交流 25 k V 市域快线车辆基地工艺设计研究

李 强

（中铁二院工程集团有限责任公司，四川成都 610031）

1 引言

近年来，为满足大城市一小时通勤圈快速出行需要，国家及各地政府对轨道交通市域快线（以下简称“市域快线”）的规划与建设给予了高度重视。市域快线是大城市市域范围内的客运轨道交通线路，服务于城市与郊区，中心城市与卫星城、重点城镇间，服务范围通常在100 km之内，列车最高运行速度一般为120～160 km/h。由于其兼具城市轨道交通和城际铁路的特点，因此其车辆制式也具有多样性，涵盖从城市轨道交通车辆到铁路动车组多种型式。交流25 k V市域A型车属于其中的一种制式，融合了城市轨道交通车辆及铁路动车组的特点，其车辆结构、性能与上述2种车辆均有较大差别。

车辆基地承担市域快线车辆运用管理、停放及检修任务，是市域快线工程的重要组成部分。由于长期形成的车辆运用检修模式不一致，城市轨道交通车辆基地与铁路动车段在车辆检修修程、功能定位、总平面布置等方面差异巨大，因此如何确定具有上述2种车辆特点的交流25 kV市域A型车车辆基地的检修规模、功能定位及总平面布置，是设计者面临的重要问题。

成都市轨道交通18号线是国内首次采用交流25 kV架空接触网供电、最高运行速度140 km/h市域A型车的市域快线。本文结合其车辆基地（即合江车辆段）的设计实践，在深入分析该制式车辆特征及车辆基地功能定位的基础上，对车辆基地总平面布置方案进行设计，并对车辆检修修程、厂房组合、试车线设置、地面电源设置等工艺设计关键技术进行阐述和研究，以期为类似市域快线车辆基地工艺设计提供参考和借鉴。

2 工程概况

成都市轨道交通18号线是连接主城区、天府新区与天府国际机场的市域快线，北起火车北站，途经金牛区、武侯区、高新区、天府新区和空港新城，南至天府机场北站，全长86.6 km，共设19座车站，其中一期工程火车南站—天府机场北站段于2020年12月建成运营，其线路图如图1所示。本线路在国内首次采用交流25 k V架空接触网供电、最高运行速度140 km/h的市域A型车。

3 车辆特征

根据GB/T 37532-2019《城市轨道交通市域快线120 km/h～160 km/h车辆通用技术条件》对市域快线车辆的分类，市域快线车辆分为市域A型、市域B型、市域D型车3种主要类型。其中，市域A型车的供电电压为直流1 500 V，市域B型和D型车的供电电压为交流25 k V。18号线采用交流25 kV市域A型车，为国内首创。

交流25 k V市域A型车融合了城际铁路CRH6F型车和地铁A型车的特点，采用地铁A型车的车体及城际铁路CRH6F型车的转向架，并提高了车辆密封性要求。表1中列出了交流25 k V市域A型车、城际铁路CRH6F型车与地铁A型车的重要技术参数。由表可知，交流25 k V市域A型车与其他2种车型的主要技术参数有较大的差别。

表1 交流25 kV市域A型车、城际铁路CRH6F型车、地铁A型车技术标准比较

4 车辆基地功能定位

市域快线车辆基地通常由车辆段、维修中心、物资总库、培训中心等组成，应具有车辆管理、检查整备、检修、零配件储存配送、信息化管理、综合维修、培训、救援抢险功能，以及其他辅助功能。其具体功能和布局应根据本线运营需要，综合考虑线网车辆基地的规划布局、既有车辆基地的功能及分布情况，以及相关线路的车辆选型、建设时序、联络线条件等因素，按照资源共享的原则来确定。鉴于市域快线兼具城际铁路线路长、城市轨道交通列车行车密度高的特点，因此其车辆基地功能定位还应结合城际铁路和城市轨道交通的特点综合考虑。

车辆段包括检修库、运用库、停车场3部分。检修库承担车辆大架修或一～五级修修程，而对于车辆高级修程，应在线网层面进行统筹，力求实现资源共享和规模效益。目前存在的问题是，部分城市规划的市域快线线网呈放射状，各线路之间无法连通，因此各线路均设置车辆段检修库，导致各车辆段检修库规模过小，无法形成规模效应，造成工程浪费，也难以实现各线路间的资源共享。鉴于目前国内各城市的市域快线建设均处于起步阶段，建议在线网规划阶段充分考虑车辆段检修库日后的资源共享。

对于运用库的设置，如果市域快线各线路之间或与铁路之间实现互联互通，则可参照铁路标准集中设置车辆段运用库，从而减少工程投资，但由于目前国内各城市的市域快线均未成网，而且市域快线的信号制式、供电制式、限界等也与铁路不统一，互联互通尚未实现。加之市域快线更适合采取城市轨道交通公交化的运营方式，因此建议在每条独立运营的市域快线线路上均设置车辆段运用库。

1）建立健全节能管理组织机构。集团公司成立了以董事长为组长的节能减排低碳领导小组，设立节能减排办公室作为节能工作的日常管理机构，要求凡是年综合能源消费量1×104t标准煤以上的用能单位须按规定设置专职节能管理人员。各所属单位建立了从公司到班组的三级网络，形成了纵向到底、横向到边、上下联动的管理体制。

对于停车场的设置，GB 50157-2013《地铁设计规范》规定，当线路长度超过20 km时宜增设停车场，但市域快线线路长度远大于地铁线路，其列车运行速度也远高于地铁车辆，如果参照地铁标准设置停车场，则存在停车场设置过密的情况。鉴于市域快线主要服务于一小时都市圈范围，根据列车旅行时间设置停车场更为合理，因此建议在线路旅行时间超过30 min的情况下增设停车场。

维修中心负责线路土建及机电等固定设施的日常维护及检修作业，每条线路宜在车辆段设置维修中心。目前存在的问题是，市域快线线路维修工作通常在夜间天窗时间进行，由于其线路通常较长，导致工程车辆往返运行时间过长，影响维修作业效率。为此，建议在线路过长时增设维修工区，分担维修作业任务。关于维修工区的设置，可参照TB 10623-2014《城际铁路设计规范》的规定，即营业里程为60 km左右的无砟轨道线路或30 km左右的有砟轨道线路可设置1 处有停放线的维修工区。维修工区应尽量设置在停车场内或车站附近。维修工区内应设置工程车库，以便于工程车辆的停放及检修。

5 车辆基地总平面布置

车辆基地总平面布置是车辆基地工艺设计的重要内容。总平面布置方案应根据用地条件、周边规划道路情况等确定，总的设计原则是占地紧凑、工艺流程顺畅、功能分区明显，并尽量减少对城市用地空间的切割。

在设计18号线合江车辆段时，综合考虑铁路动车段及城市轨道交通车辆基地总平面布置的特点，以及市域快线车辆长度较短，且段址位于城市近郊、用地条件紧张的情况，确定其总平面布置采用城市轨道交通车辆基地常采用的横列式，以使车辆段用地紧凑，减少对城市用地空间的切割，具体情况如图2所示。

合江车辆段以运用库、检修库为主体进行总平面布置，采用顺向并列式布置方案。运用库和检修库并列设置于车辆段的南端，顺向接轨。

运用库采用尽头式布置方式，由双周/三月检库、停车列检棚和运转综合楼组成。双周/三月检库设置双周/三月检线4条，按8辆编组列车1线1列位布置。停车列检棚设置停车列检线16条，按1线2列位布置，尾部预留延伸条件，近、远期可停放32列8辆编组列车。运转综合楼独立设置于运用库内的东南角，便于对运用库进行管理。

检修库设在运用库的东侧，为尽端式顺接车库，由定/临修库、静调库、吹扫库、大架修库、车体间、喷漆间及辅助检修车间等组成。辅助检修车间局部二层设车间班组办公室，以方便人员作业。

在车辆段的中部，检修库北侧设调机工程车库及材料装卸线，顺接布置，以便于工程车的发车救援，以及材料的装卸、堆放作业。调机工程车库北侧布置综合维修中心、物资总库、材料棚及材料堆场，便于生产的组织及物资的统一管理。材料堆场紧贴主干道及材料装卸线设置，初期作为新车装卸场地使用。

车辆段厂前区的生产、办公房屋采用集中式布置。办公房屋与给水所、跟随所合设为综合楼；食堂、公寓等配套生活房屋集中设置。为集约利用土地，在检修库与调机工程车库之间的空白地块内分别布置空压站、牵引降压混合变电所（以下简称“牵混所”）和消防站。杂品库和蓄电池间设置在检修库南侧围墙和道路之间的空地内。

车辆段内设有环行运输道路和消防道路。出入口有2处：主出入口设在车辆段北侧，与东山大道相连，便于职工上下班，新车运输也从东山大道通过主出入口进入，再沿7 m宽主干道运至材料堆场进行装卸；次出入口设在车辆段南侧，与既有市政道路相连。

洗车线设置于咽喉区西侧，采用八字线通过式布置方式，洗车作业顺畅。试车线设在车辆段东北侧，有效长度为3 275 m，可满足18 号线列车140 km/h全速试车的要求。镟轮线设置在车辆段运用库西侧，与道路平行，尽量减少对段内主要道路交通的影响。

6 车辆基地工艺设计关键技术

6.1 车辆检修修程确定

6.1.1 车辆修程概况

市域快线是根据列车最高速度120～160 km/h定义的，其车辆涵盖从城市轨道交通车辆到铁路动车组的各种类型。因此，目前国内尚无统一的市域快线车辆检修修程，导致在确定市域快线车辆基地检修规模时缺乏明确的依据。

通过分析国内目前已运营的、速度为120～160 km/h的市域快线车辆修程，并参考TB 10624-2020《市域（郊）铁路设计规范》等相关设计标准可知，目前国内市域快线车辆检修修程主要分为以下2大类。

（1）采用直流1 500 V供电制式、最高运行速度为120 km/h的市域快线车辆检修修程。目前广州地铁3号线、深圳地铁11号线均采用此类市域快线车辆。由于此类车辆基于地铁A型、B型车辆平台生产，车辆构造与地铁车辆基本相同，其检修修程也参照地铁车辆检修修程制定，考虑到市域快线车辆运行的日车公里数较大，对车辆大架修检修周期进行了适当延长（大修走行里程由60万km延长到75万km，架修由120万km延长到150万km），定修以下修程与地铁车辆基本相同，如表2所示。

表2 直流1 500 V、120 km/h市域快线车辆检修修程

（2）采用交流25 k V供电制式、最高运行速度为140 km/h的市域快线车辆检修修程。北京地铁大兴机场线、温州市轨道交通S1线采用此类市域D型车，此类车辆基于铁路动车组平台生产，车辆检修修程也参照国铁模式制定，如表3所示。由表可知，此类车辆的日常维修频率低于地铁车辆，三级修以上修程的检修周期长于地铁车辆。然而，由于市域快线采用公交化运营方式，其车辆运行频率远高于铁路动车组，列车日常维护需求也会随之加强，参照国铁动车组修程进行市域快线车辆检修能否适应现实的需求，还需要进一步验证。

表3 交流25 kV、140 km/h市域快线车辆检修修程

6.1.2 18 号线市域 A 型车检修修程的确定

18号线采用的交流25 kV、140 km/h市域A型车是在地铁A型车基础上改造而成，其特点是供电制式采用交流25 k V，对列车气密性进行了加强，融合了城市轨道交通车辆和铁路动车组的特点。其车辆检修修程应根据车辆特点（如车辆结构、运行高速度、交流25 k V供电制式等），以地铁A型车检修修程为基础，参考国内已运营市域快线车辆修程综合确定。

将18号线与成都市其他轨道交通线路（如5号线）的数据进行对比可知：5号线为最高运行速度80 km/h的地铁线路，采用直流1 500 V、8辆编组的地铁A型车，日平均车公里数约为450 km，年平均走行里程约15万 km；18号线为最高运行速度140 km/h的市域快线，采用交流25 k V、8辆编组的市域A型车，日平均车公里数约为750 km，年平均走行里程约25万km。如果18号线车辆检修修程完全按照地铁车辆修程制定，则车辆大架修周期过短，会造成检修资源的浪费，降低车辆的使用效率，而且过于频繁地拆卸车辆部件会导致其可靠性下降。因此，对于18号线车辆，应根据线路运营情况延长车辆大架修的检修周期。通过对车辆结构及线路条件的分析，确定18号线车辆检修修程，如表4所示。

表4 18号线车辆检修修程

6.2 厂房组合

目前，各城市轨道交通企业均开始推行“以可靠性为中心”的车辆均衡修修程，将原来定修、三月检、双周检等定期修修程按照设备最小维修周期的原则，化整为零归入每个月的修程内，从而导致定修、双周/三月检列位均改为均衡修列位。虽然市域快线车辆检修修程目前仍以定期检修为主，但考虑到均衡修是轨道交通车辆检修修程发展的大趋势，因此车辆基地厂房组合设计也应适应这种修程的变化，为将来实现均衡修创造条件。通过分析目前已有的车辆基地厂房布置情况可知，定修库通常设置在距双周/三月检库较远的地方，因此使用频率不高，一定程度上造成了检修资源的浪费。

为解决上述问题，便于均衡修修程的实施，合江车辆段以运用库和检修库2大库房为核心进行厂房组合设计，即停车列检棚与双周/三月检库组合成运用库，将大架修库、定/临修库、静调库、吹扫库及辅助车间组合成检修库。将双周/三月检库设在运用库内，主要是考虑到其内设接触网，与停车列检棚设在一起有利于将段内有电区集中；定/临修库内设起重机及架车机，将其与检修库设在一起可实现辅助检修车间的共享利用。这种厂房组合也是目前国内地铁车辆段厂房组合的主流形式。

6.3 试车线设置

根据对市域快线车辆构造及试验条件的分析，车辆基地试车线长度可按下列公式计算：

式（1）中，Lr为试车线长度，即试车线线路两端点之间的长度，m；Lt为列车长度，m；La为列车起动距离，即列车从起动加速到最高试车速度的走行距离，m；Lb为列车制动距离，即列车从最高试车速度以常规制动方式减速至停车的走行距离，m；Lh为巡航距离，即列车以最高试车速度在规定时间内持续运行的距离，m；Ls为安全距离，即试车时列车停车位置车钩距离车挡撞击面的距离，m；Lbp为车挡距离，即车挡撞击面与线路末端的距离，包含车挡长度和滑移距离，m。

18号线采用8辆编组、最高运行速度为140 km/h市域快线车辆，根据上述公式计算，合江车辆段的试车线长度约为2 800 m。为解决试车线偏长的问题，合江车辆段将大约2 000 m长的试车线设在隧道内，以减少对城市用地的切割。

在进行市域快线车辆基地总平面布置时，应充分考虑试车线偏长的因素，尽量利用隧道或高架桥方式解决这一问题。如果段址条件受限，无法按列车全速试验的标准布置试车线，可进行专项研究，按照试车速度不低于牵引电机额定转速所对应列车运行速度的标准进行设计，并同时在正线区段中设计按列车最高速度试车的专用区段。

6.4 地面电源设置

地面电源是在车辆检修作业时为辅助系统（车辆通风、照明、空调等系统）供电的设施，通常设置在定修库、双周/三月检库内，是车辆检修作业的重要设施。地铁车辆通常从直流1 500 V接触网直接取电，经逆变稳压后为辅助系统供电，对牵混所容量及设置位置无特殊要求。成都市轨道交通18号线采用交流25 k V市域A型车，受高压电气设备的限制，无法采用交流25 k V接触网为辅助系统直接供电，而是采用低压380 V地面电源供电的方式。因此，合江车辆段在定修库、双周/三月检库、静调库内的每个股道内均设置1 台地面电源柜，为列车检修调试提供低压电源。由于交流25 k V市域快线车辆辅助系统用电量巨大（据合江车辆段地面电源容量统计，在空调半载调试的情况下，每列车地面电源容量约为450 k VA），而且线缆过长会造成电压损耗，因此设计人员对合江车辆段库内跟随变电所的位置也进行了调整，将其设在靠近定/临修库和双周/三月检库的辅助边跨内。

建议今后在进行车辆基地总平面布置时，应合理设计牵混所容量及位置，如有必要可在双周/三月检库附近设置专门的跟随变电所，以保证地面电源供电的可靠性。

7 结语

文章以成都市轨道交通18号线合江车辆段为例，在分析交流25 k V市域快线车辆特征及车辆基地功能定位的基础上，对其总平面布置方案进行设计，并对其车辆检修修程、厂房组合、试车线设置、地面电源设置等工艺设计关键技术进行阐述和研究，对其他市域快线车辆基地的工艺设计具有重要参考价值。