地铁双层车辆段信号设备布置和工程配合
摘 要: 针对地铁双层车辆段的土建工程特点，通过对出段列车运行能力的分析，提出适应双层车辆段特点和运营需求的信号设备平面布置以及信号工程实施的配合措施，可为今后双层车辆段的信号工程设计提供参考和借鉴。
关键词: 双层车辆段; 信号设备; 出段能力; 信号设备布置; 配合措施
我国近年来的城市轨道交通蓬勃发展，其中车辆段是列车停放、运用、检修和后勤保障的基地，在轨道交通运输中具有重要的作用。随着城市化进程的加快和城市的经济发展，城市用地在市区范围越来越稀缺。由于车辆段需要的占地面积较大，故车辆段的选址和布置时常受到用地的制约。因此，目前国内更多的城市轨道交通开始采用双层车辆段的布置设计方案，这种全新的设计方案为信号系统设备布置和工程实施配合带来了新的难度和要求。现以深圳地铁 3 号线横岗车辆段的工程实践为例，总结信号工程实施中的注意事项及措施。
1 车辆段的出段能力分析及信号机布置
横岗双层车辆段是国内首个双层集物业开发的车辆段，两层之间通过段内联络线连接，其设计思路、工艺布局、线路设置、通风、消防等内容与传统车辆段都不同。车辆段上、下两层共 51 组道岔，设 28 股道，其中二层布置 L1 ～ L13 道，一层为L14 ～ L28 道，设置有试车线、镟轮线和洗车线。车辆段采用 TYJL-Ⅱ型计算机联锁系统及 TWXC-2000 型监测设备，独立控制段内的列车作业和段内调车作业，监测设备的运行工况。
横岗车辆段信号平面布置示意图如图 1 所示。出/入段线在段内交叉渡线之后分开，分别通往车辆段上、下两层，运用库一层和二层之间联络线的线路坡度 38. 67‰。图 1 中 S1、S9、S18和 S28为运用库的部分出发信号机，X32301A和 X32303A分别为车辆段进入正线的总出发信号机，SZ1和 SZ2分别为车辆段二层的发车进路信号机，Szr1和 Szc分别为车辆段一层的发车进路信号机。下面具体分析这种信号平面布置的设计思路。
车辆段运用库内 S1、S9、S18和 S28的位置设置在运用库前，供出库使用，位置坐标均为 ( 121) 。X32301A/ X32303A与入段信号机 Xr/ Xc的里程位置相同，设置在车辆段与转换轨交接的位置，坐标为( 783) 。因此库前出发信号机至车辆段总出发信号机 X32301A/ X32303A的距离均为 662 m，列车在车辆段内的运行速度为 22 km/h。现以运用库一层的 S28信号机为例计算列车的出段能力。
当 S28信号机开放，列车开始压入 L1 轨道区段，至压入转换轨并完全出清 L2 轨道区段时，共需要约 140 s，不能满足车辆段出段能力 105 s 的间隔要求。为解决此问题，信号系统须在一、二层停车库至转换轨之间各设1 架发车进路信号机 Szr1、Szc、SZ1和 SZ2。以下从既要确保列车出段能力，又要考虑列车运行安全和方便运营等，方面来分析确定发车进路信号机 Szr1、Szc、SZ1和 SZ2的设置位置。
2 车辆段一层的列车出段能力分析
对于车辆段一层，假设 Szc信号机的位置坐标为 ( X) ，则一层的列车出段能力和信号机设置分析如下。
1． L1 为车辆段运用库内发车信号机 S28至发车进路信号机 Szc之间的距离 L1 为( X －121) m。
2． L2 为发车进路信号机 Szc至车辆段总出发信号机 X32303A之间的距离 L2 ( 783 － X) m。
3． 列车在车辆段和转换轨的运行速度为22 km / h( 6. 1 m / s) 。
4． 列车车长为 118 m。
5． 列车的加速度和减速度 a 取 1 m / s2。
6． 司机反应时间 t1取 5 s。
7． 进路解锁及重新办理有岔进路时间为 t2为15 s。
8． 列车从 0m / s → 6. 1 m / s 的走行时间 t3为6. 1 s。
9． 列 车 从 0m / s → 6. 1 m / s 或 从 6. 1 m / s →0 m / s加速或制动走行的距离为 18. 6 m。
10． 列车在 L1 段匀速运行和完全出清的时间为t4为( X －11. 6) /6. 1 s。
11． 第一列车在 L2 段匀速运行和完全出清的时间 t5为( 901 － X) /6. 1 s。
12． 第一列车刚出清 L2 时，第二列车正位于距Szc一个常用制动距离外( 含司机的反应时间) ，此时 L1’为 49. 1 m。
13． 第二列车在 L1’段运行至 Szc的时间 t6为8 s。
因此，列车在车辆段 L1 段的运行时间为105 s，从而可计算出 X = 493，据此可以检算出列车在 L2段的运行时间为 90 s，满足列车出段间隔能力的要求。
通过以上计算可以确定 Szc信号机的位置坐标为( 493) ，按照同样的道理可以计算出 Szr1信号机的位置坐标，其余调车信号机、列车信号机可按照常规的方式计算布置。
3 车辆段二层的列车出段能力分析
对于车辆段二层，由于一层和二层联络线的坡度约为 38. 67‰，为了避免列车因为信号机关闭停在联络线的大坡道上，从而可能导致车辆倒溜或前冲的安全隐患，因此调车信号机 D73/ D75的设置位置须保证列车停靠在有效长度为 130 m 的平坡上。同理，发车进路信号机 SZ1和 SZ2也不能设置在坡道上，采取与调车信号机 D73/ D75形成并置的关系，如图 1 所示。
为保证安全，SZ1和 SZ2信号机的开放需检查转换轨区段空闲条件，转换轨的长度为 190 m，列车在转换轨进行初始化作业时的运行速度为22 km/h。因此，二层列车的出段能力主要受限于 SZ1和 X32303A之间的区段运行时间和列车在转换轨进行 ATC 系统投入初始化作业的运行时间，具体检算如下。
L4 为发车进路信号机 SZ1至车辆段总出发信号机 X32301A之间的距离 536 m; 列车在车辆段和转换轨的运行速度、车长、加减速度、司机反应时间、进路解锁及重新办理有岔进路时间等参数均与“车辆段一层的列车出段能力分析”中参数取值相同。列车从 0m/s→6. 1 m/s 或从 6. 1 m/s→0 m/s 加速或制动走行的距离为 18. 6 m。
1． 列车在 L3 段匀速运行和完全出清的时间 t’4为 38. 6 s。
2． 列车在 L4 段和转换轨匀速运行至完全出清的时间 t’5为 138. 3 s。
3． 第一列车刚出清 L4 和转换轨时，第二列车正位于距 SZ1一个常用制动距离外( 含司机的反应时间) 此时，L3’为 49. 1 m。
4． 第二列车在 L3’段运行至 SZ1的时间 t’6为8 s。
5． 列车在 L3 段的运行时间为 64. 7 s。
6． 列车在 L4 段的运行时间为 161. 3 s。
因此，二层列车在 L3 段的间隔为 64. 7 s，在 L4段出段间隔能力约为 161. 3 s，不满足列车出段间隔能力 105 s 的要求。如果要进一步缩短此间隔，则需将 SZ1和 SZ2信号机向出段正线方向移设。经相同方法计算，若将 SZ1和 SZ2信号机设置在一、二层间联络线的大坡道上，将不利于列车运行安全和司机驾驶操作。
二层列车的出段能力虽然未达到正线高峰运营能力对列车出段的能力需求，但经过分析可采取在正线高峰运营时段主要利用一层运用库列车进行出段向正线加车的运营方法，二层运用库列车主要在正线非高峰运营时段出车。
4 工程实施配合的经验
横岗车辆段作为国内首座双层车辆段，工程实施的难度较大。在设计过程中，需加强专业间的协调和配合，增强与土建承包商和系统承包商之间的沟通，才能保证信号系统的顺利实施及开通。现将横岗车辆段工程实施配合的主要经验总结如下。
1． 根据信号系统的功能需求，将信号设备用房和管理用房面积、结构承重、用电量、接地要求、温度湿度、通风、消防、装修标准、照明等要求，结合工程实施进度，及时准确地提供给相关专业，并做好后续的跟踪落实工作。
2． 根据车辆段的出场能力要求和线路情况，合理设置车辆段内的信号设备。为确保运营安全，避免将信号机设置在长大坡道上。结合土建柱网的布置情况，合理设计信号设备平面布置，达到既满足运营和安全要求，又能适应双层车辆段土建工程特点的目的。
3． 信号系统管线设计是双层车辆段设计的难点和关键点，尤其是一层和二层的信号管线敷设、轨旁信号设备安装、管线孔洞的预留以及正线与车辆段之间的管线预埋等，需与相关土建和轨道等专业做好接口的协调与配合。
4． 在施工配合阶段，尤其要做好以下配合工作:停车库内的管槽配合、停车库线的长度、柱网和信号设备的位置协调、转辙机坑的预留、轨旁设备的接地等。
5 小结
深圳地铁 3 号线横岗双层车辆段的土建情况决定了段内信号设备布置和工程实施配合的特殊要求。因此，在今后类似的双层车辆段工程中，要根据其实际工程特点进行有针对性地设计和统筹安排，以满足工程要求和运营需求。
参 考 文 献
［1］ 深圳市地铁三号线投资有限责任公司． 深圳市地铁 3号线工程 3206 标段信号系统合同文件［R］． 2008．
［2］ 浙大网新公司． 区域列车自动防护 RATP( V1．1)［R］． 2008．
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