城市軌道交通車輛基地鏇輪線設(shè)計研究*

舒 冬

(中鐵第四勘察設(shè)計院集團有限公司， 430063， 武漢∥高級工程師)

為確保軌道交通車輛運行安全，保證乘客的乘坐舒適度，降低滾動噪聲，需對出現(xiàn)損傷的車輪踏面進行修復(fù)。不落輪鏇床已成為軌道交通行業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備之一[1]，該設(shè)備能夠在不落輪的情況下采用切削方式對車輪踏面進行修正，從而顯著提高了車輪的修正效率。為確保鏇輪作業(yè)效率，不落輪鏇床通常在車輛基地內(nèi)獨立占用股道，此股道線路稱為鏇輪線，多采用不電化模式。多條城市軌道交通線路的車輛在鏇輪作業(yè)的操作過程中發(fā)生了打火現(xiàn)象。文獻[2-3]從發(fā)生打火后的處理措施方面進行了論述，提出了有效的事后解決方案。文獻[4-6]從不落輪鏇床設(shè)備接口方面進行分析，提出了設(shè)備本身對土建、暖通、給排水及電力的設(shè)計要求。文獻[7]明確提出了鏇輪庫(線)不供電、鏇輪線應(yīng)配置公鐵兩用車或其他牽引設(shè)備等規(guī)定，并提出了鏇輪線設(shè)計的基本原則。本文從設(shè)計角度對鏇輪線在車輛基地總平面圖中的布置方式、長度、絕緣節(jié)位置燈等方面進行論述，給出詳細的計算方法，提出在車輛基地選址過程中的控制策略，旨在從源頭上避免鏇輪作業(yè)打火問題的發(fā)生。

1 鏇輪線在車輛基地總平面圖中的布置

1.1 鏇輪作業(yè)流程

鏇輪作業(yè)的對象為車輛輪對踏面。如圖1所示，鏇輪作業(yè)的常規(guī)模式為：采用通過式輪對在線檢測設(shè)備(設(shè)置于入段線處)或車輛列檢作業(yè)檢測輪對踏面，一旦發(fā)現(xiàn)車輛輪對踏面損傷需要進行修復(fù)，則采用公鐵兩用車將車輛牽引/推送至不落輪鏇床，完成對位后開始鏇輪;作業(yè)完成后，由公鐵兩用車將車輛牽引/推送至停車列檢庫。

圖1 車輛的常規(guī)鏇輪作業(yè)流程

1.2 鏇輪線在總平面圖中的布置

為避免鏇輪作業(yè)占用車輛基地內(nèi)部的調(diào)車路由，車輛基地內(nèi)的鏇輪線在總平面圖中的布置主要有八字形往復(fù)式和盡端式兩種[8-12]，如圖2所示。在車輛基地的總平面設(shè)計中，根據(jù)基地的用地條件和運營需求的不同，可靈活選用鏇輪線布置方式，并可與洗車庫或停車列檢庫組合布置。

2 鏇輪線布置方式及有效長計算方法

2.1 八字形往復(fù)式布置

2.1.1 鏇輪線與洗車線平行設(shè)置

在車輛基地用地長度可調(diào)整但寬度受限的情況下，鏇輪線通常與洗車線平行布置。鏇輪線和洗車線均采用八字形往復(fù)式作業(yè)方式，其布置有2種組合方式，如圖3所示。

a) 八字形往復(fù)式

b) 盡端式

a) 方案1

b) 方案2

一般情況下，鏇輪線與洗車線平行設(shè)置時，無論采用哪種方案，在車輛基地用地范圍內(nèi)均需保證設(shè)置于鏇輪線的2個信號機之間的有效長度。八字形往復(fù)式鏇輪線作業(yè)有效長度Lp的計算公式為：

Lp=2Lt+2Lq+Ls+Lx

(1)

式中：

Lt——1列列車的長度；

Lq——1臺牽引車的長度；

Ls——不落輪鏇床設(shè)備長度；

Lx——信號設(shè)備設(shè)置附加長度。

困難條件下，因車輛基地用地受限，方案1和方案2均無法布置時，鏇輪作業(yè)時列車會壓岔，如圖4所示。為避免鏇輪作業(yè)時發(fā)生打火，需協(xié)調(diào)供電、信號專業(yè)，采取相關(guān)措施，以確保鏇輪作業(yè)范圍及其內(nèi)部相關(guān)道岔的軌道均不帶電。供電、信號專業(yè)采取的措施可參考文獻[2]和文獻[3]。

2.1.2 鏇輪線單獨設(shè)置

在車輛基地用地寬度、長度均可調(diào)整的情況下，鏇輪線通常單獨布置，且采用八字形往復(fù)式作業(yè)方式，如圖5所示。建議此情況下鏇輪作業(yè)范圍及其內(nèi)部相關(guān)道岔的軌道均不帶電。鏇輪作業(yè)有效長度Lp的計算方法同式(1)。

圖4 鏇輪壓岔作業(yè)范圍示意圖

圖5 八字形鏇輪線單獨布置示意圖

2.2 盡端式布置

在車輛基地用地寬度可調(diào)但長度受限的情況下，鏇輪線可采用盡端式單獨布置，如圖6所示。此時鏇輪作業(yè)范圍內(nèi)不可有道岔。盡端式鏇輪線作業(yè)有效長度Lj的計算公式為：

Lj=Lp+Lm

(2)

式中：Lm——線路終端安全距離。

圖6 盡端式鏇輪線布置圖

3 鏇輪作業(yè)打火原因分析與設(shè)計對策

3.1 鏇輪作業(yè)打火原因分析

根據(jù)信號專業(yè)要求，在鏇輪線的不同位置均設(shè)置了絕緣節(jié)，但接觸網(wǎng)/接觸軌通常在不落輪鏇床所在軌道與緊鄰道岔銜接處斷開。由于回流需要及道岔結(jié)構(gòu)特點，整副道岔及鏇輪作業(yè)范圍外的軌道均與供電電源(DC 1 500 V或750 V)的負極相連。當(dāng)牽引車將落弓狀態(tài)的列車牽引至不落輪鏇床基坑的軌道斷開處但列車的最后一幅輪對仍處于鏇輪作業(yè)范圍外時，由于作業(yè)列車的輪對連通，導(dǎo)致不落輪鏇床基坑處的首副輪對也帶電。此時不落輪鏇床設(shè)備處于接地狀態(tài)，導(dǎo)致鋼輪與不落輪鏇床設(shè)備之間產(chǎn)生電勢差，由此造成車輪與軌道之間打火，如圖7所示。

3.2 避免鏇輪作業(yè)打火的設(shè)計對策

根據(jù)上述對鏇輪線設(shè)計的分析及項目實踐，提出避免鏇輪作業(yè)打火的設(shè)計對策如下：

1) 在車輛基地選址階段，需根據(jù)用地條件充分考慮鏇輪線設(shè)置方案，優(yōu)先采用鏇輪作業(yè)范圍內(nèi)無道岔的布置方案，并保證滿足鏇輪線作業(yè)有效長度的要求。

a) 車輪與軌道之間電壓測量

b) 車輪與軌道之間打火實例

2) 在車輛基地選址確定、用地條件受限、必須采用鏇輪作業(yè)范圍內(nèi)有道岔的布置方案時，車輛基地工藝專業(yè)需協(xié)同站場、供電、信號等專業(yè)共同確認其布置方案，以確保鏇輪線有效長度范圍內(nèi)鋼軌不帶電。

3) 鏇輪作業(yè)范圍內(nèi)不掛網(wǎng)，且與其他軌道分界處均設(shè)置絕緣節(jié)。

4 結(jié)語

本文研究了鏇輪線在車輛基地總平面圖中的布置方式，提出了不同組合方式下的鏇輪線設(shè)置方案，以及鏇輪線有效長度的計算方法。根據(jù)項目實踐及試驗，分析了鏇輪作業(yè)的打火原因，并從設(shè)計角度提出了避免鏇輪作業(yè)打火的對策，為城市軌道交通車輛基地內(nèi)鏇輪線設(shè)計提供借鑒。