行业要闻

 

【摘  要】厂房组合设计是地铁车辆段工艺设计的核心问题，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，厂房组合设计与普通旋转电机车辆段有很大不同，针对直线电机车辆的特点，厂房组合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了研究，厂房组合设计进行了多项创新，工艺布局合理紧凑，轮对检修作业线采用柔性作业线，为今后国内直线电机大架修车辆段厂房组合设计提供了重要的参考标准。

【关键词】广州地铁五号线；车辆段；厂房组合

 

      直线电机运载系统是国外于 20 世纪 80 年代发展起来的一种城市轨道交通运载系统高新技术。普通轮轨列车采用旋转型电机，依靠钢轮与钢轨之间的黏着力驱动列车前进，最大爬坡能力为 40‰；采用常规转向架，车辆最小曲线半径为110m。而直线电机车辆其原理是将感应电机的定子和转子展开为直线，并将转子以感应板型式固定在线路上，通过定子和转子之间的电磁力进行牵引，这种非黏着驱动方式可以完全摆脱车轮与钢轨之间摩擦力大小的制约，最大爬坡能力可达到60‰~80‰。直线电机轨道交通系统非黏着驱动方式见图 1。

      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，在城市轨道交通中有广泛的发展前景。

      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，仅广州地铁四号线、五号线和北京机场线采用直线电机运载系统。其中广州地铁五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。

      地铁车辆段主要有运用库和检修主厂房两大类工业建筑组成，厂房组合设计是工艺设计的核心，对地铁车辆段的设计规模、总平面布置设计有很大的影响。由于直线电机车辆在车辆结构、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厂房组合有着较大区别。广州地铁五号线鱼珠车辆段厂房组合充分吸收了国内外地铁车辆检修的先进经验，采用了较为先进的检修制度及检修工艺，在有限的空间内，充分发挥了直线电机车车辆的优势，为国内直线电机车辆段厂房组合设计提供了重要的设计标准。

 

      地铁车辆段的检修规模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、线路、地区环境和运行等条件，以及运用、检修人员的素质等多方因素确定,并在实际运用中不断调整和完善。

      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。采用的检修周期如下。

      加拿大温哥华空中列车车辆检修周期和内容见表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1次；月检：检查车辆的电器及控制设备，每3月检查1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。

      3）国内地铁车辆检修制度

      目前,国内地铁车辆 A 型车、B 型车等普通轮轨车辆的运用检修已相对成熟，对于地铁车辆的检修制度也有明确的规定。《地铁设计规范》（GB50157—2003）第 22.2.3 条对于车辆检修修程的规定见表 2。

      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见表 3。

      根据直线电机车辆检修修程,计算后确定鱼珠车辆段设计规模为大架修4.5 列位、定修 1 列位、临修 1 列位、检查 3 列位、停车 56 列位。与同等运量的普通旋转电机车辆段相比，检修规模约减少25%，有效控制了地铁车辆段的设计规模。

 

      运用库主要负责地铁车辆停放、清洁、保养、各级检查作业，是地铁车辆段内主要厂房，考虑到直线电机车辆结构简单，检修工作量小，与普通旋转电机车辆段运用库设计相比，鱼珠车辆段运用库厂房组合设计主要进行了下列研究。

      国内传统设计的普通旋转电机地铁车辆段停车列检库内股道多按整体道床设计，并在列检列位设置检查坑用于地铁车辆列检作业，土建投资较大。在新造车辆段工艺设计中，根据直线电机车辆结构相对简单、故障自诊断系统完善的特点，学习国外先进的车辆检修理念，弱化传统列检作业内容，强化检查1、检查 2 两级检查作业内容，将车辆走行部检查作业全部集中在检查库，列检作业仅考虑列车的日常功能性检查，无需设置检查坑，库内股道全部采用碎石道床（见图 2）。此项设计减少检查坑16 座，节省土建工程投资约 1.6 亿元。

      直线电机车辆依靠车上的直线电机和轨道上的感应板相互作用产生的电磁力运行，感应板的设计是车辆段设计的重要内容。检查库内设置检查坑，对感应板设置构成了限制，解决库内车辆走行是直线电机车辆段遇到的新问题。

      结合广州地铁现场作业情况，借鉴日本的经验，采用了在检查库高架检查坑内设局部感应板的方案。设置原则是车辆在库内任何位置均可启动，并综合考虑列车在任意位置的牵引力值以及车辆下部检查作业空间大小等因素，对局部感应板的设置位置、长度进行多方案研究。通过系统的计算，最终确定了库内局部感应板的安装位置、设置长度。库内平均每股道设5 块感应板，感应板长度 18m~25m，利用钢支座将感应板安装在高架检查坑内，以调整好的钢轨为基准进行感应板安装，严格保证感应板的安装精度。

      检查坑内安装局部感应板，列车可直接入库进行检查作业，检查作业后可在库内任何位置启动出库，作业非常方便安全，效率大大提高。新造车辆段库内局部感应板布置见图3。

      鱼珠车辆段运用库长252m，宽 66m，由停车棚、六日检库、月检库组成。停车棚设 10 股道，每股道可停放 2 列车，库内股道全部为碎石道床，不设检查坑；六日检库设 6 股道，每股道可停放2 列车，库内全部设整体道床及柱式检查坑；月检库设 4 股道，其中 3 股道为检查列位，1 股道为定修列位，库内全部设整体道床及柱式检查坑。厂房采用大跨度钢网架屋面结构，运用库厂房组合图见图 4。

      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 27m。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。

      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。广州地铁五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 267.7m，宽度99m，建筑面积 28 218m²，检修主厂房组合图见图 5。

      1)大架修库分为 2 个跨布置，主跨长 102m,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 102m，宽 18m，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的转送到车体间及转向架轮轴间。

      2）大架修库南侧设置静调库，静调库长 132.7m，宽 15m，库内设 2 股道静调线，可满足 2 列车同时静调作业需要。

      3）静调库南侧设吹扫库和喷漆库，长度均为 132.7m，宽15m，库内各设 1 股道，满足列车检修前底架吹扫及大修喷漆作业需要。

      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见图 6。

      转向架及轮对轴承间位于检修主厂房后端，长 129m，由 2个 18m 跨和 1 个 15m 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。

      1）大架修库北侧为 21m 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。

      2） 车体间设置于大架修库后端，由 1 个 24m 跨和 1 个18m 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。

      鱼珠车辆段检修主厂房组合的设计特点是针对直线电机车辆的结构及特性进行工艺布置，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。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。