车辆均衡修模式对地铁车辆段设计的影响

张 雄

(中铁二院工程集团有限责任公司,610031,成都∥正高级工程师)

0 引言

目前,我国地铁车辆维修已普遍采用均衡修模式,其修程与GB 50157—2013《地铁设计规范》规定的层级修模式下的车辆检修修程存在较大差异。

《地铁设计规范》规定的车辆修程为:大修(35 d)、架修(20 d)、定修(7 d)、三月检(2 d)、双周检(0.5 d)及列检。各修程的层级结构如图1所示[1]。

注:虚线表示该修程已包含在上一级修程中,不单独实施;灰色为单独实施修程。

均衡修模式是将低级修程扁平化,将年检、半年检和月检的三个层级修程合并为一个层级。通过检修包拆分,尽量均衡各检修包的任务量,缩短每个包的检修时间,为利用运营平峰列车回库的天窗时间完成检修作业创造条件,实现在线修,减少检修车数量。南京地铁在国内较早推出的全效修,也属于均衡修[2-3]。

两种模式下车辆段的设计规模、配属车数量及线路设施需求等方面存在较大差异,因此,地铁车辆段工程设计应充分考虑均衡修模式的影响,使工程设计更符合运营实际需求。

1 均衡修模式的修程、作业流程及作业时间

1.1 均衡修模式的修程

目前,各地运营单位在均衡修模式下所采用的修程(以下简称“均衡修修程”)存在一定差异。大部分运营单位的均衡修设置两种修程——系统修修程(也称为“均衡修修程”)和专项修修程;部分运营单位仅设置1种修程,将专项修的内容纳入特定的均衡修包中,如广州地铁[2];还有部分运营单位在系统修的基础上另外增加24个特别修检修包,形成系统修、特别修和专项修3种修程,如深圳地铁。

以深圳地铁采用的均衡修模式为例,均衡修修程结构如图2所示。

注:虚线表示该修程已包含在上一级修程中,不单独实施;灰色为单独实施修程;均1为系统修检修包编号;特1为特别修检修包编号;余类推。

均衡修模式各修程的检修周期如下:

1) 系统修(+特别修)。系统修的基本周期主要有1个月和2周两种,大部分运营单位的系统修周期为1个月,设12个检修包,每个检修包包含各检修包均要完成的常规检修内容和每个包特有的检修内容两部分,部分运营单位的系统修周期为2周,如重庆地铁[4]。特别修周期均为2周。

2) 专项修。专项修主要是对于检修周期为1年,或超过1年但又不到架修周期的部件进行检修。例如深圳地铁规定,专项修周期为1年,主要作业内容包括:空压机油更换、牵引电机油加注、齿轮箱油更换,C车-C车解钩作业,A车-A车连挂作业,蓄电池均衡充放电及车底吹尘等。

1.2 均衡修模式下的作业流程及作业时间

各地运营单位在均衡修模式下采用的检修作业(以下简称“均衡修作业”)流程基本一致,分为无电作业和有电作业两个阶段。轮径调整等部分均衡修作业后需要试车。图3为均衡修作业流程示意图。

注:升弓、降弓不是检修作业,只是为检修作业提供条件。虚线表示不是所有检修包都要试车。

均衡修作业原则上都是利用早晚高峰之间的天窗时间对回库列车进行检修——上午进行无电作业,下午进行有电作业。

各地铁的每次均衡修作业时间存在差异。以广州地铁为例,每个均衡修的时间基本为1个天窗时间。由于每天只有1个天窗时间,为计算方便,检修时间按1个天窗时间为1 d计算,即全年检修时间为12 d,且每个月、每列车均执行相同的检修包。

南京地铁12个全效修检修包中,6个检修包的作业时间均为1 d,4个检修包的作业时间均为2 d,2个检修包的作业时间均为3 d,全年检修作业时间共计20 d,每个月每列车执行不同的检修包,以平衡工作量[5]。

上海地铁的均衡修中,检修包1～10的检修时间均为1 d,检修包11～12的检修时间为2 d,故全年检修作业时间共计14 d[5]。

1.3 工程设计时的均衡修修程及作业时间建议

目前,各地均衡修修程和检修时间普遍存在一定差异,主要原因在于运营单位的维修经验和习惯存在差异,以及车辆技术状态存在差异。例如,上海地铁和广州地铁的修程较为简单,总维修时间较短;南京地铁总维修时间较长。采用24个均衡修检修包(或者增加24个特别修时)时,维修时间至少为24 d。

根据当前均衡修的实际情况和发展趋势,考虑到工程设计时应有一定的包容性,建议均衡修修程和作业时间按表1确定,且建议不设特别修。均衡修和特别修按在线修,专项修按扣车修考虑。

表1 均衡修修程和作业时间表

2 均衡修对车辆段设计规模的影响

2.1 检修工作量

2.1.1 按《地铁设计规范》层级修模式计算

当配属列车数为N时,1年中,定修(年检)工作量Ly=0.8N-0.2N=0.6N,三月检工作量Lq=4N-0.6N-0.2N=3.2N,双周检工作量Lw=24.0N-3.2N-0.6N-0.2N=20.0N。其中Ly、Lq及Lw的单位为列/年。

2.1.2 按均衡修模式计算

当配属列车数为N时,1年中系统修工作量Lj=12N-0.2N=11.8N,特别修检修工作量Lt=24N-0.2N=23.8N,专项修检修工作量Lz=N-0.2N=0.8N。其中,Lj、Lt和Lz的单位为列/年。

2.2 检修台位

2.2.1 按《地铁设计规范》层级修模式计算

定修库停时间按6 d计算,全年工作天数按250 d计算,不均衡系数取1.2,则由Ly、Lq及Lw计算可得，定修(年检)的检修台位数量By=0.017 28N,三月检的检修台位数量Bq=0.030 72N,双周检的检修台位数量Bw=0.048 00N。

考虑三种修程的检修台可通用,故将其统一定义为轻型检修台位Bm,故有:Bm=By+Bq+Bw。

2.2.2 按均衡修模式计算

在均衡修模式下,系统修和特别修同时作业,共用台位,而专项修单独作业。根据调研情况,目前采用均衡修模式的运营单位,周末都要进行检修作业。保守考虑,全年按每周作业6 d,并扣除法定节假日11 d后,全年工作天数可达302 d。本文全年工作天数取300 d。根据均衡修的性质,不需计算不均衡系数。根据表1的建议,检修台位按以下两种情况计算:

情况1:全年系统修12次,无特别修。计算可得,此时的系统修台位数量Bj=0.039 3N,专项修台位数量Bz=0.016 0N,故轻型检修台位数量Bm=Bj+Bz=0.055 3N。

情况2:增加特别修,且系统修与特别修同时作业。此时不再计算特别修的检修台位,故系统修台位数量Bj=0.079 3N。专项修台位数量不变,则轻型检修台位数量Bm=Bj+Bz=0.095 3N。

2.2.3 两种检修模式的轻型维修台位分析

从上述计算结果可以看出:无特别修时,均衡修模式的检修台位数与传统模式的检修台位数之差ΔBm=-0.041 18N,相应检修台位规模减小了约43%;增加特别修时,ΔBm=-0.017 18N,相应检修台位规模减小了约18%。

可见,实行均衡修后,车辆段及停车场的轻型维修设施规模需求大幅减少。

2.3 检修车数量

检修车数量指用于替换因检修作业不能上线运营的备用列车数量。

2.3.1 按《地铁设计规范》层级修模式计算

大修列车数量No=0.014 00N,架修列车数量Nh=0.008 00N,定修列车数量Ny=0.016 80N,三月检列车数量Nq=0.015 36N,双周检列车数量Nw=0.040 00N,检修车总数量Nr=No+Nh+Ny+Nq+Nw=0.094 16N。

2.3.2 按均衡修模式计算

在均衡修的模式下,列车的系统修和特别修均利用天窗时间完成,不需要专门的检修车替代。专项修检修时间比较长,需要的专项修列车数量Nz=(7/300)Lz=0.018 7N。大修列车数No和架修列车数Nh不变。检修车总数量Nr为:Nr=No+Nh+Nz=0.040 7N。

2.3.3 均衡修模式下的检修车数变化

与层级修模式相比,均衡修模式的检修车数可减少ΔNr=-0.053 46N,降低了57%。

可见,与层级修模式相比,均衡修模式减少了检修车数量,提高了列车上线率。

3 均衡修模式对车辆段设计的其他影响

1) 定修线。在均衡修模式下,定修修程纳入均衡修范围,不需要专用的定修线,因此不再设置定修线。

2) 静调线。静调线的功能及设计标准同周月检线基本一致,仅增加了限界门和零轨。对于没有大架修功能的车辆段,采用均衡修模式后,不再有定修修程,因此宜取消静调线,并在周月检线设置限界门。

3) 试车线。目前有部分地铁运营部门提出在承担车辆均衡修任务的停车场增加试车线,以满足停车场实现全部系统修、特别修和专项修的要求。由于试车线的设置对停车场的用地影响较大,除试车线自身占地外,还需要增加联络线、试车线与停车场咽喉区之间的用地,对停车场选址和节约土地资源不利。考虑到均衡修模式需要试车作业的检修包为每年1～2次,因此建议维持《地铁设计规范》的设计标准,停车场不宜设置试车线,通过生产调度,将需要试车的均衡修检修包安排在车辆段完成。

4 结论

1)《地铁设计规范》规定的双周检、三月检和定修均属于均衡修范围,采用均衡修模式后,相应的轻型检修台位数量可降低18%,检修车数量可降低57%。

2) 均衡修模式下,不宜再设置定修线;车辆段不承担车辆大架修时,可取消静调线;停车场不宜因为均衡修模式增加试车线。

3) 现行《地铁设计规范》不适应均衡修模式,建议在下一轮修订时按均衡修模式或两种模式并行的原则对相关条文进行修订。