朱文寅

摘 要：隨著城市軌道交通的高速發(fā)展，越來(lái)越多的城市即將邁入大修更新改造時(shí)期，上海地鐵歷時(shí)30多年的發(fā)展，已形成了超大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)，路網(wǎng)半數(shù)設(shè)備從年限和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)上都到了不得不改造的階段。圍繞日益爆發(fā)的高峰時(shí)段客流擁擠、運(yùn)力不足問(wèn)題，上海地鐵在進(jìn)一步挖潛提質(zhì)增效的工作中，聚焦了車輛基地出入庫(kù)能力改造，也是上海地鐵大修更新改造初期形成的設(shè)備大修同步實(shí)現(xiàn)運(yùn)能提升的策劃模式。本文重點(diǎn)聚焦上海地鐵既有車輛基地ATC改造的研究，從車輛基地改造的需求分析，改造工程的難點(diǎn)攻克和ATC車輛基地的生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)變?nèi)齻€(gè)方面進(jìn)行分析，從而拓寬車輛基地改造的研究范圍，全面提出相關(guān)改造建議，最終指導(dǎo)既有車輛基地更新改造。

關(guān)鍵詞：既有車輛基地ATC改造;需求分析;難點(diǎn)攻克;生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)變

中圖分類號(hào)：U239.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

隨著上海地鐵步入超大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)階段，早期建成的線路不得不承擔(dān)著高負(fù)荷的運(yùn)營(yíng)任務(wù)，網(wǎng)絡(luò)化大客流已成為了常態(tài)。上海地鐵作為連接長(zhǎng)三角一體化發(fā)展對(duì)外交通樞紐的重要窗口，其客流增長(zhǎng)趨勢(shì)較為明顯，同時(shí)上海作為國(guó)際化大都市，不斷承擔(dān)、舉辦著國(guó)家級(jí)重大會(huì)展活動(dòng)，因此對(duì)于軌道交通的出行保障、乘客服務(wù)、行車密度提出了更高的要求和挑戰(zhàn)。巨大運(yùn)營(yíng)壓力下，隨之而來(lái)的延長(zhǎng)運(yùn)營(yíng)、進(jìn)一步增能和提升列車運(yùn)行的準(zhǔn)點(diǎn)率等工作，與日常運(yùn)維管理矛盾和不匹配顯得越來(lái)越突出。本文圍繞“高品質(zhì)”運(yùn)營(yíng)保障下，分析既有車輛基地ATC改造的需求和改造的難點(diǎn)，形成改造對(duì)策為后續(xù)既有車輛基地ATC改造提供借鑒。

1 上海地鐵車輛基地現(xiàn)狀和服務(wù)水平

隨著上海地鐵網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的快速擴(kuò)張，設(shè)施設(shè)備數(shù)量也在迅速增長(zhǎng)。截止至2021年底，路網(wǎng)共有運(yùn)營(yíng)線路18條，運(yùn)營(yíng)里程816公里，路網(wǎng)配屬列車為930列/5 651輛，早高峰最大用車數(shù)達(dá)749列/4 597輛，承接各線路配屬列車停放的車輛基地?cái)?shù)量28座。圍繞車輛基地支撐日常運(yùn)營(yíng)保障的角度，綜合評(píng)估對(duì)運(yùn)營(yíng)影響的重要性，歸納車輛基地能力評(píng)價(jià)主要表現(xiàn)為停車能力、出入庫(kù)能力、檢修配套和智慧化程度。

1.1 停車能力

車輛基地停車能力主要表現(xiàn)為滿額停車能力、實(shí)際停放能力和具備發(fā)車能力的列位數(shù)。其中滿額停車能力為車輛基地理論的停車列位數(shù)，包含停車列位、檢修列位、靜調(diào)線、吹掃線等;實(shí)際停放能力為依據(jù)上海各車輛基地服務(wù)線路的數(shù)量和生產(chǎn)任務(wù)的壓力，基于一場(chǎng)一線的車場(chǎng)預(yù)留1列位空閑，一場(chǎng)多線的車場(chǎng)以及架大修資源車場(chǎng)預(yù)留3列位空閑的原則，用于電客列車停放的停車列位數(shù);具備發(fā)車能力的列位數(shù)為停車列位具備信號(hào)條件和位置，滿足列車一次性調(diào)車至總出發(fā)信號(hào)機(jī)或直接出庫(kù)。

1.2 出庫(kù)能力

車輛基地出庫(kù)能力為兩列車位于車輛基地最惡劣的位置間隔下，基于出庫(kù)方向辦理進(jìn)路的單線發(fā)車能力間隔。發(fā)車能力主要與信號(hào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)密切相關(guān)，上海地鐵現(xiàn)狀車輛基地目前可分為三類：列車聯(lián)鎖進(jìn)路出庫(kù)、列調(diào)結(jié)合方式出庫(kù)和ATC模式出庫(kù)。其中ATC模式出庫(kù)在效率和安全方面都達(dá)到了最優(yōu)，是目前既有車輛基地改造和新線建設(shè)的主要方向。

1.3 檢修配套

車輛基地的檢修配套主要表現(xiàn)為車輛基地設(shè)計(jì)和工藝設(shè)施設(shè)備，其中車輛基地設(shè)計(jì)主要包含生產(chǎn)區(qū)和生活區(qū)劃分、停車庫(kù)、檢修庫(kù)（雙周、雙月檢庫(kù)、定修庫(kù)、架修、大修庫(kù)）、生活設(shè)施（DCC、信號(hào)樓、司機(jī)公寓等）、試車線;工藝設(shè)施設(shè)備主要包含不落輪鏇床、洗車機(jī)、架車機(jī)、懸臂吊等。

1.4 智慧化程度

車輛基地智慧化程度主要表現(xiàn)為自動(dòng)化派班、列車綜合自檢、列車喚醒/休眠、綜合監(jiān)控的應(yīng)用、多專業(yè)的一體化管理、自動(dòng)收發(fā)車等功能。上海地鐵目前車輛基地智慧建設(shè)程度僅基于全自動(dòng)駕駛場(chǎng)景下的功能實(shí)現(xiàn)，缺乏對(duì)于場(chǎng)段生產(chǎn)管理、信息化業(yè)務(wù)共享、各專業(yè)設(shè)備監(jiān)控、施工資源管理等多方面的智能化聯(lián)動(dòng)建設(shè)，因此大部分車輛基地仍存在作業(yè)復(fù)雜且繁瑣，自動(dòng)化、智能化程度低，作業(yè)計(jì)劃依靠人工等問(wèn)題。

2 車輛基地改造需求分析

2.1 出庫(kù)能力提升需求分析

根據(jù)上海地鐵目前高峰時(shí)段客流出行特征，路網(wǎng)半數(shù)以上線路高峰滿載率超過(guò)或接近100%，因此增能研究工作刻不容緩。為匹配路網(wǎng)高密度行車和延長(zhǎng)運(yùn)營(yíng)需求，車輛基地早高峰發(fā)車能力與滿足夜間維修天窗時(shí)間的沖突問(wèn)題顯得尤為明顯。首先車輛基地夜間檢修維護(hù)作業(yè)涉及多個(gè)專業(yè)，并且

車輛日檢任務(wù)較重，同時(shí)還是存在動(dòng)車調(diào)試、停電等檢修工作，因此夜間維修天窗時(shí)間需保證4小時(shí)。其次路網(wǎng)內(nèi)多條線路的延長(zhǎng)運(yùn)營(yíng)帶來(lái)最后一列回庫(kù)列車普遍需次日1：00以后回到車輛基地。最后為保證次日早高峰前運(yùn)營(yíng)列車全部完成出庫(kù)，巡道列車需在5點(diǎn)前出庫(kù)。為解決延長(zhǎng)運(yùn)營(yíng)、大量檢修任務(wù)及高密度行車之間的聯(lián)鎖矛盾，提升車輛基地出庫(kù)能力，壓縮早高峰車輛基地出車時(shí)間，滿足各方面需求。

2.2 車輛基地自動(dòng)化防護(hù)提升需求分析

車輛基地相比正線主要表現(xiàn)為場(chǎng)內(nèi)股道和道岔較多、調(diào)車作業(yè)頻繁以及大量的試車、洗車等作業(yè)，并且工程車、檢測(cè)車及人工作業(yè)的穿插造成車輛基地平行作業(yè)場(chǎng)景復(fù)雜，依靠人為管理和控制，車輛基地時(shí)有發(fā)生冒進(jìn)信號(hào)、異物侵限、擠岔脫軌、沖撞車擋等安全事故。因此，通過(guò)技術(shù)手段提升車輛基地自動(dòng)化防護(hù)能力，從而更安全、更可靠地實(shí)現(xiàn)平行作業(yè)、多專業(yè)穿插施工等模式，提升車輛基地作業(yè)效率。

參照全自動(dòng)駕駛線路車輛基地建設(shè)，對(duì)標(biāo)既有車輛基地ATC改造，深入分析防護(hù)提升需求，存在以下車輛基地安全改善：

（1）車輛基地設(shè)置無(wú)人區(qū)（自動(dòng)化區(qū)），非施工及接發(fā)車時(shí)段，禁止人員進(jìn)出，避免造成人車沖突。（2）自動(dòng)化區(qū)的部分調(diào)車進(jìn)路作業(yè)可由列車進(jìn)路取代，列車股道調(diào)轉(zhuǎn)具備ATC防護(hù)。（3）設(shè)置SPKS封區(qū)保護(hù)、隔離欄及門(mén)禁等相關(guān)防護(hù)措施，避免人工作業(yè)情況下列車自動(dòng)行駛。（4）車載信號(hào)狀態(tài)的提前檢測(cè)，在車場(chǎng)內(nèi)可及時(shí)發(fā)現(xiàn)定位情況、通信情況，并增加遠(yuǎn)程檢修手段。

2.3 車場(chǎng)一體化管理需求分析

隨著車輛數(shù)和運(yùn)能需求的極速提升，對(duì)車場(chǎng)的業(yè)務(wù)作業(yè)能力也有了更高的要求，車輛基地作為一個(gè)類似控制中心的存在，主要具有包括車場(chǎng)運(yùn)營(yíng)生產(chǎn)組織、行車組織、檢修施工管理及生活區(qū)管理的業(yè)務(wù)，原有的管理方式已經(jīng)不能滿足目前車場(chǎng)的生產(chǎn)需求，尤其在列車派班管理、車場(chǎng)資源統(tǒng)籌、專業(yè)聯(lián)動(dòng)影響等一體化管理需求待進(jìn)一步完善和提升。

（1）列車派班管理：列車檢修計(jì)劃匹配車輛基地出入庫(kù)計(jì)劃。（2）車場(chǎng)資源統(tǒng)籌：車場(chǎng)資源碎片化且可視化，提升作業(yè)點(diǎn)申請(qǐng)效率。（3）專業(yè)聯(lián)動(dòng)影響：如車輛基地供電設(shè)備對(duì)車輛啟動(dòng)和發(fā)車的影響、對(duì)檢修和調(diào)車作業(yè)的影響等。

3 改造難點(diǎn)的分析和建議

結(jié)合既有線路延時(shí)運(yùn)營(yíng)需要，為滿足夜間維護(hù)保障窗口時(shí)間需求，須進(jìn)一步提升部分線路車場(chǎng)的發(fā)車效率，對(duì)車場(chǎng)出庫(kù)模式進(jìn)行改造提升。目前上海地鐵已啟動(dòng)多個(gè)既有車輛基地ATC改造工作，其中7號(hào)線陳太路基地作為上海地鐵首個(gè)單獨(dú)完成車輛基地ATC改造的工程，期間從設(shè)計(jì)到實(shí)施，最后直至割接投運(yùn)面臨諸多改造難點(diǎn)。

3.1 車庫(kù)軌道長(zhǎng)度無(wú)法滿足ATP/ATO回庫(kù)對(duì)位停車

既有車輛基地由于早期建設(shè)，建設(shè)用地考慮有限，不同于ATC車輛基地的用地需求。其中早期建設(shè)的停車列檢庫(kù)停車點(diǎn)至車擋（不含車擋長(zhǎng)度）距離無(wú)法滿足不小于15米，以及雙列位的停車列檢庫(kù)A股停車點(diǎn)至B股停車點(diǎn)距離無(wú)法滿足不小于遠(yuǎn)期最大列車長(zhǎng)度加20 m。因此改造時(shí)期，信號(hào)系統(tǒng)計(jì)算安全防護(hù)距離時(shí)無(wú)法滿足自動(dòng)駕駛對(duì)位停車的安全防護(hù)余量，造成列車自動(dòng)回庫(kù)停車后會(huì)距離停車點(diǎn)一段距離，需采用人工駕駛列車RMF對(duì)位停車。

對(duì)策與建議：

（1）工程項(xiàng)目規(guī)劃初期，充分勘探車場(chǎng)軌道延伸條件，研究軌道延長(zhǎng)可能。（2）聚焦車擋改造，早期建設(shè)的車庫(kù)一般采用月牙式車擋，其設(shè)計(jì)為防撞3 km/h，且無(wú)法停止在額定速度撞擊下的列車，易造成車輛脫軌;車輛撞擊時(shí)，車輪前部的車輛車架下的部件均會(huì)受到損壞?？刹捎靡簤壕彌_車擋，省安裝空間的同時(shí)，其設(shè)計(jì)為防撞5 km/h?；谏鲜鲎兓?，軌道專業(yè)提資信號(hào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，適當(dāng)進(jìn)行防護(hù)距離縮小的設(shè)計(jì)。

3.2 全面對(duì)道岔軌道絕緣是否侵限進(jìn)行判定

既有車輛基地早期建設(shè)時(shí)，依據(jù)地鐵設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)“按照絕緣節(jié)距離警沖標(biāo)小于3.5 m時(shí)候即可判定為非限絕緣”，然而在ATC車輛基地改造中，ATC系統(tǒng)防護(hù)的設(shè)計(jì)要求判定是否侵限需根據(jù)車輛提資的外懸量加車鉤長(zhǎng)度，再加上倒溜防護(hù)距離1 m，絕緣節(jié)距警沖標(biāo)距離需大于該數(shù)值即可判定為非侵限絕緣，否則侵限絕緣，需進(jìn)行相應(yīng)的聯(lián)鎖防護(hù)設(shè)計(jì)，大大降低列車出庫(kù)效率。如上海地鐵7號(hào)線，車輛外懸掛4.12 m，倒溜防護(hù)1 m，因此小于5.12 m即判定為侵限絕緣。

對(duì)策與建議：

工程項(xiàng)目規(guī)劃初期，應(yīng)充分考慮既有車輛基地侵限絕緣整改的費(fèi)用，開(kāi)展系統(tǒng)設(shè)計(jì)前完成相應(yīng)的絕緣節(jié)整改，必要時(shí)進(jìn)行軌道更換。

3.3 庫(kù)內(nèi)SPKS物理隔離欄布置和安裝較難

（1）SPKS物理隔離圍欄影響消防設(shè)施和分區(qū)。SPKS物理隔離區(qū)域按既有車場(chǎng)結(jié)構(gòu)柱劃分后形成多個(gè)封閉區(qū)域，原消防栓箱只能滿足當(dāng)前封鎖區(qū)域，嚴(yán)重影響了原消防設(shè)施覆蓋范圍，且圍欄高度過(guò)高，對(duì)輔房消防設(shè)施要求造成影響。

（2）SPKS物理隔離圍欄影響作業(yè)通道。既有車輛基地改造項(xiàng)目均針對(duì)老庫(kù)進(jìn)行改造，因土建限制，普遍存在圍欄安裝在保證限界前提下，輔房側(cè)圍欄安裝后將導(dǎo)致過(guò)道變窄，影響人員出入和貨物運(yùn)輸。尤其對(duì)日常作業(yè)和管理造成嚴(yán)重影響，如作業(yè)登記要點(diǎn)、司機(jī)登乘以及工具運(yùn)輸?shù)取?/p>

（3）容易遺漏ATC車場(chǎng)SPKS的門(mén)禁系統(tǒng)設(shè)計(jì)。既有車輛基地改造初期缺乏對(duì)門(mén)禁系統(tǒng)設(shè)計(jì)考慮，主要表現(xiàn)為門(mén)禁系統(tǒng)是否接入車輛基地門(mén)禁網(wǎng)絡(luò)，或是獨(dú)立組網(wǎng)建設(shè)門(mén)禁系統(tǒng)。

對(duì)策與建議：

（1）工程項(xiàng)目規(guī)劃初期，若有條件對(duì)車場(chǎng)消防設(shè)施、管道等進(jìn)行一并改造，并建設(shè)地下作業(yè)通道，滿足物理隔離圍欄安裝同時(shí)解決日常作業(yè)影響問(wèn)題。

（2）庫(kù)內(nèi)每個(gè)SPKS分區(qū)以不同顏色區(qū)分及在防護(hù)末端設(shè)置相應(yīng)顏色的標(biāo)識(shí)牌，信號(hào)系統(tǒng)在庫(kù)內(nèi)范圍設(shè)置25 km/h永久限速，以出庫(kù)信號(hào)機(jī)為邊界，列車越過(guò)出庫(kù)信號(hào)機(jī)后釋放限速，出庫(kù)能力相對(duì)降低，總體可滿足單線出庫(kù)120 s要求。

4 結(jié)論

在運(yùn)能運(yùn)量矛盾不斷突出的階段，提升高密度行車能力和高品質(zhì)運(yùn)營(yíng)質(zhì)量，是各城市地鐵不得不面對(duì)的問(wèn)題。本文聚焦既有車輛基地ATC改造研究，分析上海地鐵現(xiàn)狀，通過(guò)全面提升出庫(kù)能力，解決延長(zhǎng)運(yùn)營(yíng)、維修天窗不足、增能無(wú)法保障等問(wèn)題。其次從設(shè)施設(shè)備改造入手，基于系統(tǒng)能力提升同時(shí)考慮智慧化建設(shè)，深入分析車輛基地改造需求，以信號(hào)系統(tǒng)能力提升為主線，同步考慮專業(yè)配套和智慧化管理建設(shè)。最后通過(guò)上海地鐵7號(hào)線既有車輛基地ATC改造的經(jīng)歷，總結(jié)車輛基地改造的難點(diǎn)，包括土建條件受限、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)落后、系統(tǒng)防護(hù)保守等改造難點(diǎn)，并從工程規(guī)劃考慮、關(guān)聯(lián)專業(yè)研究以及改造實(shí)施過(guò)程三個(gè)方面提出了對(duì)策與建議，為后續(xù)軌道交通既有車輛基地ATC改造提供參考。

參考文獻(xiàn)

[1]李得偉，韓寶明，魯放.城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)瓶頸分析[J].城市軌道交通研究，2011（5）：49-54.

[2]朱滬生，洪海珠，丁建中.城市軌道交通車輛基地出入段擴(kuò)能方法研究[J].城市軌道交通研究，2011（4）：17-21.

[3]胡鵬，肖寶弟.城市軌道交通車輛基地運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)的研究[J].鐵道運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì)，2019（10）：114-118.

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

[5]傅國(guó)欣.地鐵列車自動(dòng)運(yùn)行（ATO）系統(tǒng)與列車控制系統(tǒng)（TMS）的接口[J].城市軌道交通研究，2014（1）：117-121.