城軌交通全自動運行列車車輛段設(shè)計研究

1、城軌交通全自動運行列車車輛段設(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)變化進行研究，并得出設(shè)計建議；最后，分析了全自動運行列車對車輛段設(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；全自動運行列車；車輛段；設(shè)計研究；前言：全自動運行列車是基于現(xiàn)代計算機、通信、控制和信息系統(tǒng)集成技術(shù)完成列車運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行的后勤服務(wù)保障點，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)。運營監(jiān)控中心（OCC）對列車運行的控制權(quán)從車站擴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)進行安全防護，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分區(qū)，每個安全防護分區(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)，且列車自動運行可以提高洗車的工作效率。洗車機應(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用庫順向橫列布置，運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)度員排進路，需要多次對接，并且列車的轉(zhuǎn)線作業(yè)要向OCC申請進路。（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用庫的縱列布局，運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用庫中，歸類為自動駕駛區(qū)。運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行技術(shù)，停車列檢庫需要考慮列車自動保護系統(tǒng)

7、（ATP）信號的安全防護距離，增加相應(yīng)長度。停車列檢庫內(nèi)每列位的安全保護距離應(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，運用庫長度應(yīng)達到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。實際保護距離應(yīng)以信號設(shè)備制造商規(guī)定為標(biāo)準。軸20卿虢朋）25fIfrA!A圖4停車列檢庫防護距離（單位：m）防護分區(qū)庫內(nèi)設(shè)置防護分區(qū)，每個分區(qū)都配備了人員保護開關(guān)（SPKS）。當(dāng)作業(yè)人員進入防護分區(qū)時，防護分區(qū)與對應(yīng)股道上的列

8、車不能移動。為減少安全防護分區(qū)對操作的影響，每2股或3股設(shè)置一個安全防護系統(tǒng)隔板，并選用金屬圍欄防護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?，防止未?jīng)許可的人員進入地道。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（自動駕駛安全保護距離）+調(diào)機長度+5m（終端安全距離及停車誤差）。列車進入換軌自動值守時，安全檢修間隔40m，整機長度調(diào)整為5m，滿足數(shù)據(jù)信號設(shè)備要求。調(diào)機方式采用牽出線時，調(diào)機距離車檔的距離為5m。調(diào)機進入牽出線后，列車進入，與調(diào)機的安全維護距離為40m，可到達數(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的行車相對密度進行設(shè)計。使用全自動運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)運行的規(guī)模。全自動運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，而不是機械套用30對/h，系統(tǒng)能力的提升將擴大車輛段面積。此時，車輛段設(shè)計應(yīng)結(jié)合近期和遠期，防止資源長期閑置。正線停車線停車全自動運行列車即可實現(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。隨著智能運維方式的探索和推廣，大量智能監(jiān)控機器設(shè)備交付場段和正線。列

12、車將不再需要返回車站進行日常檢查。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，進而減少車輛段停車列檢庫的規(guī)模?，F(xiàn)階段，由于在全自動運行模式下經(jīng)驗的積累停車列檢作業(yè)的規(guī)模不適合考慮車站的停車，但可以防止站點因停車位不足而導(dǎo)致的風(fēng)險。運行車輛數(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。行車組織的運營仿真應(yīng)采用全自動運行模式進行，可以準確確定車輛段規(guī)模，提高設(shè)計的準確性。結(jié)束語：在城市的城軌工程項目中，全自動運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行列車的要求。要結(jié)合實際，不斷