跨座式單軌交通全自動(dòng)運(yùn)行車輛基地工藝設(shè)計(jì)研究

周飛虎,史時(shí)喜

(1.軌道交通工程信息化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(中鐵一院),西安 710043； 2.陜西省鐵道及地下交通工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(中鐵一院),西安 710043)

全自動(dòng)運(yùn)行模式將成為今后城市軌道交通的發(fā)展方向[1]，而國(guó)內(nèi)跨座式單軌交通全自動(dòng)運(yùn)行線路尚無(wú)開通運(yùn)營(yíng)的案例，對(duì)其研究也較少。為適應(yīng)跨座式單軌車輛運(yùn)行控制系統(tǒng)向全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)，從車輛基地工藝設(shè)計(jì)方面，對(duì)跨座式單軌全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)進(jìn)行前沿探索。列車全自動(dòng)運(yùn)行后，車輛基地工藝設(shè)計(jì)將發(fā)生較大變化[2]，需考慮新增部分要求，由此將對(duì)車輛基地規(guī)模產(chǎn)生影響，并最終影響車輛基地總平面布置和運(yùn)用檢修設(shè)施的設(shè)置[3]。

1 全自動(dòng)運(yùn)行單軌車輛基地設(shè)計(jì)要求

根據(jù)全自動(dòng)運(yùn)行單軌車輛基地的運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景，需要分為全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)和非自動(dòng)運(yùn)行區(qū)[4]，與常規(guī)駕駛車輛基地相比，主要新增要求如下。

(1)按全自動(dòng)段場(chǎng)進(jìn)行研究設(shè)計(jì)，新增由OCC控制的全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)域，與正線系統(tǒng)配合，實(shí)現(xiàn)單軌列車自“喚醒”至“休眠”的全自動(dòng)運(yùn)行功能。

(2)車輛基地劃分為全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)和非自動(dòng)運(yùn)行區(qū)，兩種運(yùn)行區(qū)域之間通過(guò)設(shè)置信號(hào)轉(zhuǎn)換軌連通，并新增隔離設(shè)施和門禁系統(tǒng)[5]。

(3)停車庫(kù)、列檢庫(kù)長(zhǎng)度增加，需滿足信號(hào)安全保護(hù)距離要求，庫(kù)內(nèi)劃分為若干防護(hù)分區(qū)，增設(shè)通往各防護(hù)分區(qū)的人行通道。

2 全自動(dòng)運(yùn)行單軌車輛基地規(guī)模

2.1 運(yùn)用車減少

車輛基地規(guī)模受其在線網(wǎng)規(guī)劃中功能定位、本線配屬車數(shù)、設(shè)施設(shè)備配置等因素影響。在應(yīng)對(duì)相同的客流量、高峰小時(shí)列車對(duì)數(shù)相同的條件下，全自動(dòng)運(yùn)行模式下單軌列車出入段時(shí)間、折返時(shí)間、停站時(shí)間會(huì)減小，整體運(yùn)行時(shí)分會(huì)減小，旅行速度會(huì)提高，故運(yùn)用車數(shù)量會(huì)減小，減少數(shù)量需根據(jù)具體線路情況計(jì)算。運(yùn)用車數(shù)量減小進(jìn)而影響備用車數(shù)量、檢修車數(shù)量，最終影響車輛基地規(guī)模。

2.2 檢修車減少

鑒于全自動(dòng)運(yùn)行模式要求車輛增加自身狀態(tài)自檢功能，具備列車自檢、故障自診斷、自重啟和恢復(fù)功能，車輛檢修模式由計(jì)劃修逐漸轉(zhuǎn)化為狀態(tài)修，部分檢修作業(yè)時(shí)間縮短，加之利用天窗時(shí)間，可減少檢修車數(shù)，增加列車?yán)寐省＠鐡Q輪作業(yè)，通過(guò)動(dòng)態(tài)在線監(jiān)測(cè)設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)輪胎磨耗狀態(tài)，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，合理安排整列車分期作業(yè)，對(duì)磨耗到限的輪胎逐步進(jìn)行更換，加之對(duì)換輪設(shè)備進(jìn)行升級(jí)，可有效提高工作效率，從而實(shí)現(xiàn)換輪檢修不扣車，減少檢修車數(shù)。

2.3 停車規(guī)模增大

車輛基地用地規(guī)模及停車能力應(yīng)滿足按照單一交路運(yùn)營(yíng)時(shí)，系統(tǒng)最大設(shè)計(jì)能力的需要。常規(guī)駕駛的單軌線路中，系統(tǒng)能力設(shè)計(jì)最大行車密度為24對(duì)/h，行車間隔為2.5min。車輛全自動(dòng)運(yùn)行后，行車間隔可縮短，行車密度得到提高，從而導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)用車數(shù)增加，車輛基地停車總規(guī)模將增大。采用全自動(dòng)運(yùn)行的車輛基地，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)做好用地條件預(yù)留，具體需根據(jù)線路情況，對(duì)系統(tǒng)能力的行車間隔進(jìn)行專題研究[6]。

同時(shí)，全自動(dòng)運(yùn)行將使正線停車線停車得以實(shí)現(xiàn)。常規(guī)駕駛時(shí)，運(yùn)營(yíng)利用正線車站設(shè)置的停車線晚間停車，存在車輛日常維護(hù)管理和司機(jī)管理的難題，而全自動(dòng)運(yùn)行后，列車具備自動(dòng)休眠、喚醒和自檢的功能，有利于正線停車線晚間停車，從而使運(yùn)營(yíng)更加靈活、便捷。因此，車輛基地停車規(guī)模可減小，同樣應(yīng)根據(jù)線路情況進(jìn)行具體研究，并結(jié)合前述結(jié)論，統(tǒng)籌考慮停車設(shè)計(jì)規(guī)模。

由于全自動(dòng)運(yùn)行模式下的運(yùn)營(yíng)還不成熟，尚需對(duì)其進(jìn)行探討，建議暫不考慮正線停車的影響，按照全部配屬車都需停在車輛基地來(lái)考慮停車規(guī)模的設(shè)計(jì)[7]。綜上，車輛基地停車規(guī)模將增大。

2.4 列檢雙班制

單軌車輛列檢作業(yè)通常利用晚上的檢修天窗期和白天退出高峰期運(yùn)營(yíng)的回段列車進(jìn)行，不影響當(dāng)天早晚高峰期的運(yùn)營(yíng)。車輛全自動(dòng)運(yùn)行后，列檢作業(yè)內(nèi)容將減少，檢查時(shí)間將縮短，有條件實(shí)現(xiàn)雙班制，且通過(guò)對(duì)重慶既有單軌線路的調(diào)研，在實(shí)際運(yùn)營(yíng)中，已逐步推行雙班制列檢作業(yè)。在計(jì)算列檢規(guī)模時(shí)，若按照雙班制進(jìn)行計(jì)算，可減小列檢庫(kù)設(shè)置規(guī)模。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)可按比例進(jìn)行分配，1個(gè)列檢列位1 d可以檢2列車，則一個(gè)周期3 d內(nèi)可以完成6列車的列檢作業(yè)，考慮列檢檢修不平衡系數(shù)1.2后，1個(gè)列檢列位一個(gè)周期按照完成5列車列檢作業(yè)進(jìn)行計(jì)算，列檢與停車的規(guī)模比例應(yīng)當(dāng)為1∶4。設(shè)計(jì)時(shí)，列檢規(guī)模計(jì)算同時(shí)應(yīng)根據(jù)檢修時(shí)間周期進(jìn)行核算，取結(jié)果大的數(shù)據(jù)作為最終設(shè)計(jì)規(guī)模。

2.5 三月檢均衡修

GB50458—2008《跨座式單軌交通設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，三月檢檢修時(shí)間為3 d，需要扣車進(jìn)行作業(yè)。近年來(lái)，車輛均衡修逐漸成為國(guó)內(nèi)軌道交通行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，重慶既有單軌線路對(duì)此也進(jìn)行了初步探究，將三月檢作業(yè)項(xiàng)目拆分為車上、車下、帶電檢、停電檢4個(gè)子項(xiàng)目[8]，利用4個(gè)窗口時(shí)間，即車輛退出早晚高峰期運(yùn)營(yíng)回庫(kù)的時(shí)間間隔進(jìn)行作業(yè)，實(shí)現(xiàn)三月檢檢修不扣車的目的，可使三月檢的車輛作為運(yùn)用車使用，提高車輛上線率。因此，全自動(dòng)運(yùn)行后，將影響單軌車輛檢修規(guī)程，并將加速促進(jìn)修程修制的變革，從而影響車輛基地設(shè)計(jì)規(guī)模。

3 全自動(dòng)運(yùn)行單軌車輛基地總平面布置

全自動(dòng)運(yùn)行單軌車輛基地總平面的布置應(yīng)滿足全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)域、非自動(dòng)運(yùn)行區(qū)域、駕駛模式轉(zhuǎn)換區(qū)域和車輛段廠前區(qū)等主要功能分區(qū)明確、聯(lián)絡(luò)方便、交通順暢[9]。全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)和非自動(dòng)運(yùn)行區(qū)盡量避免或減少交叉作業(yè)，不同功能分區(qū)應(yīng)盡量相對(duì)集中，方便管理。

3.1 全自動(dòng)、非全自動(dòng)運(yùn)行的分區(qū)

采用全自動(dòng)運(yùn)行的單軌車輛基地，需進(jìn)行全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)和非自動(dòng)運(yùn)行區(qū)的劃分，列車在進(jìn)行自動(dòng)駕駛模式和人工駕駛模式的切換后，方能從一個(gè)區(qū)域行駛至另一個(gè)區(qū)域。正常運(yùn)營(yíng)期間，全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)域納入控制中心管理，區(qū)域內(nèi)包括車輛運(yùn)行、機(jī)電設(shè)備自動(dòng)化作業(yè)均由控制中心控制全自動(dòng)完成，車輛在全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)內(nèi)，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)休眠、喚醒、準(zhǔn)備、自檢、運(yùn)行、停車、洗車等作業(yè)[10]。

一般情況下單軌全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)主要包括出入段咽喉區(qū)、洗車線、停車線、列檢線；非自動(dòng)運(yùn)行區(qū)主要包括三月檢線(本次研究暫將三月檢納入非自動(dòng)運(yùn)行區(qū)，后續(xù)三月檢若逐步實(shí)現(xiàn)均衡修，且有相關(guān)規(guī)范作為依據(jù)時(shí)，也可布置于全自動(dòng)運(yùn)行區(qū))、換輪線，全、重檢線、工作車線。試車線應(yīng)兼顧2種運(yùn)行模式，可結(jié)合具體段型，靈活布置。全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)域的線路長(zhǎng)度均應(yīng)考慮列車自動(dòng)運(yùn)行的安全保護(hù)距離，滿足信號(hào)系統(tǒng)的要求[11]。

全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)和非自動(dòng)運(yùn)行區(qū)之間的聯(lián)絡(luò)，具體考慮在車輛基地牽出線上設(shè)置轉(zhuǎn)換軌，以實(shí)現(xiàn)列車運(yùn)行模式的轉(zhuǎn)換，并按照全自動(dòng)運(yùn)行信號(hào)系統(tǒng)的要求將牽出線有效長(zhǎng)度加長(zhǎng)。

全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)與非自動(dòng)運(yùn)行區(qū)通過(guò)隔離柵欄分隔，并在出入口設(shè)置門禁，信號(hào)分區(qū)入口處設(shè)置信號(hào)鎖定按鈕。如維修人員需進(jìn)行作業(yè)時(shí)，或者其他特殊情況下(火災(zāi))，由安全員刷卡激活門禁或由車輛基地控制室緊急觸發(fā)激活門禁，同時(shí)人工按下信號(hào)鎖定按鈕，信號(hào)系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)影響區(qū)域進(jìn)路鎖閉，禁止該分區(qū)的列車移動(dòng)。

3.2 車輛基地總平面布置段型

單軌道岔結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，且價(jià)格高，所以單軌車輛基地總平面布置在滿足運(yùn)營(yíng)需求的同時(shí)，盡量減少道岔數(shù)量和優(yōu)化咽喉區(qū)占地面積、減小軌道梁長(zhǎng)度是總平面布置的關(guān)鍵[12]。

(1)將車庫(kù)盡量組合集中布置，然后優(yōu)先采用五開道岔，兩個(gè)三開道岔價(jià)格遠(yuǎn)高于一個(gè)五開道岔，而實(shí)現(xiàn)的功能相同；使用頻率不高的車庫(kù)股道，采用移車臺(tái)方式，可以達(dá)到減少道岔數(shù)量的目的。

(2)充分利用單軌車輛轉(zhuǎn)彎半徑小的特點(diǎn)，增大道岔與車庫(kù)股道之間的角度，對(duì)距離出入線較遠(yuǎn)的車庫(kù)向后平移，形成錯(cuò)落式布局，對(duì)優(yōu)化咽喉區(qū)占地面積、減小軌道梁長(zhǎng)度可起到良好效果[13]。

根據(jù)上述單軌車輛段總平面布置經(jīng)驗(yàn)，研究將停車庫(kù)、列檢庫(kù)組合在一起構(gòu)成運(yùn)用庫(kù)；月檢庫(kù)、吹掃庫(kù)、臨修庫(kù)、換輪庫(kù)合建為月檢換輪庫(kù)；將全面檢修和重點(diǎn)檢修庫(kù)、轉(zhuǎn)向架間以及部件檢修車間組合為檢修庫(kù)。停車場(chǎng)規(guī)模通常都較小，其所具有的功能和設(shè)施車輛段通常都具備，不再具體闡述。下面主要對(duì)單軌車輛段總平面布置段型進(jìn)行研究，其主要可分為順接并列布置、順接縱列布置、倒裝逆向布置和貫通式布置4種段型。

3.2.1 順接并列布置段型

總平面以優(yōu)化車輛段工藝功能為主要設(shè)計(jì)思路，采用運(yùn)用庫(kù)、月檢換輪庫(kù)、檢修庫(kù)并列、順向盡端式布置段型。正對(duì)出入線布置運(yùn)用庫(kù)，方便收發(fā)車，利于運(yùn)營(yíng)；考慮簡(jiǎn)化咽喉區(qū)，縮短咽喉區(qū)的長(zhǎng)度，洗車庫(kù)盡端式布置于運(yùn)用庫(kù)一側(cè)；為盡量減少夾角地和對(duì)城市規(guī)劃地塊切割，試車線靠近運(yùn)用庫(kù)一側(cè)布置；利用試車線與出入線之間的夾角地布置污水處理站、混合變電所、危險(xiǎn)品庫(kù)等輔助生產(chǎn)設(shè)施；工作車庫(kù)順接于咽喉區(qū)右側(cè)；綜合樓、物資庫(kù)分別布置于運(yùn)用庫(kù)和月檢換輪庫(kù)后部，鄰近出入口，如圖1所示。該段型特點(diǎn)是車輛段運(yùn)用和檢修、生產(chǎn)和生活功能分區(qū)明確，但車輛段占地較寬，總體呈“刀把”形，檢修后的列車進(jìn)行試車作業(yè)調(diào)車時(shí)，切割咽喉區(qū)。

圖1 車輛段總平面布置方案1

結(jié)合具體用地條件，也可將檢修庫(kù)大角度旋轉(zhuǎn)呈“扇形”，順接于牽出線，綜合樓、物資庫(kù)布置于左下角空地，如圖2所示。該段型縮短了“刀把”的長(zhǎng)度，同時(shí)減少了檢修車走行距離。

圖2 車輛段總平面布置方案2

為盡量減少占地面積，停車庫(kù)可按照一線三列位布置，利用月檢庫(kù)庫(kù)長(zhǎng)度短，檢修庫(kù)股道少的特點(diǎn)，將檢修庫(kù)錯(cuò)落布置于月檢庫(kù)后，換輪庫(kù)布置于最外側(cè)，形成前后錯(cuò)落式布置段型，如圖3所示。該段型減小了車輛段占地寬度，平面布置緊湊，占地指標(biāo)小。重慶2號(hào)線大堰車輛段、3號(hào)線童家院子車輛段即采用此平面布置段型。

圖3 車輛段總平面布置方案3

綜上，順接并列布置段型，牽出線兼作轉(zhuǎn)換軌，總體工藝較為順暢，但是存在全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)和非自動(dòng)運(yùn)行區(qū)功能分區(qū)不夠明確的問(wèn)題。轉(zhuǎn)換軌控制權(quán)一般在OCC，檢修列車在非自動(dòng)運(yùn)行區(qū)通過(guò)牽出線轉(zhuǎn)線作業(yè)時(shí)，需要向OCC申請(qǐng)進(jìn)路，需要DCC和OCC雙方調(diào)度員多次對(duì)接。

3.2.2 順接縱列布置段型

為盡量減少車輛段占地寬度，可將檢修庫(kù)平行出入線布置于一側(cè)，形成運(yùn)用庫(kù)在后、檢修庫(kù)在前的縱列式布置段型，利用出入線長(zhǎng)度較長(zhǎng)的特點(diǎn)，洗車庫(kù)布置為咽喉區(qū)完全貫通式，試車線靠近檢修庫(kù)一側(cè)布置，利用段內(nèi)空地布置綜合樓等輔助生產(chǎn)、生活房屋，如圖4所示。該段型進(jìn)一步減小了車輛段占地寬度，提高了洗車效率，避免了試車作業(yè)調(diào)車時(shí)對(duì)咽喉區(qū)的切割，但車輛段咽喉區(qū)及出入線較長(zhǎng)。

圖4 車輛段總平面布置方案4

也可將月檢換輪庫(kù)、檢修庫(kù)一起布置于運(yùn)用庫(kù)后，形成運(yùn)用庫(kù)在前，檢修庫(kù)在后的縱列式布置段型，如圖5所示。該段型車輛段占地寬度更小，收發(fā)車走行距離也較短，但檢修車走行距離較長(zhǎng)，車輛段占地長(zhǎng)度較長(zhǎng)，更適合于狹長(zhǎng)地塊用地條件下車輛段的布置。

圖5 車輛段總平面布置方案5

上述兩種順接縱列布置段型，轉(zhuǎn)換軌設(shè)置在兩區(qū)域之間的聯(lián)絡(luò)線上，檢修列車轉(zhuǎn)線作業(yè)與OCC控制的轉(zhuǎn)換軌區(qū)域不存在交叉干擾，駕駛模式轉(zhuǎn)換順暢，全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)和非自動(dòng)運(yùn)行區(qū)物理分區(qū)明確。

3.2.3 倒裝逆向布置段型

為更加合理利用規(guī)劃地塊，將運(yùn)用庫(kù)順接于出入線，換輪庫(kù)、檢修庫(kù)與運(yùn)用庫(kù)呈倒裝逆向布置，通過(guò)段內(nèi)設(shè)置的換向牽出線連通，洗車庫(kù)可布置于咽喉區(qū)，為“八字”往復(fù)式洗車，試車線位于檢修庫(kù)一側(cè)，如圖6所示。該段型特點(diǎn)是設(shè)置轉(zhuǎn)換軌的牽出線與檢修列車轉(zhuǎn)線作業(yè)用的專用牽出線分開，全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)和非自動(dòng)運(yùn)行區(qū)物理分區(qū)明確，平面布置非常緊湊，用地邊界線平整，造成的邊角地較少，但存在檢修車調(diào)車工藝復(fù)雜的問(wèn)題。

圖6 車輛段總平面布置方案6

3.2.4 貫通式布置段型

對(duì)于停車規(guī)模較大的車輛段，可考慮運(yùn)用庫(kù)按照一線三列位、貫通式布置，洗車庫(kù)布置于運(yùn)用庫(kù)一側(cè)，為段內(nèi)貫通式洗車，試車線、走行線位于運(yùn)用庫(kù)一側(cè)，月檢庫(kù)、換輪庫(kù)與檢修庫(kù)相互錯(cuò)落、并列布置于運(yùn)用庫(kù)另一側(cè)，如圖7所示。該段型車輛段功能分區(qū)明確，工藝順暢，同時(shí)對(duì)地塊利用較好，減少了邊角地。

圖7 車輛段總平面布置方案7

也可將月檢庫(kù)、換輪庫(kù)、檢修庫(kù)縱列式布置，和走行線等布置于運(yùn)用庫(kù)同一側(cè)，試車線靠近檢修庫(kù)布置，如圖8所示。該段型可將兩側(cè)咽喉區(qū)都與檢修庫(kù)連通，與前者相比減小了車輛段占地寬度，但全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)和非自動(dòng)運(yùn)行區(qū)分界不夠明確。

圖8 車輛段總平面布置方案8

上述幾種車輛段總平面布置段型中，試車線與檢修庫(kù)位于咽喉區(qū)兩側(cè)時(shí)，存在切割自動(dòng)咽喉區(qū)的問(wèn)題。而單軌車輛由于存在正負(fù)極受電弓，不可在車輛段平面內(nèi)設(shè)置回轉(zhuǎn)線連通兩側(cè)。可利用單軌車輛轉(zhuǎn)彎半徑小，爬坡能力強(qiáng)的特點(diǎn)，延長(zhǎng)非自動(dòng)運(yùn)行區(qū)的牽出線，通過(guò)聯(lián)絡(luò)線與出入段線立交后，接入試車線；出入線以60‰坡度只需100 m距離即可下降6 m的高度，使其滿足聯(lián)絡(luò)線與出入線立交的限界要求，如圖9所示。由此可避免檢修庫(kù)與試車線之間調(diào)車時(shí)切割全自動(dòng)運(yùn)行的咽喉區(qū)。

圖9 出入線與聯(lián)絡(luò)線立交方案

4 運(yùn)用檢修設(shè)施

單軌車輛基地運(yùn)用整備設(shè)施包括停車庫(kù)、列檢庫(kù)、洗車線及輔助生產(chǎn)房屋等，主要位于全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)，主要完成車輛的停放、列檢、定期充氣、清潔消毒和停放[14]。檢修設(shè)施包括檢修庫(kù)、換輪庫(kù)、吹掃庫(kù)、三月檢庫(kù)、臨修庫(kù)、工作車庫(kù)以及其他輔助生產(chǎn)房屋，主要位于非自動(dòng)運(yùn)行區(qū)，主要任務(wù)是完成車輛全面檢修、重點(diǎn)檢修等修程的車輛檢修工作，并承擔(dān)車輛輪胎的更換以及其他臨修作業(yè)[15]。車輛全自動(dòng)運(yùn)行后，綜合維修設(shè)施設(shè)備、物資倉(cāng)儲(chǔ)管理設(shè)施設(shè)備以及其他必要的生活設(shè)施等內(nèi)容與常規(guī)駕駛變化不大，故不再贅述。

4.1 運(yùn)用庫(kù)

4.1.1 運(yùn)用庫(kù)功能分區(qū)

運(yùn)用庫(kù)由停車庫(kù)、列檢庫(kù)及輔助生產(chǎn)房屋組成，宜采用一線兩列位、盡端式布置。單軌列車全自動(dòng)運(yùn)行后，運(yùn)用庫(kù)被劃為“無(wú)人區(qū)”，列檢、清掃保養(yǎng)等任務(wù)需在“無(wú)人區(qū)”內(nèi)進(jìn)行。從安全角度考慮，為避免發(fā)生意外，檢修及清潔工作進(jìn)行時(shí)，區(qū)域內(nèi)列車禁止移動(dòng)、接觸軌為斷電狀態(tài)，如果庫(kù)中的所有電源都被切斷并且禁止動(dòng)車，則會(huì)對(duì)整個(gè)庫(kù)房的運(yùn)行造成很大干擾。因此，為方便管理，運(yùn)用庫(kù)應(yīng)設(shè)置若干防護(hù)區(qū)[16]。停車庫(kù)內(nèi)每2～3軌道設(shè)置為一個(gè)防護(hù)區(qū)，列檢庫(kù)每1軌道設(shè)置為一個(gè)防護(hù)區(qū)。防護(hù)區(qū)之間設(shè)置圍欄，庫(kù)后設(shè)置人行專用通道，通道防護(hù)圍欄處設(shè)置柵欄門，柵欄門通常閉鎖，設(shè)門禁；庫(kù)中設(shè)置梁下橫向下穿通道，與地面連通，通道高程距離庫(kù)內(nèi)地面-1.2 m，對(duì)應(yīng)于各防護(hù)分區(qū)處設(shè)置出入口，出入口處設(shè)柵欄門，門設(shè)門禁。同時(shí)建議在運(yùn)用庫(kù)中增加縱向消防通道。運(yùn)用庫(kù)功能分區(qū)如圖10所示。

圖10 單軌車輛運(yùn)用庫(kù)功能分區(qū)示意

工作人員需進(jìn)入全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)域時(shí)，必須先取得行車調(diào)度與電力調(diào)度的許可。行車調(diào)度將該分區(qū)信號(hào)鎖閉、電力調(diào)度切斷該分區(qū)牽引供電并進(jìn)行確認(rèn)后門禁才能被激活打開。信號(hào)系統(tǒng)應(yīng)為各防護(hù)區(qū)建立相應(yīng)邏輯關(guān)系，并提供隔離功能設(shè)計(jì)，當(dāng)某分區(qū)誤報(bào)警時(shí)可暫將該分區(qū)從系統(tǒng)中隔離，由安全員確認(rèn)并恢復(fù)誤報(bào)后再將分區(qū)開放。被隔離防護(hù)區(qū)不應(yīng)影響系統(tǒng)其他區(qū)域的正常運(yùn)行。

4.1.2 庫(kù)長(zhǎng)、寬度計(jì)算

綜合國(guó)內(nèi)大部分信號(hào)和車輛廠商的數(shù)據(jù)，兩列位列車之間(AB端)保護(hù)距離應(yīng)大于20 m，末端列位列車距車擋(B端)保護(hù)距離應(yīng)大于15 m。結(jié)合現(xiàn)行GB 50458—2008《跨座式單軌交通設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，一線兩列位停車庫(kù)長(zhǎng)為：庫(kù)前距離(3 m)+列車總長(zhǎng)度+AB端保護(hù)距離+列車總長(zhǎng)度+B端保護(hù)距離+車檔長(zhǎng)度(3 m)+庫(kù)后長(zhǎng)度(6 m)。一線兩列位列檢庫(kù)長(zhǎng)為：庫(kù)前距離(3 m)+列車總長(zhǎng)度+AB端保護(hù)距離+列車總長(zhǎng)度+B端保護(hù)距離+車檔長(zhǎng)度(3 m)+庫(kù)后長(zhǎng)度(15 m)。按照8輛編組單軌列車長(zhǎng)度119 m進(jìn)行計(jì)算，停車庫(kù)長(zhǎng)宜設(shè)置為285 m，列檢庫(kù)長(zhǎng)宜設(shè)置為294 m。研究認(rèn)為，庫(kù)長(zhǎng)計(jì)算中，規(guī)范要求的停車誤差應(yīng)包含在保護(hù)距離中，不應(yīng)重復(fù)計(jì)入。停車庫(kù)、列檢庫(kù)通常合設(shè)為運(yùn)用庫(kù)，庫(kù)長(zhǎng)應(yīng)按照列檢庫(kù)長(zhǎng)度取值。較常規(guī)駕駛運(yùn)用庫(kù)增加22 m。

常規(guī)駕駛模式下，一般為4～5條股道為一跨；全自動(dòng)運(yùn)行模式下，考慮隔離柵欄寬度，應(yīng)適當(dāng)增加線間距，以滿足人員通過(guò)需要，故全自動(dòng)運(yùn)行比常規(guī)運(yùn)用庫(kù)寬度有所增加。具體增加寬度與停車規(guī)模相關(guān)。

4.1.3 全自動(dòng)庫(kù)門設(shè)計(jì)

建議南方地區(qū)運(yùn)用庫(kù)不設(shè)置全自動(dòng)庫(kù)門，將軌行區(qū)使用防護(hù)柵欄隔離；北方地區(qū)因氣候原因需設(shè)置庫(kù)門時(shí)，建議設(shè)置折疊門；庫(kù)門與信號(hào)系統(tǒng)聯(lián)鎖，大門所在線路列車進(jìn)路開放時(shí)，大門應(yīng)由車輛段行車調(diào)度觸發(fā)遠(yuǎn)程控制按鍵開啟或由系統(tǒng)自動(dòng)觸發(fā)開啟，出入庫(kù)完成后自動(dòng)關(guān)閉。

4.2 月檢換輪庫(kù)

研究結(jié)合車輛段總平面布置，將三月檢、換輪合建為月檢換輪庫(kù)，位于非自動(dòng)運(yùn)行區(qū)。三月檢考慮車內(nèi)作業(yè)和車頂空調(diào)檢修的需要，庫(kù)內(nèi)設(shè)有通長(zhǎng)上車內(nèi)平臺(tái)和上車頂平臺(tái)，為方便對(duì)車下部件的檢查和清掃作業(yè)，軌道兩側(cè)設(shè)有軌行式車體下部作業(yè)臺(tái)[17-18]。換輪庫(kù)內(nèi)設(shè)貫通式出入庫(kù)線，每股道設(shè)1套換輪設(shè)備以及2個(gè)換輪臺(tái)位，滿足2個(gè)轉(zhuǎn)向架同時(shí)進(jìn)行換輪作業(yè)，換輪設(shè)備前后軌道梁有效長(zhǎng)度滿足一列車停放要求，兼顧臨修作業(yè)。

4.3 檢修庫(kù)

檢修庫(kù)位于非自動(dòng)運(yùn)行區(qū)，主要承擔(dān)單軌車輛全面檢修、重點(diǎn)檢修任務(wù)，由車體車間、轉(zhuǎn)向架車間和部件檢修車間組成。庫(kù)內(nèi)設(shè)解體組裝線，完成車輛的解編和聯(lián)掛、車體與轉(zhuǎn)向架的分離、組裝以及整車調(diào)試等作業(yè)；解體組裝線軌道梁尾部設(shè)有可移動(dòng)式轉(zhuǎn)向架脫軌梁，可以實(shí)現(xiàn)單軌轉(zhuǎn)向架的橫向過(guò)跨；另設(shè)有轉(zhuǎn)向架空載試驗(yàn)臺(tái)和水平輪壓力檢測(cè)梁，完成轉(zhuǎn)向架組裝后的試驗(yàn)任務(wù)；車體通過(guò)單軌車工藝轉(zhuǎn)向架和移車臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)列位間移動(dòng)。車體檢修臺(tái)位、轉(zhuǎn)向架檢修臺(tái)位，應(yīng)按照定位修的檢修方式，其設(shè)置數(shù)量應(yīng)滿足規(guī)模計(jì)算的檢修能力需求。部件檢修車間的場(chǎng)地按待修部件存放區(qū)、檢修作業(yè)區(qū)和修竣部件存放區(qū)合理設(shè)置，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮足夠的面積。為方便部件運(yùn)輸，采用就近布置原則，與車體檢修有關(guān)的部件維修間應(yīng)靠近車體車間布置，與轉(zhuǎn)向架檢修有關(guān)的部件維修間應(yīng)靠近轉(zhuǎn)向架車間布置[19]。

4.4 工作車庫(kù)

工作車庫(kù)承擔(dān)線路檢修工作車的停放、運(yùn)用、整備和日常維修工作以及事故列車的救援值班任務(wù)[20]。工作車車存放線納入非自動(dòng)運(yùn)行區(qū)，宜靠近檢修庫(kù)一側(cè)布置。為減少道岔數(shù)量，庫(kù)中設(shè)置移車臺(tái)連接各股道。庫(kù)內(nèi)1股道為救援車線，獨(dú)立出岔。

4.5 洗車線

洗車線位于全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)，宜靠近運(yùn)用庫(kù)一側(cè)布置。由TIAS控制實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)洗車，洗車庫(kù)控制室無(wú)人值守。洗車設(shè)備應(yīng)提供遠(yuǎn)程急?？刂乒δ?，控制終端設(shè)置于非全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)，同時(shí)應(yīng)設(shè)置視頻監(jiān)控，對(duì)洗車機(jī)工作狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控。洗車庫(kù)大門應(yīng)設(shè)置為自動(dòng)門(南方地區(qū)可不設(shè)置庫(kù)門)，與信號(hào)系統(tǒng)聯(lián)鎖。由于“出段洗”作業(yè)方式的洗車時(shí)間控制不準(zhǔn)確，影響列車出段，在實(shí)際運(yùn)營(yíng)中應(yīng)用較少，一般都是“入段洗”，通常是在白天安排退出高峰期運(yùn)營(yíng)的回段列車進(jìn)行洗車。有條件的車輛基地應(yīng)采用貫通式洗車，無(wú)條件的車輛基地宜采用入段往復(fù)式洗車，盡端式洗車線位置應(yīng)盡量避開檢修庫(kù)主要出入通道。單軌車輛洗車線按照規(guī)范要求通常設(shè)置人工補(bǔ)洗平臺(tái)，全自動(dòng)運(yùn)行模式下，應(yīng)設(shè)安全防護(hù)設(shè)施。

洗車設(shè)備前后平直線路均滿足不小于1輛車長(zhǎng)的要求，洗車線有效長(zhǎng)度滿足洗刷設(shè)備前后不小于1列車長(zhǎng)的要求，同時(shí)考慮采用全自動(dòng)運(yùn)行模式，安全保護(hù)距離20 m。常規(guī)駕駛模式下，規(guī)范規(guī)定盡端式洗車線路終端安全距離為10 m，貫通式洗車信號(hào)設(shè)備設(shè)置附加長(zhǎng)度12 m。綜上，與常規(guī)駕駛模式相比，往復(fù)式洗車，洗車庫(kù)前后線路有效長(zhǎng)度L1、L2各增加10 m，貫通式洗車有效長(zhǎng)度L2增加20 m，盡端式洗車庫(kù)后有效長(zhǎng)度L2增加10 m。洗車線有效長(zhǎng)度示意如圖11所示。

圖11 洗車線有效長(zhǎng)度示意

4.6 試車線

全自動(dòng)運(yùn)行車輛基地的試車線應(yīng)兼顧自動(dòng)駕駛和人工駕駛2種需求，可根據(jù)總平面布置需要確定其所屬區(qū)域；盡量靠近檢修庫(kù)一側(cè)布置，以減少列車調(diào)車作業(yè)時(shí)對(duì)全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)域的干擾。對(duì)于全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)域的試車線，人工試車時(shí)，可將其轉(zhuǎn)換為人工駕駛模式；對(duì)于非自動(dòng)運(yùn)行區(qū)域的試車線，同時(shí)應(yīng)配置自動(dòng)駕駛所需的通信信號(hào)等設(shè)備，以滿足全自動(dòng)試車的需要。單軌試車線需設(shè)置登車平臺(tái)、車體下部作業(yè)臺(tái)，不設(shè)檢查坑，需設(shè)過(guò)軌人行下穿通道和不小于1輛車長(zhǎng)度的硬化地面，以及安全防護(hù)措施。全自動(dòng)運(yùn)行單軌車輛基地試車線調(diào)試作業(yè)內(nèi)容包括：(1)車地通信；(2)速度軌跡的確定與校準(zhǔn)；(3)ATP制動(dòng)與牽引控制；(4)ATO控制的精度測(cè)試與校準(zhǔn)；(5)自動(dòng)駕駛測(cè)試，列車休眠、喚醒、對(duì)位停車、自動(dòng)開門關(guān)門、列車自動(dòng)換端等。

4.7 牽出線

單軌車輛段牽出線主要用于完成單軌列車由停車庫(kù)、列檢庫(kù)往返各條檢修線、換輪線、三月檢線和洗車線的轉(zhuǎn)線調(diào)車作業(yè)。在全自動(dòng)運(yùn)行車輛段，需要有一段軌道用于列車往返全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)至非自動(dòng)運(yùn)行區(qū)時(shí)的駕駛模式轉(zhuǎn)換，即轉(zhuǎn)換軌，列車跨區(qū)域調(diào)車或行車時(shí)必須經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換軌。通常可利用常規(guī)車輛段的牽出線作為轉(zhuǎn)換軌，也可以單獨(dú)設(shè)置轉(zhuǎn)換軌。全自動(dòng)運(yùn)行模式下，需在轉(zhuǎn)換軌處設(shè)置進(jìn)入司機(jī)室平臺(tái)。牽出線兼信號(hào)轉(zhuǎn)換軌有效長(zhǎng)度根據(jù)信號(hào)系統(tǒng)要求相比常規(guī)駕駛有所加長(zhǎng)，全自動(dòng)運(yùn)行牽出線有效長(zhǎng)度為：信號(hào)機(jī)安裝距離(5 m)+列車總長(zhǎng)度+安全保護(hù)距離(40 m)+調(diào)車機(jī)車長(zhǎng)度+終端安全距離(5 m)+車檔長(zhǎng)度。

4.8 備用控制中心

單軌線路按全自動(dòng)運(yùn)行設(shè)計(jì)后，一般需在車輛基地(或正線合適位置)新增設(shè)備用控制中心，且為熱備狀態(tài)。備用控制中心應(yīng)包括調(diào)度大廳、TIAS設(shè)備室、信號(hào)設(shè)備室、通信設(shè)備室、綜合網(wǎng)管室、運(yùn)行圖編輯室、UPS蓄電池室、UPS主機(jī)及饋線室等，每個(gè)設(shè)備用房需額外考慮增加精密空調(diào)位置。

5 結(jié)論

(1)在全自動(dòng)運(yùn)行模式下，提出了跨座式單軌車輛基地設(shè)計(jì)的新增要求；定性分析了單軌車輛全自動(dòng)運(yùn)行對(duì)車輛基地設(shè)計(jì)規(guī)模的影響，提出了在應(yīng)對(duì)相同客流量的條件下，運(yùn)用車和檢修車將減少；而在達(dá)到系統(tǒng)運(yùn)行能力的情況下，車輛基地停車規(guī)模將增大；并將影響單軌車輛檢修規(guī)程，從而影響車輛基地設(shè)計(jì)規(guī)模。

(2)在全自動(dòng)運(yùn)行模式下，對(duì)跨座式單軌車輛基地總平面布置進(jìn)行了深入研究。在全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)和非自動(dòng)運(yùn)行區(qū)劃分的條件下，全面總結(jié)出了順接并列布置、順接縱列布置、倒裝逆向布置和貫通式布置4種段型，8種平面布置方案，提出了全自動(dòng)運(yùn)行單軌車輛基地平面布置的新思路，并對(duì)各種方案的特點(diǎn)及適應(yīng)城市規(guī)劃地塊的情形進(jìn)行了系統(tǒng)分析，為后續(xù)類似工程設(shè)計(jì)提供參考借鑒。

(3)在全自動(dòng)運(yùn)行模式下，對(duì)跨座式單軌車輛基地運(yùn)用庫(kù)、月檢換輪庫(kù)、檢修庫(kù)、工作車庫(kù)、洗車線、試車線、牽出線等運(yùn)用檢修設(shè)施以及新增備用控制中心的設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討，包括全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)安全防護(hù)設(shè)施的設(shè)計(jì)、運(yùn)用庫(kù)庫(kù)中下穿通道的設(shè)計(jì)、單軌列車停車所需的安全距離、運(yùn)用庫(kù)尺寸計(jì)算方法、試車線調(diào)試作業(yè)內(nèi)容、洗車線長(zhǎng)度、牽出線長(zhǎng)度和備用控制中心等內(nèi)容，為進(jìn)一步研究打下了良好基礎(chǔ)。