全自动驾驶模式下地铁车辆基地运用库工艺设计研究

2019-10-11张荣国

铁道标准设计 2019年10期

张荣国,冯凯

(1.南宁轨道交通集团有限责任公司,南宁 530029； 2.中铁第一勘察设计院集团有限公司,西安 710043)

1 概述

城市轨道交通车辆基地运用库一般由停车列检棚(库)、周月检库和辅助用房组成，主要负责本线路车辆的停放、清扫、日常检查和双周三月检等任务。运用库主要特点在于占地面积大、股道多，设计中还需要考虑近远期相结合[1]，因此运用库的设计是否合理将直接影响到运维作业的效率和质量，同时又影响车辆的日常维护和运营安全。

随着地铁全自动驾驶技术的不断推广，越来越多的线路考虑全自动运行系统[2-4]。据统计，全自动驾驶后大部分土建设计变化在车辆基地，而运用库的调整最多，目前各设计单位对运用库的全自动设计方案均不相同，库长偏差较大。鉴于此，笔者对地铁全自动驾驶模式下车辆基地的运用库库长进行深入研讨，以探寻全自动驾驶模式下车辆基地运用库工艺设计的优化方案。

2 地铁全自动驾驶后运用库设计特点

2.1 运用库分区

地铁全自动驾驶后，运用库一般设为“无人区”，列车停车、列检、清扫保养等任务需在“无人区”内进行，从安全角度考虑，为避免发生意外，上述区域内检修及清洁工作进行时，该区域内列车禁止动车、接触网/轨为断电状态，如果库中的所有电源都被切断并且禁止动车，则会对正线的运行造成很大的干扰[5]。因此，停车列检棚(库)划分为若干个防护小分区[6]，停车列检棚(库)内功能分区情况如下。

(1)按功能分区：可分为停车区和列检区。

(2)按保护分区：列检库中的每2～4个股道可以设置为一个保护区。防护区之间应设置防护围栏，库内设置人行专用通道，如图1所示。运用库分为全自动运行区和非全自动运行区，周月检库和辅助分间纳入至非全自动运行区，停车列检区纳入至全自动运行区。

图1 保护分区划分示意

2.2 出入库及通道设计[7]

停车列检棚(库)应为不同类型的车辆和维修人员提供各种类型的出入口[8]。

(1)停车列检棚(库)大门：设置为地铁车辆和工程车进出库通道。北方地区设置与信号系统连锁的电动库门，南方地区不设置库门，并将防护围栏延伸至平交道后10 m。

(2)停车列检棚(库)库中间通道：采用一线多列位设计时，需在库中间设置可供汽车和作业人员通行的地面通道，通道出入口及穿过每个保护分区的围栏位置设置带门禁的围栏门，围栏门通常闭锁，如图2所示。

图2 出入口设置示意

在库内还需要设置专用通道供检修人员进出保护分区，通道主出入口应靠近值班室设置，并在各保护分区设置带门禁的出入口，如图3所示。门禁与接触网隔离开关联动，当有人进入时该保护分区接触网断电，禁止动车。

图3 地下通道设置示意

(3)停车列检棚(库)库后出入通道：尽端式停车列检棚(库)库后一般设置可供汽车和检修作业人员通行的大门及地面通道，通道对应每个保护分区的围栏位置设置带门禁的围栏门，库门及通道主要用于手推车、高空作业平台作业时进出各保护分区，该围栏门通常处于关闭状态，仅在灯具检修等其他类似作业时开启[9]。

(4)单列位停车列检棚(库)出入口和通道：对于单列位的停车列检棚(库)，库后地面通道及隔离门设置形式与尽端式停车列检棚(库)一致。

2.3 下穿通道设计

常规地铁车辆基地停车列检棚(库)内需在库前及库尾设置地面通道供行人及车辆通行，且库中部需设置横向运输通道。考虑全自动运行系统后，停车列检棚(库)内通过隔离栅栏分隔成多个独立的保护分区，人员无法通行。如果从库后端进入某个保护分区，则走行距离太大，工作效率较低。

2.3.1 下穿通道位置选择

下穿通道位置主要有3种形式：库前(如：上海10号线吴中路停车场、北京燕房线阎村北停车场)、库中间(如：成都5号线大丰停车场、成都9号线武青车辆段、北京地铁3号线东坝车辆段)、库前及库中间均设置(如：南京地铁7号线马家园车辆段)。对下穿通道位置设置分析如表1所示。

从表1分析可知，下穿通道设置于库中间方案从节省工程投资、便于运营检修、管理等多个角度考虑都有明显优势。因此，建议选用下穿通道设置于库中间方案。

表1 下穿通道设置位置对比分析

2.3.2 设置形式

(1)为方便授权检修人员出入保护区，减少走行路程，提高工作效率，除库后设置可供车辆和人员通行的大门及地面通道外，在运用库的中间或库前端部分设置水平地下通道[10-11]，并在每个保护分区内设置带门禁的出入口[12]。如图4所示。

图4 下穿通道示意

(2)若采用接触轨供电模式，停车列检棚(库)中间通道也可采用上跨天桥布置形式，投资较省，安全性好，如图5所示。

图5 人行天桥示意

2.4 检查坑布置

按GB 50157—2013《地铁设计规范》规定，“列检列位数设计不应大于停车列检棚(库)总列位数的50%”[13]，全自动驾驶模式下由于检修天窗时间短，为提高车辆检修效率，减少调车作业，停车列检线100%设置柱式检查坑。

2.5 车挡对比[14-16]

列车停车位置至车挡(危险点)距离建议按照15 m考虑。考虑到前车可能发生后溜，后车的停车位置至前车(危险点)的距离应增加5 m的安全余量，即两列车之间距离建议为20 m，如图6所示。若采用可撞击式车挡，后车距车挡距离建议按照5 m考虑，如图7所示。

图6 摩擦式车挡示意(单位：m)

图7 可撞击式车挡示意(单位：m)

2.6 安全保护距离[17]

(1)上海申通地铁规定：停车列检棚(库)两列位列车间距≥20 m，末端列位列车距车挡≥15 m(紧急制动建立时间不大于0.85 s，最小紧急制动保障率不低于0.85 m/s2)。

(2)成都地铁规定：停车列检棚(库)两停车检查坑端部间距≥20 m，末端停车检查坑端部距车挡≥15 m(最小紧急制动保障率不低于0.88 m/s2)。

(3)宁波地铁5号线经堂庵跟车辆段因受用地条件限制，安全保护距离长度考虑为13 m。

综上所述：运用库库长应满足两列位列车间距≥20 m，末端列位距车挡≥15 m，此安全距离可包容大部分信号、车辆厂商，但当信号设备或车辆厂商有特殊要求时，应以实际参数另行计算。

3 运用库尺寸研究

(1)停车列检线的长度：在满足《地铁设计规范》的基础外，还需满足信号系统自动停车所需的安全防护间距[12]：单列位停车列检棚(库)，列车车尾至车挡迎车面的间距为15～20 m；双列位停车列检棚(库)，列车车钩至车钩的间距为12～25 m，列车车尾至车挡迎车面的间距为15～20 m；多列位贯通式停车列检棚(库)，相邻列车车钩至车钩的间距为12～25 m。此安全距离可包容大部分信号、车辆厂商，但当信号设备或车辆厂商有特殊要求时，应以实际参数另行计算。

(2)停车列检棚(库)的宽度由停车列检线的线间距以及每一跨列检线数量决定，同时还需根据GB50157—2013《地铁设计规范》中“车体与侧墙之间的通道宽度”计算车体与各保护分区防护围栏之间的距离。

3.1 一线一列位

计算公式如下，库长示意如图8所示。

停车棚(库)L1=车长+停车误差+保护距离+保护分区内通道宽度(0.5 m)+库两端通道宽度

列检棚(库)L1=检查坑长+保护距离+保护分区内通道宽度(0.5 )+库两端通道宽度

图8 一线一列位库长示意(单位：m)

优点为：车辆调度灵活性强，无需设地下通道，咽喉区落柱条件较好，可不采用100%检查坑；缺点为：占地面积大、土建投资较大。

3.2 一线两列位

一线两列位库长计算如下所示，库长示意如图9所示。

停车棚(库)L2=(车长+停车误差)×车误库尾端保护距离(15 m)+A、B端保护距离(20 m)+A、B端瞭望距离(6 m)+保护分区内通道宽度(0.5 m)+库两端通道宽度

列检棚(库)L2=[检查坑长×查坑长库尾端保护距离(15 m)-库尾端检查坑斜坡度长(1.5 m)]+A、B端保护距离20 m+A、B端瞭望距离(6 m)+保护分区内通道宽度(0.5 m)+库两端通道宽度

图9 一线两列位库长示意(单位：m)

优点为：节省占地面积、调车作业便捷、土建投资较小；缺点为：车辆调度灵活度较差、两列位之间设地下通道、咽喉区落柱条件较差。

3.3 一线三列位或更多列位

停车棚(库)Lx=L2+(x-2)×(安全距离20 m+瞭望距离6 m)

列检棚(库)Lx=L2+(x-2)×(安全距离20 m+瞭望距离6 m)

式中Lx——运用库长度；

L2——一线两列位运用库长度；

x——列位数。

以上计算未包含车挡长度；检查坑长度应结合实际进行考虑(两端设踏步或斜坡)；一线两列位A、B端保护距离与瞭望距离中包含下穿通道。

3.4 案例说明

3.4.1 工程概况

南宁轨道交通5号线选用B型车6辆编组，直流1 500 V接触网供电，最高运行速度80 km/h[18]，信号系统采用全自动运行技术，运营初期按照全线全时段有人监护，有人在司机室监护列车运行，第二阶段为车辆基地无人值守，正线全时段有人在列车车厢值守，第三阶段正线高峰时段有人在列车车厢值守，平峰时段多职能人员间隙巡视，第四阶段全线全时段无人模式[19-20]。

3.4.2 运用库设计

设计运用库长度为306 m，近期规模宽度为95.6 m，建筑面积为32 702.16 m2。停车列检棚按4线或5线跨设计，每2～3股道设置为1个保护分区，停车列检近期28列位，远期预留12列位，共计40列位，预留6列位南延伸至机场线用地，周月检3列位，库区东南角设辅助边跨二层，设置DCC、乘务车间等房间，运用库平面布局如图10所示。