大連地鐵2號(hào)線張前路車輛段雙層布置設(shè)計(jì)研究

鄧敏

大連地鐵2號(hào)線張前路車輛段雙層布置設(shè)計(jì)研究

鄧敏

（中鐵華鐵工程設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，北京 100070）

城市用地資源不斷短缺，地鐵車輛段雙層布置可最大限度實(shí)現(xiàn)土地集約化利用。以大連地鐵2號(hào)線張前路車輛段雙層總體布局為研究對(duì)象，對(duì)地鐵車輛段雙層布置設(shè)計(jì)帶來的影響進(jìn)行了分析。在張前路車輛段占地面積受限情況下，提出運(yùn)用庫正位雙層上下重疊布置方式，研究運(yùn)用庫工藝布局及房建組合方案，優(yōu)化線路設(shè)計(jì)，分析出入段能力，滿足運(yùn)營要求。

張前路車輛段；雙層布置；設(shè)計(jì)研究；布局設(shè)計(jì)

隨著中國城市建設(shè)速度加快，土地資源短缺，地鐵車輛基地的選址越來越困難。日本地鐵部分線路車輛基地已采用雙層布置型式，上下重疊垂直布置線路，以解決用地緊張的難題。國內(nèi)深圳地鐵3號(hào)線橫崗車輛段于2010年建成運(yùn)營，也采用了雙層布置型式。本文主要以大連地鐵2號(hào)線張前路車輛段的雙層布置為研究對(duì)象。

1 張前路車輛段的功能概況及邊界條件

大連地鐵2號(hào)線線路全長36.56 km，共設(shè)車站21座，大致呈東西走向，西起甘井子區(qū)辛寨子站、東至中山區(qū)海之韻站，均為地下線，全線設(shè)車輛段1處。大連地鐵線網(wǎng)規(guī)劃2號(hào)線張前路車輛段的功能定位為定修段（B型車），大架修通過聯(lián)絡(luò)線送至1號(hào)線的南關(guān)嶺車輛段，按照2號(hào)線的行車交路、運(yùn)用車停車及檢修要求，應(yīng)滿足停放地鐵車輛停車列檢54列位及周月檢4列位、定臨修各1列位的任務(wù)及調(diào)機(jī)的功能，還需實(shí)現(xiàn)列車救援、機(jī)電系統(tǒng)綜合維修、物資供應(yīng)、車輛段的辦公食宿等諸多功能，總建筑面積達(dá)79 227 m2。

2號(hào)線張前路車輛段位于甘井子區(qū)張前路東、虹錦路南，交通條件及地理位置良好，段址內(nèi)地勢(shì)起伏較大，中部為洼地，東側(cè)及南側(cè)為山地，設(shè)有歡樂雪世界滑雪場，高差較大，原始地面標(biāo)高在65.98～90.08 m之間，車輛段場坪平均設(shè)計(jì)標(biāo)高為72.30 m。張前路車輛段整塊用地沿明珠路的南側(cè)，張前路東側(cè)，呈不規(guī)則的多邊形，為避免拆遷歡樂雪世界及場地西側(cè)的企業(yè)廠房，僅有的場地東西長820 m，南北長 200 m，張前路車輛段占地面積僅為99 500 m2，單層車輛段列車停放無法滿足運(yùn)營的要求，參考國內(nèi)外地鐵雙層車輛段的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，需對(duì)張前路車輛段重新進(jìn)行總體布局設(shè)計(jì)。

2 國內(nèi)外地鐵雙層車輛段的布局設(shè)計(jì)方案簡介

目前采用雙層車輛段主要有國外日本東京地鐵12號(hào)線光丘車輛段、國內(nèi)深圳地鐵3號(hào)線橫崗車輛段，在車輛段設(shè)計(jì)方案布局中主要解決場地不足問題。

國外日本東京都營地鐵12號(hào)線光丘車輛段，地下1層是車輛的檢修線，地下2層是停車線實(shí)現(xiàn)16列位（8輛編組）停放，地面層設(shè)有轉(zhuǎn)向架作業(yè)場所、事務(wù)所以及機(jī)關(guān)辦公樓，如圖1所示[1]。

圖1 東京都營地鐵12號(hào)線光丘車輛段示意圖

橫崗車輛段如圖2所示，雙層車庫斷面如圖3所示[2]。

圖2 橫崗車輛段平面圖

圖3 橫崗車輛段雙層車庫斷面圖

深圳地鐵3號(hào)線橫崗車輛段，占地面積183 400 m2，A地塊為單層平臺(tái)，地面為咽喉區(qū)及主檢修車庫，平臺(tái)上為綠化及休閑場所；B地塊進(jìn)行雙層車庫建設(shè)，平臺(tái)上為低密度低層住宅；C、D地塊為物業(yè)開發(fā)區(qū)，平臺(tái)上為高密度開發(fā)。B地塊的運(yùn)用庫一層由停車庫、鏇輪庫組成，庫內(nèi)軌道14條（停放26列位）；運(yùn)用庫二層由停車列檢庫及三周雙月檢庫，庫內(nèi)軌道13條（近期停放26列位）。一層設(shè)計(jì)軌頂高程為59.0 m，二層及庫外咽喉區(qū)設(shè)計(jì)軌頂高程為67.7 m，與一層設(shè)計(jì)軌頂高層的高差為8.7 m。出入段線在段內(nèi)交叉渡線之后分開，共設(shè)4條股道分別通往運(yùn)用庫上下層，其中2條通往二層的股道設(shè)置在中間，并通過坡度為38.67%的鐵路橋架設(shè)。

3 張前路車輛段雙層布局設(shè)計(jì)研究

3.1 總平面布置設(shè)計(jì)研究

因張前路車輛段占地面積受限，總平面布置以運(yùn)用檢修綜合體為車輛段的核心，充分利用地塊，因運(yùn)用庫占地面積大，股道數(shù)量多，將其布置在場地的最西端，且盡量靠近明珠路，使出入庫線、咽喉區(qū)避讓歡樂雪世界滑雪場，同時(shí)保證咽喉區(qū)與出入段線連接。運(yùn)用庫雙層布置主要有2種形式：①正位雙層。運(yùn)用庫上下層軌道嚴(yán)格對(duì)應(yīng)布置，上下重疊，這種布置對(duì)結(jié)構(gòu)受力比較有利，是主要采用的形式。 ②錯(cuò)位雙層。運(yùn)用庫上下層軌道相互錯(cuò)位布置，上下不重疊布置，上下層柱網(wǎng)通過通過結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層實(shí)現(xiàn)，因此增加結(jié)構(gòu)層的厚度，一般不推薦這種形式。

設(shè)計(jì)線路時(shí)比對(duì)了多種方案，最終確定了如下設(shè)計(jì)方案：運(yùn)用庫應(yīng)保證與出入段線的順暢連接，運(yùn)用庫檢修綜合體一層及二層線路采用正位雙層上下重疊布置，一層部分線群需布置橋臺(tái)柱，并要滿足限界要求，一層運(yùn)用庫的咽喉區(qū)通過三線進(jìn)行連接，一層布置具有停車列檢、車輛檢修功能的作業(yè)線和設(shè)備基礎(chǔ)較大的設(shè)施；二層運(yùn)用庫咽喉區(qū)，通過單線橋進(jìn)行連接，二層布置僅有停車作業(yè)功能且基礎(chǔ)較小。在運(yùn)用庫的西北側(cè)貼建公安派出所，北側(cè)中部貼建綜合樓、物資庫和混合牽引降壓變電所等多層建筑，組合成運(yùn)用庫檢修綜合體；根據(jù)場地特點(diǎn)及明珠路的曲線地段，布置較短體量不大的建筑單體，如供電車間、內(nèi)燃調(diào)機(jī)庫，污水處理站獨(dú)立設(shè)置在靠近明珠路曲線地段，主變電站設(shè)在距離出入段隧道較近處，方便電力電纜的布置。

具體布置如圖4所示。

圖4 張前路車輛段雙層平面布置圖

車場線線路咽喉區(qū)高程為74.8 m，線路坡度1.5‰[3]下降至一層運(yùn)用庫的軌頂高程72.8 m，出入段線在段內(nèi)通過2組交叉渡線分開，分別通往運(yùn)用庫、調(diào)機(jī)線、洗車線、鏇輪線等，出入段線一層咽喉區(qū)線路布置如圖5所示。在出入段線的單渡線后設(shè)單線按36‰的上升坡度至二層運(yùn)用庫軌頂高程82.1 m，一層與二層軌頂高差為9.3 m，出入段線二層咽喉區(qū)線路布置如圖6所示。建成后張前路車輛段雙層運(yùn)用庫如圖7所示。

圖5 出入段線一層咽喉區(qū)線路布置示意圖

圖6 出入段線二層咽喉區(qū)線路布置圖

圖7 建成后張前路車輛段雙層運(yùn)用庫照片

場地用地總面積為99 500 m2，張前路車輛段用地指標(biāo)僅為307平方米/輛（指標(biāo)為900平方米/輛[4]），節(jié)約用地達(dá)190 000 m2。

3.2 運(yùn)用庫工藝廠房組合設(shè)計(jì)研究

運(yùn)用檢修綜合體有利于保持工藝順暢、確保安全、方便管理、運(yùn)營作業(yè)方便，各設(shè)施分區(qū)合理，同時(shí)考慮遠(yuǎn)期發(fā)展需求的基本原則。

運(yùn)用庫一層由停車列檢庫、雙周/三月檢庫、定臨修庫、洗車庫及鏇輪庫組成，庫內(nèi)線路采用盡頭式設(shè)股道22條；停車列檢庫設(shè)股道15條，按照1線2列位布置（可停放30列位），停車列檢庫由5個(gè)3線庫組成，3線庫跨度為16.4 m，線間距為3.6 m、4.6 m、4.6 m、3.6 m，總寬度為82 m，庫長270 m，庫內(nèi)設(shè)柱式檢查坑高﹣1.40 m，軌道外側(cè)地面標(biāo)高﹣1.00 m，具有地鐵車輛列檢和停車功能[3]；雙周/三月檢設(shè)股道4條，采用1線1列位布置，庫長163 m，跨度為2個(gè)14.1 m，每跨線間距為4.1 m、5.8 m、4.2m，庫內(nèi)設(shè)柱式檢查坑高﹣1.40 m，軌道外側(cè)地面標(biāo)高﹣1.00 m，設(shè)三層檢修作業(yè)平臺(tái)，具有地鐵車輛日常維修功能[3]；洗車庫為1線與雙周/三月檢庫貼建，庫后股線滿足一列車停放長度，主跨9.0 m，全長180 m，解決了冬季列車清洗后結(jié)冰的問題，輔跨7.5 m，長48 m，設(shè)有洗車設(shè)備控制室及洗車設(shè)備間；鏇輪、臨修線及定修（共用）各1線，定臨修、鏇輪庫長270 m，跨度18 m，線間距為5.3 m、6.8 m、5.9 m，庫內(nèi)定臨修線設(shè)固定式架車機(jī)，設(shè)10 t電動(dòng)單梁橋式起重機(jī)1臺(tái)，2 t電動(dòng)單梁橋式起重機(jī)1臺(tái)，軌頂標(biāo)高7.5 m；一層布置順序?yàn)橛杀毕蚰希来尾贾孟窜噹臁㈦p周/三月檢庫，場地中間較長處設(shè)停車列檢庫，南側(cè)布置鏇輪、定臨修庫。運(yùn)用庫二層由停車庫組成，停車設(shè)12線，線間距為4.6 m，按照1線2列位布置（可停放24列位），二層停車庫跨度為4個(gè)16.4 m，總寬度65.6 m，庫長270 m，庫內(nèi)不設(shè)檢查坑[3]。運(yùn)用檢修綜合體的西北側(cè)貼建5層公安派出所，北側(cè)中部貼建5層，其中底部設(shè)2層物資庫及牽引降壓混合變電所，頂部設(shè)3層綜合樓。將檢修、物資供應(yīng)、辦公食宿、派出所等諸多功能區(qū)整合為維修綜合體，總建筑面積77 886.26 m2，其優(yōu)點(diǎn)為廠房集中，占地面積小，人員管理方便，采用正位雙層重疊布置，結(jié)構(gòu)受力較好；缺點(diǎn)為廠房面積大，自然采光和通風(fēng)條件較差，消防設(shè)計(jì)復(fù)雜。雙層運(yùn)用檢修綜合體斷面如圖8所示。

圖8 張前路車輛段雙層運(yùn)用檢修綜合體斷面圖

4 段內(nèi)區(qū)段的發(fā)車能力分析

列車出段能力直接影響正線運(yùn)行間隔，主要體現(xiàn)在高峰時(shí)段，保持較小的發(fā)車間隔，才能滿足大客流的需求。列車出庫后，采用人工駕駛模式行駛，最高限速為25 km/h，段內(nèi)區(qū)段列車出入段能力計(jì)算如下[5]：

式（1）中：出為列車啟動(dòng)時(shí)至轉(zhuǎn)換前占用咽喉的時(shí)間，s；列為列車長度，m；出為出庫信號(hào)機(jī)起至轉(zhuǎn)換信號(hào)機(jī)上的距離，m；出為列車出庫平均速度，km/h。

一層列車由運(yùn)用庫發(fā)車至軌轉(zhuǎn)換的距離為1 260 m，走行時(shí)間為181 s，列車由轉(zhuǎn)換軌登記到進(jìn)入正線停留時(shí)間為13 s，合計(jì)用時(shí)194 s，不能滿足出入段能力180 s的要求。為提高出入段的能力，可增加走行線通過平行進(jìn)路向不同的走行線發(fā)車，互不干擾，縮短列出庫等待時(shí)間，滿足發(fā)車時(shí)間間隔；同時(shí)增設(shè)進(jìn)路調(diào)車信號(hào)機(jī)，以增加列車發(fā)車進(jìn)路的靈活性，將一層運(yùn)用庫的列車先駛?cè)刖€路咽喉區(qū)（坡度1.5‰）1～6、3～10無道岔區(qū)段設(shè)置進(jìn)路信號(hào)機(jī)S3、S4等待，該區(qū)段距離軌轉(zhuǎn)換的距離約為810 m，走行時(shí)間縮短為117 s，合計(jì)用時(shí)130 s，滿足發(fā)車時(shí)間間隔的要求。二層運(yùn)用庫至軌轉(zhuǎn)換有290 m（坡度為36‰的橋梁段）的距離不能停車，為提高出入段的能力，在平坡段道岔36處設(shè)置進(jìn)路信號(hào)機(jī)S5，將二層運(yùn)用庫的列車先駛?cè)朐搮^(qū)段等待，待轉(zhuǎn)換軌空閑后，列車可駛?cè)胫赁D(zhuǎn)換軌，該區(qū)段距離軌轉(zhuǎn)換的距離約為1 100 m，走行時(shí)間縮短為159 s，合計(jì)用時(shí)171 s。

張前路車輛段雙層布置后，出入段線距離較長，段內(nèi)區(qū)段運(yùn)用庫一層比二層發(fā)車能力富裕，在高峰時(shí)段，采用上下交替發(fā)車，或一層等候、插車的模式發(fā)車，其通過能力相當(dāng)于正線的追蹤能力，通過調(diào)度管理措施，彌補(bǔ)二層因發(fā)車能力相對(duì)較差所帶來的影響，以滿足高峰時(shí)段20對(duì)/小時(shí)發(fā)車能力，列車通過轉(zhuǎn)換區(qū)段后進(jìn)入TAO模式運(yùn)行。張前路雙層車輛段出入段路徑如圖9所示。

圖9 張前路雙層車輛段出入段路徑示意圖

5 結(jié)語

對(duì)張前路車輛段雙層總體布置的設(shè)計(jì)研究，可高效節(jié)約土地，用地指標(biāo)僅為307平方米/輛，由于段內(nèi)咽喉區(qū)線路長度較長，通向二層的線路坡度較大，對(duì)段內(nèi)區(qū)段的發(fā)車能力有一定影響，同時(shí)也給調(diào)度管理帶來一定難度，自2015年開通運(yùn)營以來，通過加強(qiáng)運(yùn)營管理措施，出入段能力可以滿足運(yùn)營的要求。雖然車輛段雙層布局可以大大節(jié)省日益緊張的城市土地資源，對(duì)城市軌道交通的可持續(xù)發(fā)展具有非常積極的意義。但是，雙層布置形式惡化了地鐵車輛維修職工的工作環(huán)境，所以在借鑒時(shí)應(yīng)該慎重進(jìn)行研究，并提出改善工作環(huán)境的措施。

［1］葉霞飛，李君，霍建平.國內(nèi)外城市軌道交通車輛段對(duì)比研究［J］.城市軌道交通研究，2003（1）：72-77.

［2］徐久勇.深圳地鐵3號(hào)線橫崗車輛段雙層總平面的布置分析［J］.鐵道工程學(xué)報(bào)，2011（8）：112-115.

［3］北京市規(guī)劃委員會(huì).GB 50157—2014地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2014.

［4］沈景炎，秦國棟，鄭毅，等.建標(biāo) 104—2008城市軌道交通工程項(xiàng)目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京：中國計(jì)劃出版社，2008.

［5］李桂桂.城市軌道交通車輛段列車出入段能力分析［J］.建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2014（16）：644.

U231.92

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10.15913/j.cnki.kjycx.2020.09.010

2095－6835（2020）09－0029－04

鄧敏（1962—），男，北京人，學(xué)士學(xué)位，高級(jí)工程師，現(xiàn)任中鐵華鐵工程設(shè)計(jì)集團(tuán)軌道交通設(shè)計(jì)院副院長，從事軌道交通車輛段工藝設(shè)計(jì)。

〔編輯：嚴(yán)麗琴〕