城市軌道交通全自動(dòng)運(yùn)行地下車輛基地設(shè)計(jì)研究與實(shí)踐

王高琛，鄭文璽，曹宏宇，邱禹銘，肖菁漾，趙 軍

（1. 中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，四川成都 610031；2. 深圳市地鐵集團(tuán)有限公司，廣東深圳 518026）

全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)是城市軌道交通（以下簡稱“城軌”）列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。截至2020年，全球新建城軌線路中有75%采用全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)，改造線路中也有40%采用該系統(tǒng)。國內(nèi)主要城市已將城軌全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)建設(shè)納入規(guī)劃。深圳地鐵13號(hào)線是深圳地鐵首批次開工建設(shè)的全自動(dòng)運(yùn)行線路之一。本文將結(jié)合深圳地鐵13號(hào)線內(nèi)湖停車場工程實(shí)際情況，對(duì)如何使全地下建設(shè)城軌車輛基地在用地條件苛刻的情況下滿足全自動(dòng)運(yùn)行需求的工程設(shè)計(jì)重難點(diǎn)進(jìn)行探討，以期為后續(xù)類似項(xiàng)目工程設(shè)計(jì)提供借鑒和參考。

1 工程概況

深圳地鐵13號(hào)線全長約45 km，均為地下線，共設(shè)車站29座，平均站間距約1.6 km。車輛基地按1段1場布置，分別為公明車輛段和內(nèi)湖停車場。其中，內(nèi)湖停車場位于深圳人才公園內(nèi)湖南岸、科苑路以東、沙河西路以西、東濱路以北，長約720 m，寬約200 m，占地面積約9.7 hm2，為全地下停車場。總平面采用盡端式布置方案，運(yùn)用庫從北至南依次設(shè)置停車列檢線10條（1 線1列位）、雙周三月檢線2條、定修線1條、臨修/鏇輪線1條、調(diào)機(jī)工程車線2條，運(yùn)用庫尾部設(shè)置運(yùn)轉(zhuǎn)綜合樓，咽喉區(qū)南側(cè)設(shè)置物資倉庫、綜合樓、維修樓、牽引降壓混合變電所、消防泵房，咽喉區(qū)北側(cè)設(shè)置洗車機(jī)棚及控制室，如圖1所示。其場址地面現(xiàn)狀為深圳人才公園，西側(cè)為高檔住宅和商務(wù)寫字樓，南側(cè)為深圳灣口岸，工程建成后將恢復(fù)地面公園。該停車場位于填海區(qū)域，地下水位高，地質(zhì)條件差。

圖1 內(nèi)湖停車場總平面布置

2 內(nèi)湖停車場功能定位分析

2.1 過渡期基本功能定位

由于建設(shè)時(shí)序原因，深圳地鐵第四期建設(shè)規(guī)劃中政府批復(fù)同意建設(shè)的13號(hào)線范圍內(nèi)的車輛基地僅有內(nèi)湖停車場。因此，在公明車輛段建成之前，內(nèi)湖停車場的功能及規(guī)模需滿足13號(hào)線初期（開通3年）運(yùn)營的基本要求，功能定位為臨時(shí)過渡車輛段，相較于普通停車場主要有以下布局調(diào)整。

（1）為承擔(dān)線路開通初期的車輛運(yùn)用和檢修任務(wù)，內(nèi)湖停車場增設(shè)1列位定修和1列位臨修及試車線。車輛部件維修、設(shè)備維修等任務(wù)由線網(wǎng)既有車輛段承擔(dān)。停車場需具備利用汽車運(yùn)輸大部件的條件。

（2）內(nèi)湖停車場由于用地條件極為苛刻，無法滿足初期配屬列車的停放要求，部分列車需停放在配線處。

（3）內(nèi)湖停車場擴(kuò)大車輛檢修、綜合維修等用房規(guī)模，并設(shè)置1處備用運(yùn)行控制中心（OCC）用房。

（4）受全地下停車場消防要求的限制，內(nèi)湖停車場不設(shè)置食堂，只保留1處配餐室和就餐間，采用社會(huì)化配餐服務(wù)。

2.2 過渡期后功能定位分析

在13號(hào)線北延公明車輛段建成后，為實(shí)現(xiàn)檢修資源集中設(shè)置、作業(yè)效率大幅提升的目標(biāo)，設(shè)計(jì)人員在統(tǒng)籌考慮13號(hào)線全線車輛檢修運(yùn)用及工藝設(shè)備配置需求后，對(duì)內(nèi)湖停車場為滿足臨時(shí)過渡車輛段功能而配置的工藝設(shè)備進(jìn)行如下處理。

（1）不落輪鏇床。為滿足線路開通時(shí)的車輪鏇修（以下簡稱“鏇輪”）作業(yè)需求，內(nèi)湖停車場配置1臺(tái)單軸不落輪鏇床。根據(jù)鏇輪工作量計(jì)算，全線初期需鏇修臺(tái)位1.28個(gè)、遠(yuǎn)期需鏇修臺(tái)位1.69個(gè)，因此公明車輛段需配置不落輪鏇床以補(bǔ)足鏇輪能力缺口。若公明車輛段配置雙軸不落輪鏇床，則全線鏇輪作業(yè)能力富余，且需對(duì)內(nèi)湖停車場內(nèi)的單軸不落輪鏇床進(jìn)行資產(chǎn)安置，以避免設(shè)備閑置。因此，設(shè)計(jì)人員考慮保留內(nèi)湖停車場單軸不落輪鏇床，并在公明車輛段配置1臺(tái)單軸不落輪鏇床。由于內(nèi)湖停車場保留了不落輪鏇床，考慮到鏇輪作業(yè)后須進(jìn)行輪徑調(diào)整，故保留其試車線，不做其他用途。

（2）移動(dòng)式架車機(jī)和轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)盤。為滿足整列車架車需要，內(nèi)湖停車場臨修線配置8組移動(dòng)式架車機(jī)。公明車輛段建成后，內(nèi)湖停車場與公明車輛段之間的線路長約31 km，考慮到若列車在線路南段發(fā)生故障，無法及時(shí)送往公明車輛段進(jìn)行臨修處理，故保留內(nèi)湖停車場的移動(dòng)式架車機(jī)，用于臨修作業(yè)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)既有設(shè)備的最大化利用。該移動(dòng)式架車機(jī)可與轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)盤配合使用，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向架換端功能，減少車輪偏磨。

（3）起重機(jī)。內(nèi)湖停車場定/臨修庫設(shè)置了2 t和10 t起重機(jī)各1臺(tái)。由于定/臨修庫前設(shè)置的不落輪鏇床被保留，因此需保留2 t起重機(jī)以滿足標(biāo)準(zhǔn)輪對(duì)吊裝作業(yè)需求。同時(shí)，因內(nèi)湖停車場仍具備臨修作業(yè)功能，所以10 t起重機(jī)也無需搬遷。

（4）其他設(shè)備。考慮到內(nèi)湖停車場仍保留臨修、鏇輪等作業(yè)內(nèi)容，蓄電池叉車、蓄電池搬運(yùn)車、物資存儲(chǔ)設(shè)備等輔助生產(chǎn)設(shè)備也無需搬遷和改造。

從對(duì)上述工藝設(shè)備的處理可知，內(nèi)湖停車場在過渡期后除承擔(dān)配屬車輛的停放、運(yùn)用管理、清潔整備及日常檢查等任務(wù)外，仍保留了某些車輛段功能，如臨時(shí)故障處理、換件檢修及均衡修的部分作業(yè)內(nèi)容。

3 全自動(dòng)運(yùn)行相關(guān)功能設(shè)計(jì)

3.1 全自動(dòng)運(yùn)行分區(qū)

深圳地鐵13號(hào)線按照全線全自動(dòng)運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，內(nèi)湖停車場為全自動(dòng)運(yùn)行停車場。其洗車線、停車列檢線、雙周三月檢線及運(yùn)用庫前道岔區(qū)域?yàn)槿詣?dòng)運(yùn)行區(qū)，定修線、臨修線、調(diào)機(jī)工程車線為人工駕駛區(qū)。全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)由車輛段控制中心（DCC）或OCC控制，DCC按照自動(dòng)化運(yùn)行要求設(shè)計(jì)。

3.2 全自動(dòng)運(yùn)行線路長度

全自動(dòng)運(yùn)行線路長度需根據(jù)列車自動(dòng)駕駛（ATO）系統(tǒng)保護(hù)區(qū)段的要求進(jìn)行加長。其中，運(yùn)用庫停車列檢線按1線1列位設(shè)計(jì)，長度為2（庫前通道寬度）+ 2（檢查坑與車頭之間距離）+ 185.6（8A編組列車長度）+ 15（安全距離）+ 2（車擋安裝距離）+ 2.8（庫尾通道寬度）=209.4 m。洗車線采用咽喉區(qū)八字式布置， 洗車牽出線有效長度增加安全距離15 m。

3.3 全自動(dòng)運(yùn)行作業(yè)流程

內(nèi)湖停車場列車全自動(dòng)運(yùn)行作業(yè)流程如圖2所示。考慮到其受用地條件限制無法設(shè)置信號(hào)轉(zhuǎn)換軌，且雖具備定/臨修、鏇輪及試車功能，但作業(yè)頻率相對(duì)較低，可將場內(nèi)線路全部劃分為全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)，如需開展定/臨修、鏇輪及試車等作業(yè)，可在早晚高峰期之間無收發(fā)車作業(yè)時(shí)，將停車場信號(hào)系統(tǒng)降級(jí)為人工駕駛模式，通過人工駕駛或調(diào)機(jī)將列車從停車列檢庫牽引至相應(yīng)區(qū)域進(jìn)行作業(yè)，以實(shí)現(xiàn)定/臨修、鏇輪及試車功能。

圖2 列車全自動(dòng)運(yùn)行作業(yè)流程

3.4 全自動(dòng)運(yùn)行安全防護(hù)

運(yùn)用庫庫前不設(shè)庫門，以防止列車出入庫時(shí)與庫門碰撞。庫內(nèi)每2股道設(shè)置1處防護(hù)分區(qū)，采用金屬圍欄分隔。運(yùn)用庫庫尾設(shè)庫門，方便作業(yè)人員進(jìn)入防護(hù)分區(qū)。當(dāng)作業(yè)人員進(jìn)入防護(hù)分區(qū)時(shí)，防護(hù)分區(qū)對(duì)應(yīng)股道上的列車禁止移動(dòng)。此外，停車場配置有綜合自動(dòng)化管理系統(tǒng)，對(duì)場內(nèi)門禁系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一管理，以確保作業(yè)人員的安全。金屬圍欄及實(shí)體墻在運(yùn)用庫中部設(shè)置門體，平時(shí)關(guān)閉，火災(zāi)等緊急情況時(shí)可聯(lián)動(dòng)開啟，用于人員疏散。

4 消防設(shè)計(jì)

4.1 消防設(shè)計(jì)難點(diǎn)

內(nèi)湖停車場為地下停車場，主要存在以下消防設(shè)計(jì)難點(diǎn)。

（1）目前暫無關(guān)于地下停車場環(huán)形消防車道排煙條件的明確規(guī)范。

（2）受工藝布置及地面公園景觀的限制，運(yùn)用庫無條件設(shè)置直通地面的安全出口。

4.2 消防設(shè)計(jì)方案

針對(duì)上述消防設(shè)計(jì)難點(diǎn)，設(shè)計(jì)人員開展防火設(shè)計(jì)優(yōu)化專題研究，形成了一套行之有效的消防設(shè)計(jì)方案，具體如下。

4.2.1 消防車道

內(nèi)湖停車場消防車道設(shè)置情況如圖3所示。咽喉道岔區(qū)及辦公管理區(qū)的洗車機(jī)棚及控制室、牽引降壓混合變電所、綜合樓、維修樓、物資倉庫前均設(shè)置消防車道，以使消防車能夠直接到達(dá)并開展救援。除洗車機(jī)棚控制室區(qū)域的消防車道寬度為4 m外，其他區(qū)域消防車道寬度均不小于7 m。運(yùn)用庫環(huán)形消防車道上方頂板開孔率為30%，開口間距不大于60 m，其他區(qū)域消防車道上方頂板開孔率大于15%，開口間距不大于60 m。此外，綜合樓、維修樓、物資倉庫兩側(cè)設(shè)置開敞下沉廣場，以便人員疏散及消防救援。

圖3 內(nèi)湖停車場消防車道設(shè)置

運(yùn)用庫環(huán)形消防車道外圍設(shè)置消防疏散樓梯7處，保證消防車道任意一點(diǎn)到疏散樓梯間的疏散距離不超過60 m。在運(yùn)用庫環(huán)形消防車道最不利的4個(gè)角處增設(shè)消防電梯，以便消防隊(duì)員快速到達(dá)火災(zāi)現(xiàn)場。消防疏散樓梯及電梯設(shè)置如圖4所示。

圖4 消防電梯及疏散樓梯設(shè)置

4.2.2 安全疏散設(shè)施

停車場內(nèi)運(yùn)用庫的使用功能明確，火災(zāi)危險(xiǎn)性低，庫內(nèi)設(shè)置自動(dòng)滅火系統(tǒng)。庫區(qū)開向消防車道的門可作為人員向庫外消防車道疏散的安全出口。庫中的相鄰防火分區(qū)之間設(shè)置甲級(jí)防火門，其可在某一防火分區(qū)著火時(shí)阻斷火勢蔓延，并成為人員借用相鄰防火分區(qū)逃生的安全出口。庫中任意一點(diǎn)至最近安全出口的最遠(yuǎn)行走距離不超過60 m。運(yùn)用庫安全疏散設(shè)施設(shè)置如圖5所示。

圖5 內(nèi)湖停車場運(yùn)用庫安全疏散設(shè)施設(shè)置（單位：m）

運(yùn)用庫內(nèi)金屬圍欄上的門體設(shè)置門禁系統(tǒng)，并與火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)（FAS）聯(lián)動(dòng)。在正常情況下，該門不允許使用，保持常閉狀態(tài)，以滿足全自動(dòng)運(yùn)行防護(hù)分區(qū)要求；當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，該門門禁系統(tǒng)由FAS系統(tǒng)觸發(fā)并自動(dòng)釋放，實(shí)現(xiàn)對(duì)門體的開啟操作。庫內(nèi)門禁設(shè)置如圖6所示。

圖6 庫內(nèi)門禁設(shè)置（單位：m）

5 舒適性及安全性設(shè)計(jì)

5.1 地下空間照明及自然采光設(shè)計(jì)

在滿足地下空間照明需求方面，內(nèi)湖停車場設(shè)計(jì)人員通過選擇合理的照明方式，在各個(gè)功能區(qū)域采用合適的照明燈具（所選燈具均為LED光源），并準(zhǔn)確控制照度、功率密度、亮度、炫光等各項(xiàng)照明指標(biāo)，以達(dá)到舒適照明的目標(biāo)。此外，設(shè)計(jì)人員還將地下空間照明與室內(nèi)設(shè)計(jì)完美結(jié)合，充分利用照明手段分割或凸顯建筑內(nèi)部空間。其照明效果如圖7所示。

圖7 地下空間照明效果

在綠色節(jié)能方面，設(shè)計(jì)人員在盡可能降低照明功率密度以減少照明能耗的同時(shí)，充分利用環(huán)形消防車道開孔及下沉廣場引入自然光源，踐行綠色節(jié)能理念。內(nèi)湖停車場共設(shè)置出地面樓梯間12個(gè)、下沉廣場3處（面積1 250 m2）、風(fēng)亭組3 組、采光通風(fēng)井22組（面積2 700 m2），既有效改善了作業(yè)人員的工作環(huán)境，又通過自然采光達(dá)到了節(jié)能降耗的目的。

此外，內(nèi)湖停車場設(shè)計(jì)人員還在設(shè)計(jì)中引入智能化理念，通過對(duì)不同環(huán)境實(shí)施有針對(duì)性的照明控制，實(shí)現(xiàn)智慧、節(jié)能、舒適照明。

5.2 地下空間通風(fēng)空調(diào)設(shè)計(jì)

內(nèi)湖停車場的通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)置情況如下：運(yùn)用庫、變電所、消防泵房等設(shè)置獨(dú)立的機(jī)械排風(fēng)系統(tǒng)；設(shè)有氣體滅火裝置的環(huán)控電控室、弱電房間等設(shè)置氣體滅火后排風(fēng)系統(tǒng)；辦公室、值班室等人員房間設(shè)置新風(fēng)系統(tǒng)；公共衛(wèi)生間設(shè)置機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)，集中排出濁氣。

其空調(diào)系統(tǒng)設(shè)置情況如下：定/臨修庫、雙周三月檢庫、調(diào)機(jī)工程車庫等設(shè)置移動(dòng)崗位空調(diào)；辦公室、會(huì)議室、更衣室、維修工區(qū)等人員房間設(shè)置多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)加新風(fēng)系統(tǒng)；綜合監(jiān)控室、環(huán)控電控室、弱電房間等設(shè)備用房設(shè)置多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)加新風(fēng)系統(tǒng)；分散房間設(shè)置分體空調(diào)。

5.3 地下空間排水及防淹設(shè)計(jì)

內(nèi)湖停車場地下空間設(shè)置排水溝系統(tǒng)及8處集水坑，用于收集和排除雨水、地面沖洗水等，以保障排水通暢，防止發(fā)生積水。排水溝系統(tǒng)中的水可就近匯入集水坑，并通過排水泵排入城市排水管網(wǎng)。排水溝系統(tǒng)及集水坑的設(shè)計(jì)暴雨重現(xiàn)期為50年，并按100年重現(xiàn)期對(duì)雨水量和排水泵組排水能力進(jìn)行校核。

根據(jù)QB/SZMC 10602-2019《深圳地鐵新線段場建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》第6.1.3條“全地下及半地下車輛基地周邊防洪（淹）墻、道路出入口標(biāo)高設(shè)計(jì)原則按照百年一遇內(nèi)澇及防洪水位中的推薦值+0.5 m安全值考慮”的規(guī)定，內(nèi)湖停車場100年一遇防澇水位為黃海高程5.34 m，因此內(nèi)湖停車場的道路出入口設(shè)計(jì)標(biāo)高應(yīng)不低于5.34 + 0.5 = 5.84 m。次出入口銜接科苑大道處標(biāo)高為5.1 m，通過一段反坡上升至5.9 m后下降至負(fù)一層場內(nèi)道路。主出入口銜接?xùn)|濱路處標(biāo)高為5.74 m，通過一段反坡上升至6.04 m后下降至負(fù)一層場內(nèi)道路。上述2 個(gè)出入口的設(shè)計(jì)標(biāo)高均滿足防洪澇要求。

5.4 地下空間裝修設(shè)計(jì)

（1）辦公室、會(huì)議室墻面選用白色無機(jī)涂料，地面使用米色系地磚，吊頂采用穿孔鋁板，整體裝修風(fēng)格簡單、標(biāo)準(zhǔn)，空間干凈、清爽，如圖7a、7c所示。

（2）停車列檢庫墻面以白色無機(jī)涂料為主要涂料，墻裙采用藍(lán)色和淺藍(lán)色無機(jī)涂料，柱子采用綠色和淺綠色無機(jī)涂料，通過色塊區(qū)分墻面和柱子，并點(diǎn)綴空間，通過色彩的規(guī)律變化使空間更活潑。走道墻面選用白色無機(jī)涂料并點(diǎn)綴淺藍(lán)色條紋，地面采用米色系地磚。二者的裝修效果如圖8所示。

圖8 停車列檢庫及走道裝修效果

（3）定/臨修庫及調(diào)機(jī)工程車庫的墻面以白色無機(jī)涂料為主要涂料，墻裙通過藍(lán)色和淺藍(lán)色無機(jī)涂料組合裝飾空間，色彩的規(guī)律變化可起到區(qū)分空間的作用，整體裝修風(fēng)格統(tǒng)一、清爽且有趣味性，如圖9所示。

圖9 定/臨修庫及調(diào)機(jī)工程車庫裝修效果

（4）下沉廣場墻面選用真石漆，地面選用工字縫花崗巖石材鋪貼，立面做整體考慮，配置具有藝術(shù)感的照明燈具、花池、座椅、玻璃雨棚等，各項(xiàng)設(shè)計(jì)都體現(xiàn)人性化理念，在滿足各項(xiàng)功能需求的同時(shí)，給人以美的享受，如圖10所示。

圖10 下沉廣場裝修效果

6 結(jié)論及建議

本文結(jié)合深圳地鐵13號(hào)線內(nèi)湖停車場工程實(shí)際情況，探討城軌全自動(dòng)運(yùn)行地下車輛基地設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題，得出以下結(jié)論和建議。

（1）針對(duì)停車場因建設(shè)時(shí)序先于車輛段建設(shè)的情況，可以考慮為停車場增加部分車輛段功能，以滿足初期開通運(yùn)營的需要，并在車輛段建成后分析既有停車場的工藝設(shè)備配置，根據(jù)其新的功能定位對(duì)其工藝設(shè)備配置進(jìn)行調(diào)整和合理利用，以實(shí)現(xiàn)資源利用的最大化，減少工程投資。

（2）全自動(dòng)運(yùn)行車輛基地在定/臨修、鏇輪、試車等作業(yè)頻率較低的情況下，可將場內(nèi)線路全部劃分為全自動(dòng)運(yùn)行區(qū)。如需開展定/臨修、鏇輪、試車等作業(yè)，可利用早晚高峰期之間無收發(fā)車時(shí)，將停車場信號(hào)系統(tǒng)降級(jí)為人工駕駛模式，再通過人工駕駛或調(diào)機(jī)將車輛從停車列檢庫牽引至相應(yīng)區(qū)域進(jìn)行作業(yè)。

（3）地下車輛基地對(duì)消防車道、安全疏散設(shè)施等有著較高要求，需設(shè)置大量的消防開孔、疏散樓梯、消防電梯等，這雖然會(huì)影響上蓋物業(yè)開發(fā)及公園景觀效果，但可改善地下空間中員工的作業(yè)環(huán)境。

（4）通過采用合理、得體的裝修設(shè)計(jì)，可提升地下車輛基地的美學(xué)品味。通過引入智能照明、崗位空調(diào)、多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)及新風(fēng)系統(tǒng)等舒適性措施，可有效改善地下空間中員工的作業(yè)條件。通過進(jìn)行科學(xué)的防淹、防洪澇設(shè)計(jì)，能夠確保地下停車場安全可靠運(yùn)營。