直线电机大架修车辆段检修主厂房设计
摘 要: 研究目的: 广州地铁五号线鱼珠车辆段是我国第一座直线电机大架修车辆段，检修主厂房既承担直线电机车辆大架修任务，又同时设置国内第 1 条融合 A、B、L 三种车型的轮对检修作业线，针对直线电机车辆的特点，检修主厂房工艺设计对直线电机车辆检修模式、检修制度、轮对作业线柔性化设计进行研究，为今后国内直线电机大架修车辆段检修主厂房工艺设计提供了重要的参考标准。
研究结论: 直线电机车辆检修模式采用大修、段修合修制;检修周期比普通轮轨车辆检修周期延长约30%;检修主厂房组合以大架修库为主体进行设计，主要检修车间均靠近大架修库;轮对检修作业线采用柔性化设计，可同时满足三种车型轮对检修要求。
关键词: 直线电机;大架修;检修主厂房;工艺设计
1 概述
直线电机运载系统在城市轨道交通领域已得到广泛的应用，直线电机轮轨交通采用扁平的直线感应电机后，使得车厢地板高度降低、车辆断面小、轴重轻、动力性能好，相比旋转电机轨道系统具有很多优势。实践证明，直线电机运载系统具有爬坡能力强、曲线半径小、噪声低、维修工作量小、安全性能好等诸多优势，适合在城市地面复杂、地下建筑物密集、地下资源紧张的大城市中应用，在未来我国城市轨道交通中有着广泛的发展前景。
目前我国各大城市轨道交通线路普遍采用传统的普通旋转电机车辆，仅广州地铁 4 号线、5 号线和北京机场线采用直线电机运载系统。其中广州地铁 5 号线鱼珠车辆段是目前国内唯一的直线电机车辆大架修基地，承担着广州市轨道交通线网 4、5、6 号线直线电机车辆大架修任务;并且设轮对检修基地，承担广州市轨道交通线网车辆轮对大修任务，建成了国内第一条融合 A、B、L 型车辆的轮对检修作业线。
由于直线电机车辆在车辆结构、检修制度、检修工艺等方面均存在特殊性。所以，直线电机车辆段与普通旋转电机车辆段的检修主厂房组合有着较大区别。本文谨通过广州地铁 5 号线鱼珠车辆段检修主厂房的设计，对直线电机车辆大架修段厂房组合设计进行探讨。
2 直线电机车辆段检修规模的确定
2． 1 直线电机车辆检修模式
目前国内地铁车辆的检修通常采用两种制式:一种是大修、段修分修制;另一种是大修、段修合修制。
大修、段修分修制即修建专门的车辆大修厂承担全线网各线车辆的大修任务。车辆的架修、定修及以下的修理工作，由各线的车辆段承担。优点是实行专业化生产，形成规模效益，有利于提高修车质量。缺点是在工程建设起始阶段，需要进行整体规划，同时修建车辆段和车辆大修厂，由于形成有一定规模的轨道交通线网需经过几十年的时间，因此大修厂建成后相当长的时间内，因系统规模小，大修任务不足，投资效益难以发挥。目前国内已修建地铁的城市中，仅北京地铁车辆检修模式采用大修、段修分修制。
大修、段修合修制就是不设专门的车辆大修厂，车辆的大修任务在车辆段内进行。大修、段修合修制源于欧洲的地铁车辆检修模式，特别适合于车体材料采用铝合金或不锈钢等耐腐蚀材料的车辆，其大修和架修的检修内容的差别较耐候钢车辆小。这种模式可以避免设施利用问题，另外因车辆做大修所需要的大部分机械设备与车辆做架修所需的机械设备基本相同，将大修与段修合并可减小机械设备的重复投资，提高设备利用率。但是当城市线网规模较大时，需要建设较多的车辆大、架修段。目前国内其他修建地铁的城市，如上海、广州、深圳、香港等城市均采用大修、段修合修制。
考虑到广州市轨道交通线网 A、B 型车辆检修均已采用大修、段修合修制，故确定直线电机车辆检修也采用此模式，即鱼珠车辆段同时承担直线电机车辆大、架修任务。
2． 2 直线电机车辆检修制度
地铁车辆段的检修规模在很大程度上取决于地铁车辆的检修制度。所以，工艺设计的首要问题是确定合理的地铁车辆检修制度。地铁车辆的修制、修程和检修周期的制定一般应根据车辆的技术条件、线路条件、地区环境和运行条件以及运用、检修人员的素质等多方面因素确定，并在实际运用中不断调整和完善。
2． 2． 1 国外直线电机车辆检修制度
目前国外直线电机车辆应用较多的国家主要是加拿大和日本。
2． 2． 1． 1 加拿大温哥华空中列车车辆检修周期和内容
加拿大温哥华空中列车车辆检修周期和内容，如表 1 所示。
2． 2． 1． 2 日本大阪 7 号线车辆检修周期
列检:车辆运营状况、主要部件检查，每 10 日检查一次;
月检:检查车辆的电器及控制设备，每 3 月检查一次;
架修:牵引电机、转向架等车辆重要部件的检修，每 4 年或 60 ×104km;
大修:车辆解体全面检修，每 8 年。
2． 2． 2 广州地铁 5 号线直线电机车辆检修修程
综合分析国内外地铁车辆检修修程，确定直线电机车辆修程按大修、架修、定修、检查 2、检查 1 共 5 级修程实行，检修周期比普通旋转电机轮轨车辆有所延长，直线电机车辆与普通旋转电机车辆检修周期对照表如表 2 所示。
2． 3 鱼珠车辆段检修规模
根据上述直线电机车辆检修修程，计算确定鱼珠车辆段检修规模为大架修 4． 5 列位，定修 1 列位，临修1 列位。与同等运量的普通旋转电机车辆段相比，由于检修周期增大，直线电机车辆段检修规模约减少25% ，证明采用直线电机运载系统可有效控制地铁车辆段的设计规模，从而减少车辆段占地。
3 大架修库的形式及主要尺寸
目前地铁车辆大架修工艺多采用固定式架车机定位修、车体、转向架在库内解体的作业方式，大架修库多为三线尽端式车库，跨度一般为 27 m。根据直线电机车辆检修方式，在大架修库的检修工艺中采用了定位修与流水作业相结合的方式。大架修库形式仍采用三线库，其中 2 股道作为架车台位，各设置 1 组地下固定式架车机，可同时进行 2 列车(4 辆编组)解体组装作业，另外 1 股道预留地下固定式架车机，车体和转向架则分别送到车体间和转向架间进行检修。
3． 1 大架修库长度尺寸确定
根据检修工艺流程，大架修库每股道可进行 1 列4 辆编组列车的解体组装，并考虑转向架的推出作业，大架修库长度可按下列公式确定。
Lj= S1+ Lc+ S2+ (Lt+ 1)N + Dz+ S3
式中 Lj———大架修库长度;
S1———库前端平过道长度，取 4． 5 m;
Lc———车辆长度，取 71 m;
S2———车辆与转向架之间距离，取 1 m;
Lt———转向架长度，取 3． 4 m;
N———转向架数量，取 4;
Dz———转向架转盘直径，取 4 m;
S3———转向架转盘距端墙距离，取 1． 5 m。
根据该式可确定大架修库长度为 102 m。
3． 2 大架修库宽度尺寸确定
大架修库的跨度主要由库线间距和库线数量决定。由于大架修库车体间的通道宽度为 4． 5 m，车体与侧墙间的通道宽度为 4 m，考虑到地铁车辆车体宽度为 3 m，可推算出架修库最小库线间距为 4． 5 m—7． 5 m—7． 5 m—4． 5 m。这与旋转电机车辆大架修库库线间距要求基本一致，参照旋转电机车辆三线大架修库，将库线间距定为 6 m—7． 5 m—7． 5 m—6 m，则大架修库跨度可确定为 27 m。
4 检修主厂房组合方案
检修主厂房组合是地铁车辆段总平面布置的核心问题之一。它不仅影响地铁车辆段的布置形式，而且对占地面积、投资规模，特别是对交付运营后的使用效果有着深远的影响。目前，地铁车辆段检修厂房组合均以检修主库为中心，各辅助车间根据生产性质按专业系统布置，与生产关系密切的辅助车间，一般布置在主车库侧跨内或紧邻设置。广州地铁 5 号线鱼珠车辆段检修主厂房的特点是检修规模较大，并且包含了轮对检修基地，如何在有限的空间内合理布局，保证各分间作业密切配合，零部件输送顺畅，是厂房组合设计的重要问题。
鱼珠车辆段检修主厂房由大架修库、静调库、吹扫库、喷漆库及辅助检修车间组成 6 连跨厂房，长度267． 7 m，宽度 99 m，建筑面积 28 218 m2，检修主厂房组合图如图 1 所示。
4． 1 大架修库等主库车间组成
大架修库分为 2 个跨布置，主跨长 102 m，跨度27 m，设 2 个 4 辆编组列车架车列位，并预留 1 个 4 辆编组列车检修列位，解体后车体及转向架通过移车台和转向架转盘分别移入车体间和转向架间进行检修。大架修库辅跨长 102 m，宽18 m，库内设1 个大架修列位，设 1 组地下固定式架车机，设 1 个临修列位，配备壁式检查坑和移动式架车机。
大架修库后端均接移车台和转向架转盘，可把车体及转向架方便快捷地转送到车体间及转向架轮轴 间。
大架修库南侧设置静调库，静调库长 132． 7 m，宽15 m，库内设 2 股道静调线，可满足 2 列车同时静调作业需要。
4． 2 转向架及轮对轴承间车间组成
转向架及轮对轴承间既负责本线车辆转向架检修作业，又同时设置轮对大修基地，承担广州市轨道交通线网 A、B、L 型车轮对大修任务，是国内第一条融合A、B、L 型车辆轮对检修作业线。轮对检修作业线工艺流程如图 2 所示。
转向架及轮对轴承间位于检修主厂房后端，长129 m，由 2 个 18 m 跨和 1 个 15 m 跨组成，分别设置转向架检修作业线和轮对检修作业线，由于场地有限，轮对种类较多，设计中对轮对检修作业线采用了柔性作业线的方式，轮对作业线上配备的设备均具备加工不同类型轮对的能力。
4． 3 其他辅助检修车间组成
大架修库北侧为21 m 跨辅助检修车间，设置空调检修间、车钩缓冲器间，电器检修间等辅助生产车间。
车体间设置于大架修库后端，由 1 个 24 m 跨和1 个18 m 跨组成，可同时停放 12 个车体，车体间后端设置门窗间、金工间、制动空压机间等辅助检修车间。
5 结论
本文对直线电机地铁车辆的检修模式、检修周期、检修主库尺寸、检修厂房组合、轮对检修作业线设计进行了探讨。根据目前国内地铁车辆检修现状，直线电机车辆检修模式应采用厂修、段修合修制。通过对国内外车辆检修周期的分析，确定直线电机车辆检修周期比普通轮轨车辆检修周期延长约 30%，从而减少了直线电机车辆段检修规模，有利于减少车辆段的占地面积。检修主厂房组合以大架修库为主体进行布置，各主要检修车间均邻近大架修库，部件运输距离短，工艺流程顺畅;对电机间等构造简单的部件检修区尽量压缩面积;轮对检修作业线采用柔性作业线，力求一机多能，可同时满足 A、B、L 三种车型轮对检修要求。整个检修主厂房工艺布置非常紧凑，充分利用了有限的空间，为今后国内直线电机车辆大架修段检修主厂房工艺设计提供了重要的参考标准。
参考文献:
［1］ 庞绍煌，高伟． 广州地铁 4 号线直线电机车辆［J］． 都市快轨交通，2006(1):77 －79．
Pang Shaohuang，Wei Gao． Linear Motor Vehicle in Guangzhou Railway Line 4 ［J］． Unban Rapid Rail Transit，2006(1):77 － 79．
［2］ 劳建江． 广州地铁 4 号线直线电机车辆柔性转向架［J］．电力机车与城轨车辆，2008(4):44 －46．
Lao Jianjiang． Linear Motor Vehicle Flexible Bogie in Guangzhou Metro Line 4［J］． Electric Locomotive and Urban Rail Vehicles Issue，2008(4):44 －46．
［3］ 范瑜，李文球，杨中平，等． 国外直线电机轮轨交通［M］． 北京:中国科学技术出版社，2010．
Fan Yu，Li Wenqiu，Yang Zhongping，etc． A Foreign Linear Motor Wheel Rail Traffic［M］． Beijing: China Science and Technology Pressin，2010．
［4］ 魏庆朝，蔡昌俊，龙许友． 直线电机轨道交通概论［M］．北京: 中国科学技术出版社，2010．
Wei Qingchao，Cai Changjun，Long Xuyou． Rail Transit Introduction of Linear Moto ［M］． Beijing: China Science and Technology Press，2010．
［5］ 王薪． 国内首条 LIM 车辆轮对检修作业线设计探讨［J］．铁道工程学报，2008(4):91 －93．
Wang Xin． The Discussed on the First Domestic LIM Vehicles Wheel － set Maintenance Operation Track Design［J］． Journal of Railway Engineering Society，2008(4):91 － 93．
［6］ 张永明，殷环． 客货车轮对检修工艺布局设计［J］． 铁道车辆，2008(9):39 －40．
Zhang Yongming，Yin Huan． Wheel － set Maintenance Process Layout Design on Vans［J］． Rolling Stock，2008 (9):39 －40．
京公网安备 11010202007575号