地铁车辆段地下固定式架车机组设计接口与包容性分析

邱海波

(中铁第四勘察设计院集团有限公司，武汉　430063)



地铁车辆段地下固定式架车机组设计接口与包容性分析

邱海波

(中铁第四勘察设计院集团有限公司，武汉430063)

摘要：地下固定式架车机组是地铁车辆段的关键设备，介绍地下固定式架车机组的功能及组成，分析该设备在地铁车辆段土建及各系统设计时与各专业的接口，并提出设计时各专业间的设备界面划分，论述地下固定式架车机组的包容性设计，保证其施工图设计的顺利开展。

关键词：地铁车辆段；地下固定式架车机组；接口分析；包容性设计；界面划分

1概述

地下固定式架车机组用于地铁车辆转向架的更换、车辆的拆解、装配及维修，能满足编组列车在不解编状态下的同步架车作业，同时也可以对单辆车进行同步架车作业，是地铁车辆段关键设备之一[1]。地下固定式架车机组除地面操作控制台外，架车机整体安装在地下基坑内，架车/落车作业完成后，设备全部降入地坑，地坑表面设置盖板，车库地面平整、美观。

本文分析了地下固定式架车机组在土建设计时各专业的接口，并分析了地下固定式架车机组的包容性设计。

2地下固定式架车机组介绍

架车作业时，由调车机或公铁两用车将列车推送到指定位置，操作人员在操作台控制架车机同步上升到设定高度；解除转向架与车体之间的连接；同步升起架车机车体托架支承车体，架车机构带转向架一同落下；推出转向架，对其进行检修作业。

地下固定式架车机组一般安装在车辆段大/架修库内。其设备及相应的土建部分，主要包括整体道床、现场设备、设备基坑、预埋管线及远程监控。现场设备包括主控制台、架车单元组成，主控制台负责架车机的命令控制，图1为地下固定式架车机组实物图，图2为地下固定式架车机组三维建模图。

图1　地下固定式架车机组实物

图2　地下固定式架车机组三维建模

地下固定式架车机组可以配置远程监控系统，负责监控架车机的实时动作状态，并具有实时保存数据的数据库功能，远程监控系统一般设置在车辆段的调度中心。

3地下固定式架车机组的技术接口

以B型6编组地铁列车为例，对地下固定式架车机组的技术接口进行分析。

(1)与车辆专业接口

地铁车辆由于车型不同、编组不同，车辆定距、转向架轴距、相邻两辆车转向架中心距及车体架车点位置等与地下固定式架车机组相关的技术参数各不相同，故在地下固定式架车机组施工图设计时，车辆需已进行招标工作。车辆主要技术参数如表1所示。

根据设计的正交实验表进行产品制作并进行应用实验后，对产品性质及其应用效果进行感官质量评价并对其结果进行分析，分析评价结果见表3。

(2)与轨道专业接口

地下固定式架车机组安装在联合检修库内，道床类型为整体道床，钢轨类型为50 kg/m钢轨。架车机单元间的轨道需预留至基坑内一定的长度及满足轨道水平度要求，架车机设备轨道桥高程需与轨道相对应。

(3)与建筑专业接口

地下固定式架车机组设备安装在大/架修库内。库房长度需考虑地铁车辆长度、转盘、库房通道等，并留有一定的余量。库房宽度，一侧需考虑车辆通行，另一侧需考虑控制柜操作空间，建议股道间距至少为6 m，股道与墙(或柱)间距为5 m，轨道高程为8.4 m。基坑轮廓尺寸根据设备具体要求确定。架车机单元间、单元与主控制台间设置预埋电缆管。

表1　城轨车辆主要技术参数

(4)与结构专业接口

地下固定式架车机组基坑各位置承载需满足车辆载荷要求，所有载荷均没有考虑冲击载荷的影响，设计时应考虑一定的系数。基础建议采用包括结构自防水及附加防水层等多道防水结构，钢筋混凝土结构应考虑基础抗裂要求。

(6)与给排水专业接口

架车机基坑内设置积水坑，需考虑基坑自动排水要求。

(7)与低压配电与照明专业接口

地下固定式架车机组设备设计动力用电120 kW/380 V(每辆车用电120 kW/6=20 kW，乘以编组数得总功率，设计时需考虑一定的电机启动电流)，用电接入点至控制台，并在控制台附近设置配电箱。基坑要求设有接地扁铁，并与库内接地体相连，接地电阻要求小于4 Ω。

(8)与通信专业接口

地下固定式架车机组与车辆段调度中心预留通信线缆1根，便于实时监控地下固定式架车机组动作状态，便于信息共享，统一管理(可选功能)。

4界面划分

界面划分主要分析专业之间技术接口设计界面划分、地下固定式架车机组设备招标范围的建议，供设计及设备招标时参考。

专业之间技术接口如图3所示。轨道专业与建筑专业的界面划分建议如下：平面上以整体道床范围即线路中心线两侧各2 110 mm范围为分界点，竖向上以整体道床下碎石垫层为分界点，线路两侧2 110 mm范围以内及整体道床厚度范围(包括该范围内的所有预埋管线、轨道支撑块)为轨道专业设计，以外为建筑专业设计。

图3　地下固定式架车机组专业间技术接口

地下固定式架车机组设备供货商供货范围的建议如下：地下固定式架车机组设备1套、提供基础坑预埋件、控制柜1套、通信及控制电缆、远程控制中心的工控机1套(可选功能)。

5包容性设计

在地铁车辆段施工图开展设计时，地下固定式架车机组等大型设备招标工作往往滞后于施工图设计，造成施工图设计、土建施工停滞，若不考虑设备基础，基础施工时易产生基础围护费用等项目变更。地下固定式架车机组包容性设计，是在设备未招标的情况下，为不耽搁施工图设计，而对地下固定式架车机组基础进行包容性设计，从而能顺利开展施工图设计工作。

地下固定式架车机组厂家调研，国内设备厂家主要有3家公司，上海顺顺车辆配套设备有限公司、唐山百川智能机器有限公司、青岛四方车辆研究所有限公司等，国外厂家主要2家公司，有PAFF、NEUERO等。

通过对国内外设备厂家的架车机设备基础资料进行分析、整理，形成包容性设计，提供各专业资料如下。

(1)提供地下固定式架车机组基础图纸，以2编组车辆为例，其余编组以此类推，详见图4、图5。

图4　2编组架车机示意(单位：mm)

图5　基坑A-A剖面(单位：mm)

(2)建筑、结构专业

每个基础坑中设备自重130 kN，额定荷载200 kN，但均没有考虑冲击载荷的影响，设计时应考虑一定的安全系数。管线预留位置为示意，具体设计联络时确定。预留钢筋接头，以便根据不同厂家架车机的基础形式进行扩展。

(3)电力专业

架车机设备用电380 V，AC+N+PE，装机容量20 kW×6=120 kW，并考虑预留余量。每个基础坑要求设有接地扁铁，已考虑预留位置。

(4)轨道资料

架车机单元之间的轨道不规定连接及安装方式，但需预留轨道深入基坑的距离。

6结语

地下固定式架车机组是地铁车辆段的大型设备之一，其在车辆段土建及各系统设计时，涉及专业众多，接口较复杂。协调不到位，很难保证设计质量，同时易产生设计变更，造成工程投资增加。分析该设备与车辆段各设计专业的接口，提出了设计时主要专业间的设备界面划分和招标范围的建议，最后分析了地下固定式架车机组包容性设计，并应用在地铁车辆段施工图设计中，有效地推进施工图顺利进行。

参考文献：

[1]张金丽，周胜平，牛军.城市轨道交通检修用地下固定式架车机[J].机车电传动，2013(4):56-59.

[2]董向阳.地铁建设中的技术接口管理[J].城市轨道交通研究，2003，6(3):16-19.

[3]赖于坚.地铁车辆段三大检修工艺设备的技术接口[J].都市快轨交通，2007，20(5):92-95.

[4]中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50157—2013地铁设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2013.

[5]缪东.固定式架车机在地铁车辆段中应用实践[J].铁道工程学报，2008(10):94-97.

[6]王占军.电动架车机同步监控装置的设计和研究[J].铁道标准设计，1997(8):46-48.

[7]苗伟明，武伟，邵立鹏.城轨固定式架车机多重安全机制[J].铁道车辆，2014(5):35-38.

[8]唐春鹏.城市轨道交通固定式架车机的安全可靠性因素分析[J].科技创新导报，2012(22):139-140.

[9]王明海，蒋仁忠，邵立鹏.兼容B型城轨车辆地下固定式架车机机械系统的研制[J].铁道车辆，2014(4):37-39.

[10]聂翔，邢晓东，丁辉.国内外架车机运用介绍及经济性对比[J].国外铁道车辆，2012(7):41-45.

[11]丁辉.现代城轨车辆检测工艺装备综述[J].铁道机车车辆，2007(6):30-33.

[12]花嘉豪.整体式架车机排水系统故障分析、处理措施及改进建议[J].科技博览，2014(5):551-552.

Analysis of Design Interface and Inclusivity of Under-floor Fixed Lifting Unit in Metro Deport

QIU Hai-bo

(China Railway Siyuan Survey and Design Group Co.， Ltd.， Wuhan 430063， China)

Abstract：The under-floor fixed lifting unit is the key equipment in metro deport. This paper introduces the primary functions and composition of the under-floor fixed lifting unit， analyzes the interfaces with different specialties as it is designed for civil and other systems and proposes the interface demarcation among specialties. It also discusses the inclusivity design of the under-floor fixed lifting unit and ensures the smooth development of construction drawing design．

Key words：Metro deport; Under-floor fixed lifting unit; Interface analysis: Inclusivity design; Interface demarcation

文章编号：1004-2954(2016)05-0149-03

收稿日期：2015-06-30； 修回日期：2015-08-28

基金项目：中铁第四勘察设计院集团有限公司科研计划课题(2015YJ020)

作者简介：邱海波(1979—)，男，工程师，2009年毕业于兰州交通大学机械电子工程专业，工学硕士，E-mail：541130747@qq.com。

中图分类号：U279.1

文献标识码：A

DOI:10.13238/j.issn.1004-2954.2016.05.033