地鐵車輛大架修基地擴容改造設計探討

王薪

（中鐵二院工程集團有限責任公司，成都 610031）

1 引言

根據GB 50157—2013《地鐵設計規范》規定，車輛基地設計應初、近、遠期結合，分期實施。國內各家設計單位均是按近期規模設計，遠期規模預留【1】。隨著地鐵運營時間越來越長，早期建成的車輛基地陸續進入到擴容改造階段。

擴容改造項目沒有專門的設計規范，設計單位通常是根據先期預留的遠期建設方案或是運營單位提出的改造方案進行設計。

本文依托廣州地鐵魚珠車輛段大架修基地擴容改造設計，深入分析魚珠車輛段大架修檢修能力不足的原因，提出了區別于設計單位先期預留以及運營單位提出的擴容改造方案，獲得了業主及運營單位的認可，在此基礎上提出了大架修基地擴容改造設計的基本思路，供設計單位在改造及新建車輛大架修基地設計時參考。

2 魚珠車輛段大架修規模

廣州地鐵5 號線魚珠車輛段是廣州地鐵線網中惟一的直線電機車輛大架修基地，其功能定位為承擔廣州地鐵線網4、5、6 號線直線電機車輛的大架修任務。該段于2009 年12 月竣工交驗，至今已運營10a。

2.1 大架修設計規模

根據廣州市軌道交通5 號線首期工程（滘 口至文園段）初步設計文件，魚珠車輛段大架修設計規模如表1 所示，近期大架修設計規模為6 列位（4 輛編組），遠期大架修規模為7 列位（4 輛編組）【2】。

表1 魚珠車輛段大架修設計規模

魚珠車輛段既有檢修主廠房如圖1 所示，大架修庫內設有 4 條大架修線，分別為 L4、L5、L6、L7 道，L5 道近期是預留固定式架車機基礎。大架修作業時，L4、L5、L6 道共同承擔車輛的架落車及連掛組編作業，L7 道作為架修列位，采用定位檢修模式。

車體檢修間設有12 個車體檢修臺位，加上大架修庫內4 條大架修線，合計為近期 6 列位（4 輛編組），遠期 7 列位（4輛編組）的大架修設計規模。

圖1 魚珠車輛段既有檢修主廠房組合示意圖

2.2 運營實際測算規模

魚珠車輛段運營單位目前每年最多可以完成24 列車（6 輛編組）直線電機車輛的大架修任務，折算后約為4 列位（4 輛編組）的大架修規模。但每年實際需要完成32 列車（6 輛編組）的大架修任務，折算后為5.32 列位（4 輛編組）的大架修規模。因此，運營單位認為魚珠車輛段實際大架修能力只有4 列位（4 輛編組），無法滿足需求，近期缺口 2 列位（4 輛編組），遠期存在近3 列位（4 輛編組）的缺口。

3 魚珠車輛段大架修能力不足的原因分析

大架修能力是否滿足需求，取決于檢修工作量與檢修臺位規模是否匹配。本文將從設計和運營2 個角度分析影響檢修工作量和檢修臺位的基本因素，找出能力不足的原因。

3.1 檢修工作量

3.1.1 檢修工作量的計算

目前，世界各國地鐵車輛的大架修基本上都采用計劃預防性檢修制度，其檢修工作量可根據檢修周期進行計算，按走行里程周期計算公式如下【3】：

式（1）、式（2）中，Lo為車輛大修工作量，列/a；Lh為車輛架修工作量，列/a；Ma為列車年走行里程，104km；Co為大修周期，104km；Ch為架修周期，104km。

在列車年走行里程數一定的情況下，檢修周期決定了檢修工作量的大小。

3.1.2 檢修周期的取值

1）設計單位采用的檢修周期

設計單位采用規范規定的數據，魚珠車輛段設計單位采用的大架修檢修周期如表2 所示，與CJJ 167—2012《城市軌道交通直線電機牽引系統設計規范》一致【4】。

表2 直線電機車輛檢修修程和檢修周期

2）運營單位實際使用的檢修周期

國內各城市地鐵運營單位在制定車輛大架修實施計劃時，其檢修周期通常取決于以下因素：

（1）車輛制造廠提供的車輛維修手冊；

（2）車輛的技術條件和制造質量；

（3）線網內既有車輛大架修檢修周期；

（4）本線線路條件、車輛實際運用狀態；

（5）檢修人員的技術水平和經驗。

魚珠車輛段運營單位實際使用的大架修檢修周期如表3所示。

表3 運營單位大架修檢修周期

根據式（1）、式（2）可知，設計單位計算采用的檢修周期與運營單位實際使用的檢修周期上限差異不大，因此，設計單位與運營單位計算的檢修工作量差別不大。

3.2 檢修臺位

GB 50157—2013《地鐵設計規范》中未給出檢修臺位計算公式，但各設計單位基本上都采用以定位修工藝為基礎的計算辦法，計算公式如下：

式中，Bo為大修臺位數，列位；Lo為車輛大修工作量，列/a；To為大修庫停時間，d；250 為年工作時間，d；1.1 為檢修不平衡系數值。

式中，Bh為架修臺位數，列位；Lh為車輛架修工作量，列/a；Th為架修庫停時間，d；250 為年工作時間，d；1.1 為檢修不平衡系數值。

在檢修工作量一定的情況下，檢修停時決定了檢修臺位計算值的大小。

3.3 原因分析

從檢修工作量和檢修臺位的計算公式可知，設計單位與運營單位在檢修工作量的計算上差異不大，現將檢修臺位計算方法和檢修停時做進一步分析。

3.3.1 檢修臺位計算

在檢修臺位的計算上，設計單位采用的是定位修工藝為基礎的計算方法，但魚珠車輛段運營單位實際作業采用的是移位作業工藝。根據相關研究結論，在大架修共線作業時，設計單位計算值應考慮臺位利用率折減。

由于設計單位在魚珠車輛段的設計規模計算上沒有考慮任何利用率折減，運營單位移位作業時由于檢修臺位得不到充分利用，引起設計檢修臺位不滿足運營實際需求。

3.3.2 檢修停時

設計單位計算采用的大修停時為24d，架修停時為18d，但運營單位實際的大修停時為32d，架修停時為30d。運營單位實際檢修停時比設計單位采用的檢修停時要長，引起檢修臺位占用時間長，設計臺位不滿足運營實際需求。

影響大架修檢修停時的主要因素有維修模式、大架修工藝流程、部件維修能力、檢修人員的水平和經驗等。

1）維修模式

在檢修臺位的計算中，設計單位采用的檢修停時是規范上的時間，該檢修停時是按部件互換修來確定的。魚珠車輛段運營單位在大架修時，目前還無法做到全部部件按互換修理。由于現車修理比換件修理的檢修作業時間要長，因此，引起運營單位實際檢修停時比設計單位采用的時間要長。

2）大架修工藝流程

大架修工藝流程是否順暢，檢修主廠房工藝設計是否合理，將直接影響大架修的作業時間。魚珠車輛段運營單位實際作業大架修檢修工藝流程如圖2 所示。從檢修流程中可以看出以下不足：

（1）運營單位在大架修作業時沒有使用L7 道。設計單位在設計時將L7 道作為1 列位（4 輛編組）的架修列位，采用定位修工藝。由于運營單位實際使用的是移位作業，L7 道未與移車臺連通，無法實現移位作業，運營單位將該線僅用于工藝轉向架和輪對存放線，造成了1 列位（4 輛編組）的架修列位閑置。

（2）車輛稱重后需要轉線到L4、L5 道才能連掛組編。設計單位在設計時將L6 道作為1 列位（4 輛編組）的大架修列位，未考慮車輛檢修后稱重需求，運營單位進駐后將L6 道改造為稱重線，稱重設備布置位置位于第3 節車，造成檢修車輛稱重后無法在本線連掛組編，需要轉線到L4、L5 道才能連掛組編，作業流程不順，作業時間加長，同時，影響了L4 道的架落車作業。

（3）車體線是1 線2 列位，大架修車輛整列架車后，車體需要頻繁轉線，增加作業時間。

圖2 魚珠車輛段既有大架修檢修工藝流程圖

大架修工藝流程不順，檢修主廠房工藝設計不盡合理，使得運營單位實際作業時間比設計單位采用的作業時間要長。

3）部件維修能力

由于科學技術的發展，在不同時期，車輛部件均有不同程度升級改造，或是不同廠家、品牌的部件，存在不同的技術標準，在檢修時無法通用，需要考慮不同的檢測工藝、更大的周轉件存放和檢修場地。

根據目前魚珠車輛段實際運營現狀，在年大架修24 列（6 輛編組）直線電機車輛，即4 列位（4 輛編組）的大架修規模時，車輛部件維修能力已無富裕。隨著檢修工作量的增加，部件維修能力將直接制約大架修作業時間。

4）檢修人員的水平和經驗

近年來，我國各城市地鐵發展較快，地鐵車輛段大架修普遍缺少有經驗和高水平的檢修人員。大架修檢修水平和檢修人員經驗還在不斷積累和提高階段，客觀上引起運營單位檢修作業時間比設計單位采用的作業時間要長【5】。

從以上分析可知，移位作業時運營單位還無法做到檢修臺位的完全利用，使得部分檢修臺位閑置。運營單位的維修模式不同、檢修工藝不順、部件維修能力和人員水平經驗不足，使得運營單位實際檢修停時比設計單位計算值要大，這些是引起魚珠車輛段大架修能力不足的主要原因。

4 魚珠車輛段大架修擴容改造設計方案

根據前述分析，在影響大架修能力的諸多因素中，檢修周期、維修模式、檢修人員水平和經驗屬于運營單位管理范疇，隨著國內車輛制造水平的不斷提高，檢修人員的水平和經驗不斷積累，運營單位的管理水平不斷改進，設計單位和運營單位在大架修理念和計算方法以及數據上終將會形成一致。

擴容改造設計應立足現狀，本著節省工程投資，減少運營干擾，從改進大架修作業工藝，提升部件維修能力，提高作業效率入手，以期達到提高檢修能力的目的。

主要設計方案如圖 3 所示【6】：

1）利用大修/架修庫內原L5 股道預留的固定式架車機基坑，新增1 組4 輛編組固定式架車機；

2）L6 股道稱重設備位置前移，使得入庫端可以停放1 列4 輛編組列車，并新增1 組4 輛編組移動式架車機，改造L6 股道為稱重兼架落車線；

3）車體線（T1～T5）長度按每條線停放4 節車輛長度考慮，由原50.9m 延長到90m；

4）原車體線T6 改造為工藝轉向架存放線；

5）將魚珠車輛段既有的物資總庫改造為部件檢修間，并新建物資總庫，對檢修主廠房內的輔助生產車間進行改造，將電器檢修間、金工間、電子檢修間、車間備品庫遷入部件檢修間，擴大空調檢修間、門窗檢修間、轉向架及輪對軸承間的面積；

圖3 魚珠車輛段檢修主廠房擴容改造設計方案示意圖

6）將靜調線L10 改造成零軌，增加調試能力。

改造后的大架修檢修工藝流程如圖4 所示，較改造前主要有以下改進：

1）大架修工藝流程更加順暢。通過調整稱重設備位置，檢修車輛稱重后可直接組編，不需要再次轉線。通過延長車體線到4 輛編組長度后，每條線可停放1 列車（4 輛編組）車體檢修，減少車體頻繁轉線。

2）部件檢修能力得到提升。通過新建物資總庫，將原物資總庫改建為部件檢修車間，新增部件檢修場地面積4 493.8m2，大大提升了部件檢修能力。

3）大架修檢修能力得到提升。通過擴容改造，魚珠車輛段檢修主廠房新增了2 組4 輛編組架車機，擴建了10 臺位的車體檢修線，新增1 條6 輛編組的靜調線，新增1 條42m 長的工藝轉向架存放線。

大架修庫內L4、L5 道為架落車臺位，L6 道為稱重兼架落車臺位，L7 道未與移車臺連通，無法實現移位作業，不計列為大架修能力。

車體檢修間設有20 個車體檢修臺位，加上大架修庫內3條大架修線，合計為8 列位（4 輛編組）的大架修設計規模。按大架修共線作業，設計值考慮0.5 列位利用率折減，同時考慮不同編組列車檢修臺位利用率折減問題，改造后實際新增大架修列位約3 列位（4 輛編組），滿足線網遠期需求。

圖4 魚珠車輛段擴容改造后大架修檢修工藝流程圖

5 結語

本文通過分析廣州地鐵5 號線魚珠車輛段大架修檢修能力不足的原因，對比研究設計單位和運營單位對檢修工作量、檢修臺位、大架修工藝、部件維修的不同認識，得出以下結論：

1）由于運營單位前期檢修水平、經驗及管理水平不夠，檢修停時比規范和設計單位采用的數值要大，造成檢修臺位占用時間加長，與檢修工作量不匹配；

2）運營單位大架修普遍采用移位修工藝，設計單位的檢修臺位計算是基于定位修工藝，如果不考慮臺位利用率折減，將造成檢修臺位的計算值不滿足實際需求；

3）大架修檢修主廠房的工藝設計應該基于運營單位實際采用的移位修工藝，避免造成檢修設施閑置浪費；

4）部件維修能力是大架修檢修能力的重要組成部分，部件維修能力不足，會引起檢修停時的增加，造成大架修能力不足；

5）擴容改造設計應有針對性，不能照搬遠期預留或是運營單位提出的方案，找出能力不足的原因，提出針對性方案是改造設計的基本思路。