1、论地铁车辆段洗车线布置型式及能力分析摘要:研究目的:地铁车辆段是地铁列车的停车、保养、维护及检修基地,列车清洗是地铁车辆段最重要的功能之一。目前地铁车辆段普遍采用了自动化机械洗车机以提高洗车效率和清洗质量,设置有独立的洗车线。洗车线不同的布置型式对洗车能力和效率影响很大,因此在车辆段设计中如何分析洗车能力、优化洗车线布置是值得研究的重要课题。研究方法:通过对广州地铁及上海地铁车辆段几种典型的洗车线布置型式进行洗车工艺比较和洗车能力分析,研究各方案的适用性及相应能力。研究结论:不同的洗车线布置型式对洗车能力和效率影响很大,选择顺序建议为:咽喉区通过式布置型式、运用库并列通过式布置型式、咽喉区八字
2、线通过式布置型式、尽头线往复式布置型式。关键词:地铁车辆段;洗车线;布置型式及能力分析地铁车辆段是地铁列车的维护、保养及检修基地,随着社会和经济的进步,乘客对列车的车容车貌要求越来越高,因此地铁车辆段的洗车功能越来越重要。目前地铁车辆段普遍采用了自动化机械洗车机以提高洗车效率和清洗质量,车辆段设计时一般需要设置独立的洗车线。洗车线布置受洗车工艺和用地条件的限制,虽然布置灵活,但不同的布置型式对洗车能力和效率影响很大,因此在车辆段设计中如何分析洗车能力、优化洗车线布置方案是值得研究的重要课题。洗车线的布置型式一般有咽喉区通过式布置、与运用库并列通过式布置、咽喉区八字线通过式布置、尽头线往复式布置
3、等几种典型的布置型式。其选择主要受用地条件、接轨站的配线方案和车辆段总平面布置方案制约,既灵活多样,又难以把握。本文将通过对几种典型的洗车线布置型式进行比较分析和能力计算,得出各种方案的优缺点和适用范围,供地铁车辆段设计时参考。1 洗车线的几种典型布置型式及实例1.1 方案一:咽喉区通过式布置1.1.1 咽喉区通过式布置示意图如图 1 所示。1.1.2 咽喉区通过式布置的特点洗车线与出入段线并列布置在运用库咽喉区前,列车入段时需要清洗的列车直接进入洗车线,洗车后通过咽喉区进入停车线(也包括列检、双周检、季检线,下同),洗车工艺为通过式洗车,列车洗车作业只需要 1次通过洗车机,且全过程不需要转换
4、列车运行方向。1.1.3 咽喉区通过式布置的实例咽喉区通过式布置虽然要求车辆段用地有足够的长度,但由于具有作业时间短、洗车效率高的优越性,因此采用这种布置型式的实例还是很多的,如北京地铁四惠车辆段、上海地铁梅龙车辆段和广州地铁 1 号线芳村车辆段等。图 2 是芳村车辆段的洗车线平面布置图。1.2 方案二:与运用库并列通过式布置1.2.1 与运用库并列通过式布置示意图如图 3 所示。1.2.2 与运用库并列通过式布置的特点方案二的布置型式只有在运用库为贯通式布置时才能成立。洗车线布置在运用库的一侧,列车入段时需要清洗的列车直接进入洗车线,洗车后进入牵出线,转换运行方向后通过运用库尾部咽喉区进入停
5、车线,洗车工艺为通过式洗车,列车洗车作业 1 次通过洗车机,但需要在牵出线进行 1 次转换运行方向作业。1.2.3 与运用库并列通过式布置的实例洗车线与运用库并列通过式布置同样要求车辆段有足够的用地长度。一般来说,可以采用这种布置型式的用地条件,也可以采用运用库尽头式布置,洗车线咽喉区通过式布置的型式。其选择要综合考虑车辆段总平面布置的各种因素确定。广州地铁 2 号线赤沙车辆段和 4 号线新造车辆段都采用这种布置型式。图 4 是赤沙车辆段的洗车线平面布置图。1.3.2 咽喉区八字线通过式布置的特点当车辆段用地长度受到限制不能满足方案一和方案二 2 种布置型式的要求时,可以考虑采用本方案。洗车机
6、布置在咽喉区一侧,列车入段时需要清洗的列车首先经岔 L2、L4 进入前洗车线,列车在前洗车线转换运行方向后,驶入洗车机完成洗车作业,然后全部进入后洗车线,在后洗车线再次转换运行方向后,经岔 L3、L1 进入运用库。列车 1 次通过洗车机,对洗车作业而言是通过式洗车;但从列车入段到洗车完毕进入运用库,需要 2 次转换列车运行方向。1.3.3 咽喉区八字线通过式布置的实例咽喉区八字线布置型式在国内首次运用于广州地铁 3 号线洛溪车辆段。图 6 是洛溪车辆段的洗车线平面布置图。1.4.2 尽头线往复式布置的特点当车辆段用地长度受到限制不能满足方案一和方案二的布置型式时,也可以考虑采用本方案。洗车机的
7、布置位置比较灵活,一般并列布置在运用库一侧。列车入段时需要清洗的列车首先进入洗车线完成洗车作业后,转换运行方向,反向通过洗车机进入牵出线,在牵出线上再次转换运行方向后进入运用库。列车 2 次通过洗车机,因此定义为往复式布置。从列车入段到洗车完毕进入运用库,也需要 2 次转换列车运行方向。1.4.3 尽头线往复式布置的实例由于这种布置方案洗车效率低,一般只适用于小规模的车辆段(或停车场),或在用地条件确实无法实施其他方案时采用。国内上海地铁车辆段使用这种布置型式比较多,如宝钢车辆段,港城路车辆段等。图 8 为上海地铁六号线港城路车辆段的洗车线平面布置图。2 对洗车能力的计算分析2.1 洗车作业时
8、间计算2.1.1 洗车作业时间的计算模型在不考虑列车进出洗车线走行时间的条件下,洗车作业时间基本不受洗车线的布置方案的影响,取决于洗车工艺和设备的效率。以下就国内使用最广泛的哈尔滨威克公司生产的自动化机械洗车机进行纯洗车作业时间的计算分析。以广州地铁 3 号线的洗车工艺布置,以及 6 辆编组 B 型车作为计算模型。图 9 为广州地铁 3 号线洛溪车辆段洗车工艺平面布置图。3 号线初期为 3 辆编组,近期为 3/6 辆编组,远期为 6 辆编组。所以洗车工艺设计时,考虑了小编组和大编组两种洗车工况。2.1.2 洗车作业时间的计算结果根据哈尔滨威克公司的技术资料,参考广州地铁 1、2 号线洗车机的实
9、际作业时间进行计算,侧洗洗车速度按 3km/h 考虑,其结果如表 1 所示。2.2 列车洗车全过程作业时间及最小间隔计算2.2.1 方案一的全过程作业时间及最小间隔方案一按照广州地铁一号线芳村车辆段的实例进行作业时间的分析计算(见表 2)。为了满足列车出入段和洗车的需要,在接轨站西朗车站增加了 1 个站台,因此洗车线的布置较为特别,是咽喉区通过式布置的一个特例,但以其作为计算模型,仍然具有代表性。列车长度为 A 型车 6 辆编组。方案一洗车时,当第一列车在清洗过程中驶离洗车线警冲标后,可以排第二列车进入洗车站台的进路,其最小间隔为 470s,小于洗车作业时间870s,因此本方案中洗车作业时间是
10、车辆段洗车能力的控制因素。本方案洗车作业全过程时间为 982s(16.4min),最小洗车作业间隔为870s(14.5min)。2.2.2 方案二的全过程作业时间及最小间隔广州地铁 2 号线赤沙车辆段是标准的运用库并列通过式布置方案,列车长度为 A 型车 6 辆编组。其计算结果如表 3 所示。本方案洗车线长度较长,所以列车进出洗车线的时间大于方案一,同时列车洗毕入库前需要改变运行方向,增加了入库时间,总作业时间达到1370s(22.8min)。本方案在洗车线上不设置信号闭塞的条件下,洗车作业的最小时间间隔为 1090s(18.2min)。2.2.3 方案三的全过程作业时间及最小间隔方案三按广州
11、地铁 3 号线洛溪车辆段洗车线布置,6 辆编组 B 型车长度进行计算,如表 4 所示。本方案列车洗车作业全过程时间为 1482s(24.7min);洗车作业的最小时间间隔受洗车作业控制,为 840s(14min)。2.2.4 方案四的全过程作业时间及最小间隔方案四按照上海地铁六号线港城路车辆段的布置方案进行计算(见表 5)。由于采用 4 辆编组的 20m 长度的小型车,列车长度仅为 80m,与前面 3 个方案的技术条件存在一定的差异,洗车时间和走行时间在相同布置条件下更低一些。本方案列车洗车作业全过程时间为 1500s(25min);洗车作业的最小时间间隔为列车从咽喉道岔前进入洗车线至洗毕列车
12、进入牵出线的时间,为 1205s(20.1min)。如果列车采用前面 3 个方案的列车,时间还要有较大增加。2.3 方案比较及优化2.3.1 各方案的全过程洗车时间及最小洗车间隔比较表(见表 6)从表 6 分析可以看出,不论从全过程作业时间还是最小洗车间隔来看,方案一都具有明显的优越性;方案二虽然为通过式布置,但由于洗车线与运用库并列布置,其总长度一般会大于作业所需要长度,造成列车在洗车线上的走行时间过长,影响了洗车的最小间隔时间,由于只需要 1 次转换列车运行方向作业,全过程洗车时间虽然大于方案一,但仍然小于方案三和方案四;方案三的八字线布置,虽然需要两次转换列车运行方向,但由于通过道岔将洗
13、车线分成了 3 个可以信号隔离的区段,因此其最小洗车间隔受洗车作业时间控制,与方案一相同,但全过程洗车时间较方案一和方案二增加。方案四列车洗车时需要反向通过洗车机,不仅增加洗车时间,而且严重占用洗车能力,在列车长度仅 80m 的计算条件下,该方案的全过程洗车时间和最小洗车间隔时间都是最差的。2.3.2 各方案中可以进一步优化的主要因素分析方案一的布置形式是最优的,但由于它对车辆段用地长度的要求较为苛刻,实际工程设计中实践起来比较困难,因此,如何结合接轨站的配线来实施这种方案是设计中值得重点研究的问题。广州地铁 1 号线芳村车辆段的布置就是一个成功的例子。方案二的布置型式使用时可以考虑在洗车线设
14、置信号分区,使得一列车未洗完时,后一列车可以进入洗车线等待,以缩短最小洗车间隔时间,提高洗车线效率。方案三的作业过程中,由于需要 2 次转换运行方向,造成洗车时间过长,当任务量大时,可以考虑在洗车时配备一名临时司机的方式解决这个问题,使得转换列车运行方向时,司机不用在两端司机室间走动,或改变运营策略允许倒车运行,以缩短总的作业时间。方案四基本不具备优化潜力,应尽量避免使用。3 结论通过以上分析研究,可以认为地铁车辆段洗车线的布置型式对洗车能力和洗车作业时间都有较大影响,在用地条件满足需要时,应优先采用方案一(咽喉区通过式布置方案),其次应选择方案二(与应用库并列通过式布置方案)或方案三(咽喉区八字线通过式布置方案),尽量避免采用方案四(尽头线往复式布置方案)。参考文献:1汪松滋,等.城市轨道交通运营组织M.北京:中国建筑工业出版社,2003.2吴汶麒,等.轨道交通运行控制与管理M.上海:同济大学出版社,2004.3GB501572003,地铁设计规范S.4铁道第二勘察设计院.广州市轨道交通一、二、三号线工程初步设计车辆段及综合基地工艺设计文件R.成都,1994、2000、2002.5徐贺,等.在伊朗中标的德黑兰自动洗车机J.中国铁路,1999(7):37-39.
