南京地铁4号线车辆段试车线方案研究

王 宁

南京地铁4号线车辆段试车线方案研究

王 宁

车辆段试车线对保障列车安全和可靠运营具有十分重要的作用。文章在分析南京地铁4号线车辆段试车线功能及要求的基础上，通过综合比较正线高速试车方案与新建地下高速试车线方案的优缺点，并考虑到4号线车辆段为线网性大架修段，提出了围绕4号线车辆段周边用地条件新建地下高速试车线的方案。

地铁车辆段；试车线；方案研究

1 试车线功能及要求

1.1 试车线功能

城市轨道交通在运营中对列车的安全性和可靠性要求非常高，试车线作为列车进行动态调试和试验的线路，新车和检修后的列车都要在试车线进行系统调试及性能试验后才能上线运营。因此，对试车线的长度、曲线半径、坡度等都有较高的要求。根据新车和检修车的调试及试车要求，试车功能主要包括功能检查，如车门、旁路开关、紧急按钮等。在设置有屏蔽门的线路上，功能检查还包括车门与屏蔽门的模拟试验，牵引性能试验和制动性能试验，车载信号系统试验等3大部分。

1.2 试车线要求

现行GB50157-2013《地铁设计规范》对车辆段试车线的规定如下：

（1）试车线应为平直线路，困难条件下允许在线路端部设部分曲线，其线路应满足列车试验速度的要求，试车线的其他技术标准宜与正线标准一致；

（2）试车线有效长度应根据车辆性能和技术参数以及试车综合作业要求计算确定，试车线两端宜设缓冲滑动式车挡；

（3）试车线应在适当位置设置检查坑和试车设备房屋，试车线检查坑长度不应小于1/2列车长度加5 m，检查坑深度应为1.2～1.5 m，坑内应有照明和良好的排水设施。

但是，受车辆段用地等条件的限制，上述规定在实际的工程设计中执行困难，特别是试车线长度很多情况下无法满足要求，关于试车线应为平直线路的规定在设计中也很难执行，在实际工程设计中试车线大量使用曲线。

鉴于有些车辆段由于受地形限制，无法按规定长度设试车线时，建标104-2008《城市轨道交通工程项目建设标准》规定，在困难条件下，因用地长度不足，试车线长度可按中速（50 km/h）进行车辆动力运行试验，也可在正线上指定地段完成高速运行性能和有关信号的试验。即，允许将试车线按2部分设计，段内设试车线仅用于中速的常规试验，在正线上指定地段完成高速试车。

在此必须指出，利用正线试车是迫不得已的。正线试车必须具备试车的条件，包括线路技术标准、供电、通信信号、生产房屋和工作人员工作及生活条件等，同时，还应采取切实可靠的安全防护措施。根据上海市轨道交通运营公司反馈意见，建议工程设计中在力所能及的情况下减少正线试车。因此，当车辆段用地无法满足试车线长度要求时，除考虑在正线高速试车的方案外，应结合工程实际情况，研究新建高架或地下试车线方案，解决地面试车线受用地限制等问题，并通过综合比选优化试车线方案。

2 试车线长度计算

列车在试车过程中包括起动阶段、惰性运行阶段、减速阶段，最后列车停稳，试车线总长度L可按照公式（1）计算：

式中，L1为列车加速运行距离；L2为列车惰性运行距离；L3为列车减速运行距离；L4为列车长度；L5为车档安装长度；L6为安全距离。

列车加速和制动运行距离可根据列车最高运行速度、起动/制动平均加速度（或列车牵引特性曲线）计算，惰性运行距离根据列车最高运行速度及惰性运行时间计算。安全距离除了考虑试车线两端停车与车挡之间的空余距离外，结合国内其他城市调试试验经验，试车线一般还应留有一定的安全余量，该安全余量可取1列列车的长度。

南京地铁4号线车辆段试车线除了承担4号线本线配属列车的试车任务外，还承担7号线和S5号线大修列车的试车任务，为线网性大架修基地。其中4号线和7号线最高运行速度分别为100 km/h和80 km/h，S5号线为都市圈轨道线，其最高运行速度存在120 k m/h的可能。根据《南京市城市轨道交通线网规划车辆基地资源共享专业研究报告》（2012年12月），这3条线的列车选型均为B6，因此，南京地铁4号线车辆段试车线长度应按照最高试车速度Vm=120 km/h=33.33 m/s进行计算。试车线长度计算参数取值及具体计算如下：

（1）加速运行距离L1。取列车平均加速度a1=0.5 m/s2，则有L1=V2m/ (2a1)=33.332/(2×0.5)=1 111.11 m；

（2）惰性运行距离L2。取惰性运行时间t2=5 s，L2=Vmt2=33.33×5=166.65 m；

（3）减速运行距离L3。取列车平均减速度a2=1.0 m/s2，则有L2=V2m/ (2a2)=33.332/(2×1.0)=555.56 m；

（4）列车长度L4。按照B型车6辆编组进行计算，L4=20×6=120 m；

（5）车挡安装长度L5。按照滑动车挡考虑，取单个车挡长度15 m，L5=15×2=30 m；

（6）安全距离L6。取停车位与车挡之间的空余距离为10 m，同时考虑到试车线一般留有不小于列车长度的安全余量，在此安全余量取120 m，因此L6=120+10×2=140 m。

3 青龙车辆段试车线方案

南京地铁4号线青龙车辆基地位于龙泉山陵园及既有西岗公路以东、江南水泥厂铁路专用线以北、规划三环路以西、仙林大道以南的狭长地块内，规划占地37.76 ha。该地块内现有水田、菜地、林地及少量的水塘、水渠，地势起伏较小，地块长约1 300 m、宽约300 m，地面高程约在11.2～12.3 m。咽喉区有几条高压线。车辆段内地面试车线长度最大可达到1 200 m，无法满足高速试车要求，因此，需重点研究如下2个种试车线方案：

（1）车辆段内中速试车+正线高速试车方案；

（2）新建地下或高架高速试车方案。

3.1 正线高速试车方案

青龙车辆段内设置1.2 km长的地面试车线，可满足列车中速试车需要（试车速度小于60 km/h）。对于高速试车选择在正线区间进行，其基本原则如下：

（1）区间长度大于试车线要求最小长度，并尽量选择长的区间；

（2）区间线路尽量平直，即，线路曲线半径尽量大、坡度尽量小，以满足列车最高运行速度要求；

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（3）正线试车区间距离车辆段出入段线接轨站的里程尽量短，以方便试车过程中的调车作业。

根据正线高速试车区间选择的基本原则及南京地铁4号线一期工程线路基本条件，选择如下2个相对较优的正线高速试车区间：

（1）东流—青龙区间。该区间长2.46 km，最小曲线半径800 m，最大坡度10.1‰，坡度相对较小，试车区间距离车辆段接轨站约5.4 km；

（2）青龙—桦墅区间。该区间长2.61 km，最小曲线半径500 m，最大坡度22.6‰，区间最小曲线半径及最大坡度段靠近青龙站一侧，对正向试车影响相对较小，但区间端部大坡度、小半径曲线线路不利于反向试车制动性能的测试。该区间距离车辆段接轨站约2.79 km。

3.2 新建高速试车线方案

围绕车辆段用地新建地下高速试车线，将其布置于车辆段用地范围东侧，规划三环路西侧。该试车线方案在地面试车线的基础上，将试车线改为地下线，向北延伸下穿既有仙林大道，沿规划三环路西侧敷设，试车线总长度可达2.2 km。试车线方案平面上设置1 000 m半径曲线1处，全线坡度采用2.0‰的单面坡，以满足地下区间排水需要。同时，为了将试车线与车辆段咽喉区线路连接起来，设置试车线联络线，并采用33.0‰最大坡度。新建地下高速试车线平面布置示意图如图1所示。

图1 新建地下高速试车线平面布置示意图

4 试车线方案比较分析

4.1 正线高速试车方案优缺点

正线高速试车方案只需在车辆段内设置满足中速试车长度的地面试车线即可，高速试车在正线区间完成，工程投资较为节省。存在的主要问题包括如下几个方面：

（1）正线区间线路条件。正线试车区间小半径曲线较多，且坡度往往较大，线路的平直性较差，这与GB 50157-2003《地铁设计规范》的要求有一定的差别，不利于列车的调试及各项性能参数的测定；

（2）对运营的影响。运营期间列车在正线高速试车只能利用夜间正线天窗作业时间，在该时间内既要完成试车作业，又要完成正线设备的检修，天窗时间较为紧张，且列车正线试车过程中，一旦出现故障可能会影响第2天正常运营，存在一定的潜在风险；

（3）试车过程中的调车作业。正线试车区间与车辆段之间有一定的距离，试车时列车调车走行里程较长，频繁安排正线试车造成运营组织和调度工作量加大；

（4）试车速度与线路条件的匹配性。对于在线网性大架修车辆段试车线，试车速度不仅应满足本线最高运行速度要求，还应满足共享大架修资源的其他线路最高运行速度要求，当其他共享检修资源线路的试车速度大于本线试车速度时，存在试车速度与本线设备配置、曲线半径、限界等线路条件不匹配的问题。

4.2 新建高速试车线方案优缺点

新建高速试车线方案的主要优点是，可以按照不同线路列车最高试车速度要求进行设置，试车过程中列车调车作业里程短，作业顺畅，不会对正线运营造成不利影响，且线路可采用大半径曲线及单面小坡，路况平直，方便试车过程中各项性能参数的测试。

新建高速试车线方案的主要缺点是，需要建造满足试车速度要求的试车线，当试车线较长、车辆段用地受到限制时，地面试车线往往难以实现，需要考虑采用高架或地下试车线方案，需要增加试车线区间的工程投资。

4.3 试车线方案综合比选

南京地铁4号线青龙车辆段作为线网性的B型车大架修基地，除承担本线列车的大架修、定临修等检修工作外，还承担7号线和S5线的车辆的大架修任务，试车线使用频繁，测试任务繁重，对试车线要求较高。车辆段内如果没有足够长度的试车线，将会对未来车辆调试、检修、车辆段运作和正线运营造成较大的影响。

另外，如果考虑4号线正线区间高速试车，由于S5号线最高运行速度按照120 km/h考虑，大于4号线100 km/h的最高运行速度，这就存在4号线正线区间试车速度大于区间正常条件下的最高运行速度的问题，即，试车速度与线路条件的不匹配问题，需要对正线试车区间土建工程、设备设施等进行特殊设计。

因此，本文推荐南京地铁4号线青龙车辆段试车线按照全地下高速试车线方案考虑，试车线长度满足4、7、S5号线中120 km/h的最大试车速度要求。

5 结束语

试车线作为新车和检修后的列车进行系统动态调试及性能试验的线路，对保障列车安全和可靠运营具有十分重要的作用。

用地条件允许时，试车线的设计应尽可能满足列车最高运行速度的要求，并使线路尽量平直，特别是对于线网性的车辆大架修基地，设置满足要求的试车线尤为重要。当用地条件受控，试车线长度或曲线半径无法满足列车高速试车要求时，可在考虑车辆段功能定位的情况下，通过综合比较正线高速试车方案及新建地下或高架试车线方案的优缺点，最终确定车辆段试车线方案。

[1] 张雄, 李剑虹. 论地铁车辆段试车线的功能及设计要求[J]. 铁道工程学报, 2008(6).

[2] 滕一陛. 上海地铁11号线高速试车方案研究[J]. 铁道标准设计, 2010(3).

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[5] GB 50157-2013 地铁设计规范[S]. 2013.

责任编辑 朱开明

Study on Test Track Scheme for Depot on Nanjing Metro Line 4

Wang Ning

Vehicle depot test track is very important for ensuring the safety and reliable operation of trains. Based on the analysis of line features and requirements of the test track in the vehicle depot of Nanjing Metro line 4, through comprehensive comparison of the advantages and disadvantages of the schemes for mainline high-speed vehicle test scheme and the new underground high-speed vehicle test, and taking into account of the Line 4 vehicle depot as the track and network heavy repair and medium repair depot, the paper puts forward the new program for the underground high-speed test track with the consideration of the vicinity on the Line 4 depot surrounding conditions.

metro vehicle depot, test track, scheme study

U231.94

2015-03-13

王宁：南京地铁建设有限责任公司，工程师，江苏南京 210017