城市軌道交通全自動運行地下車輛基地設計研究與實踐

王高琛，鄭文璽，曹宏宇，邱禹銘，肖菁漾，趙 軍

（1. 中鐵二院工程集團有限責任公司，四川成都 610031；2. 深圳市地鐵集團有限公司，廣東深圳 518026）

全自動運行系統是城市軌道交通（以下簡稱“城軌”）列車運行控制系統的發展趨勢。截至2020年，全球新建城軌線路中有75%采用全自動運行系統，改造線路中也有40%采用該系統。國內主要城市已將城軌全自動運行系統建設納入規劃。深圳地鐵13號線是深圳地鐵首批次開工建設的全自動運行線路之一。本文將結合深圳地鐵13號線內湖停車場工程實際情況，對如何使全地下建設城軌車輛基地在用地條件苛刻的情況下滿足全自動運行需求的工程設計重難點進行探討，以期為后續類似項目工程設計提供借鑒和參考。

1 工程概況

深圳地鐵13號線全長約45 km，均為地下線，共設車站29座，平均站間距約1.6 km。車輛基地按1段1場布置，分別為公明車輛段和內湖停車場。其中，內湖停車場位于深圳人才公園內湖南岸、科苑路以東、沙河西路以西、東濱路以北，長約720 m，寬約200 m，占地面積約9.7 hm2，為全地下停車場。總平面采用盡端式布置方案，運用庫從北至南依次設置停車列檢線10條（1 線1列位）、雙周三月檢線2條、定修線1條、臨修/鏇輪線1條、調機工程車線2條，運用庫尾部設置運轉綜合樓，咽喉區南側設置物資倉庫、綜合樓、維修樓、牽引降壓混合變電所、消防泵房，咽喉區北側設置洗車機棚及控制室，如圖1所示。其場址地面現狀為深圳人才公園，西側為高檔住宅和商務寫字樓，南側為深圳灣口岸，工程建成后將恢復地面公園。該停車場位于填海區域，地下水位高，地質條件差。

圖1 內湖停車場總平面布置

2 內湖停車場功能定位分析

2.1 過渡期基本功能定位

由于建設時序原因，深圳地鐵第四期建設規劃中政府批復同意建設的13號線范圍內的車輛基地僅有內湖停車場。因此，在公明車輛段建成之前，內湖停車場的功能及規模需滿足13號線初期（開通3年）運營的基本要求，功能定位為臨時過渡車輛段，相較于普通停車場主要有以下布局調整。

（1）為承擔線路開通初期的車輛運用和檢修任務，內湖停車場增設1列位定修和1列位臨修及試車線。車輛部件維修、設備維修等任務由線網既有車輛段承擔。停車場需具備利用汽車運輸大部件的條件。

（2）內湖停車場由于用地條件極為苛刻，無法滿足初期配屬列車的停放要求，部分列車需停放在配線處。

（3）內湖停車場擴大車輛檢修、綜合維修等用房規模，并設置1處備用運行控制中心（OCC）用房。

（4）受全地下停車場消防要求的限制，內湖停車場不設置食堂，只保留1處配餐室和就餐間，采用社會化配餐服務。

2.2 過渡期后功能定位分析

在13號線北延公明車輛段建成后，為實現檢修資源集中設置、作業效率大幅提升的目標，設計人員在統籌考慮13號線全線車輛檢修運用及工藝設備配置需求后，對內湖停車場為滿足臨時過渡車輛段功能而配置的工藝設備進行如下處理。

（1）不落輪鏇床。為滿足線路開通時的車輪鏇修（以下簡稱“鏇輪”）作業需求，內湖停車場配置1臺單軸不落輪鏇床。根據鏇輪工作量計算，全線初期需鏇修臺位1.28個、遠期需鏇修臺位1.69個，因此公明車輛段需配置不落輪鏇床以補足鏇輪能力缺口。若公明車輛段配置雙軸不落輪鏇床，則全線鏇輪作業能力富余，且需對內湖停車場內的單軸不落輪鏇床進行資產安置，以避免設備閑置。因此，設計人員考慮保留內湖停車場單軸不落輪鏇床，并在公明車輛段配置1臺單軸不落輪鏇床。由于內湖停車場保留了不落輪鏇床，考慮到鏇輪作業后須進行輪徑調整，故保留其試車線，不做其他用途。

（2）移動式架車機和轉向架轉盤。為滿足整列車架車需要，內湖停車場臨修線配置8組移動式架車機。公明車輛段建成后，內湖停車場與公明車輛段之間的線路長約31 km，考慮到若列車在線路南段發生故障，無法及時送往公明車輛段進行臨修處理，故保留內湖停車場的移動式架車機，用于臨修作業，以實現對既有設備的最大化利用。該移動式架車機可與轉向架轉盤配合使用，實現轉向架換端功能，減少車輪偏磨。

（3）起重機。內湖停車場定/臨修庫設置了2 t和10 t起重機各1臺。由于定/臨修庫前設置的不落輪鏇床被保留，因此需保留2 t起重機以滿足標準輪對吊裝作業需求。同時，因內湖停車場仍具備臨修作業功能，所以10 t起重機也無需搬遷。

（4）其他設備。考慮到內湖停車場仍保留臨修、鏇輪等作業內容，蓄電池叉車、蓄電池搬運車、物資存儲設備等輔助生產設備也無需搬遷和改造。

從對上述工藝設備的處理可知，內湖停車場在過渡期后除承擔配屬車輛的停放、運用管理、清潔整備及日常檢查等任務外，仍保留了某些車輛段功能，如臨時故障處理、換件檢修及均衡修的部分作業內容。

3 全自動運行相關功能設計

3.1 全自動運行分區

深圳地鐵13號線按照全線全自動運行的標準進行設計，內湖停車場為全自動運行停車場。其洗車線、停車列檢線、雙周三月檢線及運用庫前道岔區域為全自動運行區，定修線、臨修線、調機工程車線為人工駕駛區。全自動運行區由車輛段控制中心（DCC）或OCC控制，DCC按照自動化運行要求設計。

3.2 全自動運行線路長度

全自動運行線路長度需根據列車自動駕駛（ATO）系統保護區段的要求進行加長。其中，運用庫停車列檢線按1線1列位設計，長度為2（庫前通道寬度）+ 2（檢查坑與車頭之間距離）+ 185.6（8A編組列車長度）+ 15（安全距離）+ 2（車擋安裝距離）+ 2.8（庫尾通道寬度）=209.4 m。洗車線采用咽喉區八字式布置， 洗車牽出線有效長度增加安全距離15 m。

3.3 全自動運行作業流程

內湖停車場列車全自動運行作業流程如圖2所示。考慮到其受用地條件限制無法設置信號轉換軌，且雖具備定/臨修、鏇輪及試車功能，但作業頻率相對較低，可將場內線路全部劃分為全自動運行區，如需開展定/臨修、鏇輪及試車等作業，可在早晚高峰期之間無收發車作業時，將停車場信號系統降級為人工駕駛模式，通過人工駕駛或調機將列車從停車列檢庫牽引至相應區域進行作業，以實現定/臨修、鏇輪及試車功能。

圖2 列車全自動運行作業流程

3.4 全自動運行安全防護

運用庫庫前不設庫門，以防止列車出入庫時與庫門碰撞。庫內每2股道設置1處防護分區，采用金屬圍欄分隔。運用庫庫尾設庫門，方便作業人員進入防護分區。當作業人員進入防護分區時，防護分區對應股道上的列車禁止移動。此外，停車場配置有綜合自動化管理系統，對場內門禁系統進行統一管理，以確保作業人員的安全。金屬圍欄及實體墻在運用庫中部設置門體，平時關閉，火災等緊急情況時可聯動開啟，用于人員疏散。

4 消防設計

4.1 消防設計難點

內湖停車場為地下停車場，主要存在以下消防設計難點。

（1）目前暫無關于地下停車場環形消防車道排煙條件的明確規范。

（2）受工藝布置及地面公園景觀的限制，運用庫無條件設置直通地面的安全出口。

4.2 消防設計方案

針對上述消防設計難點，設計人員開展防火設計優化專題研究，形成了一套行之有效的消防設計方案，具體如下。

4.2.1 消防車道

內湖停車場消防車道設置情況如圖3所示。咽喉道岔區及辦公管理區的洗車機棚及控制室、牽引降壓混合變電所、綜合樓、維修樓、物資倉庫前均設置消防車道，以使消防車能夠直接到達并開展救援。除洗車機棚控制室區域的消防車道寬度為4 m外，其他區域消防車道寬度均不小于7 m。運用庫環形消防車道上方頂板開孔率為30%，開口間距不大于60 m，其他區域消防車道上方頂板開孔率大于15%，開口間距不大于60 m。此外，綜合樓、維修樓、物資倉庫兩側設置開敞下沉廣場，以便人員疏散及消防救援。

圖3 內湖停車場消防車道設置

運用庫環形消防車道外圍設置消防疏散樓梯7處，保證消防車道任意一點到疏散樓梯間的疏散距離不超過60 m。在運用庫環形消防車道最不利的4個角處增設消防電梯，以便消防隊員快速到達火災現場。消防疏散樓梯及電梯設置如圖4所示。

圖4 消防電梯及疏散樓梯設置

4.2.2 安全疏散設施

停車場內運用庫的使用功能明確，火災危險性低，庫內設置自動滅火系統。庫區開向消防車道的門可作為人員向庫外消防車道疏散的安全出口。庫中的相鄰防火分區之間設置甲級防火門，其可在某一防火分區著火時阻斷火勢蔓延，并成為人員借用相鄰防火分區逃生的安全出口。庫中任意一點至最近安全出口的最遠行走距離不超過60 m。運用庫安全疏散設施設置如圖5所示。

圖5 內湖停車場運用庫安全疏散設施設置（單位：m）

運用庫內金屬圍欄上的門體設置門禁系統，并與火災報警系統（FAS）聯動。在正常情況下，該門不允許使用，保持常閉狀態，以滿足全自動運行防護分區要求；當火災發生時，該門門禁系統由FAS系統觸發并自動釋放，實現對門體的開啟操作。庫內門禁設置如圖6所示。

圖6 庫內門禁設置（單位：m）

5 舒適性及安全性設計

5.1 地下空間照明及自然采光設計

在滿足地下空間照明需求方面，內湖停車場設計人員通過選擇合理的照明方式，在各個功能區域采用合適的照明燈具（所選燈具均為LED光源），并準確控制照度、功率密度、亮度、炫光等各項照明指標，以達到舒適照明的目標。此外，設計人員還將地下空間照明與室內設計完美結合，充分利用照明手段分割或凸顯建筑內部空間。其照明效果如圖7所示。

圖7 地下空間照明效果

在綠色節能方面，設計人員在盡可能降低照明功率密度以減少照明能耗的同時，充分利用環形消防車道開孔及下沉廣場引入自然光源，踐行綠色節能理念。內湖停車場共設置出地面樓梯間12個、下沉廣場3處（面積1 250 m2）、風亭組3 組、采光通風井22組（面積2 700 m2），既有效改善了作業人員的工作環境，又通過自然采光達到了節能降耗的目的。

此外，內湖停車場設計人員還在設計中引入智能化理念，通過對不同環境實施有針對性的照明控制，實現智慧、節能、舒適照明。

5.2 地下空間通風空調設計

內湖停車場的通風系統設置情況如下：運用庫、變電所、消防泵房等設置獨立的機械排風系統；設有氣體滅火裝置的環控電控室、弱電房間等設置氣體滅火后排風系統；辦公室、值班室等人員房間設置新風系統；公共衛生間設置機械通風系統，集中排出濁氣。

其空調系統設置情況如下：定/臨修庫、雙周三月檢庫、調機工程車庫等設置移動崗位空調；辦公室、會議室、更衣室、維修工區等人員房間設置多聯機空調系統加新風系統；綜合監控室、環控電控室、弱電房間等設備用房設置多聯機空調系統加新風系統；分散房間設置分體空調。

5.3 地下空間排水及防淹設計

內湖停車場地下空間設置排水溝系統及8處集水坑，用于收集和排除雨水、地面沖洗水等，以保障排水通暢，防止發生積水。排水溝系統中的水可就近匯入集水坑，并通過排水泵排入城市排水管網。排水溝系統及集水坑的設計暴雨重現期為50年，并按100年重現期對雨水量和排水泵組排水能力進行校核。

根據QB/SZMC 10602-2019《深圳地鐵新線段場建設標準》第6.1.3條“全地下及半地下車輛基地周邊防洪（淹）墻、道路出入口標高設計原則按照百年一遇內澇及防洪水位中的推薦值+0.5 m安全值考慮”的規定，內湖停車場100年一遇防澇水位為黃海高程5.34 m，因此內湖停車場的道路出入口設計標高應不低于5.34 + 0.5 = 5.84 m。次出入口銜接科苑大道處標高為5.1 m，通過一段反坡上升至5.9 m后下降至負一層場內道路。主出入口銜接東濱路處標高為5.74 m，通過一段反坡上升至6.04 m后下降至負一層場內道路。上述2 個出入口的設計標高均滿足防洪澇要求。

5.4 地下空間裝修設計

（1）辦公室、會議室墻面選用白色無機涂料，地面使用米色系地磚，吊頂采用穿孔鋁板，整體裝修風格簡單、標準，空間干凈、清爽，如圖7a、7c所示。

（2）停車列檢庫墻面以白色無機涂料為主要涂料，墻裙采用藍色和淺藍色無機涂料，柱子采用綠色和淺綠色無機涂料，通過色塊區分墻面和柱子，并點綴空間，通過色彩的規律變化使空間更活潑。走道墻面選用白色無機涂料并點綴淺藍色條紋，地面采用米色系地磚。二者的裝修效果如圖8所示。

圖8 停車列檢庫及走道裝修效果

（3）定/臨修庫及調機工程車庫的墻面以白色無機涂料為主要涂料，墻裙通過藍色和淺藍色無機涂料組合裝飾空間，色彩的規律變化可起到區分空間的作用，整體裝修風格統一、清爽且有趣味性，如圖9所示。

圖9 定/臨修庫及調機工程車庫裝修效果

（4）下沉廣場墻面選用真石漆，地面選用工字縫花崗巖石材鋪貼，立面做整體考慮，配置具有藝術感的照明燈具、花池、座椅、玻璃雨棚等，各項設計都體現人性化理念，在滿足各項功能需求的同時，給人以美的享受，如圖10所示。

圖10 下沉廣場裝修效果

6 結論及建議

本文結合深圳地鐵13號線內湖停車場工程實際情況，探討城軌全自動運行地下車輛基地設計的關鍵問題，得出以下結論和建議。

（1）針對停車場因建設時序先于車輛段建設的情況，可以考慮為停車場增加部分車輛段功能，以滿足初期開通運營的需要，并在車輛段建成后分析既有停車場的工藝設備配置，根據其新的功能定位對其工藝設備配置進行調整和合理利用，以實現資源利用的最大化，減少工程投資。

（2）全自動運行車輛基地在定/臨修、鏇輪、試車等作業頻率較低的情況下，可將場內線路全部劃分為全自動運行區。如需開展定/臨修、鏇輪、試車等作業，可利用早晚高峰期之間無收發車時，將停車場信號系統降級為人工駕駛模式，再通過人工駕駛或調機將車輛從停車列檢庫牽引至相應區域進行作業。

（3）地下車輛基地對消防車道、安全疏散設施等有著較高要求，需設置大量的消防開孔、疏散樓梯、消防電梯等，這雖然會影響上蓋物業開發及公園景觀效果，但可改善地下空間中員工的作業環境。

（4）通過采用合理、得體的裝修設計，可提升地下車輛基地的美學品味。通過引入智能照明、崗位空調、多聯機空調系統及新風系統等舒適性措施，可有效改善地下空間中員工的作業條件。通過進行科學的防淹、防洪澇設計，能夠確保地下停車場安全可靠運營。