王高琛,鄭文璽,曹宏宇,邱禹銘,肖菁漾,趙 軍
(1. 中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司,四川成都 610031;2. 深圳市地鐵集團(tuán)有限公司,廣東深圳 518026)
全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)是城市軌道交通(以下簡(jiǎn)稱“城軌”)列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。截至2020年,全球新建城軌線路中有75%采用全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng),改造線路中也有40%采用該系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)主要城市已將城軌全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)建設(shè)納入規(guī)劃。深圳地鐵13號(hào)線是深圳地鐵首批次開工建設(shè)的全自動(dòng)運(yùn)行線路之一。本文將結(jié)合深圳地鐵13號(hào)線內(nèi)湖停車場(chǎng)工程實(shí)際情況,對(duì)如何使全地下建設(shè)城軌車輛基地在用地條件苛刻的情況下滿足全自動(dòng)運(yùn)行需求的工程設(shè)計(jì)重難點(diǎn)進(jìn)行探討,以期為后續(xù)類似項(xiàng)目工程設(shè)計(jì)提供借鑒和參考。
深圳地鐵13號(hào)線全長(zhǎng)約45 km,均為地下線,共設(shè)車站29座,平均站間距約1.6 km。車輛基地按1段1場(chǎng)布置,分別為公明車輛段和內(nèi)湖停車場(chǎng)。其中,內(nèi)湖停車場(chǎng)位于深圳人才公園內(nèi)湖南岸、科苑路以東、沙河西路以西、東濱路以北,長(zhǎng)約720 m,寬約200 m,占地面積約9.7 hm2,為全地下停車場(chǎng)??偲矫娌捎帽M端式布置方案,運(yùn)用庫(kù)從北至南依次設(shè)置停車列檢線10條(1 線1列位)、雙周三月檢線2條、定修線1條、臨修/鏇輪線1條、調(diào)機(jī)工程車線2條,運(yùn)用庫(kù)尾部設(shè)置運(yùn)轉(zhuǎn)綜合樓,咽喉區(qū)南側(cè)設(shè)置物資倉(cāng)庫(kù)、綜合樓、維修樓、牽引降壓混合變電所、消防泵房,咽喉區(qū)北側(cè)設(shè)置洗車機(jī)棚及控制室,如圖1所示。其場(chǎng)址地面現(xiàn)狀為深圳人才公園,西側(cè)為高檔住宅和商務(wù)寫字樓,南側(cè)為深圳灣口岸,工程建成后將恢復(fù)地面公園。該停車場(chǎng)位于填海區(qū)域,地下水位高,地質(zhì)條件差。
圖1 內(nèi)湖停車場(chǎng)總平面布置
由于建設(shè)時(shí)序原因,深圳地鐵第四期建設(shè)規(guī)劃中政府批復(fù)同意建設(shè)的13號(hào)線范圍內(nèi)的車輛基地僅有內(nèi)湖停車場(chǎng)。因此,在公明車輛段建成之前,內(nèi)湖停車場(chǎng)的功能及規(guī)模需滿足13號(hào)線初期(開通3年)運(yùn)營(yíng)的基本要求,功能定位為臨時(shí)過渡車輛段,相較于普通停車場(chǎng)主要有以下布局調(diào)整。
(1)為承擔(dān)線路開通初期的車輛運(yùn)用和檢修任務(wù),內(nèi)湖停車場(chǎng)增設(shè)1列位定修和1列位臨修及試車線。車輛部件維修、設(shè)備維修等任務(wù)由線網(wǎng)既有車輛段承擔(dān)。停車場(chǎng)需具備利用汽車運(yùn)輸大部件的條件。
(2)內(nèi)湖停車場(chǎng)由于用地條件極為苛刻,無法滿足初期配屬列車的停放要求,部分列車需停放在配線處。
(3)內(nèi)湖停車場(chǎng)擴(kuò)大車輛檢修、綜合維修等用房規(guī)模,并設(shè)置1處備用運(yùn)行控制中心(OCC)用房。
(4)受全地下停車場(chǎng)消防要求的限制,內(nèi)湖停車場(chǎng)不設(shè)置食堂,只保留1處配餐室和就餐間,采用社會(huì)化配餐服務(wù)。
在13號(hào)線北延公明車輛段建成后,為實(shí)現(xiàn)檢修資源集中設(shè)置、作業(yè)效率大幅提升的目標(biāo),設(shè)計(jì)人員在統(tǒng)籌考慮13號(hào)線全線車輛檢修運(yùn)用及工藝設(shè)備配置需求后,對(duì)內(nèi)湖停車場(chǎng)為滿足臨時(shí)過渡車輛段功能而配置的工藝設(shè)備進(jìn)行如下處理。
(1)不落輪鏇床。為滿足線路開通時(shí)的車輪鏇修(以下簡(jiǎn)稱“鏇輪”)作業(yè)需求,內(nèi)湖停車場(chǎng)配置1臺(tái)單軸不落輪鏇床。根據(jù)鏇輪工作量計(jì)算,全線初期需鏇修臺(tái)位1.28個(gè)、遠(yuǎn)期需鏇修臺(tái)位1.69個(gè),因此公明車輛段需配置不落輪鏇床以補(bǔ)足鏇輪能力缺口。若公明車輛段配置雙軸不落輪鏇床,則全線鏇輪作業(yè)能力富余,且需對(duì)內(nèi)湖停車場(chǎng)內(nèi)的單軸不落輪鏇床進(jìn)行資產(chǎn)安置,以避免設(shè)備閑置。因此,設(shè)計(jì)人員考慮保留內(nèi)湖停車場(chǎng)單軸不落輪鏇床,并在公明車輛段配置1臺(tái)單軸不落輪鏇床。由于內(nèi)湖停車場(chǎng)保留了不落輪鏇床,考慮到鏇輪作業(yè)后須進(jìn)行輪徑調(diào)整,故保留其試車線,不做其他用途。
(2)移動(dòng)式架車機(jī)和轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)盤。為滿足整列車架車需要,內(nèi)湖停車場(chǎng)臨修線配置8組移動(dòng)式架車機(jī)。公明車輛段建成后,內(nèi)湖停車場(chǎng)與公明車輛段之間的線路長(zhǎng)約31 km,考慮到若列車在線路南段發(fā)生故障,無法及時(shí)送往公明車輛段進(jìn)行臨修處理,故保留內(nèi)湖停車場(chǎng)的移動(dòng)式架車機(jī),用于臨修作業(yè),以實(shí)現(xiàn)對(duì)既有設(shè)備的最大化利用。該移動(dòng)式架車機(jī)可與轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)盤配合使用,實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向架換端功能,減少車輪偏磨。
(3)起重機(jī)。內(nèi)湖停車場(chǎng)定/臨修庫(kù)設(shè)置了2 t和10 t起重機(jī)各1臺(tái)。由于定/臨修庫(kù)前設(shè)置的不落輪鏇床被保留,因此需保留2 t起重機(jī)以滿足標(biāo)準(zhǔn)輪對(duì)吊裝作業(yè)需求。同時(shí),因內(nèi)湖停車場(chǎng)仍具備臨修作業(yè)功能,所以10 t起重機(jī)也無需搬遷。
(4)其他設(shè)備??紤]到內(nèi)湖停車場(chǎng)仍保留臨修、鏇輪等作業(yè)內(nèi)容,蓄電池叉車、蓄電池搬運(yùn)車、物資存儲(chǔ)設(shè)備等輔助生產(chǎn)設(shè)備也無需搬遷和改造。
從對(duì)上述工藝設(shè)備的處理可知,內(nèi)湖停車場(chǎng)在過渡期后除承擔(dān)配屬車輛的停放、運(yùn)用管理、清潔整備及日常檢查等任務(wù)外,仍保留了某些車輛段功能,如臨時(shí)故障處理、換件檢修及均衡修的部分作業(yè)內(nèi)容。
深圳地鐵13號(hào)線按照全線全自動(dòng)運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì),內(nèi)湖停車場(chǎng)為全自動(dòng)運(yùn)行停車場(chǎng)。其洗車線、停車列檢線、雙周三月檢線及運(yùn)用庫(kù)前道岔區(qū)域?yàn)槿詣?dòng)運(yùn)行區(qū),定修線、臨修線、調(diào)機(jī)工程車線為人工駕駛區(qū)。全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)由車輛段控制中心(DCC)或OCC控制,DCC按照自動(dòng)化運(yùn)行要求設(shè)計(jì)。
全自動(dòng)運(yùn)行線路長(zhǎng)度需根據(jù)列車自動(dòng)駕駛(ATO)系統(tǒng)保護(hù)區(qū)段的要求進(jìn)行加長(zhǎng)。其中,運(yùn)用庫(kù)停車列檢線按1線1列位設(shè)計(jì),長(zhǎng)度為2(庫(kù)前通道寬度)+ 2(檢查坑與車頭之間距離)+ 185.6(8A編組列車長(zhǎng)度)+ 15(安全距離)+ 2(車擋安裝距離)+ 2.8(庫(kù)尾通道寬度)=209.4 m。洗車線采用咽喉區(qū)八字式布置, 洗車牽出線有效長(zhǎng)度增加安全距離15 m。
內(nèi)湖停車場(chǎng)列車全自動(dòng)運(yùn)行作業(yè)流程如圖2所示。考慮到其受用地條件限制無法設(shè)置信號(hào)轉(zhuǎn)換軌,且雖具備定/臨修、鏇輪及試車功能,但作業(yè)頻率相對(duì)較低,可將場(chǎng)內(nèi)線路全部劃分為全自動(dòng)運(yùn)行區(qū),如需開展定/臨修、鏇輪及試車等作業(yè),可在早晚高峰期之間無收發(fā)車作業(yè)時(shí),將停車場(chǎng)信號(hào)系統(tǒng)降級(jí)為人工駕駛模式,通過人工駕駛或調(diào)機(jī)將列車從停車列檢庫(kù)牽引至相應(yīng)區(qū)域進(jìn)行作業(yè),以實(shí)現(xiàn)定/臨修、鏇輪及試車功能。
圖2 列車全自動(dòng)運(yùn)行作業(yè)流程
運(yùn)用庫(kù)庫(kù)前不設(shè)庫(kù)門,以防止列車出入庫(kù)時(shí)與庫(kù)門碰撞。庫(kù)內(nèi)每2股道設(shè)置1處防護(hù)分區(qū),采用金屬圍欄分隔。運(yùn)用庫(kù)庫(kù)尾設(shè)庫(kù)門,方便作業(yè)人員進(jìn)入防護(hù)分區(qū)。當(dāng)作業(yè)人員進(jìn)入防護(hù)分區(qū)時(shí),防護(hù)分區(qū)對(duì)應(yīng)股道上的列車禁止移動(dòng)。此外,停車場(chǎng)配置有綜合自動(dòng)化管理系統(tǒng),對(duì)場(chǎng)內(nèi)門禁系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一管理,以確保作業(yè)人員的安全。金屬圍欄及實(shí)體墻在運(yùn)用庫(kù)中部設(shè)置門體,平時(shí)關(guān)閉,火災(zāi)等緊急情況時(shí)可聯(lián)動(dòng)開啟,用于人員疏散。
內(nèi)湖停車場(chǎng)為地下停車場(chǎng),主要存在以下消防設(shè)計(jì)難點(diǎn)。
(1)目前暫無關(guān)于地下停車場(chǎng)環(huán)形消防車道排煙條件的明確規(guī)范。
(2)受工藝布置及地面公園景觀的限制,運(yùn)用庫(kù)無條件設(shè)置直通地面的安全出口。
針對(duì)上述消防設(shè)計(jì)難點(diǎn),設(shè)計(jì)人員開展防火設(shè)計(jì)優(yōu)化專題研究,形成了一套行之有效的消防設(shè)計(jì)方案,具體如下。
4.2.1 消防車道
內(nèi)湖停車場(chǎng)消防車道設(shè)置情況如圖3所示。咽喉道岔區(qū)及辦公管理區(qū)的洗車機(jī)棚及控制室、牽引降壓混合變電所、綜合樓、維修樓、物資倉(cāng)庫(kù)前均設(shè)置消防車道,以使消防車能夠直接到達(dá)并開展救援。除洗車機(jī)棚控制室區(qū)域的消防車道寬度為4 m外,其他區(qū)域消防車道寬度均不小于7 m。運(yùn)用庫(kù)環(huán)形消防車道上方頂板開孔率為30%,開口間距不大于60 m,其他區(qū)域消防車道上方頂板開孔率大于15%,開口間距不大于60 m。此外,綜合樓、維修樓、物資倉(cāng)庫(kù)兩側(cè)設(shè)置開敞下沉廣場(chǎng),以便人員疏散及消防救援。
圖3 內(nèi)湖停車場(chǎng)消防車道設(shè)置
運(yùn)用庫(kù)環(huán)形消防車道外圍設(shè)置消防疏散樓梯7處,保證消防車道任意一點(diǎn)到疏散樓梯間的疏散距離不超過60 m。在運(yùn)用庫(kù)環(huán)形消防車道最不利的4個(gè)角處增設(shè)消防電梯,以便消防隊(duì)員快速到達(dá)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)。消防疏散樓梯及電梯設(shè)置如圖4所示。
圖4 消防電梯及疏散樓梯設(shè)置
4.2.2 安全疏散設(shè)施
停車場(chǎng)內(nèi)運(yùn)用庫(kù)的使用功能明確,火災(zāi)危險(xiǎn)性低,庫(kù)內(nèi)設(shè)置自動(dòng)滅火系統(tǒng)。庫(kù)區(qū)開向消防車道的門可作為人員向庫(kù)外消防車道疏散的安全出口。庫(kù)中的相鄰防火分區(qū)之間設(shè)置甲級(jí)防火門,其可在某一防火分區(qū)著火時(shí)阻斷火勢(shì)蔓延,并成為人員借用相鄰防火分區(qū)逃生的安全出口。庫(kù)中任意一點(diǎn)至最近安全出口的最遠(yuǎn)行走距離不超過60 m。運(yùn)用庫(kù)安全疏散設(shè)施設(shè)置如圖5所示。
圖5 內(nèi)湖停車場(chǎng)運(yùn)用庫(kù)安全疏散設(shè)施設(shè)置(單位:m)
運(yùn)用庫(kù)內(nèi)金屬圍欄上的門體設(shè)置門禁系統(tǒng),并與火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)(FAS)聯(lián)動(dòng)。在正常情況下,該門不允許使用,保持常閉狀態(tài),以滿足全自動(dòng)運(yùn)行防護(hù)分區(qū)要求;當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí),該門門禁系統(tǒng)由FAS系統(tǒng)觸發(fā)并自動(dòng)釋放,實(shí)現(xiàn)對(duì)門體的開啟操作。庫(kù)內(nèi)門禁設(shè)置如圖6所示。
圖6 庫(kù)內(nèi)門禁設(shè)置(單位:m)
在滿足地下空間照明需求方面,內(nèi)湖停車場(chǎng)設(shè)計(jì)人員通過選擇合理的照明方式,在各個(gè)功能區(qū)域采用合適的照明燈具(所選燈具均為L(zhǎng)ED光源),并準(zhǔn)確控制照度、功率密度、亮度、炫光等各項(xiàng)照明指標(biāo),以達(dá)到舒適照明的目標(biāo)。此外,設(shè)計(jì)人員還將地下空間照明與室內(nèi)設(shè)計(jì)完美結(jié)合,充分利用照明手段分割或凸顯建筑內(nèi)部空間。其照明效果如圖7所示。
圖7 地下空間照明效果
在綠色節(jié)能方面,設(shè)計(jì)人員在盡可能降低照明功率密度以減少照明能耗的同時(shí),充分利用環(huán)形消防車道開孔及下沉廣場(chǎng)引入自然光源,踐行綠色節(jié)能理念。內(nèi)湖停車場(chǎng)共設(shè)置出地面樓梯間12個(gè)、下沉廣場(chǎng)3處(面積1 250 m2)、風(fēng)亭組3 組、采光通風(fēng)井22組(面積2 700 m2),既有效改善了作業(yè)人員的工作環(huán)境,又通過自然采光達(dá)到了節(jié)能降耗的目的。
此外,內(nèi)湖停車場(chǎng)設(shè)計(jì)人員還在設(shè)計(jì)中引入智能化理念,通過對(duì)不同環(huán)境實(shí)施有針對(duì)性的照明控制,實(shí)現(xiàn)智慧、節(jié)能、舒適照明。
內(nèi)湖停車場(chǎng)的通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)置情況如下:運(yùn)用庫(kù)、變電所、消防泵房等設(shè)置獨(dú)立的機(jī)械排風(fēng)系統(tǒng);設(shè)有氣體滅火裝置的環(huán)控電控室、弱電房間等設(shè)置氣體滅火后排風(fēng)系統(tǒng);辦公室、值班室等人員房間設(shè)置新風(fēng)系統(tǒng);公共衛(wèi)生間設(shè)置機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng),集中排出濁氣。
其空調(diào)系統(tǒng)設(shè)置情況如下:定/臨修庫(kù)、雙周三月檢庫(kù)、調(diào)機(jī)工程車庫(kù)等設(shè)置移動(dòng)崗位空調(diào);辦公室、會(huì)議室、更衣室、維修工區(qū)等人員房間設(shè)置多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)加新風(fēng)系統(tǒng);綜合監(jiān)控室、環(huán)控電控室、弱電房間等設(shè)備用房設(shè)置多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)加新風(fēng)系統(tǒng);分散房間設(shè)置分體空調(diào)。
內(nèi)湖停車場(chǎng)地下空間設(shè)置排水溝系統(tǒng)及8處集水坑,用于收集和排除雨水、地面沖洗水等,以保障排水通暢,防止發(fā)生積水。排水溝系統(tǒng)中的水可就近匯入集水坑,并通過排水泵排入城市排水管網(wǎng)。排水溝系統(tǒng)及集水坑的設(shè)計(jì)暴雨重現(xiàn)期為50年,并按100年重現(xiàn)期對(duì)雨水量和排水泵組排水能力進(jìn)行校核。
根據(jù)QB/SZMC 10602-2019《深圳地鐵新線段場(chǎng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》第6.1.3條“全地下及半地下車輛基地周邊防洪(淹)墻、道路出入口標(biāo)高設(shè)計(jì)原則按照百年一遇內(nèi)澇及防洪水位中的推薦值+0.5 m安全值考慮”的規(guī)定,內(nèi)湖停車場(chǎng)100年一遇防澇水位為黃海高程5.34 m,因此內(nèi)湖停車場(chǎng)的道路出入口設(shè)計(jì)標(biāo)高應(yīng)不低于5.34 + 0.5 = 5.84 m。次出入口銜接科苑大道處標(biāo)高為5.1 m,通過一段反坡上升至5.9 m后下降至負(fù)一層場(chǎng)內(nèi)道路。主出入口銜接?xùn)|濱路處標(biāo)高為5.74 m,通過一段反坡上升至6.04 m后下降至負(fù)一層場(chǎng)內(nèi)道路。上述2 個(gè)出入口的設(shè)計(jì)標(biāo)高均滿足防洪澇要求。
(1)辦公室、會(huì)議室墻面選用白色無機(jī)涂料,地面使用米色系地磚,吊頂采用穿孔鋁板,整體裝修風(fēng)格簡(jiǎn)單、標(biāo)準(zhǔn),空間干凈、清爽,如圖7a、7c所示。
(2)停車列檢庫(kù)墻面以白色無機(jī)涂料為主要涂料,墻裙采用藍(lán)色和淺藍(lán)色無機(jī)涂料,柱子采用綠色和淺綠色無機(jī)涂料,通過色塊區(qū)分墻面和柱子,并點(diǎn)綴空間,通過色彩的規(guī)律變化使空間更活潑。走道墻面選用白色無機(jī)涂料并點(diǎn)綴淺藍(lán)色條紋,地面采用米色系地磚。二者的裝修效果如圖8所示。
圖8 停車列檢庫(kù)及走道裝修效果
(3)定/臨修庫(kù)及調(diào)機(jī)工程車庫(kù)的墻面以白色無機(jī)涂料為主要涂料,墻裙通過藍(lán)色和淺藍(lán)色無機(jī)涂料組合裝飾空間,色彩的規(guī)律變化可起到區(qū)分空間的作用,整體裝修風(fēng)格統(tǒng)一、清爽且有趣味性,如圖9所示。
圖9 定/臨修庫(kù)及調(diào)機(jī)工程車庫(kù)裝修效果
(4)下沉廣場(chǎng)墻面選用真石漆,地面選用工字縫花崗巖石材鋪貼,立面做整體考慮,配置具有藝術(shù)感的照明燈具、花池、座椅、玻璃雨棚等,各項(xiàng)設(shè)計(jì)都體現(xiàn)人性化理念,在滿足各項(xiàng)功能需求的同時(shí),給人以美的享受,如圖10所示。
圖10 下沉廣場(chǎng)裝修效果
本文結(jié)合深圳地鐵13號(hào)線內(nèi)湖停車場(chǎng)工程實(shí)際情況,探討城軌全自動(dòng)運(yùn)行地下車輛基地設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題,得出以下結(jié)論和建議。
(1)針對(duì)停車場(chǎng)因建設(shè)時(shí)序先于車輛段建設(shè)的情況,可以考慮為停車場(chǎng)增加部分車輛段功能,以滿足初期開通運(yùn)營(yíng)的需要,并在車輛段建成后分析既有停車場(chǎng)的工藝設(shè)備配置,根據(jù)其新的功能定位對(duì)其工藝設(shè)備配置進(jìn)行調(diào)整和合理利用,以實(shí)現(xiàn)資源利用的最大化,減少工程投資。
(2)全自動(dòng)運(yùn)行車輛基地在定/臨修、鏇輪、試車等作業(yè)頻率較低的情況下,可將場(chǎng)內(nèi)線路全部劃分為全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)。如需開展定/臨修、鏇輪、試車等作業(yè),可利用早晚高峰期之間無收發(fā)車時(shí),將停車場(chǎng)信號(hào)系統(tǒng)降級(jí)為人工駕駛模式,再通過人工駕駛或調(diào)機(jī)將車輛從停車列檢庫(kù)牽引至相應(yīng)區(qū)域進(jìn)行作業(yè)。
(3)地下車輛基地對(duì)消防車道、安全疏散設(shè)施等有著較高要求,需設(shè)置大量的消防開孔、疏散樓梯、消防電梯等,這雖然會(huì)影響上蓋物業(yè)開發(fā)及公園景觀效果,但可改善地下空間中員工的作業(yè)環(huán)境。
(4)通過采用合理、得體的裝修設(shè)計(jì),可提升地下車輛基地的美學(xué)品味。通過引入智能照明、崗位空調(diào)、多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)及新風(fēng)系統(tǒng)等舒適性措施,可有效改善地下空間中員工的作業(yè)條件。通過進(jìn)行科學(xué)的防淹、防洪澇設(shè)計(jì),能夠確保地下停車場(chǎng)安全可靠運(yùn)營(yíng)。