地鐵車輛段地下固定式架車機組設計接口與包容性分析

邱海波

(中鐵第四勘察設計院集團有限公司，武漢　430063)

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地鐵車輛段地下固定式架車機組設計接口與包容性分析

邱海波

(中鐵第四勘察設計院集團有限公司，武漢430063)

摘要：地下固定式架車機組是地鐵車輛段的關鍵設備，介紹地下固定式架車機組的功能及組成，分析該設備在地鐵車輛段土建及各系統設計時與各專業的接口，并提出設計時各專業間的設備界面劃分，論述地下固定式架車機組的包容性設計，保證其施工圖設計的順利開展。

關鍵詞：地鐵車輛段；地下固定式架車機組；接口分析；包容性設計；界面劃分

1概述

地下固定式架車機組用于地鐵車輛轉向架的更換、車輛的拆解、裝配及維修，能滿足編組列車在不解編狀態下的同步架車作業，同時也可以對單輛車進行同步架車作業，是地鐵車輛段關鍵設備之一[1]。地下固定式架車機組除地面操作控制臺外，架車機整體安裝在地下基坑內，架車/落車作業完成后，設備全部降入地坑，地坑表面設置蓋板，車庫地面平整、美觀。

本文分析了地下固定式架車機組在土建設計時各專業的接口，并分析了地下固定式架車機組的包容性設計。

2地下固定式架車機組介紹

架車作業時，由調車機或公鐵兩用車將列車推送到指定位置，操作人員在操作臺控制架車機同步上升到設定高度；解除轉向架與車體之間的連接；同步升起架車機車體托架支承車體，架車機構帶轉向架一同落下；推出轉向架，對其進行檢修作業。

地下固定式架車機組一般安裝在車輛段大/架修庫內。其設備及相應的土建部分，主要包括整體道床、現場設備、設備基坑、預埋管線及遠程監控。現場設備包括主控制臺、架車單元組成，主控制臺負責架車機的命令控制，圖1為地下固定式架車機組實物圖，圖2為地下固定式架車機組三維建模圖。

圖1　地下固定式架車機組實物

圖2　地下固定式架車機組三維建模

地下固定式架車機組可以配置遠程監控系統，負責監控架車機的實時動作狀態，并具有實時保存數據的數據庫功能，遠程監控系統一般設置在車輛段的調度中心。

3地下固定式架車機組的技術接口

以B型6編組地鐵列車為例，對地下固定式架車機組的技術接口進行分析。

(1)與車輛專業接口

地鐵車輛由于車型不同、編組不同，車輛定距、轉向架軸距、相鄰兩輛車轉向架中心距及車體架車點位置等與地下固定式架車機組相關的技術參數各不相同，故在地下固定式架車機組施工圖設計時，車輛需已進行招標工作。車輛主要技術參數如表1所示。

根據設計的正交實驗表進行產品制作并進行應用實驗后，對產品性質及其應用效果進行感官質量評價并對其結果進行分析，分析評價結果見表3。

(2)與軌道專業接口

地下固定式架車機組安裝在聯合檢修庫內，道床類型為整體道床，鋼軌類型為50 kg/m鋼軌。架車機單元間的軌道需預留至基坑內一定的長度及滿足軌道水平度要求，架車機設備軌道橋高程需與軌道相對應。

(3)與建筑專業接口

地下固定式架車機組設備安裝在大/架修庫內。庫房長度需考慮地鐵車輛長度、轉盤、庫房通道等，并留有一定的余量。庫房寬度，一側需考慮車輛通行，另一側需考慮控制柜操作空間，建議股道間距至少為6 m，股道與墻(或柱)間距為5 m，軌道高程為8.4 m。基坑輪廓尺寸根據設備具體要求確定。架車機單元間、單元與主控制臺間設置預埋電纜管。

表1　城軌車輛主要技術參數

(4)與結構專業接口

地下固定式架車機組基坑各位置承載需滿足車輛載荷要求，所有載荷均沒有考慮沖擊載荷的影響，設計時應考慮一定的系數。基礎建議采用包括結構自防水及附加防水層等多道防水結構，鋼筋混凝土結構應考慮基礎抗裂要求。

(6)與給排水專業接口

架車機基坑內設置積水坑，需考慮基坑自動排水要求。

(7)與低壓配電與照明專業接口

地下固定式架車機組設備設計動力用電120 kW/380 V(每輛車用電120 kW/6=20 kW，乘以編組數得總功率，設計時需考慮一定的電機啟動電流)，用電接入點至控制臺，并在控制臺附近設置配電箱。基坑要求設有接地扁鐵，并與庫內接地體相連，接地電阻要求小于4 Ω。

(8)與通信專業接口

地下固定式架車機組與車輛段調度中心預留通信線纜1根，便于實時監控地下固定式架車機組動作狀態，便于信息共享，統一管理(可選功能)。

4界面劃分

界面劃分主要分析專業之間技術接口設計界面劃分、地下固定式架車機組設備招標范圍的建議，供設計及設備招標時參考。

專業之間技術接口如圖3所示。軌道專業與建筑專業的界面劃分建議如下：平面上以整體道床范圍即線路中心線兩側各2 110 mm范圍為分界點，豎向上以整體道床下碎石墊層為分界點，線路兩側2 110 mm范圍以內及整體道床厚度范圍(包括該范圍內的所有預埋管線、軌道支撐塊)為軌道專業設計，以外為建筑專業設計。

圖3　地下固定式架車機組專業間技術接口

地下固定式架車機組設備供貨商供貨范圍的建議如下：地下固定式架車機組設備1套、提供基礎坑預埋件、控制柜1套、通信及控制電纜、遠程控制中心的工控機1套(可選功能)。

5包容性設計

在地鐵車輛段施工圖開展設計時，地下固定式架車機組等大型設備招標工作往往滯后于施工圖設計，造成施工圖設計、土建施工停滯，若不考慮設備基礎，基礎施工時易產生基礎圍護費用等項目變更。地下固定式架車機組包容性設計，是在設備未招標的情況下，為不耽擱施工圖設計，而對地下固定式架車機組基礎進行包容性設計，從而能順利開展施工圖設計工作。

地下固定式架車機組廠家調研，國內設備廠家主要有3家公司，上海順順車輛配套設備有限公司、唐山百川智能機器有限公司、青島四方車輛研究所有限公司等，國外廠家主要2家公司，有PAFF、NEUERO等。

通過對國內外設備廠家的架車機設備基礎資料進行分析、整理，形成包容性設計，提供各專業資料如下。

(1)提供地下固定式架車機組基礎圖紙，以2編組車輛為例，其余編組以此類推，詳見圖4、圖5。

圖4　2編組架車機示意(單位：mm)

圖5　基坑A-A剖面(單位：mm)

(2)建筑、結構專業

每個基礎坑中設備自重130 kN，額定荷載200 kN，但均沒有考慮沖擊載荷的影響，設計時應考慮一定的安全系數。管線預留位置為示意，具體設計聯絡時確定。預留鋼筋接頭，以便根據不同廠家架車機的基礎形式進行擴展。

(3)電力專業

架車機設備用電380 V，AC+N+PE，裝機容量20 kW×6=120 kW，并考慮預留余量。每個基礎坑要求設有接地扁鐵，已考慮預留位置。

(4)軌道資料

架車機單元之間的軌道不規定連接及安裝方式，但需預留軌道深入基坑的距離。

6結語

地下固定式架車機組是地鐵車輛段的大型設備之一，其在車輛段土建及各系統設計時，涉及專業眾多，接口較復雜。協調不到位，很難保證設計質量，同時易產生設計變更，造成工程投資增加。分析該設備與車輛段各設計專業的接口，提出了設計時主要專業間的設備界面劃分和招標范圍的建議，最后分析了地下固定式架車機組包容性設計，并應用在地鐵車輛段施工圖設計中，有效地推進施工圖順利進行。

參考文獻：

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Analysis of Design Interface and Inclusivity of Under-floor Fixed Lifting Unit in Metro Deport

QIU Hai-bo

(China Railway Siyuan Survey and Design Group Co.， Ltd.， Wuhan 430063， China)

Abstract：The under-floor fixed lifting unit is the key equipment in metro deport. This paper introduces the primary functions and composition of the under-floor fixed lifting unit， analyzes the interfaces with different specialties as it is designed for civil and other systems and proposes the interface demarcation among specialties. It also discusses the inclusivity design of the under-floor fixed lifting unit and ensures the smooth development of construction drawing design．

Key words：Metro deport; Under-floor fixed lifting unit; Interface analysis: Inclusivity design; Interface demarcation

文章編號：1004-2954(2016)05-0149-03

收稿日期：2015-06-30； 修回日期：2015-08-28

基金項目：中鐵第四勘察設計院集團有限公司科研計劃課題(2015YJ020)

作者簡介：邱海波(1979—)，男，工程師，2009年畢業于蘭州交通大學機械電子工程專業，工學碩士，E-mail：541130747@qq.com。

中圖分類號：U279.1

文獻標識碼：A

DOI:10.13238/j.issn.1004-2954.2016.05.033