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法国有轨电车车辆段特点分析

2022-02-18杨志成

城市轨道交通研究 2022年1期
关键词:停车库车辆段试车

杨志成 邓 君

(1.中交第二公路勘察设计研究院有限公司,430056,武汉;2.中交城市轨道交通设计研究院有限公司,430056,武汉∥第一作者,高级工程师)

20世纪80年代,法国有轨电车复兴,其初衷是替代城市汽车,但后来成为城市转型的重要手段[1]。截至2020年10月,法国有29座城市开通有轨电车共80条,线路里程803.8 km。

法国有轨电车历史久远、规模较大,且不同城市各具特色。例如:里尔、圣埃蒂安拥有法国仅剩的米轨制式有轨电车,最早的可追溯到1881年;南锡采用全球仅存的引导式轻型公交(GLT/TVR),该系统替代了此前的无轨电车;米卢斯是法国第一个引进tram-train双模式的城市;巴黎拥有10条有轨电车线路,包含了ram-train、胶轮导轨、钢轮钢轨等多种有轨电车制式,但互不连通[2]。

法国有轨电车共80条线路,配备车辆1 443列,设置车辆段48座。车辆段分布广泛、型式多样。本文全面研究法国tram-train双模式、胶轮有轨电车和钢轮钢轨有轨电车的车辆段布置型式。

1 法国有轨电车车辆段概况

有轨电车车辆段的实施成本占整个系统基础设施造价的20%[3]。车辆段的合理布置,对节省工程投资、优化运营管理具有重要意义。

1.1 tram-train双模式有轨电车

米卢斯3号线、巴黎T4线和T11线是基于tram-train技术改进的有轨电车,能够在有轨电车轨道和铁路轨道上运行。目前,米卢斯3号线没有单独停车场;巴黎T4线和T11线共用车辆段,呈横列式布置,停车及检修设备较为简单,如图1所示。

图1 巴黎T4和T11线车辆段示意图

1.2 胶轮有轨电车

胶轮有轨电车根据不同车辆厂商分为胶轮导轨有轨电车(劳尔)和引导式轻型公交(庞巴迪)。

1)克莱蒙费朗的有轨电车和巴黎的T5线、T6线采用法国劳尔公司胶轮导轨系统,与我国上海张江、天津泰达有轨电车基本一致。法国胶轮导轨车辆段整体规模较小、布置灵活。以巴黎T5线和T6线为例,车辆段库线区域占比高,功能以车辆停放为主,布置形式如图2所示。

图2 巴黎T5线和T6线车辆段示意图

2)卡昂引导式轻型公交系统于2017年12月关闭,2019年7月采用钢轮钢轨系统替代了该系统。目前,南锡有轨电车是全球仅存的引导式轻型公交系统(GLT/TVR),该系统是此前无轨电车系统的升级方案替代。南锡GLT/TVR爬坡能力较强(线路坡度超过13%);车辆具有方向盘,可独立于导轨运行。车辆段布置较为简单,不单独设置库房,整体为合围的环线,如图3所示。

图3 南锡A线车辆段示意图

1.3 钢轮钢轨有轨电车

法国钢轮钢轨有轨电车根据轨距不同可分为:标轨,规矩为1 435 mm;米轨,规矩为1 000 mm。目前,仅有里尔和圣埃蒂安有轨电车采用米轨制式。

里尔车辆段最为古老,可追溯到1909年12月。圣埃蒂安车辆段于1991年12月投入运营,采用进、出段贯通式洗车。停车库8条停车线贯通式布置,检修库紧临停车库。库棚全上盖(含咽喉区),可减少车辆段对周边用地干扰,如图4所示。

图4 圣埃蒂安T1线车辆段示意图

法国其它有轨电车均采用标轨制式,结合线路里程及车辆配备规模可分为以下4类。

1.3.1 复杂网络规模

斯特拉斯堡、格勒诺布尔、里昂、波尔多、南特、蒙彼利埃、尼斯和奥尔良这8座城市的线路长度超过30 km,且车辆配备大于40列,是法国最复杂的有轨电车网络。其中,斯特拉斯堡是法国首个实现有轨电车网络化运营的城市,共有6条线路,线路全长46 km,设置3座车辆段。克罗嫩堡车辆段(Cronenbourg)单线接轨Rotonde车站,占地8.5 hm2,停车规模34列位,负责停放A线和D线车辆;埃尔绍车辆段(Elsau)单线接轨Elsau车站,占地3.8 hm2,停车规模29列位,负责停放B线和F线车辆;基比特泽诺车辆段(Kibitzenau)双线接轨Kibitzenau车站,占地8.1 hm2,停车规模35列位,负责停放C线和E线车辆。整体来看,斯特拉斯堡车辆段布局规整,功能完备,采用贯通式布置,运用更加灵活,如图5~7所示。

图5 斯特拉斯堡克罗嫩堡车辆段示意图

图6 斯特拉斯堡埃尔绍车辆段示意图

格勒诺布尔线路及配属车略少于斯特拉斯堡,仅设置2座车辆段,布局更为紧凑。埃本斯车辆段(Eybens)双线接轨A线大广场环岛线路,停车库与检修库合建,库棚全上盖;朱尔斯车辆段(Gières)位于B线终点,停车库设置11条库内停车线和3条库外停车线,检修库设置11条检修线,呈“黑桃A”形状。格勒诺布尔的两座车辆段均采用尽端式布置,并都设置试车线,试车线长度约370 m左右,如图8~9所示。

图7 斯特拉斯堡基比特泽诺车辆段示意图

图8 格勒诺布尔埃本斯车辆段示意图

图9 格勒诺布尔朱尔斯车辆段示意图

波尔多首次采用接触网+APS(Alimentation Par Sol:地面供电系统)供电制式,拥有法国除巴黎外最长里程的有轨电车,设置3座车辆段(见图10~12)。巴斯蒂德车辆段(Bastide),整体呈狭长形布置,停车库与检修库倒装布置,库内作业折返较多;阿查德车辆段(Achard),规模最小,设置9条库外停车线,功能以列车停放为主;拉贾勒尔车辆段(Jallère),位于C线终点,现有12条停车线和6条检修线呈横列式布置。

图10 波尔多巴斯蒂德车辆段示意图

图11 波尔多阿查德车辆段示意图

图12 波尔多拉贾勒尔车辆段示意图

里昂设置2座车辆段,段布局与斯特拉斯堡类似,但采用尽端式布置。其它城市,如南特、蒙彼利埃、尼斯和奥尔良多结合用地条件,库线布置灵活,车辆段布置相对不规整,在此不展开赘述。

1.3.2 简单网络规模

米卢斯、第戎、马赛、瓦朗谢讷、图卢兹、鲁昂、卡昂、勒芒和勒阿弗尔这9座城市的线路里程超过13 km,且配备车辆20~40列。虽然有轨电车运营形成网络规模,但为较为简单的“H”或“Y”型。通常仅设置1座车辆段。鲁昂和卡昂的停车库与检修库均为横列式布置,布局也最类似。鲁昂车辆段功能要稍强于卡昂,出入段线采用双“Y”接轨,库内设置试车线。车辆段布置如图13~14所示。

图13 鲁昂车辆段示意图

图14 卡昂车辆段示意图

为充分利用用地形状,图卢兹车辆段停车库分两处布置,检修库位于中部,布局紧凑,如图15所示。

图15 图卢兹车辆段示意图

1.3.3 单线线路

巴黎、贝桑松、兰斯、图尔、布雷斯特和昂热这6座城市的有轨电车以单线运营为主,单线车辆配备小于20列,未形成网络规模效应。

巴黎10条有轨电车线路分散分布在郊区,均为孤立的线路。其中,T1线、T2线、T3a线、T3b线、T7线和T8线为钢轮钢轨有轨电车。T3b线车辆段采用物业上盖开发,与周围环境和谐融入,如图16所示。巴黎其它线路多设置停车场,库线布置简单,以停车功能为主,如图17所示。

图16 巴黎T3b线车辆段示意图

图17 巴黎T2线和T8线车辆段示意图

贝桑松和兰斯各有2条有轨电车线路,但重合率均在90%以上,本次作为单线线路研究。其中,贝桑松有轨电车造价为1 700万欧元/km,低于法国其它项目的2 000万~2 500万欧元/km的标准。

贝桑松车辆段占地4.7 hm2,停车库与检修库横列式布置。其中,停车库设置4条库外停车线(另外预留2股道),停车规模24列位(24 m Urbos3);检修库占地0.46 hm2,设置6条检修线,分别进行检修、洗车、加砂、镟轮和喷漆等作业,如图18所示。

图18 贝桑松车辆段示意图

布雷斯特辆段的停车库与检修库呈“T”型倒装布置,类似布置有斯特拉斯A线堡克罗嫩堡车辆段(Cronenbourg)和米卢斯车辆段。该布置型式能够更好地适应“折角”地形,如图19所示。

图19 布雷斯特车辆段示意图

昂热和图尔车辆段相对简略,功能以停车为主,如图20所示。

图20 昂热和图尔车辆段示意图

1.3.4 短小线路

阿维尼翁和欧巴涅这2座城市的有轨电车线路里程小于6 km,配备车辆小于10列,将其作为短小线路研究。短小线路车辆段库线布置简单,功能以停车为主,如图21所示。

图21 阿维尼翁和欧巴涅车辆段示意图

2 法国有轨电车车辆段特点分析

1)法国有轨电车车辆段共48座,规模、用地条件和工艺需求各有不同,布置型式多种多样。根据停车库和检修库的位置关系,车辆段整体布置分为横列式、纵列式和倒装式(含“T型”倒装式)3类,如图22所示。根据统计,法国有轨电车车辆段较多采用横列式布置,共35座,约占73%;纵列式4座,约占8%;倒装式9座,约占19%。

图22 法国有轨电车车辆段布置型式

根据停车库布置型式,车辆段分为尽端式和贯通式(含部分贯通式)两类。尽端式布置可节省一端咽喉,有利于节约土地、简化股道;而贯通式布置能够实现列车两端进、出库,工艺顺畅、作业方便。通常条件下宜采用贯通式布置,用地受限时可采用尽端式布置。法国有轨电车车辆段采用尽端式的有28座,约占58%;采用贯通式的有20座,约占42%。

2)有轨电车转弯半径较小(≥25 m),场段内行驶速度低(≤15 km/h),通常采用普通单开道岔或梯形道岔,如图23所示。其中,梯形道岔相对普通单开道岔可节省1/3咽喉占地,并便于场段土地形状规整。法国超过30座车辆段采用梯形道岔,极大丰富了车辆段的布置型式。

图23 车辆段道岔类型

3)试车线、牵出线是车辆段重要辅助线路。试车线是对车辆进行动态性能试验的线路,其线路标准应与正线一致。对试车线的有效长度、曲线半径和坡度都有较高要求,通常是制约车辆段布置的重要因素。法国有轨电车设置试车线的城市仅有5座为:斯特拉斯堡2条,格勒诺布尔2条,波尔多、第戎和鲁昂各1条。牵出线的主要功能是减少列车转场对出入线的干扰。牵出线可灵活调转各库线上的列车,但法国仅有少数倒装式车辆段设置具有牵出功能的线路。

4)停车库是列车停放的场所,通常是车辆段最大的单体建筑,是影响车辆段布局的重要因素。法国有轨电车车辆制式及编组情况相对复杂,列车长度为23~44 m,因此,各车辆段内停车库布置各有不同。整体来看,法国车辆段布局紧凑,停车线多采用每股道3~5列位;结合工程投资,停车线敷设采用库内停车、室外停车和库内室外相结合等形式。

3 参考意义

截至2020年10月10日,我国内地18座城市开通有轨电车线路33条,总运营里程约445.712 km,总轨道里程395.196 km(注:运营里程指每一条运营线路公里数的总和,轨道里程指双线建设里程长度。因此对于有共线运营的有轨电车系统,运营里程总和大于建设里程。)[4]。国内有轨电车虽发展迅速,但起步晚,各城市有轨电车建设相互借鉴,缺少突破。有轨电车车辆段具有系统性强、布置灵活的特点,应在功能、安全和经济平衡方面寻求新的突破和创新。

法国现代有轨电车发展早于我国,既有规模更是我国的两倍,其车辆段的分布与特点对我国具有重要的参考意义。

1)法国米卢斯、巴黎(T4线和T11线)采用tran-train双模式,实现了既有铁路资源的再利用,并降低项目建设成本。我国部分城市同样存在占用城市重要通道的几近废弃的铁路线路,如湖北黄石的铁黄支线(含企业专用线)沿城市重要道路磁湖路和黄石大道敷设,全长15.2 km,2012年5月停办客运业务。黄石市先后多次开展现代有轨电车、旅游小火车等多种制式的研究,并初步确定改造成小火车专线。建议结合法国有轨电车经验,补充tran-train双模式方案,可纳入黄石市正在建设的现代有轨电车系统,实现车辆段、运营管理资源的优化配置。

2)法国有轨电车车辆段通常规模较小,且与既有线网车辆配备相匹配。我国建有有轨电车的城市(除沈阳)多采用先建设试验线,再逐步建新线路,最终形成网络的模式。本着资源共享、节约土地的原则,多个城市的首座车辆段通常规模较大,且为后期项目做出预留。另一方面,我国更注重车辆段使用功能和安全性,多采用双出入线,设置试车线、牵出线和走行线等辅助线路。如:武汉大汉阳官莲湖车辆基地占地16.9 hm2,停车规模56列位,其中有16列位预留,同时预留了T1线、T2线、T6线和T8线的厂架修。武汉光谷流芳车辆段和九峰停车场占地分别为15.3 hm2和8.4 hm2,流芳车辆段停车规模60列位,一次性实施,预留厂架修4股道;九峰停车场停车规模60列位,其中有15列位预留。目前,我国多地有轨电车后续项目跟进较慢,车辆段预留造成设备设施闲置严重。如武汉汉阳既有停车规模40列位,上线运用列车仅11列。

3)有轨电车试车线使用频率通常较低,但对试车线的设置条件要求较高,易造成占地增加或地块切割。相对而言,法国有轨电车试车线设置并不普遍。我国早期有轨电车建设多采用车辆段内试车,试车线长度多在800~1 000 m。后期为节省占地、优化布置,部分城市借鉴法国经验提出正线高速试车(≤70 km/h),段内采用中、低速试车(≤50 km/h)的思路,中、低速试车线长度可缩短至510 m[5],极大地提高了列场、段布置的灵活性。

4)法国有轨电车辆段将洗车、加砂和镟轮作业作为基本的检修、维护工作。有轨电车行驶在开放的空间,为凸显城市形象,对外观要求高,因此车辆段洗车设备利用率高。有轨电车爬坡能力强,部分情况下轮轨粘着力不足,需要通过加砂增加表面摩擦力。正线多采用槽型轨,轮、轨接触面大,转弯半径小,加剧了轮轨磨损,镟轮设备可快速恢复踏面缺陷[6]。

5)法国有轨电车车辆段多采用室内停车库;部分车辆段为降低造价,设置室外停车场地;仅有少数车辆段,如巴黎T3b线,为提高土地利用效率,采用车辆段上盖物业开发。我国有轨电车建设以来,盛行车辆段上盖物业开发的风潮。部分车辆段尚不具备开发条件,也做了工程预留,一方面增加了工程投资,另一方面库房占地面积较小难以达到规模开发效应,最终形成财务负担。建议我国有轨电车项目结合自身发展,综合考虑车辆段上盖开发的经济价值。同时,车辆段物业开发应统筹周边白地,形成区域性综合开发。

6)法国有轨电车车辆配备指标为1.95列/km,可为我国有轨电车初期研究的配属车计算提供参考,如图24所示。建议我国建设有轨电车的城市,在做客流预测时,避免盲目乐观,以免造成车辆及停车设施闲置浪费。

图24 车辆配备指标分布图

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