現代有軌電車車輛段站場總平面布置方法

石 宏

(中鐵第四勘察設計院集團有限公司，430063，武漢//工程師)

現代有軌電車車輛段是停放車輛以及承擔車輛運用管理及整備保養、檢查、定修或架修任務的基本生產單位。車輛段站場總平面布置關系到有軌電車工程總體方案穩定，影響車輛段占地和工程投資，是車輛段其他專業系統開展工作的前提和基礎。

1 車輛段站場總平面布置思路

現代有軌電車站場總平面布置的目的是合理布局車輛段內停車列檢庫、檢修庫、洗車鏇輪庫、綜合樓、物資總庫等生產辦公房屋，以及道路、圍墻等輔助工程，以滿足車輛出入段、洗車、停放、檢修等工藝作業和人員辦公的功能需求。實際工程項目中，車輛段站場總平面布置主要涉及線路、客流、行車組織、車輛、工藝等專業。根據各專業的工作流程和內容，以及設計輸入和輸出關系，現代有軌電車車輛段站場總平面布置思路如圖1所示。

圖1 現代有軌電車車輛段站場總平面布置思路

2 車輛段站場總平面布置影響因素

在開展站場總平面布置前，需要明確車輛段選址、車輛段配屬車數、車輛工藝和生產辦公用房需求等邊界條件，以穩定站場總平面設計的輸入條件。

2.1 車輛段選址

(1) 選址用地規模。車輛段選址涉及用地規模較大，是現代有軌電車工程項目決策的重要組成部分。選址用地規模直接關系到站場總平面的穩定，是站場總平面設計的前提和基礎。在實際項目設計過程中，選址用地存在設計方、業主方和政府方等各方意見的權衡和博弈。

(2) 選址周邊控制因素。車輛段選址周邊控制因素主要包括河流、電力高壓走廊、鐵路、高速公路等控制因素。車輛段總圖布置應盡量避免與上述控制因素在空間上的沖突，以減少管線遷改和道路、鐵路改移改線，提高車輛段站場總平面布置方案的可實施性。

(3) 選址長寬比例協調。車輛段選址應具備足夠的長度和寬度以滿足總圖布置需要。選址長度直接制約試車線長度能否滿足咽喉布置、洗車工藝和出入線縱斷面條件等要求；選址寬度影響運用庫與檢修庫間的相互布置關系，進而影響車輛段內作業工藝。

(4) 選址與正線相對位置關系。一般選址位于線路中部時，總平面布置宜采用“八”字接軌，以滿足車輛往起終點方向收發車及洗車等工藝要求；選址位于起終點附近時，需考慮順向接軌或逆向接軌對總平面布置的影響。

2.2 車輛段配屬車數

車輛段配屬車數是站場總平面布置最重要的輸入資料，直接決定站場總平面設計工作能否開展。配屬車數受線路、客流資料、車輛選型、行車組織方案和車輛修程修制等因素共同影響。在項目前期研究階段，由于客流預測專題可能存在滯后性，在此條件下可采用預估法估算車輛段配屬車數，其方法步驟如下：

(1) 步驟1 計算運用車數N1，其計算公式為：

(1)

式中:

L——線路長度，km；

v——車輛運行速度，km/h;

f——線路的發車頻率，min/對；

m——處于折返狀態的車輛數，本文取2。

根據目前各城市開通有軌電車的運行情況[1]，v通常為20～30 km/h。有軌電車旅行速度受線路交叉路口數量、站間距、信號控制策略、路權方式等因素的制約。考慮到遠期預留車站的開通會導致站間距變小，以及交叉口交通流量隨設計年度不斷增大的影響，一般區間和交叉口有軌電車遠期旅行速度較初、近期較低，且不宜低于常規公交。通常遠期旅行速度可按20～23 km/h取值；f根據實際有軌電車項目設計取值[2]，遠期發車間隔為2.5～5.0 min。由于目前有軌電車線路平交路口普遍較多，交叉口延誤時間存在不確定性，同時考慮遠期線路服務水平的影響，線路遠期發車頻率可按3 min/對取值。

(2) 步驟2 計算檢修、備用車數N2，其計算公式為：

N2=K×N1

(2)

式中：

K——檢備率，該值為檢修車、備用車之和與運用車的比值。

根據文獻[3]，K一般按15%～25%進行取值，遠期一般取20%；根據文獻[4]，K一般按10%～15%進行取值；考慮到項目前期設計包容性、旅行速度實際偏差影響，以及地方差異性，遠期K可按20%進行取值。

(3) 步驟3 計算配屬車數N，其計算公式為：

N=N1+N2

(3)

以蘇州有軌電車2號線工程為例，該線路全長18.157 km，設置車輛段一處，車輛編組方案按照遠期5/7模塊混合運營方式[5]。根據車輛段設計規模，遠期配屬車輛規模總計42輛。根據上述估算方法，考慮2號線工程高架段長度約6.9 km，獨立路權優勢明顯，遠期運行速度按23 km/h取值考慮，計算得到N為41輛，誤差率約為2.4%，估算精度較高。

2.3 車輛工藝和生產辦公用房需求

2.3.1 車輛工藝

車輛工藝主要影響車輛段股道區庫外線路的布置和連接，對股道庫房在段內的分布也產生直接影響。一般情況下，車輛段的工藝主要由車輛運用作業流程和車輛檢修作業流程構成。

(1) 車輛運用作業的一般流程為：入段→洗車→停車或列檢→出段。根據洗車作業方式或運用庫布置形式的不同，洗車庫可選擇布置于出入線、運用庫或走行線一側。

(2) 根據車輛段檢修功能的差異，車輛段可分為定修段和大架修段。其周檢/月檢作業流程一般為：送車入庫→周檢/月檢→交車；定修或大架修作業流程一般為：送車入庫→定修/大架修→靜調→動調→交車[6]。根據定修或大架修的作業流程，為滿足檢修結束后上試車線動態調試的工藝流程，在允許的條件下，試車線應盡量靠近檢修庫一側布置，以避免車輛上線試車過程中切割出入線對車輛運用作業產生干擾。在送車入庫過程中，站場咽喉布置應設置牽出線以滿足車輛從運用庫進入檢修庫的轉線作業需求。

2.3.2 生產辦公用房需求

車輛段生產辦公用房主要影響車輛段非股道區的平面布置。非股道區的建筑單體布置過程中應遵循集中布置原則，同時考慮功能分區的需求，有條件的情況下股道區與辦公區可采用物理設施隔離。通常情況下，物資總庫宜靠近檢修庫進行布置，以減小備品配件的搬運距離;變電所應靠近用電負荷中心;綜合樓應靠近周邊市政道路;污水處理站宜靠近段址常年主導風向的下風向位置，且盡量布置于夾角地塊內，以節省用地。

3 車輛段站場總平面布置型式選擇

在條件較好的情況下，站場中的運用庫和檢修庫及其咽喉區域約占車輛段紅線面積的40%，生產辦公用房區域約占20%，其他股道功能庫房及其線路約占12%，段內道路、圍墻、綠化、場坪邊坡等輔助工程約占28%。在用地緊張的條件下，運用庫和檢修庫及其咽喉區域用地占比將會更高。因此，站場總平面布置的關鍵在于處理協調好運用庫和檢修庫在段址內的相互布置關系，以及咽喉區線路布置和連接關系。

3.1 平面布置通用型式

現代有軌電車站場總平面布置與地鐵有較多類似之處，如地鐵車輛段常用的橫列式、縱列式和倒裝式布置型式,在有軌電車車輛段中仍然適用。同時，有軌電車車輛段具有道岔選型靈活的特點，段內可采用3#道岔、6#道岔、梯形道岔、雙Y道岔等道岔型式，且車場線最小曲線半徑可達25 m，咽喉區布置更加豐富靈活，為運用庫與檢修庫的布置關系提供更多設計思路。根據目前國內工程案例，現代有軌電車車輛段站場總平面通用結構型式如圖2所示。

a) 縱列型式

b) 橫列型式

c) 倒裝型式

d) 橫列貫通型式

e) 半倒裝型式

f) 相交型式

3.2 平面布置主要影響因素分析

上述現代有軌電車車輛段站場總平面布置通用結構型式各有特點和適用條件，因此需結合車輛段用地形狀、道岔型號、工藝要求等因素綜合選擇。各種型式適應性分析如表1所示。

表1 現代有軌電車車輛段站場總平面布置通用型式的特點分析[8]

3.2.1 地塊形狀對平面布置的影響

車輛段站場總平面布置中,地塊形狀一般包括長方形、長條形(狹長形)、正方形和凸多邊形等類型。

(1) 長方形地塊。這類地塊條件最優，長寬比例協調，在長度和寬度條件上較富余，可適應縱列型式、橫列型式、倒裝型式和半倒裝型式等的要求。

(2) 長條形地塊。這類地塊為狹長形地塊，主要指其長度和寬度隨地塊斷面變化而變化，且地塊最大長度過長、最大寬度過窄的地塊。這類地塊一般長寬比不協調且不固定，通常需要采取功能庫房拆分與重新組合、增加每線停車列位數、拉長運用庫與檢修庫的距離形成啞鈴型布置等措施，來保證站場總平面對地塊的適應性，該地塊一般較多應用于倒裝結構型式中。

(3) 正方形地塊。這類地塊一般長度與寬度接近，由于地塊長度受限，通常運用庫、檢修庫、洗車庫并列布置，且運用庫采用貫通形式，以滿足洗車→停車或列檢的工藝要求，一般橫列貫通型式對正方形地塊的適應性較好。

(4) 凸多邊形地塊。這類地塊一般表現為地塊的不規則性，該地塊站場總平面圖中的運用庫與檢修庫軸線呈一定的夾角，適用于相交結構型式中。

3.2.2 道岔型號對平面布置的影響

道岔的道岔角和導曲線半徑對咽喉線路的連接產生重要影響，從而影響到咽喉區與檢修庫、運用庫之間的相互關系。例如，6#道岔角度較小，其咽喉呈梭形結構，導曲線半徑為50 m，且其咽喉軸線很難與運用庫或檢修庫保持垂直關系，因此上述橫列貫通型式、半倒裝型式和相交型式較難適應6#道岔選型。3#道岔或梯形道岔由于導曲線半徑為25 m，半徑較小，且道岔角度較大，能有效縮短咽喉長度，以及能夠滿足運用庫貫通布置需求。特別地，梯形道岔與橫列貫通的組合型式能夠有效發揮現代有軌電車車輛段占地節省的特點[7]。

3.2.3 工藝要求對平面布置的影響

在實際工程中，工藝對站場結構型式的要求主要表現在洗車工藝(如貫通式洗車、往復式洗車或盡端式洗車)，運用庫是否貫通布置，以及調車作業進路是否順暢等方面。

4 結語

本文從工程實際出發，總結了現代有軌電車車輛段站場總平面布置的工作思路，分析了相關影響因素與總平面布置的作用關系，歸納了6種通用的總平面布置型式，并從地塊形狀、道岔類型和工藝特點對各種型式進行了適應性分析，為現代有軌電車車輛段站場總平面布置提供了設計思路和方法。