全自動運行地鐵車輛基地工藝設計研究

張 明

（中鐵第四勘察設計院集團有限公司，湖北武漢 430063）

0 引言

全自動運行系統（Fully Automatic Operation）是基于現代計算機、通信、控制和系統集成技術，實現地鐵列車全過程自動化運行的新一代城市軌道交通系統，具有技術先進、運行安全、高效可靠等特點。車輛基地是城市軌道交通系統重要的組成部分，主要承擔車輛的運用管理和檢修停放等任務，是車輛的后勤保障基地。在人工駕駛模式下，車輛基地的收發車需要根據運營計劃，由行車調度統一進行安排，調度和駕駛皆由人工完成，導致收發車效率較低，國內人工駕駛車輛基地的最小收發車間隔通常在 4～7 min/列。隨著全自動運行技術的快速發展，新建全自動運行線路正線最小行車間隔一般在2～3 min/列，人工駕駛模式車輛基地的收發車能力已難以滿足全自動運行線路的行車需求，因而實現全自動運行車輛基地是十分必要的。

由于全自動運行車輛基地既要具備車輛停放功能，又要具備檢修功能，為了使檢修作業不影響車輛的安全運行，全自動運行車輛基地需要按功能進行分區設計，并應采取有效措施確保分區之間作業方式的有效轉換、分區內部作業人員的安全等。

1 功能分區

1.1 有人區與無人區

根據 GB50157-2013《地鐵設計規范》中的要求，車輛基地內車輛檢修及維護保養工作主要包括洗車、停車列檢、雙周檢/三月檢、定/臨修和廠/架修等。實現全自動運行后，對車輛基地功能布局提出了新的要求，在基地內車輛要能夠實現自動休眠、喚醒、自檢、收發車和洗車等功能。為提高作業效率，保障車輛運行安全和人員作業安全，需要將車輛基地劃分為無人區和有人區。功能分區的劃分要利于生產，方便運營和管理，避免有人和無人作業之間的相互干擾。通常將規律性和周期性作業、人員參與作業少或無人參與作業的區域劃為無人區，將必須依靠專業檢修人員和工裝設備才能完成作業任務的區域劃為有人區。

結合車輛基地的作業特點和上述劃分原則，國內外的通常做法是將咽喉區、洗車庫、停車列檢庫和試車線等劃為無人區，將雙周檢/三月檢庫、定/臨修庫和廠/架修庫以及其他生產辦公用房等劃為有人區。目前，由于國內生產的調機和工程車輛未能實現自動運行，因而通常將調機工程車庫也設在有人區內，如已建成通車的北京燕房線閻村北停車場、上海 10 號線吳中路停車場以及在建的東莞 1 號線道滘車輛段、武漢 5 號線江村車輛段、南京 7 號線馬家園車輛段等，而國外已經實現調機、工程車全自動運行的車輛段則將調機工程車庫劃在無人區。

1.2 停車列檢庫獨立分區

車輛基地內無人區并非完全禁止人員進入，而是采取分時段許可進入。列檢工作分為兩類：一類是列車出庫前的自檢，包括通信設備、車門、廣播、牽引系統、制動系統和車載 ATC 設備的功能性檢查，由車輛自動完成；另一類是列車回庫休眠后的日常檢查和保潔，包含車體、車門、車鉤、車內電氣、車下電氣、轉向架、空氣氣路及制動單元、車頂電氣等零部件的完整性檢查，以及車廂內的清潔，該部分主要以人工作業為主。

為確保行車安全，通常將停車列檢庫劃分成多個獨立分區，以每線 2 列位庫房為例，每個分區設 2～3 股道為宜。各獨立分區之間需采用防護柵欄隔離，在每個獨立分區庫房尾端設置門禁及警報裝置，并安裝安全防護開關（Staff Protection Key Switch，SPKS），由車輛基地調度中心控制。SPKS 開關啟用后，則該分區內車輛鎖閉，門禁系統方可打開。圖 1 為上海 10 號線門禁系統實物圖。退出運營的列車按獨立分區依次存放，當停滿一個分區后，所有車輛進入鎖閉狀態。三軌供電車輛需要切斷供電電源，工作人員獲得授權后進入分區內作業，授權作業流程如圖 2 所示。

圖1 獨立分區門禁系統實物圖

圖2 分區授權作業流程圖

2 停車列檢庫檢修通道

常規地鐵車輛基地停車列檢庫內入庫端和尾部皆需設置地面人行通道，且1線多列位庫在每 2 列位之間設置橫向地面消防通道。采用全自動運行方案后，停車列檢庫內分成若干個獨立分區，且各分區相互獨立，中間用柵欄隔開，人員無法橫向通過。若僅由庫尾進入分區，則走行距離過大，影響作業效率。

為了便于獲得授權的檢修人員進入分區內，減小走行距離，提高作業效率，有效的做法是：除在庫尾設置地面通道和門禁系統外，在庫房中部或端部設置橫向地下通道或人行天橋，并在各獨立分區內設置出入口，安裝門禁系統，如圖 3 和圖 4 所示。對于地下通道和人行天橋的選擇，主要根據車輛的供電制式來確定，對于接觸網供電的車輛，為減小停車列檢庫凈空高度和避免發生觸電危險，多采用地下通道，而接觸軌供電車輛停車列檢庫多采用人行天橋。

圖3 地下通道（受電弓車輛）

圖4 人行天橋（接觸軌車輛）

3 轉換軌

轉換軌是全自動運行車輛基地內用于列車駕駛模式轉換和控制權交接的特定區段。檢修后的列車由司機駕駛至轉換軌，經過建立車地通信、定位后轉換駕駛模式，自動駛入無人區或正線。需要檢修的列車通過調度中心控制駛入轉換軌，轉換駕駛模式后，由司乘人員駕駛至檢修庫內進行檢修作業。建立車地通信是指列車與地面設備建立雙向通信，取得移動授權；定位是指列車確定自己在線路中的位置和運行方向。轉換軌的設置有2 種方式（圖 5、圖 6）。

（1）集中設置方式。僅設 1 處，位于咽喉段有人區與無人區的交界處。該設置方式的優點是可直接利用既有牽出線兼做轉換軌使用，咽喉區長度較短，減少用地和工程投資；缺點是轉換效率低，會對調車作業產生一定的影響。國內已開通及多個在建全自動運行車輛基地基本都采用集中設置方式。

（2）分散設置方式。設置多處，位于有人區檢修庫的入庫端。該設置方式的優點是轉換效率高，調車作業之間無干擾；缺點是庫前區軌道需要加長，且至少具有 1 輛車長度的直線段，占地和工程投資都高于集中設置方式。該設置方式在新加坡應用較多。

圖5 轉換軌集中設置

圖6 轉換軌分散設置

4 軌道及庫房長度

車輛基地內部分軌道需增大安全防護距離，包括牽出線、洗車線、停車列檢線等，具體要求如下。

（1）牽出線及洗車線根據信號系統要求，在非全自動運行長度基礎上增加 15 m 安全防護距離。

（2）由于發車前車輛在停車列檢庫內喚醒后需要進行動態自檢，以測試車輛的牽引、制動性能，對于一線多列位布置的停車列檢庫，各列位之間應滿足至少20 m 的安全距離，末端列位距車檔安全距離至少 15 m。此外，建議停車列檢庫內采用液壓緩沖式車擋。

（3）洗車庫、停車列檢庫根據第（1）、（2）條相應加長。

5 結束語

通過對全自動運行地鐵特點的介紹以及對采用全自動運行車輛基地必要性的分析，從功能分區、檢修通道和轉換軌的設置以及對土建工程的影響等方面，對全自動運行地鐵車輛基地工藝技術進行了研究，提出合理化建議。期望本研究所得出的結論和建議能為相關車輛基地工程的設計提供借鑒和參考。

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