城市軌道交通車輛段站場設(shè)計(jì)研究與實(shí)踐

羅偉釗

（中國鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，天津 300308）

車輛段是城市軌道交通運(yùn)營的后備、后勤及綜合管理基地，通常包含停車列檢庫、定臨修庫、大/架修庫、綜合維修中心、物資總庫、培訓(xùn)中心及必要的生產(chǎn)生活設(shè)施[1]，是城市軌道交通系統(tǒng)的重要組成部分。在站場設(shè)計(jì)中，確定車輛段的選址、場坪高程、總平面布置等核心要素，是確保車輛段滿足各項(xiàng)功能需求、后期正常生產(chǎn)運(yùn)營的基礎(chǔ)，是設(shè)計(jì)過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文結(jié)合深圳市軌道交通14號線工程昂鵝車輛段設(shè)計(jì)實(shí)例，探討車輛段場坪高程設(shè)計(jì)、全自動化運(yùn)行車場總平面布置、車輛段道路設(shè)計(jì)等站場設(shè)計(jì)問題，以期為類似工程項(xiàng)目車輛段站場設(shè)計(jì)提供參考和借鑒。

1 工程概況

深圳市軌道交通14號線工程全長50.3 km，是一條全自動化運(yùn)行、設(shè)計(jì)速度為120 km/h的城市軌道交通快線，全線設(shè)車輛段和停車場各1座。其中，昂鵝車輛段與終點(diǎn)站沙田站接軌，位于坪山區(qū)坑梓街道沈海高速公路以北、沙田北路以西、李屋路（規(guī)劃）以南、廖田路（規(guī)劃）以東區(qū)域內(nèi)，占地面積40.04 hm2。場地東側(cè)、南側(cè)為既有廠房、民房，西南側(cè)多為魚塘，中部區(qū)域?yàn)槎淹羺^(qū)、空地、荒地，北側(cè)主要為林地。該車輛段為地面設(shè)置，并預(yù)留上蓋物業(yè)開發(fā)條件。其功能定位為線網(wǎng)大/架修車輛段，承擔(dān)14號線及規(guī)劃21號線車輛的大/架修任務(wù)，以及14號線車輛的定修、部分臨修、雙周/三月檢、停車列檢任務(wù)，共設(shè)置停車列檢20線40列位（其中4線8列位為預(yù)留），大/架修5.5列位[2]。

2 車輛段場坪高程設(shè)計(jì)

2.1 影響因素

場坪高程設(shè)計(jì)是確保車輛段運(yùn)營安全的基礎(chǔ)，是保證車輛段路基強(qiáng)度、穩(wěn)定性、耐久性的重要前提，也是控制車輛段填挖方量、支擋工程量和投資的重要因素，需要綜合考慮段址區(qū)域的百年一遇洪澇（潮）水位、線路條件、地形地貌、場地雨水排放、周邊道路連接及工程投資等多方面的因素。

（1）防洪防澇要求。車輛段站場線路的路肩高程應(yīng)根據(jù)段址區(qū)域的百年一遇洪澇（潮）水位高程確定。考慮洪水影響和防淹要求，沿海或沿江河地區(qū)車輛段與綜合基地的線路路肩設(shè)計(jì)高程不應(yīng)小于百年一遇洪澇（潮）水位高程、波浪爬高值和安全高度之和。

（2）線路條件。出入線連接正線和車輛段，通常從地下過渡到地面，需要設(shè)置縱向坡度以克服較大高差；此外，其設(shè)置還會受到各種控制因素的影響。根據(jù)GB 50157-2013《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》[3]要求，出入線最大縱坡為35‰；車場內(nèi)的庫線宜設(shè)在平坡道上，咽喉區(qū)道岔坡度不宜大于3‰。

（3）地形地貌。車輛段場坪高程的確定應(yīng)綜合考慮段址范圍內(nèi)及周邊的地形和地貌，與周邊地形高程協(xié)調(diào)，與城市規(guī)劃匹配，不影響周邊景觀[4]。

（4）場地雨水排放。車輛段需要做好排水設(shè)計(jì)。站場路基宜采用重力自流排水方式，并設(shè)置合理的排水出口，以保證排水通暢。為避免周邊雨水匯入車輛段，車輛段場坪宜略高于周邊場地；當(dāng)場坪局部低于周邊時，應(yīng)在用地邊界處設(shè)置截水措施。

（5）周邊道路影響。車輛段選址周邊應(yīng)存在既有市政道路或者規(guī)劃道路，并設(shè)置出入口與其連接。因此，車輛段場坪高程的確定需綜合考慮段內(nèi)道路與市政道路連接的平縱條件，以及電力、通信、燃?xì)獾裙艿赖囊搿?/p>

（6）工程投資。在條件允許的情況下，車輛段場坪應(yīng)避免高填和高挖，土石方需合理調(diào)配利用，并減少支擋工程，以節(jié)約投資。

2.2 昂鵝車輛段場坪高程設(shè)計(jì)

根據(jù)水文資料，昂鵝車輛段百年一遇洪澇（潮）水位高程為25.19 m。車輛段東側(cè)為沙田北路，高程約為31.5～33.7 m；北側(cè)現(xiàn)狀為山丘，高程約為33.0～40.0 m，并規(guī)劃有市政次干路李屋路，規(guī)劃高程未定；南側(cè)現(xiàn)狀為民房、廠房及部分綠地，高程約為21.7～30.4 m；西側(cè)現(xiàn)狀為苗木種植林地，高程約為20.5～30.0 m，并規(guī)劃有市政次干路廖田路，規(guī)劃高程未定。現(xiàn)狀地形為東側(cè)、北側(cè)高，西側(cè)、南側(cè)低。車輛段選址詳見圖1。

圖1 昂鵝車輛段選址示意圖（單位：m）

根據(jù)百年一遇洪澇（潮）水位計(jì)算，車輛段場坪高程取25.19 + 0.5 = 25.69 m即可滿足要求。然而，考慮到北側(cè)、西側(cè)規(guī)劃道路高程及建設(shè)時間均未定，初期應(yīng)按照現(xiàn)狀地形進(jìn)行場區(qū)排水設(shè)計(jì)的情況，以及車輛段東側(cè)、北側(cè)地面高程分別達(dá)到31.5～33.7 m和33.0～40.0 m的現(xiàn)狀，為避免車輛段陷入洼地，并為規(guī)劃道路高程設(shè)定預(yù)留出較大自由度，應(yīng)進(jìn)一步提高場坪高程。此外，由于車輛段出入線進(jìn)入場區(qū)前下穿沈海高速公路，受其高程限制，入口處軌面高程最高可達(dá)30.14 m，因此咽喉區(qū)采用3‰的上坡。綜合考慮上述因素，最終確定車輛段主場區(qū)軌面高程為31.33 m，場坪高程為30.70 m，低于車輛段東側(cè)和北側(cè)地面高程，但高于該區(qū)域百年一遇洪澇（潮）水位及西側(cè)、南側(cè)地面高程，雨水可從西側(cè)、南側(cè)排入附近溝渠。經(jīng)過核算，采用上述設(shè)計(jì)，車輛段的填方及挖方量均為90萬m3左右，填、挖方基本可平衡，經(jīng)濟(jì)性較好；車輛段出入道路可通過小坡度與周邊現(xiàn)狀道路順接。由此可知，該場坪高程設(shè)計(jì)較為合理。

3 全自動化運(yùn)行車場總平面布置

3.1 布置要求

深圳市軌道交通14號線采用無人值守的列車全自動運(yùn)行（GoA4-UTO）建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，車輛段需滿足列車全自動化運(yùn)行要求，實(shí)現(xiàn)列車的自動出庫、回庫、清洗、調(diào)車等作業(yè)[5]。在設(shè)計(jì)常規(guī)車輛段時，對于段內(nèi)各條軌道線路、檢修庫區(qū)的組合和分布并沒有嚴(yán)格的規(guī)定，可以根據(jù)場地條件和功能要求布置；而在引入全自動化技術(shù)后，站場設(shè)計(jì)應(yīng)著重考慮以下方面。

（1）將段內(nèi)各功能區(qū)按自動化與非自動化運(yùn)行2類進(jìn)行分區(qū)布置，2個區(qū)域的劃分界限應(yīng)清晰，不宜相互穿插，并配有物理隔離措施[6]。

（2）自動化與非自動化運(yùn)行區(qū)之間配置轉(zhuǎn)換軌，可轉(zhuǎn)換作業(yè)。

3.2 昂鵝車輛段車場總平面布置

在車輛段內(nèi)，自動化與非自動化運(yùn)行區(qū)的劃分標(biāo)準(zhǔn)是列車在區(qū)域內(nèi)的軌道線路上是否實(shí)現(xiàn)全自動運(yùn)行。根據(jù)工藝要求，昂鵝車輛段軌道線路的自動化與非自動化運(yùn)行分區(qū)情況見表1。

表1 昂鵝車輛段軌道線路的自動化與非自動運(yùn)行分區(qū)

昂鵝車輛段的停車列檢線和雙周/三月檢線合并設(shè)置為運(yùn)用庫，與出入線、洗車線一起劃入自動化運(yùn)行區(qū)；調(diào)機(jī)、特種車線合并設(shè)置為工程車庫，吹掃、靜調(diào)、臨修、編組、大/架修線合為聯(lián)合檢修庫，與鏇輪線、試車線、卸料線等線路一起劃入非自動化運(yùn)行區(qū)；牽出線作為轉(zhuǎn)換區(qū)。自動化區(qū)與非自動化區(qū)分開設(shè)置，采用橫列式布置，詳見圖2。

圖2 昂鵝車輛段車場總平面布置

自動化運(yùn)行區(qū)與非自動化運(yùn)行區(qū)之間設(shè)置隔墻或隔離柵欄，運(yùn)用庫、洗車庫前平交道兩側(cè)設(shè)置隔離門禁，防止工程車輛及人員進(jìn)入，影響車場正常運(yùn)營。

3.3 轉(zhuǎn)換軌設(shè)置

列車由運(yùn)用庫進(jìn)入聯(lián)合檢修庫檢修時，需由自動化運(yùn)行模式切換至非自動化運(yùn)行模式，反之亦然。這種運(yùn)行模式的切換利用牽出線實(shí)現(xiàn)，通過在牽出線上設(shè)置轉(zhuǎn)換軌，實(shí)現(xiàn)調(diào)車和列車運(yùn)行模式切換2項(xiàng)功能，詳見圖 3。

圖3 轉(zhuǎn)換軌設(shè)置

4 車輛段道路設(shè)計(jì)

4.1 車輛段道路功能需求

車輛段道路連通外部市政道路與內(nèi)部各個功能分區(qū)，是車輛段運(yùn)輸、消防的重要載體。昂鵝車輛段道路應(yīng)滿足如下功能需求。

（1）車輛通行需求。主要包括3類：①職工通勤及普通貨車通行；②消防車通行；③負(fù)責(zé)運(yùn)輸和裝卸大件材料、地鐵新車的特種車輛通行。

（2）與市政景觀相協(xié)調(diào)的需求。車輛段通常位于城市市區(qū)或市區(qū)邊緣，大多有物業(yè)開發(fā)需求，為提高開發(fā)品質(zhì)，道路設(shè)置需與市政景觀相協(xié)調(diào)，外觀方面應(yīng)參照市政道路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。

4.2 昂鵝車輛段道路設(shè)計(jì)要點(diǎn)

目前，城市軌道交通車輛段道路設(shè)計(jì)沒有專門的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)可參考，一般參照CJJ 37-2012《城市道路工程設(shè)計(jì)規(guī)范》[7]和GBJ 22-1987《廠礦道路設(shè)計(jì)規(guī)范》[8]執(zhí)行。這兩本規(guī)范分別針對城市道路和廠礦道路的設(shè)計(jì)做出規(guī)定，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不匹配，更缺乏地鐵車輛運(yùn)輸?shù)南嚓P(guān)規(guī)定，因此不能滿足昂鵝車輛段道路設(shè)計(jì)需兼顧站場運(yùn)輸功能和市政道路標(biāo)準(zhǔn)的高要求[9]。如果道路設(shè)計(jì)要素選擇不恰當(dāng)，易導(dǎo)致場段內(nèi)交通不順暢、城市軌道交通新車運(yùn)輸困難、景觀不協(xié)調(diào)的問題。下面將對昂鵝車輛段道路的設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行闡述。

4.2.1 道路路面

車輛段道路路面可采用瀝青混凝土路面和水泥混凝土路面[10]。2種路面結(jié)構(gòu)適應(yīng)性對比見表2。

由表2可知，瀝青混凝土路面行車舒適度高，產(chǎn)生噪聲小，外觀更美觀，且便于維修養(yǎng)護(hù)[11]，可較好地滿足車輛通行、物業(yè)開發(fā)和市政景觀方面的要求，因此昂鵝車輛段采用瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)層情況詳見表3[12]。

表2 瀝青混凝土路面與水泥混凝土路面適應(yīng)性對比

表3 昂鵝車輛段瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)層

4.2.2 道路寬度

考慮錯車便利，昂鵝車輛段主要道路采用寬度為7 m的雙向兩車道；次要道路采用寬度為4 m的單車道。

4.2.3 道路轉(zhuǎn)彎半徑

道路轉(zhuǎn)彎半徑是車輛段道路能否滿足大型特種車輛通行要求的主控因素。但段內(nèi)道路通常距離庫房較近，較大半徑的道路平面曲線將影響轉(zhuǎn)彎處的房屋布置，故段內(nèi)道路轉(zhuǎn)彎半徑需根據(jù)具體通行車輛確定。

（1）普通路段。普通路段的轉(zhuǎn)彎半徑需滿足消防車通行的要求。目前，我國普通消防車的轉(zhuǎn)彎半徑為9 m，登高車的轉(zhuǎn)彎半徑為12 m，一些特種車輛的轉(zhuǎn)彎半徑為16～20 m[13]。參考目前深圳市所轄消防車輛的具體情況可知，12 m的道路轉(zhuǎn)彎半徑即可滿足深圳市消防車通行的要求。因此，昂鵝車輛段普通道路轉(zhuǎn)彎半徑采用12 m，詳見圖4。

圖4 普通路段轉(zhuǎn)彎半徑示意圖（單位：m）

（2）城市軌道交通新車運(yùn)輸路段。因昂鵝車輛段未設(shè)置國鐵聯(lián)絡(luò)線，14號線新車需通過汽車運(yùn)輸至車輛段，再在裝卸場吊裝至軌道上，連掛編組。經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)不少車輛段出現(xiàn)了新車在段內(nèi)運(yùn)輸困難的問題，只能通過臨時拆改門衛(wèi)室、圍墻，或者碾壓道路側(cè)綠化帶的方式解決，見圖5。其主要原因在于段內(nèi)道路轉(zhuǎn)彎半徑太小。因此，城市軌道交通新車運(yùn)輸路段的道路轉(zhuǎn)彎半徑需特殊設(shè)計(jì)。14號線采用A型車，車輛長度約為24.4 m；運(yùn)輸車采用“牽引車+平板車”車組模式，車組長度約為30.46 m，寬度約為2.99 m。經(jīng)過分析模擬，對于7 m寬道路，道路轉(zhuǎn)彎半徑設(shè)置為25 m即可滿足運(yùn)輸車組通過的要求。因此，昂鵝車輛段的地鐵新車裝卸場設(shè)置于車輛段東側(cè)開口處，鄰靠沙田北路，以便于運(yùn)輸，運(yùn)輸路徑內(nèi)2個道路轉(zhuǎn)彎處的轉(zhuǎn)彎半徑均采用25 m，詳見圖 6。

圖5 新車運(yùn)輸案例

圖6 地鐵新車運(yùn)輸路段轉(zhuǎn)彎半徑示意圖（單位：m）

5 結(jié)論

城市軌道交通車輛段設(shè)計(jì)是一項(xiàng)非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程，站場設(shè)計(jì)是確保車輛段各項(xiàng)功能順利實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文以深圳市軌道交通14號線為例，對車輛段站場設(shè)計(jì)相關(guān)問題進(jìn)行了探討，得出以下結(jié)論：車輛段場坪高程應(yīng)結(jié)合百年一遇洪澇（潮）水位、線路條件、地形地貌、場地雨水排放、周邊道路連接及工程投資等因素確定；進(jìn)行全自動化運(yùn)行車場總平面布置時，應(yīng)合理劃分自動化運(yùn)行區(qū)和非自動化運(yùn)行區(qū)，2個分區(qū)不宜相互穿插，應(yīng)實(shí)現(xiàn)物理分隔，并設(shè)置轉(zhuǎn)換軌；在設(shè)計(jì)車輛段道路時，應(yīng)根據(jù)道路功能需求合理選擇車輛段道路路面、寬度及轉(zhuǎn)彎半徑。