管理系统，对场内门禁系统进行统一管理，以确保作业人员的安全。金属围栏及实体墙在运用库中部设置门体，平时关闭，火灾等紧急情况时可联动开启，用于人员疏散。

4 消防设计

4.1 消防设计难点

内湖停车场为地下停车场，主要存在以下消防设计难点。

（1）目前暂无关于地下停车场环形消防车道排烟条件的明确规范。

（2）受工艺布置及地面公园景观的限制，运用库无条件设置直通地面的安全出口。

4.2 消防设计方案

针对上述消防设计难点，设计人员开展防火设计优化专题研究，形成了一套行之有效的消防设计方案，具体如下。

4.2.1 消防车道

内湖停车场消防车道设置情况如图3所示。咽喉道岔区及办公管理区的洗车机棚及控制室、牵引降压混合变电所、综合楼、维修楼、物资仓库前均设置消防车道，以使消防车能够直接到达并开展救援。除洗车机棚控制室区域的消防车道宽度为4 m外，其他区域消防车道宽度均不小于7 m。运用库环形消防车道上方顶板开孔率为30%，开口间距不大于60 m，其他区域消防车道上方顶板开孔率大于15%，开口间距不大于60 m。此外，综合楼、维修楼、物资仓库两侧设置开敞下沉广场，以便人员疏散及消防救援。

图3 内湖停车场消防车道设置

运用库环形消防车道外围设置消防疏散楼梯7处，保证消防车道任意一点到疏散楼梯间的疏散距离不超过60 m。在运用库环形消防车道最不利的4个角处增设消防电梯，以便消防队员快速到达火灾现场。消防疏散楼梯及电梯设置如图4所示。

图4 消防电梯及疏散楼梯设置

4.2.2 安全疏散设施

停车场内运用库的使用功能明确，火灾危险性低，库内设置自动灭火系统。库区开向消防车道的门可作为人员向库外消防车道疏散的安全出口。库中的相邻防火分区之间设置甲级防火门，其可在某一防火分区着火时阻断火势蔓延，并成为人员借用相邻防火分区逃生的安全出口。库中任意一点至最近安全出口的最远行走距离不超过60 m。运用库安全疏散设施设置如图5所示。

图5 内湖停车场运用库安全疏散设施设置（单位：m）

运用库内金属围栏上的门体设置门禁系统，并与火灾报警系统（FAS）联动。在正常情况下，该门不允许使用，保持常闭状态，以满足全自动运行防护分区要求；当火灾发生时，该门门禁系统由FAS系统触发并自动释放，实现对门体的开启操作。库内门禁设置如图6所示。

图6 库内门禁设置（单位：m）

5 舒适性及安全性设计

5.1 地下空间照明及自然采光设计

在满足地下空间照明需求方面，内湖停车场设计人员通过选择合理的照明方式，在各个功能区域采用合适的照明灯具（所选灯具均为LED光源），并准确控制照度、功率密度、亮度、炫光等各项照明指标，以达到舒适照明的目标。此外，设计人员还将地下空间照明与室内设计完美结合，充分利用照明手段分割或凸显建筑内部空间。其照明效果如图7所示。

图7 地下空间照明效果

在绿色节能方面，设计人员在尽可能降低照明功率密度以减少照明能耗的同时，充分利用环形消防车道开孔及下沉广场引入自然光源，践行绿色节能理念。内湖停车场共设置出地面楼梯间12个、下沉广场3处（面积1 250 m2）、风亭组3 组、采光通风井22组（面积2 700 m2），既有效改善了作业人员的工作环境，又通过自然采光达到了节能降耗的目的。

此外，内湖停车场设计人员还在设计中引入智能化理念，通过对不同环境实施有针对性的照明控制，实现智慧、节能、舒适照明。

5.2 地下空间通风空调设计

内湖停车场的通风系统设置情况如下：运用库、变电所、消防泵房等设置独立的机械排风系统；设有气体灭火装置的环控电控室、弱电房间等设置气体灭火后排风系统；办公室、值班室等人员房间设置新风系统；公共卫生间设置机械通风系统，集中排出浊气。

其空调系统设置情况如下：定/临修库、双周三月检库、调机工程车库等设置移动岗位空调；办公室、会议室、更衣室、维修工区等人员房间设置多联机空调系统加新风系统；综合监控室、环控电控室、弱电房间等设备用房设置多联机空调系统加新风系统；分散房间设置分体空调。

5.3 地下空间排水及防淹设计

内湖停车场地下空间设置排水沟系统及8处集水坑，用于收集和排除雨水、地面冲洗水等，以保障排水通畅，防止发生积水。排水沟系统中的水可就近汇入集水坑，并通过排水泵排入城市排水管网。排水沟系统及集水坑的设计暴雨重现期为50年，并按100年重现期对雨水量和排水泵组排水能力进行校核。

根据QB/SZMC 10602-2019《深圳地铁新线段场建设标准》第6.1.3条“全地下及半地下车辆基地周边防洪（淹）墙、道路出入口标高设计原则按照百年一遇内涝及防洪水位中的推荐值+0.5 m安全值考虑”的规定，内湖停车场100年一遇防涝水位为黄海高程5.34 m，因此内湖停车场的道路出入口设计标高应不低于5.34 + 0.5 = 5.84 m。次出入口衔接科苑大道处标高为5.1 m，通过一段反坡上升至5.9 m后下降至负一层场内道路。主出入口衔接东滨路处标高为5.74 m，通过一段反坡上升至6.04 m后下降至负一层场内道路。上述2 个出入口的设计标高均满足防洪涝要求。

5.4 地下空间装修设计

（1）办公室、会议室墙面选用白色无机涂料，地面使用米色系地砖，吊顶采用穿孔铝板，整体装修风格简单、标准，空间干净、清爽，如图7a、7c所示。

（2）停车列检库墙面以白色无机涂料为主要涂料，墙裙采用蓝色和浅蓝色无机涂料，柱子采用绿色和浅绿色无机涂料，通过色块区分墙面和柱子，并点缀空间，通过色彩的规律变化使空间更活泼。走道墙面选用白色无机涂料并点缀浅蓝色条纹，地面采用米色系地砖。二者的装修效果如图8所示。

图8 停车列检库及走道装修效果

（3）定/临修库及调机工程车库的墙面以白色无机涂料为主要涂料，墙裙通过蓝色和浅蓝色无机涂料组合装饰空间，色彩的规律变化可起到区分空间的作用，整体装修风格统一、清爽且有趣味性，如图9所示。

图9 定/临修库及调机工程车库装修效果

（4）下沉广场墙面选用真石漆，地面选用工字缝花岗岩石材铺贴，立面做整体考虑，配置具有艺术感的照明灯具、花池、座椅、玻璃雨棚等，各项设计都体现人性化理念，在满足各项功能需求的同时，给人以美的享受，如图10所示。

图10 下沉广场装修效果

6 结论及建议

本文结合深圳地铁13号线内湖停车场工程实际情况，探讨城轨全自动运行地下车辆基地设计的关键问题，得出以下结论和建议。

（1）针对停车场因建设时序先于车辆段建设的情况，可以考虑为停车场增加部分车辆段功能，以满足初期开通运营的需要，并在车辆段建成后分析既有停车场的工艺设备配置，根据其新的功能定位对其工艺设备配置进行调整和合理利用，以实现资源利用的最大化，减少工程投资。

（2）全自动运行车辆基地在定/临修、镟轮、试车等作业频率较低的情况下，可将场内线路全部划分为全自动运行区。如需开展定/临修、镟轮、试车等作业，可利用早晚高峰期之间无收发车时，将停车场信号系统降级为人工驾驶模式，再通过人工驾驶或调机将车辆从停车列检库牵引至相应区域进行作业。

（3）地下车辆基地对消防车道、安全疏散设施等有着较高要求，需设置大量的消防开孔、疏散楼梯、消防电梯等，这虽然会影响上盖物业开发及公园景观效果，但可改善地下空间中员工的作业环境。

（4）通过采用合理、得体的装修设计，可提升地下车辆基地的美学品味。通过引入智能照明、岗位空调、多联机空调系统及新风系统等舒适性措施，可有效改善地下空间中员工的作业条件。通过进行科学的防淹、防洪涝设计，能够确保地下停车场安全可靠运营。