地鐵車輛大架修基地?cái)U(kuò)容改造設(shè)計(jì)探討

王薪

（中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，成都 610031）

1 引言

根據(jù)GB 50157—2013《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，車輛基地設(shè)計(jì)應(yīng)初、近、遠(yuǎn)期結(jié)合，分期實(shí)施。國(guó)內(nèi)各家設(shè)計(jì)單位均是按近期規(guī)模設(shè)計(jì)，遠(yuǎn)期規(guī)模預(yù)留【1】。隨著地鐵運(yùn)營(yíng)時(shí)間越來(lái)越長(zhǎng)，早期建成的車輛基地陸續(xù)進(jìn)入到擴(kuò)容改造階段。

擴(kuò)容改造項(xiàng)目沒(méi)有專門的設(shè)計(jì)規(guī)范，設(shè)計(jì)單位通常是根據(jù)先期預(yù)留的遠(yuǎn)期建設(shè)方案或是運(yùn)營(yíng)單位提出的改造方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。

本文依托廣州地鐵魚珠車輛段大架修基地?cái)U(kuò)容改造設(shè)計(jì)，深入分析魚珠車輛段大架修檢修能力不足的原因，提出了區(qū)別于設(shè)計(jì)單位先期預(yù)留以及運(yùn)營(yíng)單位提出的擴(kuò)容改造方案，獲得了業(yè)主及運(yùn)營(yíng)單位的認(rèn)可，在此基礎(chǔ)上提出了大架修基地?cái)U(kuò)容改造設(shè)計(jì)的基本思路，供設(shè)計(jì)單位在改造及新建車輛大架修基地設(shè)計(jì)時(shí)參考。

2 魚珠車輛段大架修規(guī)模

廣州地鐵5 號(hào)線魚珠車輛段是廣州地鐵線網(wǎng)中惟一的直線電機(jī)車輛大架修基地，其功能定位為承擔(dān)廣州地鐵線網(wǎng)4、5、6 號(hào)線直線電機(jī)車輛的大架修任務(wù)。該段于2009 年12 月竣工交驗(yàn)，至今已運(yùn)營(yíng)10a。

2.1 大架修設(shè)計(jì)規(guī)模

根據(jù)廣州市軌道交通5 號(hào)線首期工程（滘 口至文園段）初步設(shè)計(jì)文件，魚珠車輛段大架修設(shè)計(jì)規(guī)模如表1 所示，近期大架修設(shè)計(jì)規(guī)模為6 列位（4 輛編組），遠(yuǎn)期大架修規(guī)模為7 列位（4 輛編組）【2】。

表1 魚珠車輛段大架修設(shè)計(jì)規(guī)模

魚珠車輛段既有檢修主廠房如圖1 所示，大架修庫(kù)內(nèi)設(shè)有 4 條大架修線，分別為 L4、L5、L6、L7 道，L5 道近期是預(yù)留固定式架車機(jī)基礎(chǔ)。大架修作業(yè)時(shí)，L4、L5、L6 道共同承擔(dān)車輛的架落車及連掛組編作業(yè)，L7 道作為架修列位，采用定位檢修模式。

車體檢修間設(shè)有12 個(gè)車體檢修臺(tái)位，加上大架修庫(kù)內(nèi)4 條大架修線，合計(jì)為近期 6 列位（4 輛編組），遠(yuǎn)期 7 列位（4輛編組）的大架修設(shè)計(jì)規(guī)模。

圖1 魚珠車輛段既有檢修主廠房組合示意圖

2.2 運(yùn)營(yíng)實(shí)際測(cè)算規(guī)模

魚珠車輛段運(yùn)營(yíng)單位目前每年最多可以完成24 列車（6 輛編組）直線電機(jī)車輛的大架修任務(wù)，折算后約為4 列位（4 輛編組）的大架修規(guī)模。但每年實(shí)際需要完成32 列車（6 輛編組）的大架修任務(wù)，折算后為5.32 列位（4 輛編組）的大架修規(guī)模。因此，運(yùn)營(yíng)單位認(rèn)為魚珠車輛段實(shí)際大架修能力只有4 列位（4 輛編組），無(wú)法滿足需求，近期缺口 2 列位（4 輛編組），遠(yuǎn)期存在近3 列位（4 輛編組）的缺口。

3 魚珠車輛段大架修能力不足的原因分析

大架修能力是否滿足需求，取決于檢修工作量與檢修臺(tái)位規(guī)模是否匹配。本文將從設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)2 個(gè)角度分析影響檢修工作量和檢修臺(tái)位的基本因素，找出能力不足的原因。

3.1 檢修工作量

3.1.1 檢修工作量的計(jì)算

目前，世界各國(guó)地鐵車輛的大架修基本上都采用計(jì)劃預(yù)防性檢修制度，其檢修工作量可根據(jù)檢修周期進(jìn)行計(jì)算，按走行里程周期計(jì)算公式如下【3】：

式（1）、式（2）中，Lo為車輛大修工作量，列/a；Lh為車輛架修工作量，列/a；Ma為列車年走行里程，104km；Co為大修周期，104km；Ch為架修周期，104km。

在列車年走行里程數(shù)一定的情況下，檢修周期決定了檢修工作量的大小。

3.1.2 檢修周期的取值

1）設(shè)計(jì)單位采用的檢修周期

設(shè)計(jì)單位采用規(guī)范規(guī)定的數(shù)據(jù)，魚珠車輛段設(shè)計(jì)單位采用的大架修檢修周期如表2 所示，與CJJ 167—2012《城市軌道交通直線電機(jī)牽引系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》一致【4】。

表2 直線電機(jī)車輛檢修修程和檢修周期

2）運(yùn)營(yíng)單位實(shí)際使用的檢修周期

國(guó)內(nèi)各城市地鐵運(yùn)營(yíng)單位在制定車輛大架修實(shí)施計(jì)劃時(shí)，其檢修周期通常取決于以下因素：

（1）車輛制造廠提供的車輛維修手冊(cè)；

（2）車輛的技術(shù)條件和制造質(zhì)量；

（3）線網(wǎng)內(nèi)既有車輛大架修檢修周期；

（4）本線線路條件、車輛實(shí)際運(yùn)用狀態(tài)；

（5）檢修人員的技術(shù)水平和經(jīng)驗(yàn)。

魚珠車輛段運(yùn)營(yíng)單位實(shí)際使用的大架修檢修周期如表3所示。

表3 運(yùn)營(yíng)單位大架修檢修周期

根據(jù)式（1）、式（2）可知，設(shè)計(jì)單位計(jì)算采用的檢修周期與運(yùn)營(yíng)單位實(shí)際使用的檢修周期上限差異不大，因此，設(shè)計(jì)單位與運(yùn)營(yíng)單位計(jì)算的檢修工作量差別不大。

3.2 檢修臺(tái)位

GB 50157—2013《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》中未給出檢修臺(tái)位計(jì)算公式，但各設(shè)計(jì)單位基本上都采用以定位修工藝為基礎(chǔ)的計(jì)算辦法，計(jì)算公式如下：

式中，Bo為大修臺(tái)位數(shù)，列位；Lo為車輛大修工作量，列/a；To為大修庫(kù)停時(shí)間，d；250 為年工作時(shí)間，d；1.1 為檢修不平衡系數(shù)值。

式中，Bh為架修臺(tái)位數(shù)，列位；Lh為車輛架修工作量，列/a；Th為架修庫(kù)停時(shí)間，d；250 為年工作時(shí)間，d；1.1 為檢修不平衡系數(shù)值。

在檢修工作量一定的情況下，檢修停時(shí)決定了檢修臺(tái)位計(jì)算值的大小。

3.3 原因分析

從檢修工作量和檢修臺(tái)位的計(jì)算公式可知，設(shè)計(jì)單位與運(yùn)營(yíng)單位在檢修工作量的計(jì)算上差異不大，現(xiàn)將檢修臺(tái)位計(jì)算方法和檢修停時(shí)做進(jìn)一步分析。

3.3.1 檢修臺(tái)位計(jì)算

在檢修臺(tái)位的計(jì)算上，設(shè)計(jì)單位采用的是定位修工藝為基礎(chǔ)的計(jì)算方法，但魚珠車輛段運(yùn)營(yíng)單位實(shí)際作業(yè)采用的是移位作業(yè)工藝。根據(jù)相關(guān)研究結(jié)論，在大架修共線作業(yè)時(shí)，設(shè)計(jì)單位計(jì)算值應(yīng)考慮臺(tái)位利用率折減。

由于設(shè)計(jì)單位在魚珠車輛段的設(shè)計(jì)規(guī)模計(jì)算上沒(méi)有考慮任何利用率折減，運(yùn)營(yíng)單位移位作業(yè)時(shí)由于檢修臺(tái)位得不到充分利用，引起設(shè)計(jì)檢修臺(tái)位不滿足運(yùn)營(yíng)實(shí)際需求。

3.3.2 檢修停時(shí)

設(shè)計(jì)單位計(jì)算采用的大修停時(shí)為24d，架修停時(shí)為18d，但運(yùn)營(yíng)單位實(shí)際的大修停時(shí)為32d，架修停時(shí)為30d。運(yùn)營(yíng)單位實(shí)際檢修停時(shí)比設(shè)計(jì)單位采用的檢修停時(shí)要長(zhǎng)，引起檢修臺(tái)位占用時(shí)間長(zhǎng)，設(shè)計(jì)臺(tái)位不滿足運(yùn)營(yíng)實(shí)際需求。

影響大架修檢修停時(shí)的主要因素有維修模式、大架修工藝流程、部件維修能力、檢修人員的水平和經(jīng)驗(yàn)等。

1）維修模式

在檢修臺(tái)位的計(jì)算中，設(shè)計(jì)單位采用的檢修停時(shí)是規(guī)范上的時(shí)間，該檢修停時(shí)是按部件互換修來(lái)確定的。魚珠車輛段運(yùn)營(yíng)單位在大架修時(shí)，目前還無(wú)法做到全部部件按互換修理。由于現(xiàn)車修理比換件修理的檢修作業(yè)時(shí)間要長(zhǎng)，因此，引起運(yùn)營(yíng)單位實(shí)際檢修停時(shí)比設(shè)計(jì)單位采用的時(shí)間要長(zhǎng)。

2）大架修工藝流程

大架修工藝流程是否順暢，檢修主廠房工藝設(shè)計(jì)是否合理，將直接影響大架修的作業(yè)時(shí)間。魚珠車輛段運(yùn)營(yíng)單位實(shí)際作業(yè)大架修檢修工藝流程如圖2 所示。從檢修流程中可以看出以下不足：

（1）運(yùn)營(yíng)單位在大架修作業(yè)時(shí)沒(méi)有使用L7 道。設(shè)計(jì)單位在設(shè)計(jì)時(shí)將L7 道作為1 列位（4 輛編組）的架修列位，采用定位修工藝。由于運(yùn)營(yíng)單位實(shí)際使用的是移位作業(yè)，L7 道未與移車臺(tái)連通，無(wú)法實(shí)現(xiàn)移位作業(yè)，運(yùn)營(yíng)單位將該線僅用于工藝轉(zhuǎn)向架和輪對(duì)存放線，造成了1 列位（4 輛編組）的架修列位閑置。

（2）車輛稱重后需要轉(zhuǎn)線到L4、L5 道才能連掛組編。設(shè)計(jì)單位在設(shè)計(jì)時(shí)將L6 道作為1 列位（4 輛編組）的大架修列位，未考慮車輛檢修后稱重需求，運(yùn)營(yíng)單位進(jìn)駐后將L6 道改造為稱重線，稱重設(shè)備布置位置位于第3 節(jié)車，造成檢修車輛稱重后無(wú)法在本線連掛組編，需要轉(zhuǎn)線到L4、L5 道才能連掛組編，作業(yè)流程不順，作業(yè)時(shí)間加長(zhǎng)，同時(shí)，影響了L4 道的架落車作業(yè)。

（3）車體線是1 線2 列位，大架修車輛整列架車后，車體需要頻繁轉(zhuǎn)線，增加作業(yè)時(shí)間。

圖2 魚珠車輛段既有大架修檢修工藝流程圖

大架修工藝流程不順，檢修主廠房工藝設(shè)計(jì)不盡合理，使得運(yùn)營(yíng)單位實(shí)際作業(yè)時(shí)間比設(shè)計(jì)單位采用的作業(yè)時(shí)間要長(zhǎng)。

3）部件維修能力

由于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在不同時(shí)期，車輛部件均有不同程度升級(jí)改造，或是不同廠家、品牌的部件，存在不同的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在檢修時(shí)無(wú)法通用，需要考慮不同的檢測(cè)工藝、更大的周轉(zhuǎn)件存放和檢修場(chǎng)地。

根據(jù)目前魚珠車輛段實(shí)際運(yùn)營(yíng)現(xiàn)狀，在年大架修24 列（6 輛編組）直線電機(jī)車輛，即4 列位（4 輛編組）的大架修規(guī)模時(shí)，車輛部件維修能力已無(wú)富裕。隨著檢修工作量的增加，部件維修能力將直接制約大架修作業(yè)時(shí)間。

4）檢修人員的水平和經(jīng)驗(yàn)

近年來(lái)，我國(guó)各城市地鐵發(fā)展較快，地鐵車輛段大架修普遍缺少有經(jīng)驗(yàn)和高水平的檢修人員。大架修檢修水平和檢修人員經(jīng)驗(yàn)還在不斷積累和提高階段，客觀上引起運(yùn)營(yíng)單位檢修作業(yè)時(shí)間比設(shè)計(jì)單位采用的作業(yè)時(shí)間要長(zhǎng)【5】。

從以上分析可知，移位作業(yè)時(shí)運(yùn)營(yíng)單位還無(wú)法做到檢修臺(tái)位的完全利用，使得部分檢修臺(tái)位閑置。運(yùn)營(yíng)單位的維修模式不同、檢修工藝不順、部件維修能力和人員水平經(jīng)驗(yàn)不足，使得運(yùn)營(yíng)單位實(shí)際檢修停時(shí)比設(shè)計(jì)單位計(jì)算值要大，這些是引起魚珠車輛段大架修能力不足的主要原因。

4 魚珠車輛段大架修擴(kuò)容改造設(shè)計(jì)方案

根據(jù)前述分析，在影響大架修能力的諸多因素中，檢修周期、維修模式、檢修人員水平和經(jīng)驗(yàn)屬于運(yùn)營(yíng)單位管理范疇，隨著國(guó)內(nèi)車輛制造水平的不斷提高，檢修人員的水平和經(jīng)驗(yàn)不斷積累，運(yùn)營(yíng)單位的管理水平不斷改進(jìn)，設(shè)計(jì)單位和運(yùn)營(yíng)單位在大架修理念和計(jì)算方法以及數(shù)據(jù)上終將會(huì)形成一致。

擴(kuò)容改造設(shè)計(jì)應(yīng)立足現(xiàn)狀，本著節(jié)省工程投資，減少運(yùn)營(yíng)干擾，從改進(jìn)大架修作業(yè)工藝，提升部件維修能力，提高作業(yè)效率入手，以期達(dá)到提高檢修能力的目的。

主要設(shè)計(jì)方案如圖 3 所示【6】：

1）利用大修/架修庫(kù)內(nèi)原L5 股道預(yù)留的固定式架車機(jī)基坑，新增1 組4 輛編組固定式架車機(jī)；

2）L6 股道稱重設(shè)備位置前移，使得入庫(kù)端可以停放1 列4 輛編組列車，并新增1 組4 輛編組移動(dòng)式架車機(jī)，改造L6 股道為稱重兼架落車線；

3）車體線（T1～T5）長(zhǎng)度按每條線停放4 節(jié)車輛長(zhǎng)度考慮，由原50.9m 延長(zhǎng)到90m；

4）原車體線T6 改造為工藝轉(zhuǎn)向架存放線；

5）將魚珠車輛段既有的物資總庫(kù)改造為部件檢修間，并新建物資總庫(kù)，對(duì)檢修主廠房?jī)?nèi)的輔助生產(chǎn)車間進(jìn)行改造，將電器檢修間、金工間、電子檢修間、車間備品庫(kù)遷入部件檢修間，擴(kuò)大空調(diào)檢修間、門窗檢修間、轉(zhuǎn)向架及輪對(duì)軸承間的面積；

圖3 魚珠車輛段檢修主廠房擴(kuò)容改造設(shè)計(jì)方案示意圖

6）將靜調(diào)線L10 改造成零軌，增加調(diào)試能力。

改造后的大架修檢修工藝流程如圖4 所示，較改造前主要有以下改進(jìn)：

1）大架修工藝流程更加順暢。通過(guò)調(diào)整稱重設(shè)備位置，檢修車輛稱重后可直接組編，不需要再次轉(zhuǎn)線。通過(guò)延長(zhǎng)車體線到4 輛編組長(zhǎng)度后，每條線可停放1 列車（4 輛編組）車體檢修，減少車體頻繁轉(zhuǎn)線。

2）部件檢修能力得到提升。通過(guò)新建物資總庫(kù)，將原物資總庫(kù)改建為部件檢修車間，新增部件檢修場(chǎng)地面積4 493.8m2，大大提升了部件檢修能力。

3）大架修檢修能力得到提升。通過(guò)擴(kuò)容改造，魚珠車輛段檢修主廠房新增了2 組4 輛編組架車機(jī)，擴(kuò)建了10 臺(tái)位的車體檢修線，新增1 條6 輛編組的靜調(diào)線，新增1 條42m 長(zhǎng)的工藝轉(zhuǎn)向架存放線。

大架修庫(kù)內(nèi)L4、L5 道為架落車臺(tái)位，L6 道為稱重兼架落車臺(tái)位，L7 道未與移車臺(tái)連通，無(wú)法實(shí)現(xiàn)移位作業(yè)，不計(jì)列為大架修能力。

車體檢修間設(shè)有20 個(gè)車體檢修臺(tái)位，加上大架修庫(kù)內(nèi)3條大架修線，合計(jì)為8 列位（4 輛編組）的大架修設(shè)計(jì)規(guī)模。按大架修共線作業(yè)，設(shè)計(jì)值考慮0.5 列位利用率折減，同時(shí)考慮不同編組列車檢修臺(tái)位利用率折減問(wèn)題，改造后實(shí)際新增大架修列位約3 列位（4 輛編組），滿足線網(wǎng)遠(yuǎn)期需求。

圖4 魚珠車輛段擴(kuò)容改造后大架修檢修工藝流程圖

5 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)分析廣州地鐵5 號(hào)線魚珠車輛段大架修檢修能力不足的原因，對(duì)比研究設(shè)計(jì)單位和運(yùn)營(yíng)單位對(duì)檢修工作量、檢修臺(tái)位、大架修工藝、部件維修的不同認(rèn)識(shí)，得出以下結(jié)論：

1）由于運(yùn)營(yíng)單位前期檢修水平、經(jīng)驗(yàn)及管理水平不夠，檢修停時(shí)比規(guī)范和設(shè)計(jì)單位采用的數(shù)值要大，造成檢修臺(tái)位占用時(shí)間加長(zhǎng)，與檢修工作量不匹配；

2）運(yùn)營(yíng)單位大架修普遍采用移位修工藝，設(shè)計(jì)單位的檢修臺(tái)位計(jì)算是基于定位修工藝，如果不考慮臺(tái)位利用率折減，將造成檢修臺(tái)位的計(jì)算值不滿足實(shí)際需求；

3）大架修檢修主廠房的工藝設(shè)計(jì)應(yīng)該基于運(yùn)營(yíng)單位實(shí)際采用的移位修工藝，避免造成檢修設(shè)施閑置浪費(fèi)；

4）部件維修能力是大架修檢修能力的重要組成部分，部件維修能力不足，會(huì)引起檢修停時(shí)的增加，造成大架修能力不足；

5）擴(kuò)容改造設(shè)計(jì)應(yīng)有針對(duì)性，不能照搬遠(yuǎn)期預(yù)留或是運(yùn)營(yíng)單位提出的方案，找出能力不足的原因，提出針對(duì)性方案是改造設(shè)計(jì)的基本思路。