城軌交通全自動運(yùn)行列車車輛段設(shè)計研究

1、城軌交通全自動運(yùn)行列車車輛段設(shè)計研_rJ究摘要：首先總結(jié)城市城軌全自動運(yùn)行列車對車輛段設(shè)計帶來的主要變化，分析了不同段型車輛段總體布局設(shè)計的特點(diǎn)和注意事項；然后對車輛段停車列檢庫轉(zhuǎn)換軌、洗車庫的主要設(shè)計參數(shù)變化進(jìn)行研究，并得出設(shè)計建議；最后，分析了全自動運(yùn)行列車對車輛段設(shè)計帶來的其他影響。此研究成果和建議可為車輛段設(shè)計及工藝設(shè)計提供參考和依據(jù)。關(guān)鍵詞：城市軌道交通；全自動運(yùn)行列車；車輛段；設(shè)計研究；前言：全自動運(yùn)行列車是基于現(xiàn)代計算機(jī)、通信、控制和信息系統(tǒng)集成技術(shù)完成列車運(yùn)行過程自動化的新一代城市城軌列車。車輛基地是保障城市所有城軌正常運(yùn)行的后勤服務(wù)保障點(diǎn)，包括車輛段、綜合維修中心、物資總庫和

2、其他輔助生產(chǎn)的配套設(shè)施。城市城軌交通選用全自動化運(yùn)行系統(tǒng)后，車輛段的設(shè)計原則和設(shè)計理念將發(fā)生很大的變化。一、車輛段的主要變化場段駕駛區(qū)劃分為滿足列車在段內(nèi)部分區(qū)域?qū)α熊嚾詣玉{駛的要求，要根據(jù)工作需要將車輛段劃分為自動駕駛區(qū)和人工駕駛區(qū)。運(yùn)營監(jiān)控中心（OCC）對列車運(yùn)行的控制權(quán)從車站擴(kuò)大到了車輛段自動駕駛區(qū)。自動駕駛區(qū)包括出入段線、停車列檢線、洗車線；周月（雙周/三月）檢線根據(jù)工藝合理布置，可設(shè)在自動駕駛區(qū)或人工駕駛區(qū)；牽出線（轉(zhuǎn)換軌）和試車線應(yīng)按照自動駕駛區(qū)進(jìn)行安全防護(hù)，同時具備人工駕駛的工作條件；吹掃線、靜調(diào)線、定修線、臨修線、調(diào)機(jī)停放線、鏇輪線、大架修線等線路位于人工駕駛區(qū)自動駕駛區(qū)和人

3、工駕駛區(qū)應(yīng)連續(xù)設(shè)置，不宜設(shè)置距離，以免影響工作。在駕駛區(qū)中間設(shè)置換軌車輛段內(nèi)自動駕駛區(qū)的控制權(quán)一般在OCC，也有車輛段監(jiān)控中心（DCC）。列車在所有正常工作條件下均為無人行駛。人工駕駛區(qū)的控制權(quán)在DCC，其中區(qū)域列車處于人工駕駛或調(diào)機(jī)牽引/推送工況。因此，需要在兩個區(qū)域之間設(shè)置轉(zhuǎn)換軌，以實(shí)現(xiàn)自動駕駛與人工駕駛模式轉(zhuǎn)換的需要。停車列檢庫劃分的防護(hù)分區(qū)停車列檢庫設(shè)置在自動駕駛區(qū)，為方便人員出入，確保工作安全，停車列檢庫分為若干安全防護(hù)分區(qū)，每個安全防護(hù)分區(qū)均由鐵欄桿物理隔開。此外，在庫中部、庫后端設(shè)置了通往每個安全防護(hù)分區(qū)的地下隧道或天橋，通道在每個安防分區(qū)設(shè)有一或兩個出入口，出入口設(shè)置門禁系統(tǒng)。

4、1.4洗車全自動化在車輛段日常工作中，對列車表面清洗的次數(shù)較多，每列列車每周清洗一次一般在早晚高峰入段時清洗。由于洗車的工作與出入段線、停車列檢線緊密相連因此劃分為自動駕駛區(qū)，且列車自動運(yùn)行可以提高洗車的工作效率。洗車機(jī)應(yīng)具備全自動洗車方式及其與信號系統(tǒng)的接口，才能完成全自動洗車。二、車輛段總平面布置橫列式段型橫列式段型為檢修庫與運(yùn)用庫順向橫列布置，運(yùn)用庫與檢修庫按咽喉區(qū)的牽出線連接。順向橫列式總平面布置更常見，與反向縱列式相比，調(diào)車作業(yè)順暢，生產(chǎn)區(qū)相對集中。但是，順向橫列式布局的檢修庫和運(yùn)用庫并排布置，兩個庫前面會有很大的咽喉區(qū)，占用面積比較大，布局不夠緊密。圖1是順向橫列式車輛段的示意圖。

5、周月檢庫位于檢修庫內(nèi)，指定為人工駕駛區(qū)，利用咽喉區(qū)的牽出線同時作為轉(zhuǎn)換軌。這一段的段型整體工藝還是比較流暢的，但是也有以下2點(diǎn)不足。（1）自動駕駛區(qū)和人工駕駛區(qū)的分區(qū)不明確，轉(zhuǎn)換軌（牽出線）在自動駕駛區(qū)內(nèi)。一般來說，自動駕駛區(qū)的控制權(quán)在OCC。人工駕駛區(qū)的控制權(quán)在DCC時,列車從牽出線到檢修庫需要DCC和OCC雙方調(diào)度員排進(jìn)路，需要多次對接，并且列車的轉(zhuǎn)線作業(yè)要向OCC申請進(jìn)路。（2）周月檢線劃入人工駕駛區(qū)，人員檢修工作相對靈活，但車輛扣修/修竣出入周月檢庫需要“之”字走行。圖1順向橫列式車輛段示意圖縱列式段型反向縱列式段型為檢修庫與運(yùn)用庫的縱列布局，運(yùn)用庫與檢修庫中間需要“之”字形折返調(diào)車，

6、圖2是反向縱列式車輛段的示意圖。周檢庫和月檢庫位于運(yùn)用庫中，歸類為自動駕駛區(qū)。運(yùn)用庫和檢修庫之間的聯(lián)絡(luò)線用作轉(zhuǎn)換軌，自動駕駛區(qū)與人工駕駛區(qū)物理分區(qū)明確，檢修調(diào)車作業(yè)靈活，無需向OCC申請進(jìn)路。圖2反向縱列式車輛段示意圖順向縱列式段型為檢修庫與運(yùn)用庫縱列布置，兩庫通過走行線和咽喉區(qū)的牽出線相連。圖3是順向縱列式車輛段示意圖，周檢庫和月檢庫位于運(yùn)用庫中，屬于自動駕駛區(qū)。自動駕駛區(qū)和人工駕駛區(qū)的轉(zhuǎn)換軌設(shè)置在聯(lián)絡(luò)線上，并兩個區(qū)分區(qū)明確，車輛駕駛模式的轉(zhuǎn)換順暢。圖3為順向縱列式車輛段示意圖三、車輛段運(yùn)用檢修設(shè)備設(shè)計3.1停車列檢庫3.1.1庫長由于選擇了全自動運(yùn)行技術(shù)，停車列檢庫需要考慮列車自動保護(hù)系統(tǒng)

7、（ATP）信號的安全防護(hù)距離，增加相應(yīng)長度。停車列檢庫內(nèi)每列位的安全保護(hù)距離應(yīng)為20m。合肥城軌車輛段停車列檢庫2列位列車間距225m,末端列位列車距車擋20m。成都地鐵要求停車列檢庫2列位檢查坑端部間距220m,末端列位檢查坑端部距車擋215m。綜上所述，運(yùn)用庫長度應(yīng)達(dá)到2列位列車間距225m,末端列位列車距車擋220m。該距離適用于大多數(shù)信號和汽車制造商，如圖4所示。實(shí)際保護(hù)距離應(yīng)以信號設(shè)備制造商規(guī)定為標(biāo)準(zhǔn)。軸20卿虢朋）25fIfrA!A圖4停車列檢庫防護(hù)距離（單位：m）防護(hù)分區(qū)庫內(nèi)設(shè)置防護(hù)分區(qū)，每個分區(qū)都配備了人員保護(hù)開關(guān)（SPKS）。當(dāng)作業(yè)人員進(jìn)入防護(hù)分區(qū)時，防護(hù)分區(qū)與對應(yīng)股道上的列

8、車不能移動。為減少安全防護(hù)分區(qū)對操作的影響，每2股或3股設(shè)置一個安全防護(hù)系統(tǒng)隔板，并選用金屬圍欄防護(hù)金屬圍欄在存儲位置的平坦走廊上有一扇門，通常是關(guān)閉的，只有在火災(zāi)事故等緊急情況下才會打開，以便工人疏散。倉庫前平坦過道兩側(cè)設(shè)置電動門伸縮門，系統(tǒng)隔斷內(nèi)不設(shè)置金屬圍欄。人行通道使用觸網(wǎng)供電系統(tǒng)時，要使用人行通道；地道建議設(shè)置在庫的平過道處，以減少工作人員從入口到庫前后的距離。也可以設(shè)置在庫后平過道處。為方便管理，建議在人行通道入口設(shè)置崗?fù)せ蛑蛋喙の唬乐刮唇?jīng)許可的人員進(jìn)入地道。庫門停車列檢庫庫門應(yīng)設(shè)置為全自動車庫門，納入數(shù)據(jù)信號監(jiān)控系統(tǒng)，具有繞過車庫門常見故障旁路功能。在氣候條件允許的情況下，不設(shè)

9、庫門方便列車進(jìn)出。車擋停車列檢庫內(nèi)車擋采用液壓緩沖固定式車擋，占用路線長度一般為2.5m。牽出線（接換軌）牽出線的合理長度不得小于列車全長、調(diào)機(jī)長度和10m終端安全距離之和。例如合肥城軌交通對牽出線的規(guī)定：為滿足工程車雙機(jī)牽引電動客車（6編組B車）的行駛要求，合理的牽出線長度不得小于160m（即一輛6B電動火車）。電客車120m,工程車2輛，25m前距停車10m，后端距鐵路道岔安全防護(hù)鐵路信號燈5m）。牽出線作為換軌使用時，其合理長度（不含車擋）應(yīng)不小于列車長度45m（即安全檢修間隔40m+5m的列車距信號機(jī)的距離）。一般情況下，牽出線作為換軌器使用時，其合理長度可按以下組成考慮：列車長度+5

10、m（信號望距離）+40m（自動駕駛安全保護(hù)距離）+調(diào)機(jī)長度+5m（終端安全距離及停車誤差）。列車進(jìn)入換軌自動值守時，安全檢修間隔40m，整機(jī)長度調(diào)整為5m，滿足數(shù)據(jù)信號設(shè)備要求。調(diào)機(jī)方式采用牽出線時，調(diào)機(jī)距離車檔的距離為5m。調(diào)機(jī)進(jìn)入牽出線后，列車進(jìn)入，與調(diào)機(jī)的安全維護(hù)距離為40m，可到達(dá)數(shù)據(jù)信號設(shè)備要求。牽出線車擋車采用液壓緩沖滑動式車檔，占用線路長度一般為15m。牽出線的合理長度如圖5所示。圖5牽出線有效長度組成（單位：m）四、全自動運(yùn)行列車對車輛段設(shè)計的其他影響分析4.1車場段系統(tǒng)規(guī)模車輛段的作用、規(guī)模、各類設(shè)備的配備應(yīng)滿足控制系統(tǒng)設(shè)計最大能力的需要，系統(tǒng)設(shè)計能力是指與列車相對密度相適應(yīng)

11、的線路各類設(shè)備的綜合運(yùn)行能力。在基本線路中，系統(tǒng)能力大多按照30對/h的行車相對密度進(jìn)行設(shè)計。使用全自動運(yùn)行列車可以減少列車的折返時間，增加行駛的相對密度，這反過來又會增加使用列車的數(shù)量，影響車場系統(tǒng)運(yùn)行的規(guī)模。全自動運(yùn)行列車的路線選擇具有提高控制系統(tǒng)設(shè)計能力的條件?？叵到y(tǒng)設(shè)計能力應(yīng)該根據(jù)路線條件重新討論，而不是機(jī)械套用30對/h，系統(tǒng)能力的提升將擴(kuò)大車輛段面積。此時，車輛段設(shè)計應(yīng)結(jié)合近期和遠(yuǎn)期，防止資源長期閑置。正線停車線停車全自動運(yùn)行列車即可實(shí)現(xiàn)無人駕駛，無需列車乘務(wù)員的出退勤管理，車站停車線仍具有自動休眠狀態(tài)和喚醒功能。隨著智能運(yùn)維方式的探索和推廣，大量智能監(jiān)控機(jī)器設(shè)備交付場段和正線。列

12、車將不再需要返回車站進(jìn)行日常檢查。此外全自動模式利用車站停車線更方便停車，減少空車距離，提高管理協(xié)調(diào)能力，進(jìn)而減少車輛段停車列檢庫的規(guī)?！，F(xiàn)階段，由于在全自動運(yùn)行模式下經(jīng)驗(yàn)的積累停車列檢作業(yè)的規(guī)模不適合考慮車站的停車，但可以防止站點(diǎn)因停車位不足而導(dǎo)致的風(fēng)險。運(yùn)行車輛數(shù)全自動列車的使用減少了列車出入段的時間、折返時間和停站時間，從而降低了列車的平均周轉(zhuǎn)時間。上線的應(yīng)用車輛總數(shù)相應(yīng)減少，附屬車輛數(shù)量減少，從而導(dǎo)致車輛段的規(guī)模變小。行車組織的運(yùn)營仿真應(yīng)采用全自動運(yùn)行模式進(jìn)行，可以準(zhǔn)確確定車輛段規(guī)模，提高設(shè)計的準(zhǔn)確性。結(jié)束語：在城市的城軌工程項目中，全自動運(yùn)行列車正在慢慢被選用，這對車輛段的設(shè)計產(chǎn)生了很大的影響。原有的車輛段設(shè)計理念已不能滿足全自動運(yùn)行列車的要求。要結(jié)合實(shí)際，不斷