城市軌道交通車輛基地的優化

郭 歡 陳 峰

(北京交通大學,100044,北京∥第一作者,碩士研究生)

城市軌道交通建設是一項耗資巨大的工程。其車輛基地作為列車停放、檢修、保養的重要場所,是城市軌道交通中的一個重要部分,且其建設投資和用地規模都很大。同國外相比,我國城市軌道交通車輛基地的占地規模明顯過大,設備利用率較低。隨著城市軌道交通的建設線路越來越多,并形成網絡化運營,若按單條線路的一(車輛)段一(停車)場設置,其占地規模必然龐大。因此,如何在保證列車行車安全的基礎上對車輛基地進行優化,實現“資源共享,合理利用”就顯得尤為重要。影響車輛基地規模的主要因素有很多。檢修方式、車輛制式的選擇,維修的社會化等,都會影響到備車數及設施的利用率,進而影響車輛基地的規模。本文將從車輛基地的設置、檢修制度、作業方式及與社會專業機構結合等四方面對車輛基地規模的控制及資源共享展開探討。

1 車輛基地的前期主體設計

車輛基地的前期設計要考慮到車輛基地建在哪條線路上,其結構形式是平面還是立體布置,其架大修基地設在哪兒才能最大限度地實現合理的資源共享等一系列問題。車輛基地規劃的好壞直接影響到建成后車輛基地功能的好壞。對城市中心區的城市軌道交通系統來說,客流量較大、列車運行的時間間隔小,為了使列車能按時發車,當線路長度超過20 km時,應設置“一段一場”。當幾條線路具有很好的聯絡條件時,可考慮數條線路合建一車輛段。對于連接郊區的線路,其客流量較小、運行間隔時間較長,也可以考慮數條線路合建一車輛段。當數條線路共用一車輛段時,車輛段應建在車輛運行較為頻繁、聯絡較為方便的線路上。上海在城市軌道交通車輛段的建設中,從車型、客流量等方面進行綜合考慮,對有條件的線路實行了車輛段的合建(見表1)。車輛段的合建可以實現架大修的資源共享和車輛段工作生活設施等的資源共享。

表1 上海城市軌道交通運營網絡車輛段表

1.1 車輛架大修的資源共享

車輛架大修作業主要是將列車組解體,在架大修庫內進行架車作業,對車輛各主要部件進行分解、清洗、檢測、試驗。其廠房及設備的投資大,對工作人員的技術水平要求高。目前,車輛的架大修有兩種制度:廠修、段修分修制,廠修、段修合修制。

1.1.1 廠修、段修分修制

分修制是指在城市軌道交通網絡中修建車輛大修廠,負責車輛的大修、改造翻新等。車輛段承擔定修和日常的車輛養護及檢查。分修制的缺陷是要在各條線路間設置聯絡線以方便車輛的出入,且要求信號、車輛界限、受電方式等兼容;同時還會造成大量車輛的取送,影響線路的養護維修。列車架大修的周期長,若每一條運營線路都設置架大修基地,勢必造成設備利用率低下,土地及人員浪費,不利于提高經濟效益。在整個軌道交通網絡中,應統籌兼顧,各線的車輛選型應盡量一致,線間設置聯絡線,共用一個架大修基地,以實現檢修資源的共享。

1.1.2 合修制

合修制一般是指每條線獨自設立車輛段,負責該線車輛的大架修及定修。合修制減少了聯絡線的設置,使車輛檢修不受信號制式不同的限制;但是每條線都配置架大修設備增大了設備和土地的投資,降低了設備的利用率。

在城市軌道交通建設時,要根據其規模及線網的實際情況合理選擇架大修方式。一般在規模較小或建設初期的軌道交通網絡中采用合修制,若有條件設置聯絡線,也可以多條線路共享一個車輛段。在規模較大且軌道交通網絡發展較為成熟的城市應采用分修制。發展成熟之前的車輛段在建設前應進行遠期規劃,留有擴展空間。

北京市新建軌道交通線的車輛維修采用廠修、段修分修方案。車輛的廠修由宋家莊車輛廠、平西府車輛廠承擔;車輛的架修充分考慮資源共享,車輛的定修及其以下修程,原則上在本線設置。

日本東京營團的地鐵車輛檢修分為三個層次:第一層為車輛檢修段,每條線路設置一個;第二層為車輛修理車間,在條件允許時可數條線路共用一個修理車間;第三層是CR(車輛更新)工廠。東京營團地鐵全線共設置了兩個CR工廠:小石川CR工廠,承擔銀座線、丸之內線的大規模車體修理;新木場CR工廠,承擔除銀座線、丸之內線之外的所有其他營團線路的大規模車體修理。

1.2 不同層次車輛段的建設時序

車輛段占地面積大、設施眾多,如一次性建成則投資較大。從表2可見,我國城市軌道交通車輛段的造價較高,在軌道交通基建中所占比例也較大。實際上,車輛段內一些成本較高的架大修設施投入使用時間較晚,一步到位不僅初期投資較大,而且造成部分設施使用率較低甚至閑置。因此車輛段的建設應結合線網建設時序分階段分層次實施。日本的分層次車輛段為分步建設作出了示范。

表2 我國各城市軌道交通車輛段造價表

如前所述,日本分層次車輛段的設置使每層對應著不同的修程:第一層負責列車的日常清洗、檢查、停放及運行管理等,第二層負責車輛重要部位的檢查,第三層是實行車體的大修。修程越高,其資源共享的程度也越高,設置的時間也越晚。第一層的修程級別低,應與線路同時建設;第二層應在車輛運營幾年后再進行建設,因為新車設備出現故障的概率較小;第三層在線路運營20或30年左右進行建設。這種模式可以提高設備的利用率,節約投資,值得我國城市軌道交通在今后的建設中借鑒。

目前線路建設時期的資金容易獲得,但線路一旦建成,移交運營公司以后,再向政府申請資金的難度就很大。這給設備分期實施造成了障礙。國內普遍存在建設單位在新線建設時按照遠期規模,一步到位購置設備,以避免后期資金申請的困難。一步到位導致的結果是運營和維修成本增加。車輛架修設備初期不僅不用,還需支付維護費用;其中一些更新換代較快的計算機系統,遠期投入使用時已被淘汰。目前的設備分期實施不是技術問題,而是沒有與之相適應的資金使用方案。建議從國家層面制定軌道交通建設資金使用計劃,并納入新的設計規范中,為設備分期實施創造條件。

1.3 一些其它的設計思路

車輛段的設置若采用立體布置,可減少土地使用,緩解城市用地緊張。東京都營地鐵12號線光丘車輛段就是一個三層結構的例子。其地下一層為檢修線,地下二層為停車線,地上為辦公、生活用地。這樣雖節省了用地,但工作環境較為惡劣,另外列車出入正線也較復雜,因此需根據實際情況采用。

車輛基地的共享程度越高,帶來的列車取送工作量就越大,同時還會影響線路的檢修。因為車輛的檢修和線路的檢修一般是在運營間隙即窗口時間進行,這樣二者就會相互影響,使工作效率降低;共享程度高,難免使有的車輛到車輛段的距離較遠,致使車輛空走距離較大。因此,在設計規劃中不能一味地追求高度的資源共享,而應全面考慮各相關因素。例如:運營成本和列車的空走距離是否過大,車輛的取送是否和線路的維修發生沖突,聯絡線的設置是否合理等。車輛架大修的設施宜實現資源共享,但一些投資低、利用率高的日常檢修設施不宜資源共享。另外,我國現在大多數車輛在非運營時間都存放在停車場,以方便管理和列檢。因停車場占地規模較大,國外已有把車輛存放在折返線的先例,這樣就可以減少用地、減少列車空走距離,但要考慮車輛的列檢和折返線的維修等一系列問題。

2 車輛的檢修

2.1 車輛的檢修制度

目前,我國城市軌道交通車輛的檢修制度大多還采用計劃修。計劃預防修理制度是根據車輛主要部件的傷損情況,制定合適的檢修周期及修程,使其在未達到損傷極限時得到修理,以便正常運行。計劃修的特點是計劃性強,但其靈活性差,不能很好地結合車輛的實際情況。不同型號、新舊程度、技術水平的車輛,不同運行頻繁程度、載客量及運行里程的車輛,其檢修周期幾乎一致,難免導致有的車輛部件狀態還很好就要對其進行檢修。這不僅浪費資源和時間,同時因檢修頻繁,造成車輛利用率低、車輛配屬數量增加、投資增大、車輛段用地增加;有的車輛部件已損傷,但因未到檢修周期而未能得到及時修理,影響了行車的安全性。

因計劃修的上述不足,現在很多國家都提出了狀態修。狀態修是指車輛在壽命期內,根據列車的運行狀態對其出現故障的部件進行及時的修理。狀態修是一種較理想的檢修制度,可以充分發揮車輛各部件的作用,提高車輛利用率,加快列車周轉,減少購置備用車輛的費用,也減少了維修基地和停車場的規模。但是狀態修需要在列車上安裝必要的檢測設備,及時掌握列車及設備的動態技術狀態。

2.2 車輛檢修作業方式

車輛檢修作業方式有現車修和互換修兩種。現車修是將待修車上的零部件經過修理消除其缺陷后,仍安裝在原車上。這種作業方式,除報廢零件需要更換外,其它零部件均可修理后裝回原車。其優點是可減少備用零部件的數量,缺點是常因等待零件而延長停修時間。

互換修是指將待修車上分解下來的零部件,經修理后裝到其它車上的修理方法。車輛的檢修以直接更換零部件修理為主;車輛零部件不在各車輛段進行修理,而是集中修理,再通過物流的方式運送到各車輛段。這樣,在車輛段檢修庫內僅做一些檢測和更換零部件的作業,可大大縮短檢修的庫停時間,提高檢修效率,同時可以減小車輛段用地。目前大多車輛段的車輛檢修均采用以大部件互換修為主、以部分零部件現車修為輔的車輛檢修作業方式,以達到資源共享、節約土地、提高效率的目的。

檢修作業方式會對檢修周期產生一定的影響。檢修周期與年檢修工作量成反比。年檢修工作量越大、檢修庫停時間越長,檢修列位數就越多,車輛檢修庫的規模就越大。因此,適當延長檢修周期,可以減少用地。采用互換修和均衡修可延長檢修周期。此外,隨著車輛技術和性能的提高,完全可以延長檢修周期。由表3、表4可看出,與日本相比,上海地鐵車輛的日檢、月檢周期小于日本車輛的周期,修停時間長于日本。這也是造成我國車輛段規模遠大于日本的原因之一(見表5)。以上海軌道交通1號線為例,若車輛的大修間隔由10年延長至15年,則車輛的檢修率可下降為16.3%(含臨修),檢修車的配備可下降7.8%。我國各大城市及國外有關地鐵車輛的檢修修程時間間隔在拉大,其檢修車和備用車率也在不斷地降低,列車的利用率和出車率在提高。

表3 上海城市軌道交通車輛修程

表4 日本東京地鐵車輛修程

表5 中國、日本部分城市車輛段占地規模及收容量表

當前世界典型大城市正在大力改革軌道交通車輛檢修作業模式,采用以互換修為主、現車修為輔的修理方式,以延長檢修周期、縮短修時、加快車輛周轉、減少配屬車數量、提高作業效率,從而減少車輛段、場的建設規模和建設用地。

3 利用社會資源進行車輛檢修

車輛段應避免分工過細的建設模式,否則會加大車輛基地的規模,且利用率不高。應充分利用社會資源,將車輛段的主要功能定位在以運營為主,保證行車安全,提高車輛上線率;對空調、電機、變壓器等設備的大中修,以及車輛段內的機加工作業和化驗計量等,可以盡量委托社會上專業單位進行。由于軌道交通車輛技術越來越先進,對其維修水平也提出了更高的要求。為使維修達到高水平,實現專業化,一些國家的城市軌道交通運營機構已將車輛的較大修程工作委托給車輛制造廠或專業性的車輛維修中心,也有將車輛段的維修部門獨立成為子公司(見表6),以促進維修高效化、專業化,并可減小車輛基地規模。香港地鐵的車輛部件維修就是在專業工廠進行,巴黎地鐵的車輛部件總體大修及工藝技術的改進也是在專業工廠進行,倫敦、東京也采用了將車輛的部分維修委托給專業部門。

瑞士山區的齒軌交通車輛

表6 世界部分城市利用社會資源進行車輛檢修

4 結語

車輛基地是城市軌道交通中的重要組成部分,其建設與管理的合理與否將直接影響到用地規模、車輛利用率及投入資金的數量等。隨著城市軌道交通建設規模日益加大,車輛段規劃與檢修制度的確定將會得到更廣泛的重視。在控制車輛基地規模、實現資源共享時,應以滿足城市軌道交通的需求為前提,不能為實現某一方面的資源共享而采取不合適的措施,反而造成浪費。因此,要根據線路的實際情況,在規劃和確定車輛檢修制度時應統籌兼顧,實現合理的最大限度的資源共享,以提高運營效率。

[1]尚漾波,葉霞飛.城市軌道交通車輛段規模影響因素分析[J].中國科技論文在線,2008,3(10):731.

[2]朱捷.節約城市軌道交通車輛基地投資及用地的探討[J].鐵道標準設計,2003(9):67.

[3]葉霞飛,李君,霍建平.國內外城市軌道交通車輛段對比研究[J].城市軌道交通研究,2003(1):72.

[4]馬沂文.對地鐵車輛段用地情況的分析[J].都市快軌交通,2004,17(1):42.