地鐵車輛段入段線通過(guò)式洗車線布置研究

金永樂(lè) 張 雄

(中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司， 成都 610031)

地鐵車輛段入段線通過(guò)式洗車線布置研究

金永樂(lè) 張 雄

(中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司， 成都 610031)

文章首次對(duì)入段線通過(guò)式洗車線布置型式進(jìn)行了研究。入段線通過(guò)式洗車線布置型式取消了獨(dú)立的洗車線，將洗車機(jī)直接設(shè)置在入段線的進(jìn)段端。文章分別從土建要求、控制模式和對(duì)入段線能力影響等方面對(duì)該洗車線布置型式展開(kāi)了分析，并舉例論證了該洗車線布置型式的洗車能力，最后從土地利用和洗車效率方面同四種傳統(tǒng)的洗車線布置型式進(jìn)行比較，論證了該洗車線布置型式的可行性。研究結(jié)果表明：入段線通過(guò)式洗車線布置型式對(duì)運(yùn)營(yíng)管理提出了更高的要求，但在節(jié)約用地和洗車效率方面都存在一定的優(yōu)勢(shì)，是一種值得推廣的洗車線布置型式。

地鐵車輛段； 洗車機(jī)； 布置型式； 洗車能力分析

1 引言

洗車機(jī)是地鐵車輛段的重要組成部分，洗車作業(yè)也是地鐵運(yùn)營(yíng)過(guò)程中最為頻繁的作業(yè)之一。為提高洗車效率，國(guó)內(nèi)對(duì)地鐵洗車模式進(jìn)行了多種研究，主要分為兩類：一類著重對(duì)洗車機(jī)本身的機(jī)械部分進(jìn)行改進(jìn)，如戴文華[1]提出對(duì)洗車機(jī)端洗軸改造以降低洗車機(jī)的故障率，張洪威等[2]提出從洗車機(jī)機(jī)械構(gòu)造、洗車工藝布置、洗滌劑選用等方面優(yōu)化來(lái)改善洗車效果；另一類著重對(duì)洗車線布置型式進(jìn)行研究，探索如何在節(jié)約地鐵用地與提高洗車效率之間取得平衡，如張雄等[3]對(duì)幾種典型的洗車線布置型式進(jìn)行洗車工藝比較和洗車能力分析，張強(qiáng)等[4]對(duì)洗車機(jī)咽喉區(qū)八字線通過(guò)式布置型式進(jìn)行分析，并提出優(yōu)化方案。

常見(jiàn)的洗車線布置型式主要有4種[3]：咽喉區(qū)通過(guò)式布置、與運(yùn)用庫(kù)并列通過(guò)式布置、咽喉區(qū)八字線通過(guò)式布置和盡頭線往復(fù)式布置。此外，還有一種比較罕見(jiàn)的洗車線布置型式—即取消獨(dú)立的洗車線，將洗車機(jī)直接設(shè)于入段線上。這種洗車線布置型式在深圳地鐵4號(hào)線龍華車輛段內(nèi)已得到應(yīng)用，本文命名這種洗車線布置型式為入段線通過(guò)式布置，并首次對(duì)這種洗車線布置型式展開(kāi)研究。

2 入段線通過(guò)式布置

2.1 概述

本文研究的入段線通過(guò)式洗車線布置，如圖1所示。車輛段取消了獨(dú)立設(shè)置的洗車線，洗車機(jī)直接設(shè)于入段線的進(jìn)段端，入段線兼做洗車線的功能。出、入段線是連接車輛段與正線的紐帶，也是地鐵車輛段中最繁忙的線路，這種洗車線布置的前提是保證出、入段線的車輛通行能力。

圖1 入段線通過(guò)式洗車線布置型式示意圖

2.2 土建及其他要求

地鐵車輛段出、入段線多為坡道形式，洗車機(jī)宜布置在平坡上。洗車機(jī)設(shè)備布置區(qū)域按60 m設(shè)計(jì)，設(shè)備區(qū)前6 m外才可設(shè)置信號(hào)燈，因此洗車機(jī)設(shè)置區(qū)域須具備66 m平直線路。出、入段線的交叉渡線為7號(hào)道岔，根據(jù)限界計(jì)算，道岔尖軌端離岔心27.6 m范圍內(nèi)都存在建筑限界的加寬，另考慮交叉渡線的信號(hào)燈設(shè)置要求，洗車機(jī)設(shè)置區(qū)域須距離交叉渡線岔心36 m以上，洗車機(jī)布置如圖2所示。

圖2 入段線通過(guò)式洗車線布置型式平面圖(m)

經(jīng)分別對(duì)哈威克和沃爾新洗車機(jī)設(shè)備布置進(jìn)行研究，在不考慮端洗工位的情況下，洗車機(jī)設(shè)備離線路中心線最大距離可以控制在3 000 mm以內(nèi)，如圖3所示。

圖3 洗車機(jī)入段線布置剖面圖(mm)

出、入段線的線間距一般為5 m，A型車的設(shè)備限界最大寬度為3 300 mm以內(nèi)(直線段)，洗車機(jī)設(shè)置在入段線上能滿足出段線通過(guò)車輛的限界要求。若保留洗車機(jī)的端洗工位，為保障行車安全，出、入段線線間距須不少于6 m。

洗車機(jī)60 m長(zhǎng)作業(yè)區(qū)域須鋪設(shè)架空接觸網(wǎng)或接觸軌，為方便洗車機(jī)檢修，洗車機(jī)作業(yè)區(qū)域須設(shè)置獨(dú)立的供電分區(qū)。

2.3 信號(hào)、洗車機(jī)控制模式

地鐵正線通常采用完整的ATC 系統(tǒng)，車輛段采用國(guó)產(chǎn)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)單獨(dú)控制，出、入段線近車輛段處設(shè)置轉(zhuǎn)換軌，用于駕駛模式的轉(zhuǎn)換。本次研究將轉(zhuǎn)換軌設(shè)于進(jìn)段信號(hào)機(jī)內(nèi)側(cè)，進(jìn)、出段信號(hào)機(jī)并置，轉(zhuǎn)換軌由車輛段控制，車輛進(jìn)出車輛段均需在轉(zhuǎn)換軌處轉(zhuǎn)換操作模式，車輛段內(nèi)作業(yè)均按調(diào)車模式運(yùn)作[5]。洗車機(jī)設(shè)于轉(zhuǎn)換軌內(nèi)側(cè)，洗車機(jī)和轉(zhuǎn)換軌間設(shè)置信號(hào)機(jī)(D1)，該信號(hào)燈兼做洗車信號(hào)燈，洗車機(jī)外側(cè)設(shè)置“洗車機(jī)工作顯示器”，洗車機(jī)內(nèi)側(cè)1列車長(zhǎng)處設(shè)置“列車出洗車機(jī)警示牌”，如圖2所示。

洗車機(jī)的控制采用DCC遠(yuǎn)程控制和現(xiàn)場(chǎng)控制兩種模式，現(xiàn)場(chǎng)控制優(yōu)先。洗車機(jī)啟動(dòng)后，洗車機(jī)通過(guò)自帶傳感器感知列車已進(jìn)入洗車機(jī)作業(yè)區(qū)，而后各道洗車工序按程序啟動(dòng)對(duì)進(jìn)入列車進(jìn)行外皮洗刷，列車一離開(kāi)洗車機(jī)作業(yè)區(qū)，洗車機(jī)便停止運(yùn)行。若列車反向進(jìn)入洗車機(jī)作業(yè)區(qū)，洗車機(jī)不會(huì)運(yùn)行。列車入段控制流程如圖4所示。

圖4 列車入段控制流程圖

2.4 洗車能力分析

入段線通過(guò)式布置對(duì)列車入段能力的影響主要表現(xiàn)在對(duì)列車入段最小時(shí)間間隔的影響上，根據(jù)車輛段內(nèi)信號(hào)控制的要求，列車入段最小時(shí)間間隔為相鄰列車入段徑路開(kāi)放的時(shí)間差，相鄰列車停放的區(qū)域不同，開(kāi)放徑路的時(shí)間差也不同。

(1)按開(kāi)放徑路最大時(shí)間差來(lái)研究。開(kāi)放入段徑路的最大時(shí)間差應(yīng)發(fā)生在相鄰兩列車停放在同一條停車線上的兩個(gè)列位，兩列車的入段徑路完全重疊，這種情況下，列車入段最小時(shí)間間隔最大值(Tmax)為列車從等待入段處出發(fā)行至庫(kù)內(nèi)的耗時(shí)(t行駛)加上等待入段的請(qǐng)示時(shí)間(t等待)。通過(guò)調(diào)研，列車等待入段的請(qǐng)示時(shí)間一般不超過(guò)30 s。

Tmax=t行駛+t等待

計(jì)算前提：洗車機(jī)只進(jìn)行側(cè)洗，A型車6輛編組車長(zhǎng)140 m，段內(nèi)正常運(yùn)行速度按20 km/h，列車啟動(dòng)加速度和制動(dòng)減速度按1.0 m/s2，t等待取30 s，另設(shè)，車輛段入段第一副道岔至運(yùn)用庫(kù)前的徑路長(zhǎng)度為S。

①不洗車直接入段

Tmax1=0.18S+49.09+30

②3 km/h洗車速度入段

Tmax2=0.18S+258.88+30

③5 km/h洗車速度入段

Tmax3=0.18S+159.85+30

關(guān)于S的取值，本文采取對(duì)多個(gè)車輛段布置進(jìn)行統(tǒng)計(jì)的方法，這些被統(tǒng)計(jì)車輛段的洗車機(jī)均不是采用咽喉區(qū)通過(guò)式布置的。

深圳地鐵2號(hào)線蛇口西車輛段，S=355 m；

深圳地鐵4號(hào)線龍華車輛段，S=432 m；

深圳地鐵7號(hào)線深云車輛段，S=431 m；

深圳地鐵11號(hào)線松崗車輛段，S=435 m。

可見(jiàn)，大部分地鐵車輛段S值都在500 m以內(nèi)，此處按S=500 m進(jìn)行計(jì)算：

表1 S值取500 m的Tmax值計(jì)算結(jié)果

(2)按開(kāi)放徑路最小時(shí)間差來(lái)研究。開(kāi)放入段徑路的最小時(shí)間差應(yīng)發(fā)生在相鄰兩列車的入段徑路重疊段只有第一副交叉渡線，這種情況下，前趟列車離開(kāi)第一副交叉渡線后，后趟列車便開(kāi)始請(qǐng)求入段。按圖2分析，洗車機(jī)前信號(hào)燈到第一副交叉渡線末端的距離為159 m，則列車入段最小時(shí)間間隔最小值(Tmin)計(jì)算如下：

①不洗車直接入段

Tmin1=86.60s 或1.44min

②3 km/h洗車速度入段

Tmin2=296.36s或4.94min

③5 km/h洗車速度入段

Tmin3=197.32s或3.29min

(3)由上述計(jì)算結(jié)果可知，無(wú)須清洗的列車入段最小時(shí)間間隔可達(dá)到1.44 min，須清洗的列車入段最小時(shí)間間隔需3.29～6.31 min，入段線通過(guò)式布置型式增加了列車的入段時(shí)間間隔，但是，因?yàn)橄窜嚈C(jī)不進(jìn)行反向洗車作業(yè)，這種布置型式對(duì)列車的出段能力無(wú)影響。運(yùn)營(yíng)對(duì)地鐵車輛段的發(fā)車能力要求較高，發(fā)車能力須滿足列車正線運(yùn)行的最小時(shí)間間隔。但列車下線入段多在運(yùn)營(yíng)閑時(shí)，運(yùn)營(yíng)對(duì)列車下線入段能力沒(méi)有嚴(yán)格的最小時(shí)間間隔要求。

(4)實(shí)例分析。本次研究以某已運(yùn)營(yíng)線路的日列車入段時(shí)間表作為分析實(shí)例(表2中列車號(hào)已采用自定義編號(hào)替代)。

表2 國(guó)內(nèi)某已運(yùn)營(yíng)線路的日列車入段時(shí)間表

表2規(guī)定了一天內(nèi)47列車入段的時(shí)間，經(jīng)統(tǒng)計(jì)，與后一列車的入段時(shí)間間隔在3 min以內(nèi)(不含3 min)的有5列，與后一列車的入段時(shí)間間隔在5 min以內(nèi)(含5 min)的有7列。若在該線上采用入段線通過(guò)式洗車線布置，在完全不影響列車入段能力，且只進(jìn)行列車側(cè)洗的前提下，一天內(nèi)完成洗車比例為85%～89%，第二天DCC調(diào)度調(diào)整下列車交路車次對(duì)應(yīng)的車號(hào)，可以實(shí)現(xiàn)2天內(nèi)，完成洗車比例100%，無(wú)須列車夜間出庫(kù)洗。

在考慮列車端洗的情況下，因端洗比側(cè)洗須增加10分鐘，則須清洗的列車入段最小時(shí)間間隔為13.29～16.31 min，這種情況下列車洗車將對(duì)入段線的列車入段能力造成較大影響。本次研究提出在列車入段進(jìn)行端洗的情況下，采用出段線分流部分入段列車的方式，且端洗列車和從出段線入段列車均須側(cè)向通過(guò)第一副交叉渡線，從而避免徑路交叉。對(duì)上述案例進(jìn)行分析，通過(guò)合理排班后，滿足列車入段間隔在15 min以上(含15 min)的列車有21列，則一天內(nèi)完成洗車比例為45%，通過(guò)調(diào)度排班，理論上可以實(shí)現(xiàn)3天內(nèi)，完成洗車比例100%，無(wú)須列車夜間出庫(kù)洗。

3 比較與分析

3.1 與常用洗車線布置比較

與四種常用的洗車線布置型式進(jìn)行比較如表3所示。

本文提出的入段線通過(guò)式洗車線布置與其他布置型式的比較分析如下：

(1)用地。沒(méi)有單獨(dú)的洗車線，相比其他洗車線布置型式，節(jié)約用地效果顯著，且這種布置型式對(duì)車輛段用地條件要求最低。

(2)洗車作業(yè)。列車洗車時(shí)無(wú)折返作業(yè)，效率與咽喉區(qū)通過(guò)式布置相當(dāng)，相比其他布置型式，洗車效率存在優(yōu)勢(shì)。

(3)運(yùn)營(yíng)管理。對(duì)列車交路的設(shè)計(jì)以及洗車機(jī)設(shè)施的維護(hù)管理提出了更高的要求。

3.2 補(bǔ)充說(shuō)明

(1)在入段線通過(guò)式布置型式下，洗車作業(yè)須同列車派班計(jì)劃結(jié)合到一起，對(duì)洗車質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的控制，避免出現(xiàn)一些車重復(fù)洗和一些車漏洗的現(xiàn)象。

(2)因這種布置型式?jīng)]有獨(dú)立的洗車線路，對(duì)洗車機(jī)的故障檢修帶來(lái)了一定的困難，檢修時(shí)間必須安排在列車出入空檔期或地鐵運(yùn)營(yíng)結(jié)束后進(jìn)行。

(3)因地鐵列車側(cè)洗和端洗頻率視運(yùn)營(yíng)條件不同而有所區(qū)別，在入段線通過(guò)式布置型式下，運(yùn)營(yíng)部門可根據(jù)實(shí)際運(yùn)營(yíng)需求設(shè)計(jì)合適的列車交路，實(shí)現(xiàn)洗車效率最大化。

(4)洗車機(jī)建議采用露天設(shè)置，也可以在洗車機(jī)作業(yè)區(qū)域設(shè)置雨棚，但無(wú)法設(shè)置洗車機(jī)庫(kù)，北方寒冷地區(qū)不宜采用這種洗車機(jī)布置型式。

4 結(jié)論

綜上所述，本文研究的入段線通過(guò)式洗車線布置型式在功能實(shí)用性上是可行的，雖然對(duì)地鐵運(yùn)營(yíng)管理提出了更高的要求，但在提高洗車效率和節(jié)約地鐵用地方面都存在很明顯的優(yōu)勢(shì)，這也將更加符合土地日趨緊張趨勢(shì)下的地鐵建設(shè)需要。因此入段線布置型式也是一種值得推廣的洗車機(jī)布置型式。

[1] 戴文華.地鐵列車洗車機(jī)端洗軸改造[J].技術(shù)與市場(chǎng),2012,33(6):62. DAI Wenhua. End washing shaft upgrading of car washer for metro train[J]. Technology & Market, 2012,33(6)：62.

[2] 張洪威,張文學(xué).廣州地鐵3 號(hào)線電客車清洗效果的改善[J].城市軌道交通研究, 2010,3(6):83-86. ZHANG Hongwei, ZHANG Wenxue. Improvement of the Cleaning Effect for Guangzhou Metro Line 3 Trains[J]. Urban Mass Transit, 2010,3(6):83-86.

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[4] 張強(qiáng),張茂帆.地鐵車輛段咽喉區(qū)八字式洗車線布置的優(yōu)化[J].現(xiàn)代城市軌道交通,2009,6(6):91-94. ZHANG Qiang, ZHANG Maofan. Optimization of Washing Track Arrangement of Throat Area in Metro Depot[J]. Modern Urban Transit, 2009,6(6):91-94.

[5] 肖培龍.地鐵車輛段轉(zhuǎn)換軌設(shè)置點(diǎn)與信號(hào)系統(tǒng)處置方式分析[J].鐵路通信信號(hào)工程技術(shù)(RSCE),2012,9(6):52-55. XIAO Peilong. Analysis of Location Setting of Metro Conversion Rail and Processing of Signal System[J]. Railway Signaling & Communication Engineering, 2012,9(6):52-55.

Research on Layout of Pass-type Washing Line of Receiving line to Metro Depot

JIN Yongle ZHANG Xiong

(China Railway Eryuan Engineering Group Co. Ltd, Chengdu 610031, China)

The layout of pass-type washing line of receiving line to depot is first studied, which uses the train-washing machine on the entrance end of receiving line to depot. This article analyzes the above mentioned layout in aspects of civil engineering condition, control mode and the effects on entrance line, and proves the washing capacity of this type using fact-based data. Finally, a comparison based on efficiency and land-using with four other traditional layout types of Train-washing track is made. The purpose of this paper is to demonstrate the feasibility of this layout of Train-washing track. In summary, although this layout of Train-washing track requires more skilled management, it still has certain advantages in saving land while archiving higher washing efficiency and is worthy to be popularized.

metro depot；train-washing machine；type of layout；analysis of washing

2015-10-08

金永樂(lè)(1985-)，男，工程師。

1674—8247(2016)02—0061—04

U279

A