地鐵車輛段大架修工藝設備包容性設計

陳 偉

(廣州地鐵設計研究院股份有限公司，510010，廣州∥工程師)

地鐵車輛段是保證地鐵系統安全運行的總后勤保障基地。國內各城市地鐵大架修車輛段配置數量隨著線網規模的增長在不斷增加。通過總結分析發現，國內地鐵大架修車輛段建設通常存在如下問題:大架修工藝設備招標滯后影響檢修庫土建實施;根據GB 50157—2013《地鐵設計規范》，大架修一般在線路開通運營后5年或者運營里程達到60萬km后開展，因此對于線網規模較小的城市，存在大架修工藝設備安裝調試完成后需要閑置5年左右甚至更長時間才能投入使用的問題，這必然造成設備資源浪費及設備老化［2］。目前國內研究該類問題的文獻也較少。基于現狀，筆者結合地鐵大架修車輛段項目實際實施經驗，提出了大架修工藝設備包容性設計方案。

1 大架修工藝設備包容性設計原因

大架修車輛段的設置及檢修能力設計需從線網資源共享角度統籌考慮［3］。大架修車輛段一般承擔至少2條及以上線路車輛的大架修，其檢修能力至少滿足3列列車同時開展大架修作業［4］。大架修車輛段工藝設備配置以車輛檢修為中心，滿足進行整車分解和維修后組裝，以及對轉向架、輪對、制動系統、車鉤、空調、受電弓、車體和高壓電器等各子系統進行檢測、檢修和維護等需求。車輛段大架修工藝設備具有種類多、專業針對性強、基礎復雜、土建承載大等特點，且一般為非標檢修設備［5-6］。因此，設備基礎對土建實施影響較大，特別是對于地質條件差而需設置整體底板的聯合檢修庫影響更大。再加之存在工藝設備招標時間滯后于土建施工進度的情況，因此，為不影響施工工期，需對大架修工藝設備基礎條件開展包容性設計。

以福州地鐵為例，福州地鐵1號線新店車輛段于2016年年底建成，大架修設備采購安裝后存在如下問題:①因車輛未到大架修年限，因而設備閑置，且需用塑料膜封存約5年，這會導致設備生銹、老化;②5年后，部分大架修設備已更新換代;③設備封存5年后啟用時還需重新調試驗收，會導致項目周期延長。因此，除運營部門需使用的設備(如固定式架車機、限界檢測裝置等)及對庫內軌道精度要求高的設備(如轉盤、稱重臺等)在建設期采購安裝外，其余大架修工藝設備可在開通運營3年后進行招標。因此，需對未招標的大架修工藝設備開展包容性設計。

因此，無論是從車輛段建設還是從運營部門使用的角度進行分析，對車輛段大架修工藝設備開展包容性設計研究都是十分必要的。

2 大架修工藝設備包容性設計思路

大架修工藝設備為非標設備，不同供應商提供的設備基礎存在差異［7-8］，為避免包容性方案與實際需求不匹配而造成廢棄工程或新增較大工程量，提出合理、可行的大架修工藝設備包容性設計方案尤為重要。大架修工藝設備包容性設計思路如圖1所示。

圖1 大架修工藝設備包容性設計思路Fig.1 Inclusive design idea of overhaul maintenance equipment

首先，根據車輛段工程總體籌劃及工藝設備招標模式和時序，明確大架修工藝設備包容性設計的輸入條件;其次，調研大架修工藝設備基礎資料，提出包容主流供應商設備基礎坑方案;再次，土建預留大架修工藝設備基礎二次澆注條件，如預留插筋;最后，針對包容性設備基礎坑進行地面處理，以不影響現場使用。

3 大架修工藝設備包容性設計方案

以福州地鐵6號線橫港大架修車輛段為例，研究大架修工藝設備包容性設計方案。

3.1 項目概況

橫港大架修車輛段承擔福州地鐵6號線、5號線及4號線的車輛大架修任務，設計大架修能力為5.5列位，計劃于2021年投入使用。

橫港大架修車輛段基礎大架修工藝設備以轉向架和輪對的檢修為主，主要有固定式架車機、轉向架靜載試驗臺、轉向架清洗機、車輪車床、輪對跑合試驗臺等設備。為避免設備閑置浪費和老化，降低初期設備購置成本，以上設備均在線路開通運營3年后采購。因此，相應的設備基礎坑需考慮包容性設計。

橫港大架修車輛段聯合檢修庫位于軟土區域，軟弱土層厚度超過30 m，且場地現狀標高低于設計標高，需回填土2 m左右。為避免回填超載和軟弱土層引起的沉降對結構產生不利影響，本工程庫內設置整體式底板(見圖2)，以避免庫區沉降。

圖2 聯合檢修庫底板設置方案Fig.2 Setup plan of joint maintenance workshop floor

3.2 包容性設計方案

3.2.1 設備基礎包容性設計

大架修工藝設備為非標設備，不同供應商提供的設備基礎條件存在差異，因此設備基礎尺寸和荷載等至少按照3家主流供應商的設備基礎條件進行設計，且需考慮地腳螺栓、預埋件等安裝范圍。以固定式架車機為例，其包容性設計尺寸見表1。

表1 固定式架車機基礎尺寸及其包容性設計尺寸Tab.1 Basic size and inclusive design size of stationary vehicle-lifting machine

3.2.2 土建包容性設計

以國內主流供應商設備基礎的包容性設計尺寸為基礎坑的基準尺寸，向外擴大200 mm作為后澆層，形成基礎坑的內邊線;在基礎坑預留二次澆筑的插筋;設備基礎的二次結構、預埋件等在設備招標完成后實施。基于包容性設計的轉向架清洗機基礎坑設計方案如圖3所示。

圖3 基于包容性設計的轉向架清洗機基礎坑設計方案Fig.3 Design scheme of bogie cleaning machine foundation pit based on inclusive design

基于包容性設計的設備基礎坑實施完成后，為方便運營初期聯合檢修庫正常使用，保證作業人員安全，需對預留基礎坑進行封閉和保護。

為盡量減少實施工程量，可采用在基礎坑上方鋪鋼筋混凝土蓋板的方案(見圖4)。蓋板荷載需滿足庫內叉車滿載通行。在蓋板上方實施自流坪地面，使整個庫房表面平整，既滿足運營日常使用需求，也便于后期工程實施。

對于跨度超過3.5 m的設備基礎坑，可在基礎坑中間設磚柱及預制梁(見圖4 b))，以保證蓋板受力的穩定性。

圖4 大架修工藝設備基礎坑防護方案Fig.4 Protection scheme of overhaul maintenance equipment foundation pit

大架修工藝設備所需的預埋套管在建設期同步預埋。以固定式架車機為例(見圖5)，在相鄰的設備基礎坑間，預埋3根鍍鋅鋼管，用于敷設電纜;從架車機控制臺到設備基礎坑，預埋6根鍍鋅鋼管，分別用于敷設控制電纜和供電電纜。

圖5 固定式架車機預埋鋼管示意圖Fig.5 Diagram of embedded steel pipes for stationary vehicle-lifting machine

3.2.3 機電包容性設計

3.2.3.1 低壓配電

大架修工藝設備用電負荷較大，整個聯合檢修庫工藝設備用電負荷接近3 000 kW。因此，為了避免發生因提前安裝低壓配電設施引起電纜老化或原預留用電負荷不足等問題，低壓配電的包容性設計方案如下:

1)對于配電區域僅有未招標工藝設備的情況(見圖6)，僅考慮供電專業變壓器用電負荷容量，不敷設電氣回路線纜，不實施配電箱，僅預埋套管。

圖6 大架修工藝設備低壓配電設計方案1Fig.6 Design scheme 1 of overhaul maintenance equipment with low voltage distribution

2)對于配電區域既有已招標工藝設備也有未招標工藝設備的情況(見圖7)，在低壓配電箱電氣回路中，僅為已招標工藝設備配電，保留末端配電箱;不敷設配電箱至未招標工藝設備的電氣回路線纜，僅預埋套管。供電專業變壓器預留設備負荷容量。

圖7 大架修工藝設備低壓配電方案2Fig.7 Design scheme 2 of overhaul maintenance equipment with low voltage distribution

3.2.3.2 給排水和通風

針對大架修工藝設備的給排水需求，可提前預留相關給排水點和用水量。對于部分有通風、排氣需求的設備，將該類設備靠近庫房外墻布置，并提前預留相關通風管引出口設置條件。

4 結語

地鐵車輛段大架修工藝設備包容性設計，適用于車輛架大修時序尚早的情況，可避免大架修工藝設備的閑置和老化，滿足工藝設備未招標情況下土建實施工期要求。尤其是適用于采用整體結構底板方案的大架修庫。目前，國內關于大架修工藝設備包容性設計的研究較少，筆者根據大架修車輛段實際項目實施經驗，提出了大架修工藝設備包容性設計方案。該方案預留了后期設備安裝的二次澆注條件，同時設計了設備基礎坑的封閉與防護方案。