武漢市軌道交通網絡化條件下的車輛部件集中修

周小斌

(中鐵第四勘察設計院集團有限公司 武漢430063)

車輛段與綜合基地(簡稱“車輛基地”)包括車輛段、綜合維修中心、物資總庫、培訓中心和必要的辦公、生活設施，是地鐵系統的重要基地，其建設需要大量的土地和資金［1］。隨著城市軌道交通由初期單線建設向網絡化建設的發展，車輛基地資源共享作為一種先進的理念，可以有效地實現軌道交通成本最小化和運營效益最大化的目的，得到了城市軌道交通領域各方面的廣泛重視。

1 武漢市軌道交通車輛檢修資源現狀

1.1 軌道交通線網規劃

武漢市主城區軌道交通遠景線網由12條線路構成，全長540 km;近期建設規劃由1、2、3、4、6、7、8號線7條線構成，全長244.7 km［2］，其中1號線、2號線一期、4號線均已建成，1號線設置古田車輛廠架修基地，2號線設置常青車輛廠架修基地，4號線設置青山車輛廠架修基地，均為B型車車輛基地。

由于武漢市軌道交通線網構架逐漸形成，城市客流迅猛增加，武漢地鐵公司最終確定:1～4號線均采用B1型車，其余擬建線路均改為A型車，如表1、圖1所示。

表1 武漢市軌道交通線網規劃建設線路

圖1 武漢市軌道交通建設規劃方案

1.2 已建成車輛基地的檢修能力

武漢市軌道交通線網后續線路調整為A型車后，線網1～4號線均采用B型車，主城區線網B型車年廠架修總需求為250輛/年;而建成的1、2、4號線B型車車輛基地總廠架修能力達到529輛/年，遠期富余能力279輛/年，總富余能力為112%，如表2所示。

表2 武漢市軌道交通建成車輛基地檢修能力估算

各車輛基地富余能力主要體現在兩方面:建成檢修廠房富余，主要為廠架修庫及部件檢修廠房能力富余;檢修設施配置富余，主要為部件檢修設施配置能力富余。

武漢市軌道交通線網調整車型后，需要針對已建成車輛基地出現不同程度的能力富余，充分利用既有基地能力，分別分析各自現狀、廠房能力、設備能力等，合理確定線網車輛基地布局和規模，達到整體線網系統性、協調性、統一性和合理性，實現線網資源共享，起到節約建設投資和長期運營成本的目的。

由于軌道交通車輛制造技術的不斷進步，軌道交通車輛的高自動化和高精密化的進一步提高，對軌道交通車輛的維修也提出了越來越高的要求［3］。為了提高軌道交通車輛維修質量和效率，國內外城軌交通部門逐漸形成兩種車輛檢修資源共享的模式，即整車檢修資源共享與車輛部件集中修。

2 車輛檢修資源共享模式

2.1 整車檢修資源共享

整車檢修資源共享是指在城市軌道交通線網中設置車輛廠架修基地，對整個線網配屬車輛的大架修資源共享、專用設備資源共享、段場合建資源共享、綜合維修基地資源共享以及培訓中心資源共享等［4］，這些內容的資源共享對減小車輛段規模可以起到顯著的作用。國外許多城市如倫敦、巴黎、東京以及首爾等城市已經對此進行了實踐，我國在各個城市軌道交通車輛段的規劃設計中也已經實踐了這一理念。

2.2 車輛部件集中修

車輛部件集中修是指在城市軌道交通線網中成立幾個車輛部件檢修及配送中心，實現車輛部件的集中修理，分散配送。

車輛部件集中修可以提高檢修人員的專業化水平，全面提高維修效率，有效降低檢修車輛取送對運營的影響。集中修的設備、人員、管理專業化程度高，資源利用效率大，不僅能提供較高的維修服務質量，而且其生產規模效益提高，生產成本、技術成本、管理成本均可降低;檢修以換件修為主，在車輛段檢修庫內僅做一些檢測和換件作業，可縮短庫停時間，提高檢修效率;同時，可減小車輛段建設規模，降低運營成本［5-6］。目前上海、廣州、南京等城市軌道交通已開始采用這一模式。

3 車輛檢修需求分析

3.1 車輛檢修設施廠架修總需求

武漢市建成線路已形成車輛基地檢修能力、在建(設計)線路檢修能力、規劃線路檢修能力需求估算分析，如表3所示。

可以看出，遠期武漢市線網總配屬車輛約5 261輛，遠期年廠架修總需求約872輛。

3.2 車輛部件集中修需求分析

城軌車輛主要由車體、轉向架、連接裝置、制動裝置、受流裝置、電氣系統、內部設備及信息網絡系統等八大部分組成［7］。城軌車輛可采取集中修的部件有轉向架、鉤緩、制動、空調、電子電器等。其中，由于轉向架的體積與質量較大，轉運不便，可將其拆解為輪軸、電機、制動等零部件。鑒于此，車輛部件集中修可分為5個檢修中心，分別為空調檢修中心、電子電器檢修中心、輪軸檢修中心、電機檢修中心以及零部件檢修中心。

表3 武漢市線網車輛檢修設施廠架修總需求匯總

3.2.1 空調檢修中心

城軌車輛的每節車配有2臺獨立的車頂一體式空調機組，用于客室、司機室的通風和空調，這種單元式空調機組具有結構緊湊、體積小、互換性好的特點［8］，其外形尺寸一般不超過3 m×2 m×0.5 m，質量一般不超過1 t，具備集中修的條件。

武漢市線網車輛廠架修量總需求約872輛，空調年檢修量為1 744臺。按空調檢修時間為2 d計算，空調檢修臺位為1 744×2/250=13.95≈14，共需要14個空調檢修臺位。空調檢修工藝面積為1 400 m1;空調存放面積按檢修面積的1倍控制，為1 400 m1;空調試驗面積為700 m1，共計需要3 500 m1。

空調檢修間起重機軌頂標高不宜小于6.3 m。空調檢修間需要配備2 t起重機、空調機組綜合性能試驗臺、空調機組沖洗干燥設備、組裝與分解升降臺、各類風機試驗臺、淋雨試驗裝置等相關設備。

3.2.2 電子電器檢修中心

城軌車輛的電子電器檢修主要包括電子防滑器、燈具、乘客信息服務系統、控制箱、繼電器、空調機組電器元件、儀器儀表等［9］。線網電子電器檢修中心不宜與空調集中檢修中心相距過遠。電子電器檢修中心可分為電子檢修分間、電器檢修分間、控制檢修分間、備品備件間等，檢修工藝面積可按2 500 m1進行控制。

3.2.3 輪軸檢修中心

輪軸檢修工藝根據輪對、軸承等的檢修工藝組合形式確定，輪軸檢修間可由輪對檢查、除銹、探傷等流水線，輪對鏇修間，輪軸組裝間，輪軸存放間等檢修分間組成［10］。輪軸檢修中心設3 t單梁橋式起重機、輪對軸承故障診斷設備、輪對探傷設備、輪對鏇修設備等相關工藝檢修設備。

武漢市線網車輛輪對年檢修量為3 288臺。應配備2條輪對分解檢測線，2條輪對組裝檢驗線，共計約為2 000 m1，輪對鏇修間約需1 000 m1，輪對存放棚約為800 m1，軸承檢修存放間約為1 500 m1，合計共需5 300 m1。

3.2.4 電機檢修中心

電機檢修中心可對牽引逆變器、牽引控制單元、牽引電機、制動電阻、輔助電機等進行全面檢修。其中，牽引電機由定子、轉子、軸承、端蓋、傳感器等部件構成。電機檢修完成后一般需進行空轉試驗與型式試驗。牽引電機全檢周期一般為6年左右，主要工藝為解體、清潔、部件探傷、更換軸承與O型圈、定子浸漆、轉子除銹防銹、傳感器檢查更換、裝配、試驗等。

電機檢修中心可分為電子電器檢修分間、控制檢修分間、電機檢修間、電機試驗間等，檢修工藝面積可按4 000 m1進行控制。

3.2.5 零部件檢修中心

城軌車輛的零部件品種較多，數量較大，零部件檢修中心可分為鉤緩檢修分間、受流器檢修分間、空壓機檢修分間、門窗檢修分間等，檢修工藝面積可按9 000 m1進行控制。

4 既有車輛基地利用

4.1 古田車輛基地

4.1.1 古田車輛基地檢修庫現狀

古田車輛基地檢修庫由廠架修庫、定臨修庫、月檢庫、靜調庫、吹掃庫、車體檢修庫、車體油漆庫以及部件檢修車間組成，總建筑面積為25 386 m1，如表4所示。

表4 古田車輛基地檢修庫房屋組成

4.1.2 古田基地檢修房屋富余能力分析

古田車輛基地廠架修任務僅包括本線配屬列車，遠期廠架修能力僅需約1.7列位，建成投入生產的2列位能力能滿足需求，共計2 484 m1;建成定臨、月檢、靜調、吹掃等房屋設施維持既有，共計9 540 m1;輔跨工藝檢修面積按主廠房的1/3考慮，共計4 008 m1。因此，所需工藝面積為16 032 m1，富余9 354 m1。

4.1.3 古田基地富余能力調整規劃

1)輪軸檢修中心。輪對加工檢修間面積為2 040 m1，結合線網輪軸檢修中心所需面積5 300 m1分析，還需3 260 m1，可結合設計已配備相關設備，重新規劃組合，使其具備線網輪對加工檢修中心條件。

2)電機檢修中心。利用預留廠架修庫庫房規整，利用與其他車間相對獨立的特點，將其改造為線網電機檢修及配送中心，合計面積約為4 000 m1。

4.2 常青車輛基地

4.2.1 基地檢修庫現狀

常青車輛基地檢修庫由廠架修庫、定臨修庫、月檢庫、靜調庫、吹掃庫、車體檢修庫、車體油漆庫以及部件檢修車間組成，總建筑面積為28 902 m1，如表5所示。

表5 常青車輛基地檢修庫房屋組成

4.2.2 基地檢修房屋富余能力分析

常青車輛基地承擔2、3號線廠架修任務，遠期廠架修能力約需2.5列位，建成投入生產的4列位能力能滿足需求，共計7 776 m1;建成定臨、月檢、靜調、吹掃等房屋設施維持既有，共計9 300 m1;輔跨工藝檢修面積按主廠房的1/3考慮，共計5 692 m1。因此，所需工藝面積為22 768 m1，富余6 134 m1。

4.2.3 基地富余能力調整規劃

1)空調檢修中心。既有空調檢修間面積為1 080 m1，結合線網空調檢修中心所需面積3 500 m1分析，還需2 420 m1。考慮到常青車輛基地廠架修列位有較大富裕，可取消移車臺，采用定維修的作業方式，因此將移車臺、電子檢修間以及既有空調檢修間合并計算，檢修工藝面積為3 330 m1，可結合已配備的相關設備，重新規劃組合，使其具備線網空調檢修中心的條件。

2)電子電器檢修中心。綜合分析上述檢修庫的檢修分間組成，結合2、3號線總體檢修能力需求，在常青車輛基地設立線網電子電器檢修中心，即將電機檢修間部分房屋、原設計電子檢修間、車體檢修庫，重新規劃面積為2 500 m1的線網電子電器檢修中心。

4.3 青山車輛基地

4.3.1 基地檢修庫現狀

青山車輛基地檢修庫由廠架修庫、定臨修庫、月檢庫、靜調庫、吹掃庫、車體檢修庫、車體油漆庫以及部件檢修車間組成，總建筑面積為24 876 m1，如表6所示。

表6 青山車輛基地檢修庫房屋組成

4.3.2 檢修房屋富余能力分析

線網車型調整后，青山車輛基地承擔4號線廠架修任務，遠期廠架修能力需求為1.7列位，建成廠架修列位為3列位，共計4 617 m1;建成定臨、月檢、靜調、吹掃等房屋設施維持既有，共計7 128 m1;輔跨工藝面積按檢修主廠房的1/3考慮，共計3 915 m1。因此，所需工藝面積為15 660 m1，富余9 216 m1。

4.3.3 對本基地富余能力調整規劃

綜合分析上述檢修庫組合平面圖和其檢修分間組成，結合4號線總體檢修能力需求，在青山車輛基地設立線網零部件檢修中心。調整后的零部件檢修中心可用房屋建筑面積為9 200 m1，可提供主城區線網相關部件的換件修能力。

5 部件集中修經濟效益分析

結合建成的3個車輛基地實際情況，在不影響建成線路運營條件下，通過針對性的分析和規劃設想，經調整檢修工藝和整合既有設施設備，可建成滿足武漢市軌道交通線網(含A、B型車)的五大檢修中心:線網空調、線網機電、線網輪軸、線網電子電器、線網零部件檢修中心。主要效益體現在:

1)充分利用富余房屋，整合建成車間房屋設施約24 700 m1。

2)整合各基地重復配置的相關設備，減少重復配置工藝設備，提高利用率。

3)后續規劃基地，充分利用規劃線網中心，不用重復建設空調、輪對檢修、電子電器檢修、其他零部件等房屋。若利用規劃的線網檢修中心，后續規劃基地按上述建設面積的1/3考慮備件倉儲，每建一處基地，可少建3 600 m1。

4)相應會減小后續車輛基地城市用地面積，利于節約土地資源。

5)實現零部件換件修，提高總體檢修效率和檢修質量。

6 結語

針對武漢市軌道交通線網調整車型、已建成B型車車輛基地的現狀，綜合分析遠景線網檢修能力需求、武漢地區社會資源能力狀況、建成及在建車輛基地能力，提出充分利用建成B型車基地的富余能力，建設五大線網部件檢修中心的設想。

目前我國正處在大中城市修建地鐵的高潮時期，有許多待建的新車輛段正在設計當中［11］。本文詳細闡述了城市軌道交通車輛檢修采用部件集中修理、分散配送模式的優勢，但在具體設計中應結合線網規模，深入調研，反復論證，最終確定城軌交通系統車輛的檢修模式。

［1］GB 50157—2013地鐵設計規范［S］.北京:中國建筑工業出版社，2013:239-258.

［2］何繼斌，孫小麗.對新時期大城市軌道交通線網規劃特色的思考:以武漢市軌道交通線網規劃修編為例［J］.城市軌道交通研究，2009(1):7-10.

［3］尚漾波，葉霞飛.城市軌道交通車輛段規模影響因素分析［J］.中國科技論文在線，2008(10):78-81.

［4］郭歡，陳峰.城市軌道交通資源共享研究［J］.鐵道工程學報，2010(1):99-103.

［5］徐利民.鐵路集中修管理模式的研究［J］.鐵道運輸與經濟，2014，36(6):36-41.

［6］陳文芳.地鐵車輛檢修制度改革的探討［J］.鐵路機車車輛工人，2007(3):25-29.

［7］王伯銘.城市軌道交通車輛工程［M］.成都:西南交通大學出版社，2007:16-19.

［8］連蘇寧.城市軌道交通車輛構造［M］.北京:機械工業出版社，2011:176-192.

［9］陳廷鳳.城市軌道交通車輛電器［M］.成都:西南交通大學出版社，2010.

［10］韋蘇來，周鳴語，王林.南京地鐵線網輪軸大修中心設計研究［J］.都市快軌交通，2013，26(3):37-40.

［11］史明紅.地鐵車輛段的集約節能設計［J］.都市快軌交通，2011，24(6):40-44.