張 明

（中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，湖北武漢 430063）

0 引言

全自動運(yùn)行系統(tǒng)（Fully Automatic Operation）是基于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)、通信、控制和系統(tǒng)集成技術(shù)，實(shí)現(xiàn)地鐵列車全過程自動化運(yùn)行的新一代城市軌道交通系統(tǒng)，具有技術(shù)先進(jìn)、運(yùn)行安全、高效可靠等特點(diǎn)。車輛基地是城市軌道交通系統(tǒng)重要的組成部分，主要承擔(dān)車輛的運(yùn)用管理和檢修停放等任務(wù)，是車輛的后勤保障基地。在人工駕駛模式下，車輛基地的收發(fā)車需要根據(jù)運(yùn)營計(jì)劃，由行車調(diào)度統(tǒng)一進(jìn)行安排，調(diào)度和駕駛皆由人工完成，導(dǎo)致收發(fā)車效率較低，國內(nèi)人工駕駛車輛基地的最小收發(fā)車間隔通常在 4～7 min/列。隨著全自動運(yùn)行技術(shù)的快速發(fā)展，新建全自動運(yùn)行線路正線最小行車間隔一般在2～3 min/列，人工駕駛模式車輛基地的收發(fā)車能力已難以滿足全自動運(yùn)行線路的行車需求，因而實(shí)現(xiàn)全自動運(yùn)行車輛基地是十分必要的。

由于全自動運(yùn)行車輛基地既要具備車輛停放功能，又要具備檢修功能，為了使檢修作業(yè)不影響車輛的安全運(yùn)行，全自動運(yùn)行車輛基地需要按功能進(jìn)行分區(qū)設(shè)計(jì)，并應(yīng)采取有效措施確保分區(qū)之間作業(yè)方式的有效轉(zhuǎn)換、分區(qū)內(nèi)部作業(yè)人員的安全等。

1 功能分區(qū)

1.1 有人區(qū)與無人區(qū)

根據(jù) GB50157-2013《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》中的要求，車輛基地內(nèi)車輛檢修及維護(hù)保養(yǎng)工作主要包括洗車、停車列檢、雙周檢/三月檢、定/臨修和廠/架修等。實(shí)現(xiàn)全自動運(yùn)行后，對車輛基地功能布局提出了新的要求，在基地內(nèi)車輛要能夠?qū)崿F(xiàn)自動休眠、喚醒、自檢、收發(fā)車和洗車等功能。為提高作業(yè)效率，保障車輛運(yùn)行安全和人員作業(yè)安全，需要將車輛基地劃分為無人區(qū)和有人區(qū)。功能分區(qū)的劃分要利于生產(chǎn)，方便運(yùn)營和管理，避免有人和無人作業(yè)之間的相互干擾。通常將規(guī)律性和周期性作業(yè)、人員參與作業(yè)少或無人參與作業(yè)的區(qū)域劃為無人區(qū)，將必須依靠專業(yè)檢修人員和工裝設(shè)備才能完成作業(yè)任務(wù)的區(qū)域劃為有人區(qū)。

結(jié)合車輛基地的作業(yè)特點(diǎn)和上述劃分原則，國內(nèi)外的通常做法是將咽喉區(qū)、洗車庫、停車列檢庫和試車線等劃為無人區(qū)，將雙周檢/三月檢庫、定/臨修庫和廠/架修庫以及其他生產(chǎn)辦公用房等劃為有人區(qū)。目前，由于國內(nèi)生產(chǎn)的調(diào)機(jī)和工程車輛未能實(shí)現(xiàn)自動運(yùn)行，因而通常將調(diào)機(jī)工程車庫也設(shè)在有人區(qū)內(nèi)，如已建成通車的北京燕房線閻村北停車場、上海 10 號線吳中路停車場以及在建的東莞 1 號線道滘車輛段、武漢 5 號線江村車輛段、南京 7 號線馬家園車輛段等，而國外已經(jīng)實(shí)現(xiàn)調(diào)機(jī)、工程車全自動運(yùn)行的車輛段則將調(diào)機(jī)工程車庫劃在無人區(qū)。

1.2 停車列檢庫獨(dú)立分區(qū)

車輛基地內(nèi)無人區(qū)并非完全禁止人員進(jìn)入，而是采取分時段許可進(jìn)入。列檢工作分為兩類：一類是列車出庫前的自檢，包括通信設(shè)備、車門、廣播、牽引系統(tǒng)、制動系統(tǒng)和車載 ATC 設(shè)備的功能性檢查，由車輛自動完成；另一類是列車回庫休眠后的日常檢查和保潔，包含車體、車門、車鉤、車內(nèi)電氣、車下電氣、轉(zhuǎn)向架、空氣氣路及制動單元、車頂電氣等零部件的完整性檢查，以及車廂內(nèi)的清潔，該部分主要以人工作業(yè)為主。

為確保行車安全，通常將停車列檢庫劃分成多個獨(dú)立分區(qū)，以每線 2 列位庫房為例，每個分區(qū)設(shè) 2～3 股道為宜。各獨(dú)立分區(qū)之間需采用防護(hù)柵欄隔離，在每個獨(dú)立分區(qū)庫房尾端設(shè)置門禁及警報裝置，并安裝安全防護(hù)開關(guān)（Staff Protection Key Switch，SPKS），由車輛基地調(diào)度中心控制。SPKS 開關(guān)啟用后，則該分區(qū)內(nèi)車輛鎖閉，門禁系統(tǒng)方可打開。圖 1 為上海 10 號線門禁系統(tǒng)實(shí)物圖。退出運(yùn)營的列車按獨(dú)立分區(qū)依次存放，當(dāng)停滿一個分區(qū)后，所有車輛進(jìn)入鎖閉狀態(tài)。三軌供電車輛需要切斷供電電源，工作人員獲得授權(quán)后進(jìn)入分區(qū)內(nèi)作業(yè)，授權(quán)作業(yè)流程如圖 2 所示。

圖1 獨(dú)立分區(qū)門禁系統(tǒng)實(shí)物圖

圖2 分區(qū)授權(quán)作業(yè)流程圖

2 停車列檢庫檢修通道

常規(guī)地鐵車輛基地停車列檢庫內(nèi)入庫端和尾部皆需設(shè)置地面人行通道，且1線多列位庫在每 2 列位之間設(shè)置橫向地面消防通道。采用全自動運(yùn)行方案后，停車列檢庫內(nèi)分成若干個獨(dú)立分區(qū)，且各分區(qū)相互獨(dú)立，中間用柵欄隔開，人員無法橫向通過。若僅由庫尾進(jìn)入分區(qū)，則走行距離過大，影響作業(yè)效率。

為了便于獲得授權(quán)的檢修人員進(jìn)入分區(qū)內(nèi)，減小走行距離，提高作業(yè)效率，有效的做法是：除在庫尾設(shè)置地面通道和門禁系統(tǒng)外，在庫房中部或端部設(shè)置橫向地下通道或人行天橋，并在各獨(dú)立分區(qū)內(nèi)設(shè)置出入口，安裝門禁系統(tǒng)，如圖 3 和圖 4 所示。對于地下通道和人行天橋的選擇，主要根據(jù)車輛的供電制式來確定，對于接觸網(wǎng)供電的車輛，為減小停車列檢庫凈空高度和避免發(fā)生觸電危險，多采用地下通道，而接觸軌供電車輛停車列檢庫多采用人行天橋。

圖3 地下通道（受電弓車輛）

圖4 人行天橋（接觸軌車輛）

3 轉(zhuǎn)換軌

轉(zhuǎn)換軌是全自動運(yùn)行車輛基地內(nèi)用于列車駕駛模式轉(zhuǎn)換和控制權(quán)交接的特定區(qū)段。檢修后的列車由司機(jī)駕駛至轉(zhuǎn)換軌，經(jīng)過建立車地通信、定位后轉(zhuǎn)換駕駛模式，自動駛?cè)霟o人區(qū)或正線。需要檢修的列車通過調(diào)度中心控制駛?cè)朕D(zhuǎn)換軌，轉(zhuǎn)換駕駛模式后，由司乘人員駕駛至檢修庫內(nèi)進(jìn)行檢修作業(yè)。建立車地通信是指列車與地面設(shè)備建立雙向通信，取得移動授權(quán)；定位是指列車確定自己在線路中的位置和運(yùn)行方向。轉(zhuǎn)換軌的設(shè)置有2 種方式（圖 5、圖 6）。

（1）集中設(shè)置方式。僅設(shè) 1 處，位于咽喉段有人區(qū)與無人區(qū)的交界處。該設(shè)置方式的優(yōu)點(diǎn)是可直接利用既有牽出線兼做轉(zhuǎn)換軌使用，咽喉區(qū)長度較短，減少用地和工程投資；缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)換效率低，會對調(diào)車作業(yè)產(chǎn)生一定的影響。國內(nèi)已開通及多個在建全自動運(yùn)行車輛基地基本都采用集中設(shè)置方式。

（2）分散設(shè)置方式。設(shè)置多處，位于有人區(qū)檢修庫的入庫端。該設(shè)置方式的優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)換效率高，調(diào)車作業(yè)之間無干擾；缺點(diǎn)是庫前區(qū)軌道需要加長，且至少具有 1 輛車長度的直線段，占地和工程投資都高于集中設(shè)置方式。該設(shè)置方式在新加坡應(yīng)用較多。

圖5 轉(zhuǎn)換軌集中設(shè)置

圖6 轉(zhuǎn)換軌分散設(shè)置

4 軌道及庫房長度

車輛基地內(nèi)部分軌道需增大安全防護(hù)距離，包括牽出線、洗車線、停車列檢線等，具體要求如下。

（1）牽出線及洗車線根據(jù)信號系統(tǒng)要求，在非全自動運(yùn)行長度基礎(chǔ)上增加 15 m 安全防護(hù)距離。

（2）由于發(fā)車前車輛在停車列檢庫內(nèi)喚醒后需要進(jìn)行動態(tài)自檢，以測試車輛的牽引、制動性能，對于一線多列位布置的停車列檢庫，各列位之間應(yīng)滿足至少20 m 的安全距離，末端列位距車檔安全距離至少 15 m。此外，建議停車列檢庫內(nèi)采用液壓緩沖式車擋。

（3）洗車庫、停車列檢庫根據(jù)第（1）、（2）條相應(yīng)加長。

5 結(jié)束語

通過對全自動運(yùn)行地鐵特點(diǎn)的介紹以及對采用全自動運(yùn)行車輛基地必要性的分析，從功能分區(qū)、檢修通道和轉(zhuǎn)換軌的設(shè)置以及對土建工程的影響等方面，對全自動運(yùn)行地鐵車輛基地工藝技術(shù)進(jìn)行了研究，提出合理化建議。期望本研究所得出的結(jié)論和建議能為相關(guān)車輛基地工程的設(shè)計(jì)提供借鑒和參考。

[1]郭澤闊. 全自動駕駛車輛段總體布局方案設(shè)計(jì)[J]. 都市快軌交通，2017（2）.

[2]任安萍. 淺談我國全自動無人駕駛地鐵的發(fā)展[J]. 科技視界，2012（25）.

[3]徐彪. 淺析全自動無人駕駛對地鐵車輛基地設(shè)計(jì)的影響[J]. 科技與創(chuàng)新，2015（5）.

[4]周永，肖衍. 軌道交通全自動運(yùn)行車輛基地功能需求探討[J]. 鐵路技術(shù)創(chuàng)新，2016（6）.

[5]GB50157-2013 地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范[S]. 2014.

[6]張雄. 論地鐵車輛段總平面設(shè)計(jì)的特點(diǎn)及其優(yōu)化[J].鐵道工程學(xué)報，1999（3）.

[7]徐久勇. 地鐵車輛段盡端式總平面布置研究[J]. 鐵道工程學(xué)報，2014（6）.

[8]高照學(xué). 基于無人駕駛的地鐵車輛段總圖設(shè)計(jì)探討[J]. 現(xiàn)代城市軌道交通，2017（4）.