城市軌道交通車輛基地鏇輪線設計研究*

舒 冬

(中鐵第四勘察設計院集團有限公司， 430063， 武漢∥高級工程師)

為確保軌道交通車輛運行安全，保證乘客的乘坐舒適度，降低滾動噪聲，需對出現損傷的車輪踏面進行修復。不落輪鏇床已成為軌道交通行業的關鍵設備之一[1]，該設備能夠在不落輪的情況下采用切削方式對車輪踏面進行修正，從而顯著提高了車輪的修正效率。為確保鏇輪作業效率，不落輪鏇床通常在車輛基地內獨立占用股道，此股道線路稱為鏇輪線，多采用不電化模式。多條城市軌道交通線路的車輛在鏇輪作業的操作過程中發生了打火現象。文獻[2-3]從發生打火后的處理措施方面進行了論述，提出了有效的事后解決方案。文獻[4-6]從不落輪鏇床設備接口方面進行分析，提出了設備本身對土建、暖通、給排水及電力的設計要求。文獻[7]明確提出了鏇輪庫(線)不供電、鏇輪線應配置公鐵兩用車或其他牽引設備等規定，并提出了鏇輪線設計的基本原則。本文從設計角度對鏇輪線在車輛基地總平面圖中的布置方式、長度、絕緣節位置燈等方面進行論述，給出詳細的計算方法，提出在車輛基地選址過程中的控制策略，旨在從源頭上避免鏇輪作業打火問題的發生。

1 鏇輪線在車輛基地總平面圖中的布置

1.1 鏇輪作業流程

鏇輪作業的對象為車輛輪對踏面。如圖1所示，鏇輪作業的常規模式為：采用通過式輪對在線檢測設備(設置于入段線處)或車輛列檢作業檢測輪對踏面，一旦發現車輛輪對踏面損傷需要進行修復，則采用公鐵兩用車將車輛牽引/推送至不落輪鏇床，完成對位后開始鏇輪;作業完成后，由公鐵兩用車將車輛牽引/推送至停車列檢庫。

圖1 車輛的常規鏇輪作業流程

1.2 鏇輪線在總平面圖中的布置

為避免鏇輪作業占用車輛基地內部的調車路由，車輛基地內的鏇輪線在總平面圖中的布置主要有八字形往復式和盡端式兩種[8-12]，如圖2所示。在車輛基地的總平面設計中，根據基地的用地條件和運營需求的不同，可靈活選用鏇輪線布置方式，并可與洗車庫或停車列檢庫組合布置。

2 鏇輪線布置方式及有效長計算方法

2.1 八字形往復式布置

2.1.1 鏇輪線與洗車線平行設置

在車輛基地用地長度可調整但寬度受限的情況下，鏇輪線通常與洗車線平行布置。鏇輪線和洗車線均采用八字形往復式作業方式，其布置有2種組合方式，如圖3所示。

a) 八字形往復式

b) 盡端式

a) 方案1

b) 方案2

一般情況下，鏇輪線與洗車線平行設置時，無論采用哪種方案，在車輛基地用地范圍內均需保證設置于鏇輪線的2個信號機之間的有效長度。八字形往復式鏇輪線作業有效長度Lp的計算公式為：

Lp=2Lt+2Lq+Ls+Lx

(1)

式中：

Lt——1列列車的長度；

Lq——1臺牽引車的長度；

Ls——不落輪鏇床設備長度；

Lx——信號設備設置附加長度。

困難條件下，因車輛基地用地受限，方案1和方案2均無法布置時，鏇輪作業時列車會壓岔，如圖4所示。為避免鏇輪作業時發生打火，需協調供電、信號專業，采取相關措施，以確保鏇輪作業范圍及其內部相關道岔的軌道均不帶電。供電、信號專業采取的措施可參考文獻[2]和文獻[3]。

2.1.2 鏇輪線單獨設置

在車輛基地用地寬度、長度均可調整的情況下，鏇輪線通常單獨布置，且采用八字形往復式作業方式，如圖5所示。建議此情況下鏇輪作業范圍及其內部相關道岔的軌道均不帶電。鏇輪作業有效長度Lp的計算方法同式(1)。

圖4 鏇輪壓岔作業范圍示意圖

圖5 八字形鏇輪線單獨布置示意圖

2.2 盡端式布置

在車輛基地用地寬度可調但長度受限的情況下，鏇輪線可采用盡端式單獨布置，如圖6所示。此時鏇輪作業范圍內不可有道岔。盡端式鏇輪線作業有效長度Lj的計算公式為：

Lj=Lp+Lm

(2)

式中：Lm——線路終端安全距離。

圖6 盡端式鏇輪線布置圖

3 鏇輪作業打火原因分析與設計對策

3.1 鏇輪作業打火原因分析

根據信號專業要求，在鏇輪線的不同位置均設置了絕緣節，但接觸網/接觸軌通常在不落輪鏇床所在軌道與緊鄰道岔銜接處斷開。由于回流需要及道岔結構特點，整副道岔及鏇輪作業范圍外的軌道均與供電電源(DC 1 500 V或750 V)的負極相連。當牽引車將落弓狀態的列車牽引至不落輪鏇床基坑的軌道斷開處但列車的最后一幅輪對仍處于鏇輪作業范圍外時，由于作業列車的輪對連通，導致不落輪鏇床基坑處的首副輪對也帶電。此時不落輪鏇床設備處于接地狀態，導致鋼輪與不落輪鏇床設備之間產生電勢差，由此造成車輪與軌道之間打火，如圖7所示。

3.2 避免鏇輪作業打火的設計對策

根據上述對鏇輪線設計的分析及項目實踐，提出避免鏇輪作業打火的設計對策如下：

1) 在車輛基地選址階段，需根據用地條件充分考慮鏇輪線設置方案，優先采用鏇輪作業范圍內無道岔的布置方案，并保證滿足鏇輪線作業有效長度的要求。

a) 車輪與軌道之間電壓測量

b) 車輪與軌道之間打火實例

2) 在車輛基地選址確定、用地條件受限、必須采用鏇輪作業范圍內有道岔的布置方案時，車輛基地工藝專業需協同站場、供電、信號等專業共同確認其布置方案，以確保鏇輪線有效長度范圍內鋼軌不帶電。

3) 鏇輪作業范圍內不掛網，且與其他軌道分界處均設置絕緣節。

4 結語

本文研究了鏇輪線在車輛基地總平面圖中的布置方式，提出了不同組合方式下的鏇輪線設置方案，以及鏇輪線有效長度的計算方法。根據項目實踐及試驗，分析了鏇輪作業的打火原因，并從設計角度提出了避免鏇輪作業打火的對策，為城市軌道交通車輛基地內鏇輪線設計提供借鑒。