李 強(qiáng)

（中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，四川成都 610031）

1 引言

近年來，為滿足大城市一小時(shí)通勤圈快速出行需要，國家及各地政府對(duì)軌道交通市域快線（以下簡(jiǎn)稱“市域快線”）的規(guī)劃與建設(shè)給予了高度重視。市域快線是大城市市域范圍內(nèi)的客運(yùn)軌道交通線路，服務(wù)于城市與郊區(qū)，中心城市與衛(wèi)星城、重點(diǎn)城鎮(zhèn)間，服務(wù)范圍通常在100 km之內(nèi)，列車最高運(yùn)行速度一般為120～160 km/h。由于其兼具城市軌道交通和城際鐵路的特點(diǎn)，因此其車輛制式也具有多樣性，涵蓋從城市軌道交通車輛到鐵路動(dòng)車組多種型式。交流25 k V市域A型車屬于其中的一種制式，融合了城市軌道交通車輛及鐵路動(dòng)車組的特點(diǎn)，其車輛結(jié)構(gòu)、性能與上述2種車輛均有較大差別。

車輛基地承擔(dān)市域快線車輛運(yùn)用管理、停放及檢修任務(wù)，是市域快線工程的重要組成部分。由于長期形成的車輛運(yùn)用檢修模式不一致，城市軌道交通車輛基地與鐵路動(dòng)車段在車輛檢修修程、功能定位、總平面布置等方面差異巨大，因此如何確定具有上述2種車輛特點(diǎn)的交流25 kV市域A型車車輛基地的檢修規(guī)模、功能定位及總平面布置，是設(shè)計(jì)者面臨的重要問題。

成都市軌道交通18號(hào)線是國內(nèi)首次采用交流25 kV架空接觸網(wǎng)供電、最高運(yùn)行速度140 km/h市域A型車的市域快線。本文結(jié)合其車輛基地（即合江車輛段）的設(shè)計(jì)實(shí)踐，在深入分析該制式車輛特征及車輛基地功能定位的基礎(chǔ)上，對(duì)車輛基地總平面布置方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，并對(duì)車輛檢修修程、廠房組合、試車線設(shè)置、地面電源設(shè)置等工藝設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行闡述和研究，以期為類似市域快線車輛基地工藝設(shè)計(jì)提供參考和借鑒。

2 工程概況

成都市軌道交通18號(hào)線是連接主城區(qū)、天府新區(qū)與天府國際機(jī)場(chǎng)的市域快線，北起火車北站，途經(jīng)金牛區(qū)、武侯區(qū)、高新區(qū)、天府新區(qū)和空港新城，南至天府機(jī)場(chǎng)北站，全長86.6 km，共設(shè)19座車站，其中一期工程火車南站—天府機(jī)場(chǎng)北站段于2020年12月建成運(yùn)營，其線路圖如圖1所示。本線路在國內(nèi)首次采用交流25 k V架空接觸網(wǎng)供電、最高運(yùn)行速度140 km/h的市域A型車。

3 車輛特征

根據(jù)GB/T 37532-2019《城市軌道交通市域快線120 km/h～160 km/h車輛通用技術(shù)條件》對(duì)市域快線車輛的分類，市域快線車輛分為市域A型、市域B型、市域D型車3種主要類型。其中，市域A型車的供電電壓為直流1 500 V，市域B型和D型車的供電電壓為交流25 k V。18號(hào)線采用交流25 kV市域A型車，為國內(nèi)首創(chuàng)。

交流25 k V市域A型車融合了城際鐵路CRH6F型車和地鐵A型車的特點(diǎn)，采用地鐵A型車的車體及城際鐵路CRH6F型車的轉(zhuǎn)向架，并提高了車輛密封性要求。表1中列出了交流25 k V市域A型車、城際鐵路CRH6F型車與地鐵A型車的重要技術(shù)參數(shù)。由表可知，交流25 k V市域A型車與其他2種車型的主要技術(shù)參數(shù)有較大的差別。

表1 交流25 kV市域A型車、城際鐵路CRH6F型車、地鐵A型車技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)比較

4 車輛基地功能定位

市域快線車輛基地通常由車輛段、維修中心、物資總庫、培訓(xùn)中心等組成，應(yīng)具有車輛管理、檢查整備、檢修、零配件儲(chǔ)存配送、信息化管理、綜合維修、培訓(xùn)、救援搶險(xiǎn)功能，以及其他輔助功能。其具體功能和布局應(yīng)根據(jù)本線運(yùn)營需要，綜合考慮線網(wǎng)車輛基地的規(guī)劃布局、既有車輛基地的功能及分布情況，以及相關(guān)線路的車輛選型、建設(shè)時(shí)序、聯(lián)絡(luò)線條件等因素，按照資源共享的原則來確定。鑒于市域快線兼具城際鐵路線路長、城市軌道交通列車行車密度高的特點(diǎn)，因此其車輛基地功能定位還應(yīng)結(jié)合城際鐵路和城市軌道交通的特點(diǎn)綜合考慮。

車輛段包括檢修庫、運(yùn)用庫、停車場(chǎng)3部分。檢修庫承擔(dān)車輛大架修或一～五級(jí)修修程，而對(duì)于車輛高級(jí)修程，應(yīng)在線網(wǎng)層面進(jìn)行統(tǒng)籌，力求實(shí)現(xiàn)資源共享和規(guī)模效益。目前存在的問題是，部分城市規(guī)劃的市域快線線網(wǎng)呈放射狀，各線路之間無法連通，因此各線路均設(shè)置車輛段檢修庫，導(dǎo)致各車輛段檢修庫規(guī)模過小，無法形成規(guī)模效應(yīng)，造成工程浪費(fèi)，也難以實(shí)現(xiàn)各線路間的資源共享。鑒于目前國內(nèi)各城市的市域快線建設(shè)均處于起步階段，建議在線網(wǎng)規(guī)劃階段充分考慮車輛段檢修庫日后的資源共享。

對(duì)于運(yùn)用庫的設(shè)置，如果市域快線各線路之間或與鐵路之間實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，則可參照鐵路標(biāo)準(zhǔn)集中設(shè)置車輛段運(yùn)用庫，從而減少工程投資，但由于目前國內(nèi)各城市的市域快線均未成網(wǎng)，而且市域快線的信號(hào)制式、供電制式、限界等也與鐵路不統(tǒng)一，互聯(lián)互通尚未實(shí)現(xiàn)。加之市域快線更適合采取城市軌道交通公交化的運(yùn)營方式，因此建議在每條獨(dú)立運(yùn)營的市域快線線路上均設(shè)置車輛段運(yùn)用庫。

1）建立健全節(jié)能管理組織機(jī)構(gòu)。集團(tuán)公司成立了以董事長為組長的節(jié)能減排低碳領(lǐng)導(dǎo)小組，設(shè)立節(jié)能減排辦公室作為節(jié)能工作的日常管理機(jī)構(gòu)，要求凡是年綜合能源消費(fèi)量1×104t標(biāo)準(zhǔn)煤以上的用能單位須按規(guī)定設(shè)置專職節(jié)能管理人員。各所屬單位建立了從公司到班組的三級(jí)網(wǎng)絡(luò)，形成了縱向到底、橫向到邊、上下聯(lián)動(dòng)的管理體制。

對(duì)于停車場(chǎng)的設(shè)置，GB 50157-2013《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，當(dāng)線路長度超過20 km時(shí)宜增設(shè)停車場(chǎng)，但市域快線線路長度遠(yuǎn)大于地鐵線路，其列車運(yùn)行速度也遠(yuǎn)高于地鐵車輛，如果參照地鐵標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置停車場(chǎng)，則存在停車場(chǎng)設(shè)置過密的情況。鑒于市域快線主要服務(wù)于一小時(shí)都市圈范圍，根據(jù)列車旅行時(shí)間設(shè)置停車場(chǎng)更為合理，因此建議在線路旅行時(shí)間超過30 min的情況下增設(shè)停車場(chǎng)。

維修中心負(fù)責(zé)線路土建及機(jī)電等固定設(shè)施的日常維護(hù)及檢修作業(yè)，每條線路宜在車輛段設(shè)置維修中心。目前存在的問題是，市域快線線路維修工作通常在夜間天窗時(shí)間進(jìn)行，由于其線路通常較長，導(dǎo)致工程車輛往返運(yùn)行時(shí)間過長，影響維修作業(yè)效率。為此，建議在線路過長時(shí)增設(shè)維修工區(qū)，分擔(dān)維修作業(yè)任務(wù)。關(guān)于維修工區(qū)的設(shè)置，可參照TB 10623-2014《城際鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，即營業(yè)里程為60 km左右的無砟軌道線路或30 km左右的有砟軌道線路可設(shè)置1 處有停放線的維修工區(qū)。維修工區(qū)應(yīng)盡量設(shè)置在停車場(chǎng)內(nèi)或車站附近。維修工區(qū)內(nèi)應(yīng)設(shè)置工程車庫，以便于工程車輛的停放及檢修。

5 車輛基地總平面布置

車輛基地總平面布置是車輛基地工藝設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容?？偲矫娌贾梅桨笐?yīng)根據(jù)用地條件、周邊規(guī)劃道路情況等確定，總的設(shè)計(jì)原則是占地緊湊、工藝流程順暢、功能分區(qū)明顯，并盡量減少對(duì)城市用地空間的切割。

在設(shè)計(jì)18號(hào)線合江車輛段時(shí)，綜合考慮鐵路動(dòng)車段及城市軌道交通車輛基地總平面布置的特點(diǎn)，以及市域快線車輛長度較短，且段址位于城市近郊、用地條件緊張的情況，確定其總平面布置采用城市軌道交通車輛基地常采用的橫列式，以使車輛段用地緊湊，減少對(duì)城市用地空間的切割，具體情況如圖2所示。

合江車輛段以運(yùn)用庫、檢修庫為主體進(jìn)行總平面布置，采用順向并列式布置方案。運(yùn)用庫和檢修庫并列設(shè)置于車輛段的南端，順向接軌。

運(yùn)用庫采用盡頭式布置方式，由雙周/三月檢庫、停車列檢棚和運(yùn)轉(zhuǎn)綜合樓組成。雙周/三月檢庫設(shè)置雙周/三月檢線4條，按8輛編組列車1線1列位布置。停車列檢棚設(shè)置停車列檢線16條，按1線2列位布置，尾部預(yù)留延伸條件，近、遠(yuǎn)期可停放32列8輛編組列車。運(yùn)轉(zhuǎn)綜合樓獨(dú)立設(shè)置于運(yùn)用庫內(nèi)的東南角，便于對(duì)運(yùn)用庫進(jìn)行管理。

檢修庫設(shè)在運(yùn)用庫的東側(cè)，為盡端式順接車庫，由定/臨修庫、靜調(diào)庫、吹掃庫、大架修庫、車體間、噴漆間及輔助檢修車間等組成。輔助檢修車間局部二層設(shè)車間班組辦公室，以方便人員作業(yè)。

在車輛段的中部，檢修庫北側(cè)設(shè)調(diào)機(jī)工程車庫及材料裝卸線，順接布置，以便于工程車的發(fā)車救援，以及材料的裝卸、堆放作業(yè)。調(diào)機(jī)工程車庫北側(cè)布置綜合維修中心、物資總庫、材料棚及材料堆場(chǎng)，便于生產(chǎn)的組織及物資的統(tǒng)一管理。材料堆場(chǎng)緊貼主干道及材料裝卸線設(shè)置，初期作為新車裝卸場(chǎng)地使用。

車輛段廠前區(qū)的生產(chǎn)、辦公房屋采用集中式布置。辦公房屋與給水所、跟隨所合設(shè)為綜合樓；食堂、公寓等配套生活房屋集中設(shè)置。為集約利用土地，在檢修庫與調(diào)機(jī)工程車庫之間的空白地塊內(nèi)分別布置空壓站、牽引降壓混合變電所（以下簡(jiǎn)稱“牽混所”）和消防站。雜品庫和蓄電池間設(shè)置在檢修庫南側(cè)圍墻和道路之間的空地內(nèi)。

車輛段內(nèi)設(shè)有環(huán)行運(yùn)輸?shù)缆泛拖赖缆?。出入口?處：主出入口設(shè)在車輛段北側(cè)，與東山大道相連，便于職工上下班，新車運(yùn)輸也從東山大道通過主出入口進(jìn)入，再沿7 m寬主干道運(yùn)至材料堆場(chǎng)進(jìn)行裝卸；次出入口設(shè)在車輛段南側(cè)，與既有市政道路相連。

洗車線設(shè)置于咽喉區(qū)西側(cè)，采用八字線通過式布置方式，洗車作業(yè)順暢。試車線設(shè)在車輛段東北側(cè)，有效長度為3 275 m，可滿足18 號(hào)線列車140 km/h全速試車的要求。鏇輪線設(shè)置在車輛段運(yùn)用庫西側(cè)，與道路平行，盡量減少對(duì)段內(nèi)主要道路交通的影響。

6 車輛基地工藝設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)

6.1 車輛檢修修程確定

6.1.1 車輛修程概況

市域快線是根據(jù)列車最高速度120～160 km/h定義的，其車輛涵蓋從城市軌道交通車輛到鐵路動(dòng)車組的各種類型。因此，目前國內(nèi)尚無統(tǒng)一的市域快線車輛檢修修程，導(dǎo)致在確定市域快線車輛基地檢修規(guī)模時(shí)缺乏明確的依據(jù)。

通過分析國內(nèi)目前已運(yùn)營的、速度為120～160 km/h的市域快線車輛修程，并參考TB 10624-2020《市域（郊）鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》等相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)可知，目前國內(nèi)市域快線車輛檢修修程主要分為以下2大類。

（1）采用直流1 500 V供電制式、最高運(yùn)行速度為120 km/h的市域快線車輛檢修修程。目前廣州地鐵3號(hào)線、深圳地鐵11號(hào)線均采用此類市域快線車輛。由于此類車輛基于地鐵A型、B型車輛平臺(tái)生產(chǎn)，車輛構(gòu)造與地鐵車輛基本相同，其檢修修程也參照地鐵車輛檢修修程制定，考慮到市域快線車輛運(yùn)行的日車公里數(shù)較大，對(duì)車輛大架修檢修周期進(jìn)行了適當(dāng)延長（大修走行里程由60萬km延長到75萬km，架修由120萬km延長到150萬km），定修以下修程與地鐵車輛基本相同，如表2所示。

表2 直流1 500 V、120 km/h市域快線車輛檢修修程

（2）采用交流25 k V供電制式、最高運(yùn)行速度為140 km/h的市域快線車輛檢修修程。北京地鐵大興機(jī)場(chǎng)線、溫州市軌道交通S1線采用此類市域D型車，此類車輛基于鐵路動(dòng)車組平臺(tái)生產(chǎn)，車輛檢修修程也參照國鐵模式制定，如表3所示。由表可知，此類車輛的日常維修頻率低于地鐵車輛，三級(jí)修以上修程的檢修周期長于地鐵車輛。然而，由于市域快線采用公交化運(yùn)營方式，其車輛運(yùn)行頻率遠(yuǎn)高于鐵路動(dòng)車組，列車日常維護(hù)需求也會(huì)隨之加強(qiáng)，參照國鐵動(dòng)車組修程進(jìn)行市域快線車輛檢修能否適應(yīng)現(xiàn)實(shí)的需求，還需要進(jìn)一步驗(yàn)證。

表3 交流25 kV、140 km/h市域快線車輛檢修修程

6.1.2 18 號(hào)線市域 A 型車檢修修程的確定

18號(hào)線采用的交流25 kV、140 km/h市域A型車是在地鐵A型車基礎(chǔ)上改造而成，其特點(diǎn)是供電制式采用交流25 k V，對(duì)列車氣密性進(jìn)行了加強(qiáng)，融合了城市軌道交通車輛和鐵路動(dòng)車組的特點(diǎn)。其車輛檢修修程應(yīng)根據(jù)車輛特點(diǎn)（如車輛結(jié)構(gòu)、運(yùn)行高速度、交流25 k V供電制式等），以地鐵A型車檢修修程為基礎(chǔ)，參考國內(nèi)已運(yùn)營市域快線車輛修程綜合確定。

將18號(hào)線與成都市其他軌道交通線路（如5號(hào)線）的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比可知：5號(hào)線為最高運(yùn)行速度80 km/h的地鐵線路，采用直流1 500 V、8輛編組的地鐵A型車，日平均車公里數(shù)約為450 km，年平均走行里程約15萬 km；18號(hào)線為最高運(yùn)行速度140 km/h的市域快線，采用交流25 k V、8輛編組的市域A型車，日平均車公里數(shù)約為750 km，年平均走行里程約25萬km。如果18號(hào)線車輛檢修修程完全按照地鐵車輛修程制定，則車輛大架修周期過短，會(huì)造成檢修資源的浪費(fèi)，降低車輛的使用效率，而且過于頻繁地拆卸車輛部件會(huì)導(dǎo)致其可靠性下降。因此，對(duì)于18號(hào)線車輛，應(yīng)根據(jù)線路運(yùn)營情況延長車輛大架修的檢修周期。通過對(duì)車輛結(jié)構(gòu)及線路條件的分析，確定18號(hào)線車輛檢修修程，如表4所示。

表4 18號(hào)線車輛檢修修程

6.2 廠房組合

目前，各城市軌道交通企業(yè)均開始推行“以可靠性為中心”的車輛均衡修修程，將原來定修、三月檢、雙周檢等定期修修程按照設(shè)備最小維修周期的原則，化整為零歸入每個(gè)月的修程內(nèi)，從而導(dǎo)致定修、雙周/三月檢列位均改為均衡修列位。雖然市域快線車輛檢修修程目前仍以定期檢修為主，但考慮到均衡修是軌道交通車輛檢修修程發(fā)展的大趨勢(shì)，因此車輛基地廠房組合設(shè)計(jì)也應(yīng)適應(yīng)這種修程的變化，為將來實(shí)現(xiàn)均衡修創(chuàng)造條件。通過分析目前已有的車輛基地廠房布置情況可知，定修庫通常設(shè)置在距雙周/三月檢庫較遠(yuǎn)的地方，因此使用頻率不高，一定程度上造成了檢修資源的浪費(fèi)。

為解決上述問題，便于均衡修修程的實(shí)施，合江車輛段以運(yùn)用庫和檢修庫2大庫房為核心進(jìn)行廠房組合設(shè)計(jì)，即停車列檢棚與雙周/三月檢庫組合成運(yùn)用庫，將大架修庫、定/臨修庫、靜調(diào)庫、吹掃庫及輔助車間組合成檢修庫。將雙周/三月檢庫設(shè)在運(yùn)用庫內(nèi)，主要是考慮到其內(nèi)設(shè)接觸網(wǎng)，與停車列檢棚設(shè)在一起有利于將段內(nèi)有電區(qū)集中；定/臨修庫內(nèi)設(shè)起重機(jī)及架車機(jī)，將其與檢修庫設(shè)在一起可實(shí)現(xiàn)輔助檢修車間的共享利用。這種廠房組合也是目前國內(nèi)地鐵車輛段廠房組合的主流形式。

6.3 試車線設(shè)置

根據(jù)對(duì)市域快線車輛構(gòu)造及試驗(yàn)條件的分析，車輛基地試車線長度可按下列公式計(jì)算：

式（1）中，Lr為試車線長度，即試車線線路兩端點(diǎn)之間的長度，m；Lt為列車長度，m；La為列車起動(dòng)距離，即列車從起動(dòng)加速到最高試車速度的走行距離，m；Lb為列車制動(dòng)距離，即列車從最高試車速度以常規(guī)制動(dòng)方式減速至停車的走行距離，m；Lh為巡航距離，即列車以最高試車速度在規(guī)定時(shí)間內(nèi)持續(xù)運(yùn)行的距離，m；Ls為安全距離，即試車時(shí)列車停車位置車鉤距離車擋撞擊面的距離，m；Lbp為車擋距離，即車擋撞擊面與線路末端的距離，包含車擋長度和滑移距離，m。

18號(hào)線采用8輛編組、最高運(yùn)行速度為140 km/h市域快線車輛，根據(jù)上述公式計(jì)算，合江車輛段的試車線長度約為2 800 m。為解決試車線偏長的問題，合江車輛段將大約2 000 m長的試車線設(shè)在隧道內(nèi)，以減少對(duì)城市用地的切割。

在進(jìn)行市域快線車輛基地總平面布置時(shí)，應(yīng)充分考慮試車線偏長的因素，盡量利用隧道或高架橋方式解決這一問題。如果段址條件受限，無法按列車全速試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)布置試車線，可進(jìn)行專項(xiàng)研究，按照試車速度不低于牽引電機(jī)額定轉(zhuǎn)速所對(duì)應(yīng)列車運(yùn)行速度的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并同時(shí)在正線區(qū)段中設(shè)計(jì)按列車最高速度試車的專用區(qū)段。

6.4 地面電源設(shè)置

地面電源是在車輛檢修作業(yè)時(shí)為輔助系統(tǒng)（車輛通風(fēng)、照明、空調(diào)等系統(tǒng)）供電的設(shè)施，通常設(shè)置在定修庫、雙周/三月檢庫內(nèi)，是車輛檢修作業(yè)的重要設(shè)施。地鐵車輛通常從直流1 500 V接觸網(wǎng)直接取電，經(jīng)逆變穩(wěn)壓后為輔助系統(tǒng)供電，對(duì)牽混所容量及設(shè)置位置無特殊要求。成都市軌道交通18號(hào)線采用交流25 k V市域A型車，受高壓電氣設(shè)備的限制，無法采用交流25 k V接觸網(wǎng)為輔助系統(tǒng)直接供電，而是采用低壓380 V地面電源供電的方式。因此，合江車輛段在定修庫、雙周/三月檢庫、靜調(diào)庫內(nèi)的每個(gè)股道內(nèi)均設(shè)置1 臺(tái)地面電源柜，為列車檢修調(diào)試提供低壓電源。由于交流25 k V市域快線車輛輔助系統(tǒng)用電量巨大（據(jù)合江車輛段地面電源容量統(tǒng)計(jì)，在空調(diào)半載調(diào)試的情況下，每列車地面電源容量約為450 k VA），而且線纜過長會(huì)造成電壓損耗，因此設(shè)計(jì)人員對(duì)合江車輛段庫內(nèi)跟隨變電所的位置也進(jìn)行了調(diào)整，將其設(shè)在靠近定/臨修庫和雙周/三月檢庫的輔助邊跨內(nèi)。

建議今后在進(jìn)行車輛基地總平面布置時(shí)，應(yīng)合理設(shè)計(jì)牽混所容量及位置，如有必要可在雙周/三月檢庫附近設(shè)置專門的跟隨變電所，以保證地面電源供電的可靠性。

7 結(jié)語

文章以成都市軌道交通18號(hào)線合江車輛段為例，在分析交流25 k V市域快線車輛特征及車輛基地功能定位的基礎(chǔ)上，對(duì)其總平面布置方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，并對(duì)其車輛檢修修程、廠房組合、試車線設(shè)置、地面電源設(shè)置等工藝設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行闡述和研究，對(duì)其他市域快線車輛基地的工藝設(shè)計(jì)具有重要參考價(jià)值。