龐雪峰

(中國鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，300308，天津∥工程師)

云巴膠輪導(dǎo)軌電車(以下簡(jiǎn)為“云巴”)是一種全新的低運(yùn)能軌道交通制式，其相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)目前僅有地方標(biāo)準(zhǔn)，且國內(nèi)尚無運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)，急需開拓性的研究。車輛基地作為城市軌道交通的后勤保障基地更是重中之重。本文針對(duì)云巴特點(diǎn)，研究其車輛基地的工藝設(shè)計(jì)，并以深圳坪山云巴(膠輪導(dǎo)軌電車)1號(hào)線一期工程(以下簡(jiǎn)為“坪山1號(hào)線”)為例進(jìn)行說明，以期為類似項(xiàng)目提供參考。

1 云巴的特點(diǎn)

云巴采用全動(dòng)車設(shè)計(jì)，編組靈活，可根據(jù)不同的運(yùn)量需求選擇2～6節(jié)車輛自由編組，具有建造運(yùn)營成本低、生產(chǎn)周期短、轉(zhuǎn)彎半徑小、爬坡能力強(qiáng)、噪聲振動(dòng)小等特點(diǎn)，能快速、準(zhǔn)時(shí)、安全地把乘客運(yùn)送到目的地。

1.1 車輛特點(diǎn)

云巴車輛與標(biāo)準(zhǔn)鋼輪鋼軌車輛在結(jié)構(gòu)和外型上存在很大差異。云巴車輛嵌入導(dǎo)軌梁U型槽內(nèi)運(yùn)行，相連接的兩節(jié)車廂之間設(shè)有貫通道和車鉤及緩沖裝置。每節(jié)車廂有2個(gè)單軸轉(zhuǎn)向架，每個(gè)轉(zhuǎn)向架有2個(gè)走行輪、4個(gè)導(dǎo)向輪。導(dǎo)向輪為實(shí)心橡膠輪；走行輪為充氮?dú)庀鹉z輪，且在輪內(nèi)設(shè)ACM(防爆胎剛性支撐)及胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以提高列車運(yùn)行安全性。車體依靠走行輪支撐并在導(dǎo)軌梁上運(yùn)行，走行輪位于導(dǎo)軌梁U型槽內(nèi)，可完成列車的轉(zhuǎn)向并保證列車平穩(wěn)運(yùn)行。云巴的輪軌關(guān)系如圖1所示。

圖1 云巴輪軌關(guān)系示意圖

為列車供電的動(dòng)力電池儲(chǔ)存電量為152 kWh。標(biāo)準(zhǔn)工況下，列車?yán)m(xù)航里程約為150 km，列車每運(yùn)營一段時(shí)間需返回基地充電，其回到充電位時(shí)的剩余電量不低于10%。

1.2 導(dǎo)軌梁及道岔特點(diǎn)

云巴導(dǎo)軌梁[1]是集軌道及橋梁于一體的箱型連續(xù)鋼結(jié)構(gòu)梁，高1.2 m，寬1.7 m。走行輪輪距為1.38 m。導(dǎo)軌梁U型槽頂部設(shè)防傾覆凸緣，表面做防滑處理。

云巴道岔采用電力驅(qū)動(dòng)，可左右移動(dòng)以實(shí)現(xiàn)列車轉(zhuǎn)線。道岔的主要形式有單開、對(duì)開、三開及五開。道岔主要由道岔梁、臺(tái)車、驅(qū)動(dòng)裝置、鎖定裝置及接縫板組成。道岔梁分為固定梁和滑塊梁，具有車輛走行、導(dǎo)向和支承作用，并能承受車輛的運(yùn)行荷載。

2 車輛基地的工藝設(shè)計(jì)

云巴車輛基地內(nèi)的檢修設(shè)施主要由運(yùn)用庫及檢修庫組成。

2.1 運(yùn)用庫

運(yùn)用庫主要承擔(dān)配屬車輛停放充電及日常維護(hù)。相比于地鐵系統(tǒng)，云巴列車相對(duì)短小，每節(jié)車輛長約7～8 m，寬2.4 m，故運(yùn)用庫可設(shè)置為1線3列位或4列位。導(dǎo)軌梁高于地面，限制了人員跨越股道，可考慮設(shè)置庫前、庫中梁下人行通道，方便人員作業(yè)。

云巴系統(tǒng)屬于低運(yùn)能的軌道交通，其車輛采用模塊化設(shè)計(jì)，對(duì)運(yùn)營可靠性需求相對(duì)較低，免維護(hù)性強(qiáng)，可通過司機(jī)每日監(jiān)控代替列檢。如云巴車輛出現(xiàn)故障，則進(jìn)行臨時(shí)檢修，故運(yùn)用庫內(nèi)不必設(shè)置檢查坑。為盡量節(jié)省車輛基地用地，車輛授流裝置盡量選用吊頂式，且運(yùn)用庫線間距應(yīng)根據(jù)授流裝置尺寸合理設(shè)置。

此外，針對(duì)云巴列車短小的特點(diǎn)，可采用全自動(dòng)車輛外皮清洗機(jī)來完成洗車工作。在洗車時(shí)，列車位置固定，清洗機(jī)自動(dòng)對(duì)列車兩側(cè)及端部進(jìn)行沖刷清洗。這樣既滿足了洗車功能，又節(jié)省了用地。

2.2 檢修庫

檢修庫主要滿足云巴列車周檢[2]、一級(jí)維護(hù)、二級(jí)維護(hù)，以及大修、臨修等功能需求，是云巴車輛維修的主要場(chǎng)所。

2.2.1 周檢、一級(jí)維護(hù)及二級(jí)維護(hù)

由于云巴車輛基地取消了列檢，故雙周檢應(yīng)改為單周檢，主要對(duì)車輛行車安全相關(guān)的系統(tǒng)進(jìn)行日常性技術(shù)檢查。

一級(jí)維護(hù)主要檢查車輛重點(diǎn)部件及系統(tǒng)的技術(shù)狀態(tài)、清潔及潤滑部件、檢查更換車輛易損件，并對(duì)牽引、制動(dòng)及操縱等系統(tǒng)中的安全部件進(jìn)行維護(hù)作業(yè)。

二級(jí)維護(hù)定期全面檢查、檢測(cè)車輛各系統(tǒng)狀態(tài)、修理部分部件、調(diào)試車輛、拆檢輪胎、進(jìn)行輪胎換位或更換，并在換輪后對(duì)車輛進(jìn)行動(dòng)態(tài)試驗(yàn)驗(yàn)證。

云巴車頂距庫內(nèi)地面的高度大于5 m，維修人員進(jìn)行車頂作業(yè)較為困難，因此需設(shè)置3層作業(yè)平臺(tái)，方便維修人員作業(yè)。如果空間受限，可設(shè)置懸掛式平臺(tái)。為保證人員作業(yè)安全，庫內(nèi)無平臺(tái)側(cè)需設(shè)置防護(hù)欄桿。

周檢、一級(jí)維護(hù)及二級(jí)維護(hù)均含車底作業(yè)內(nèi)容，尤其二級(jí)維護(hù)還包含換輪作業(yè)。因此庫內(nèi)股道均需設(shè)檢查坑。

根據(jù)云巴車輛輪軌關(guān)系可知，庫內(nèi)檢查坑可利用導(dǎo)軌梁進(jìn)行設(shè)計(jì)：導(dǎo)軌梁U型槽寬1.2 m，深0.8 m，轉(zhuǎn)向架嵌入U(xiǎn)型槽深度為0.5 m；為滿足維修需求，庫內(nèi)U型槽深度需增加至少1.5 m，且須設(shè)置必要的排水及照明設(shè)施。由于云巴車輛采用模塊化設(shè)計(jì)且軸重較輕，因此僅需配備10 t起重機(jī)及簡(jiǎn)易工裝即可完成換輪作業(yè)。此外，為方便換輪作業(yè)，二級(jí)維護(hù)線的導(dǎo)軌梁不設(shè)置防傾覆凸緣或設(shè)置可拆卸凸緣。

2.2.2 大修與臨修

大修與臨修[3]是對(duì)車輛各系統(tǒng)或部件進(jìn)行分解、清潔、檢查、探傷和整修的綜合修理，并對(duì)車輛進(jìn)行全面檢測(cè)、調(diào)試以及試驗(yàn)，以恢復(fù)車輛設(shè)計(jì)的要求。由于導(dǎo)軌梁高出地面，過多檢修線容易影響車輛檢修，因此為保證檢修工藝的流暢，在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)盡量減少檢修線或?qū)z修線集中布置，并在長度方向做適當(dāng)預(yù)留。此外，考慮到云巴車輛相對(duì)輕小，為提高維修效率，推薦采用換修或狀態(tài)修等靈活快捷的維修模式。例如：云巴車輛的動(dòng)力電池自重大、維修困難，可與廠家提前協(xié)商，采用更換電池的模式來替代維修，并使用專門的電池拆卸設(shè)備，進(jìn)一步提高更換電池的速度。

若當(dāng)?shù)鼗蜞徑鞘性O(shè)有云巴生產(chǎn)廠商，為節(jié)省土地利用，還可考慮將大/臨修外委至云巴生產(chǎn)廠商。

2.3 云巴的檢修特點(diǎn)

從檢修工藝分析可見，相比于傳統(tǒng)的鋼輪鋼軌系統(tǒng)，云巴膠輪導(dǎo)軌電車檢修有如下特點(diǎn)：

1)云巴屬于低運(yùn)能軌道交通系統(tǒng)，車體較輕巧，可不設(shè)置大架修等高級(jí)修程，而采用換修或狀態(tài)修等靈活、快捷的維修模式。

2)云巴采用橡膠輪胎，車輪更換相對(duì)頻繁。維修基地需為列車設(shè)置特殊換輪設(shè)備。此換輪設(shè)備相對(duì)于鋼輪的“不落輪鏇”效率更高、投資更少，且用地更節(jié)省。此外，輪胎對(duì)車輛的操作穩(wěn)定性及行駛安全性都非常重要，而輪胎的磨耗大于鋼輪，車輛檢修過程中對(duì)輪胎的回收及利用將逐漸成為云巴車輛維修的重點(diǎn)[4-5]。

3)云巴車輛采用動(dòng)力電池供電，因此動(dòng)力電池與充電樁的養(yǎng)護(hù)與更換是確保云巴正常運(yùn)營的關(guān)鍵。

4)云巴采用高出地面的特殊導(dǎo)軌梁，故檢修工藝流程及設(shè)備設(shè)施需結(jié)合該特殊結(jié)構(gòu)考慮。

綜上所述，云巴具有獨(dú)特的輪軌關(guān)系和供電方式，故其檢修不僅需進(jìn)行較多創(chuàng)新的工藝設(shè)計(jì)，還具有靈活、集成及高效等特點(diǎn)。

3 車輛基地的總平面布置

就車輛基地總平面布置而言，最重要的就是股道布置。常規(guī)車輛基地內(nèi)股道多采用地面鋪設(shè)形式。而對(duì)云巴車輛基地而言，一方面，導(dǎo)軌梁走行面距地面高度為1.2 m，會(huì)對(duì)人員作業(yè)及路面交通造成嚴(yán)重影響；另一方面，云巴系統(tǒng)的道岔結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格高。因此，合理布置股道及道岔是云巴車輛基地總平面布置的關(guān)鍵[6-8]。

3.1 總平面布置原則

1)車輛基地應(yīng)優(yōu)先采用盡端式布置，盡量避免采用貫通式或倒裝式布置，以減少咽喉區(qū)、道岔及牽出線數(shù)量。

2)運(yùn)用庫及檢修庫等股道多的廠房應(yīng)盡量集中布置，便于采用多開道岔。

3)利用云巴車輛轉(zhuǎn)彎半徑小的特點(diǎn)，咽喉區(qū)應(yīng)盡量采用小曲線半徑線路，以縮小咽喉區(qū)范圍。

4)云巴車輛為動(dòng)力電池供電，故不單獨(dú)設(shè)置救援列車。這可在一定程度上減少牽出線數(shù)量及長度。

5)采用停檢分離等合理分區(qū)措施。運(yùn)用庫僅用于停車充電及日常維護(hù)；周檢以上修程設(shè)置為檢修庫；將功能相似或工藝流程緊密的設(shè)施集中布置，可減少交叉作業(yè)；對(duì)綜合辦公區(qū)及生活區(qū)集中布置，可減少過軌次數(shù)，最大限度地方便工作人員作業(yè)及路面交通。

6)采用立體式總平面布置，在滿足消防及限界等要求的前提下，增設(shè)梁下過軌通道或天橋。

3.2 總平面設(shè)計(jì)方案案例

3.2.1 車輛基地布置方案

坪山1號(hào)線的車輛基地(以下稱為“坪山車輛基地”)總平面布置方案如圖2所示。

圖2 坪山車輛基地總平面布置圖

隨著城市發(fā)展，城市軌道交通的建設(shè)規(guī)模也在逐漸增大。對(duì)于寸土寸金的一線城市，土地資源極為稀缺，而車輛基地占地面積較大，故車輛基地選址較為困難,立體式車輛基地已成為節(jié)約集約利用土地的有效方式[9-10]。

坪山車輛基地采用盡端式布置，其主體建筑為地上雙層單體結(jié)構(gòu)形式：一層為小汽車停車場(chǎng)；二層為云巴軌道層，由北至南設(shè)運(yùn)用庫和檢修庫各1座。

運(yùn)用庫內(nèi)停車線為5線10列位，其中1停車列位兼顧洗車功能，位于運(yùn)用庫東南角。另外，運(yùn)用庫前設(shè)置上、下線平臺(tái)，以滿足車輛上、下線需求。檢修庫內(nèi)為周檢修、一級(jí)維護(hù)及二級(jí)維護(hù)專設(shè)1線1列位，為大修及臨修專設(shè)1線1列位。

主體建筑東側(cè)及南側(cè)設(shè)輔跨結(jié)構(gòu)，布置材料間、維修間、運(yùn)轉(zhuǎn)值班室、環(huán)控機(jī)房、備用間及乘務(wù)員公寓等生產(chǎn)、辦公及生活用房。

坪山車輛基地四周設(shè)置了消防環(huán)路，并于基地西北、東北側(cè)設(shè)置入口及出口各一處。該平面布置充分利用了地塊的地形條件，在滿足社會(huì)汽車停放，以及云巴運(yùn)用、檢修等相關(guān)功能的前提下，布置緊湊，節(jié)省了用地。其效果圖如圖3所示。

圖3 坪山車輛基地效果圖

3.2.2 運(yùn)用維修車場(chǎng)布置方案

云巴行車組織較為靈活。在無較大場(chǎng)地供車輛基地建設(shè)的情況下，可在線路沿途設(shè)置多個(gè)小型立體式運(yùn)用維修場(chǎng)(如圖4所示)，作為車輛基地的有效補(bǔ)充。這樣不僅能減小車輛基地用地，還能減少列車空跑里程，使列車就近回庫。

圖4 坪山1號(hào)線的立體式運(yùn)用維修車場(chǎng)效果圖

坪山1號(hào)線采用的立體式運(yùn)用維修車場(chǎng)為3層，采用倒裝式布置：線路布置于三層結(jié)構(gòu)板上，庫外線路采用高架橋形式；一層、二層為附屬功能辦公用房;三層為運(yùn)用維修層，設(shè)置周檢及一級(jí)維護(hù)線(1線2列位)，并于庫前設(shè)置長12 m的車輛上、下線平臺(tái)。各層通過步梯及貨梯連通，能滿足生產(chǎn)、生活和消防的要求。

此外，大庫還可與車站出入口綜合設(shè)計(jì)，既能保證車站乘客正常疏散，也不影響運(yùn)用維修車場(chǎng)正常運(yùn)維工作。地塊西側(cè)及東側(cè)分別設(shè)置出入口，場(chǎng)內(nèi)道路呈環(huán)狀布置。

4 結(jié)語

本文從云巴系統(tǒng)組成、工藝設(shè)計(jì)、車輛基地總平面布置等方面，分析研究了云巴車輛基地，并形成如下建議：

1)膠輪導(dǎo)軌電車采用換修或狀態(tài)修替代預(yù)防性計(jì)劃檢修。

2)在車輛基地選址困難條件下，線路沿線設(shè)置多個(gè)小型立體式運(yùn)用維修場(chǎng)，能夠節(jié)約用地，減少車輛空跑時(shí)間。

3)需進(jìn)一步研究車輛的緊急救援及車輛上、下線流程，并優(yōu)化車輛充放電性能。