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地鐵車輛段設(shè)計咨詢的幾點思考論文
摘 要：通過對近年地鐵車輛段設(shè)計情況的分析，從車輛段的形式與規(guī)模、段址選擇中出現(xiàn)的問題，以及選用不同的修程和檢修范圍對車輛段建設(shè)規(guī)模的影響等方面進行介紹，并指出設(shè)計中易出現(xiàn)的問題。
關(guān)鍵詞：地鐵；車輛段；檢修；設(shè)計咨詢
近年來地鐵車輛技術(shù)發(fā)展很快，電力電子技術(shù)的發(fā)展使得交流變頻傳動技術(shù)日益成熟，已經(jīng)取代了傳統(tǒng)的直流傳動，地鐵車輛運用與檢修的模式已經(jīng)發(fā)生了一些變化。在這樣的大背景下，地鐵車輛段的新建與改造工作不僅數(shù)量較大，而且對地鐵系統(tǒng)運營的安全性、可靠性和經(jīng)濟性都有很大的制約作用，作為工程建設(shè)基礎(chǔ)的設(shè)計與設(shè)計咨詢工作應(yīng)引起項目相關(guān)各方的高度重視；作為設(shè)計和設(shè)計咨詢?nèi)藛T應(yīng)充分利用先進適用技術(shù)和成功經(jīng)驗，在保證車輛段使用功能的前提下，節(jié)約用地降低造價。筆者近年來參加了北京、廣州幾個地鐵車輛段的設(shè)計和設(shè)計咨詢工作，在設(shè)計過程中易出現(xiàn)以下問題。
1 地鐵車輛段的形式與規(guī)模
（1） 車輛段的運用形式及車輛段在地鐵路網(wǎng)中的布局
地鐵車輛段包括檢修段和運用段。檢修段包括了車輛的日常運用、列檢、月檢、定修、架修等功能，檢修廠房與檢修設(shè)備多，占地面積大。運用段一般包括車輛的日常運用、保養(yǎng)和臨修功能，設(shè)備較少，占地面積與建筑面積都小于具有同等運用能力的檢修段。在傳統(tǒng)的地鐵車輛運用模式中，基本上是一條線路設(shè)置一座檢修車輛段。在地鐵線路不多，未形成一定路網(wǎng)規(guī)模的前提下，此種模式保證了車輛運用與檢修的要求，有它的合理性。但是根據(jù)實際的使用情況，車輛段僅負責(zé)本條線路的定修、架修任務(wù)時，相關(guān)設(shè)備的使用率通常低于30%，個別設(shè)備甚至低于10%。隨著地鐵的建設(shè)，達到了一定的路網(wǎng)規(guī)模后，此種模式下檢修段數(shù)量過多，既增加了占地加大了投資，又造成檢修能力的閑置。以某條地鐵線路為例，由于各種原因在建成的30多ｋｍ的線路上修建了3座車輛段，其中2座是具有架修能力的檢修段。
現(xiàn)在北京、上海等地的地鐵路網(wǎng)規(guī)劃都超過了300ｋｍ，線路數(shù)量都達到了十幾條，如果還采用以前的模式顯然是不合理的。所以，根據(jù)路網(wǎng)規(guī)劃和實際的運用情況，合理確定車輛段的形式，適當(dāng)合并多條線路的架修與定修任務(wù)，就可以提高檢修設(shè)備的利用率和檢修人員的勞動生產(chǎn)率，提高維修水平，降低費用。
（2） 車輛段配屬車輛數(shù)量的確定和建設(shè)規(guī)模
車輛段配屬車輛包括運用車、檢修車和備用車三部分，其中運用車數(shù)量根據(jù)高峰小時行車密度的要求由行車組織專業(yè)計算提供，備用車數(shù)量可根據(jù)運用車數(shù)量的一定百分比（如10%）計算。下面重點介紹一下檢修規(guī)模和檢修車數(shù)量的確定。
由以上的公式可見，定檢公里數(shù)和停修時間的選取直接影響檢修工作量和檢修列位數(shù)的計算，有如下比例關(guān)系：Ｑ∝ｔ/Ｌ（Ｑ、ｔ、Ｌ的意義同前）。選用合乎實際情況的定檢公里數(shù)和停修時間才能計算出合理的檢修工作量和檢修列位數(shù)，將直接影響到車輛段規(guī)模的確定。
2 段址選擇
車輛段的段址選擇要遵循規(guī)范的原則性要求，這里對這些要求不再重復(fù)，筆者僅根據(jù)自己在實際工作中遇到的問題作些介紹。
（1） 不良地質(zhì)的問題
北京和廣州地鐵車輛段段址的選擇，都出現(xiàn)了將段址設(shè)在不良地質(zhì)區(qū)域的情況。地鐵車輛段占地面積大都在20～40ｈｍ2，鋪軌里程在10～20ｋｍ，同時還有大量的管線工程，在這么大范圍內(nèi)要對地基進行處理加固，且要達到一定的標準（如廣州某車輛段軟基處理要求為：庫外線路碎石道床部分工后沉降不大于30ｃｍ，庫內(nèi)整體道床部分不大于2ｃｍ），勢必要增加大量的軟基處理工作，既增加了投資，又延長了建設(shè)工期。
仍以廣州某車輛段為例，為了對車輛段范圍內(nèi)20多ｈｍ2的軟土地基進行處理，采用一般區(qū)域超載預(yù)壓插塑板 排水固結(jié)，重要區(qū)域采用粉噴樁加固的處理方法，工程量為超載預(yù)壓土方50多萬ｍ3，粉噴樁10多萬延米，工期也需要增加8～12個月。出現(xiàn)此種情況，多是受到城市土地開發(fā)的制約，給建設(shè)投資和工期帶來很大的影響。
（2） 車輛段上蓋開發(fā)的問題
在車輛段上部建設(shè)平臺進行物業(yè)開發(fā)等活動是近期出現(xiàn)的一種新模式，在我國人多地少、土地資源緊張的國情下是一種很好的嘗試。但筆者通過對北京和廣州兩個車輛段情況的分析，感到實際設(shè)計工作中應(yīng)注意一些問題。
北京某車輛段采用連續(xù)的上蓋平臺，面積達到20多萬ｍ2，平臺上進行房地產(chǎn)開發(fā)。平臺下車輛段范圍內(nèi)基本上沒有自然通風(fēng)和采光，依賴機械通風(fēng)和照明（僅照明一項設(shè)計功耗就為1000多ｋＷ），不僅加大了能耗和運營成本，且工作條件比較惡劣。廣州某車輛段上蓋設(shè)計中為通風(fēng)和采光作了適當(dāng)預(yù)留，使得條件有所改善。鑒于車輛段一般設(shè)置在線路的末端，土地的價值遠不如城市中心，進行上蓋開發(fā)可僅在停車列檢庫等人員與作業(yè)較少的范圍內(nèi)進行，且要留出一定的自然采光和通風(fēng)的渠道，盡量改善平臺下的作業(yè)環(huán)境，作到統(tǒng)籌兼顧。
3 新技術(shù)的影響
近年電力電子技術(shù)的發(fā)展較快，交流變頻傳動技術(shù)日益成熟，新造地鐵車輛基本上都采用了ＶＶＶＦ（變頻調(diào)壓）技術(shù)；其他的技術(shù)進步還包括采用鋁合金或不銹鋼等新型車體，新型轉(zhuǎn)向架等。這些技術(shù)進步給車輛檢修帶來了幾個主要的變化，即定檢公里、檢修范圍和停修時間的變化。
（1） 定檢公里的變化
新型車輛采用ＶＶＶＦ傳動、交流電機牽引，比之傳統(tǒng)的直流電機牽引，電機的可靠性得到很大提高，在功率相等的情況下可以降低走行部簧下重量。控制技術(shù)的改進使得牽引粘著利用更充分，可以有效防止輪對空轉(zhuǎn)和滑行，不易發(fā)生輪對踏面擦傷等情況；車輛啟動、制動時更平穩(wěn)，轉(zhuǎn)向架的疲勞損傷也較不易發(fā)生。以上的改進都使車輛的可靠性得以提高，修程間的走行公里數(shù)相應(yīng)延長。
（2） 檢修范圍和停修時間的變化
這主要反映在電機與電器的檢修方面。采用交流牽引電動機后，牽引電機的檢修工作大大的簡化了，基本上只做軸承的檢修。電器部分大量采用模塊化設(shè)計和集成元件，在提高可靠性的同時，也簡化了檢修作業(yè)，基本上只需要清掃、測試和更換。檢修工作的變化直接影響到檢修設(shè)備的選用上，在取消直流電機檢修設(shè)備的同時，需要相應(yīng)增加測試設(shè)備。
下面介紹一個設(shè)計咨詢中的實例，以反映定檢周期和停修時間對檢修規(guī)模確定的影響。對某車輛段設(shè)計數(shù)據(jù)與相關(guān)資料的整理見表1。
《城市快速軌道交通工程項目建設(shè)標準》中定檢周期反映了當(dāng)前的車輛技術(shù)水平，故設(shè)計咨詢過程中采用了該值，停修時間則是設(shè)計咨詢在調(diào)研現(xiàn)有修程綜合相關(guān)資料的基礎(chǔ)上提出的建議值。根據(jù)表1和上文中提到的檢修工作量和檢修列位數(shù)計算公式計算得出表2。
由此可以看出，原設(shè)計中未根據(jù)車輛采用新技術(shù)的實際情況而選用比較合理的定檢周期和停修時間，造成設(shè)計值明顯偏大。
4 當(dāng)前設(shè)計中存在的一些共性問題
（1） 專業(yè)間的接口問題
車輛段涉及的專業(yè)較多，各專業(yè)間的配合就顯得很重要，也是在實際設(shè)計工作中最容易出現(xiàn)問題的地方。從筆者參加的一些項目的情況看，可能出現(xiàn)問題的地方主要有：建筑物（構(gòu)筑物）的預(yù)留孔洞，由于專業(yè)間溝通協(xié)調(diào)不夠，可能造成該預(yù)留的未能預(yù)留；區(qū)域功能的不明確或協(xié)調(diào)不夠造成的該引入的管線未能引入；不同管線間的相互干擾或者由于計劃不周造成施工中的重復(fù)開挖；設(shè)計過程中互提資料程序的不規(guī)范造成的設(shè)計文件不統(tǒng)一；段內(nèi)與段外在線路、排水等的銜接上未能及早與相關(guān)方達成書面協(xié)議等。接口問題處理不好，會給施工帶來很大的問題，甚至?xí)斐珊艽蟮膿p失。所以，應(yīng)引起足夠的重視，從建立專業(yè)間溝通協(xié)調(diào)程序，加強總體的工作力度等方面保證接口問題能夠得到及時有效的解決。
（2） 設(shè)備選用的問題
就筆者調(diào)查的現(xiàn)有地鐵車輛段的實際檢修工作可以看出，很多檢修設(shè)備利用率不高，造成了人力、物力的很大浪費。建議在今后的設(shè)計工作中根據(jù)配屬車輛的實際情況，合理選用設(shè)備；同時，加強測試設(shè)備、環(huán)保設(shè)備的投入，以滿足運營安全和社會對環(huán)境保護的要求。
（3） 合理設(shè)計步驟與周期的問題
設(shè)計工作有一定的程序和合理的周期，但現(xiàn)實情況是由于地鐵建設(shè)的特點，車輛段的設(shè)計周期往往受到各種條件的制約而不能完全按合理的周期進行，造成設(shè)計質(zhì)量的下降，給后續(xù)工作帶來很多問題，并最終影響到整個項目的建設(shè)。針對這種情況，筆者認為應(yīng)該明確設(shè)計工作在整個項目建設(shè)中的重要地位，作好前期準備工作和協(xié)調(diào)工作，盡可能保證設(shè)計工作按部就班的進行，保證設(shè)計質(zhì)量。
參考文獻：
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