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城市轨道交通= 乍辆段布局优化方法研究摘要 摘要 城市轨道交通车辆是用来运送乘客的工具，因此，确保车辆始终出于良好的 技术状态是轨道交通建成后实现安全、正点和高效运营的关键。基于此，作为车 辆维修保养基地车辆段、停车场的规划设计就显得尤为重要。 本论文在大量研究国内外相关文献、研究成果的基础上，对我国城市轨道交 通车辆段、停车场布局相关问题的优化及段、场方案评价进行了研究。首先，对 段、场规划布局的方法、特点、设施组成及布置型式进行了总结，对停车场几何 型式进行了分类，并对每一类的特点及适用范围进行了研究。其次，深入研究了 计划状态修理论，对均衡修理念、工作日优化理念在理论上做了探索，进而提出 了检修系数优化公式，分析了其对降低车辆配属及检修设施的影响，并提出了优 化后的车辆配属计算公式及检修台位计算公式。再次，针对上海轨道交通网络规 划，利用优化后的配属车辆及检修台位计算方法计算出上海轨道交通网络远期需 要的配车数量及检修规模，并提出了2 套上海轨道交通网络车辆段、停车场布局 方案。最后，为了方便段、场方案比选，以灰色关联系数法为框架，用层次分析 法确定权重，建立了一套车辆段、停车场方案评价体系，并对上述2 套方案进行 了评价。 关键词 城市轨道交通， 车辆段，停车场，布局，资源共享，检修，车辆配属， 方案评价 城市轨道交通车辆段布局优化方法研究a b s t r a c t a b s t r a c t u r b a nr a i lv e h i c l e sa r et o o l su s e df o rp a s s e n g e rt r a n s p o r t a t i o n ，s og u a r a n t e e v e h i c l ew h e t h e ru m tr e a l i z es a f e ，o ns c h e d u l e ，h i 曲- e f f i c i e n tk e yt h a tr u na f t e r b u i l d i n gu po u to fg o o dt e c h n o l o g i c a ls t a t ea l lt h et i m e b e c a u s eo ft h i s ，t h ep l a n n i n g a n dd e s i g no fc a rd e p o t - - a st h eb a s eo fr e p a i r i n ga n dm a i n t e n a n c eo ft h ev e h i c l e s s e e mp a r t i c u l a r l yi m p o r t a n t o nt h eb a s i so f s t u d y i n gd o m e s t i ca n di n t e r n a t i o n a lr e l e v a n td o c u m e n t si nal a r g e a m o u n t ，t h i st h e s i sh a sc a r r i e do nr e s e a r c ht oo p t i m i z a t i o no ft h el a y o u ta n ds c h e m e s a p p r a i s a lo fc a rd e p o t f i r s to fa l l ，m a k eu pt ot h ep l a n n i n go v e r a l la r r a n g e m e n t m e t h o d ，c h a r a c t e r i s t i c ，f a c i l i t yo fc a rd e p o ta n da s s i g nt h ep a t t e mt ob eb e e n s u m m a r i z e d ，h a v ec l a s s i f i e dt h eg e o m e t r yp a t t e r no ft h ep a r k i n gf i e l d ，a n dh a sc a r r i e d o nr e s e a r c ht oe v e r yk i n d so fc h a r a c t e r i s t i c sa n ds c o p eo fa p p l i c a t i o n s e c o n d l y ， f u r t h e ri n v e s t i g a t et h et h e o r yo ft h ep l a ns t a t u sr e p a i r , h a sp r o b e dt h eb a l a n c er e p a i r a n db u s i n e s sd a yo p t i m i z a t i o ni d e ai nt h e o r y ，a n dt h e nh a sp r o p o s e do p t i m i z i n g f o r m u l a ea b o u tr e p a i rc o e f f i c i e n t ，a n a l y s e di t si n f l u e n c e ，a n d p u tf o r w a r dt h e o p t i m i z e df o r m u l a m o r e o v e r , t ot h eu m tn e t w o r kp l a n n i n go fs h a n g h a i ，u t i l i z et h e m e t h o da f t e ro p t i m i z i n gt oc a l c u l a t eo u tt h ev e h i c l et h a tn e e d sa tl o n g t e r ma n dr e p a i r s c a l eo fu m to fs h a n g h a i ，a n dh a sp u tf o r w a r dt h eo v e r a l la r r a n g e m e n ts c h e m e so f c a rd e p o to f2s e t si ns h a n g h a i f i n a l l y , i no r d e rt om a k ei tc o n v e n i e n tf o rc h o o s i n g s c h e m e so fc a rd e p o t ，r e g a r dt h em e t h o do fg r e yr e l a t e dc o e f f i c i e n ta st h ef r a m e ， c o n f i r mt h ew e i g h tw i t ha h p , s e tu pas e to fa p p r a i s i n gs y s t e mo fc a rd e p o t ，a n dh a s a p p r a i s e dt oa b o v e - m e n t i o n e d2s e t so fs c h e m e s k e y w o r d s u m t , c a rd e p o t ，p a r k i n gf i e l d ，l a y o u t ，r e s o u r c e s h a r i n g ，r e a p a i r , v e h i c l e a l l o c a t i n g ，s c h e m ea p p r a i s i n g 声明尸明 本人郑重声明：本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取 得的成果，撰写成博士硕士学位论文! 越直塾道童逗奎堑旦查屋垡 化方法研究：。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出 重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本论文中不包 含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表或未公开发表 的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名：李君 2 0 0 4 年3 月5 日 城市轨道交通下辆段布局优化方法研究i 研究背景 1 研究背景 1 1 国内城市轨道交通发展概况 城市轨道交通至今已有1 4 0 年的历史，现在已经成为世界城市交通的发展趋 势。它具有运量大、快速及时、安全性高、环保、节省土地资源等优点，因而成 为被交通问题所困扰的各国城市的共同首选，并得到了迅速发展。一些国际性大 城市如伦敦、巴黎、柏林、纽约、东京等都形成了繁华地区以地铁为主，近郊以 轻轨为主，远郊以市郊铁路为主的城市轨道交通体系。这些城市轨道交通线路的 建成，为城市经济的发展提供了有力的保证。 近年来我国改革开放步伐不断加快，经济快速、持续、稳定增长，城市化进 程也在不断加快。城市人口规模的迅速膨胀使得城市交通问题凸显。随着北京申 奥和上海申博的成功，交通问题己目益成为社会关注的热门话题。尽管近年来城 市道路状况、附属设施以及交通法规等软、硬件条件都得到了相当程度的提高， 但交通紧张形势依然严峻，交通状况的改善依然跟不上城市发展的节奏。具体表 现为交通阻塞，车速降低，事故频繁，停车困难，高峰时间交通拥挤，废气、噪 声危害严重。我国城市交通学者通过总结国内外城市交通发展的经验教训，越来 越深刻地认识到交通需求与供给的矛盾，并达成共识：大城市交通问题的解决必 须依赖公共交通的发展，特大城市还必须建立一个以城市轨道交通系统为骨干、 以公共交通为主体、多种交通方式相互协调的综合交通系统。 城市轨道交通项目的建设，是一个涉及面广、综合性很强的系统工程。它的 建设和实施是城市的百年大计，对城市的形成及发展模式都将产生深远的影响。 我国城市轨道交通建设起步较晚。目前，北京轨道交通线路长度已达1 1 4 k m ，规 划线路1 0 5 3 k m ；天津己建成轨道交通线路5 0 多k m ，规划线路长15 4 k m ：上海 已建成5 条轨道交通线路总长11 2 k n a ( 其中磁浮线路长3 0 h n ) ，2 0 1 0 年将建成 4 0 0 k r n ，轨道交通远期规划长度达到7 8 0 k m ；广州已建成轨道交通线路18 4 8 k m ， 规划线路长2 0 6 k m ；香港在2 0 世纪8 0 年代已建成3 条轨道交通线，总长4 3 2 k m ； 此外，深圳、南京等许多城市轨道交通线网规划已经国务院批准，国家计委立项， 其中一部分城市的轨道交通建设已经破土动工。 而城市轨道交通车辆是城市轨道交通用来运送乘客的运输工具，因此，确保 车辆始终处于良好的技术状态是轨道交通建成后实现安全、正点、高效运营的关 键。世界各国轨道交通的运营经验表明：系统的、有计划的维修保养是确保车辆 始终处于良好技术状念的重要静提。为此，对于车辆的维修保养基地车辆段、 城市轨道交通车辆段布局优化方法研究 1 研究背景 停车场的规划设计就显得尤为重要。 1 2 车辆段、停车场的基本概念 1 2 1 车辆段、停车场的定义及主要功能 上海城市轨道交通网络中的车辆段、停车场根据功能和规模的大小可划分为 三大层次，【2 l ：车辆大修厂、检修车辆段( 简称车辆段) 、运用车辆段( 简称停车场) 。 ( 1 ) 停车场 停车场是城市轨道交通车辆停放的场所，承担城市轨道交通车辆的停放、清 洁、列检、维护和乘务工作。一般每条轨道交通线路按其车辆配属的多少，设置 一处或多处停车场。规模较小的停车场仅设置停车列检设施，规模较大的停车场 还设有定修、临修和月检设施。 停车场主要设备如图1 1 所示： 图1 - 1 停车场主要设备f 1 1 ( 2 ) 车辆段 车辆段是城市轨道交通车辆更换损坏部件的场所，在停车场的基础上增加了 一些车辆检修设施，其中以大、架修设施为主。 车辆段主要拥有以下功能： 1 ) 承担线路车辆的大、架修工作，损坏部件直接送车辆大修厂进行维修。 2 ) 承担所属线路车辆的定修、月检及临修工作，损坏部件直接送车辆大修 厂进行维修。另外还需通过静调和动调，对列车进行综合性能的测试。 3 ) 承担所属线路的车辆停放和列检工作。 4 ) 列车运用和在段内编组、停放、日常检查、一般故障处理和清扫洗刷。 5 ) 运营线路折返站乘务司机换班室的业务工作。 2 城市轨道交通乍辆段布局优化方法研究l 研究背景 6 ) 段内设备和机具的维修。 7 ) 车辆段主要划分为检修区和运营区，检修工作集中在检修区进行，运营 区主要负责段属车辆的停放、列检和乘务工作。 车辆段主要设备如图1 2 所示： i 车辆段圭婴设备l lili 4 不落轮镟床 l l 洗牟机 l l 地直式架车机 l 试车线砹备 lh 转线( 调头线，l哺i i射 图1 2 车辆段主要设备1 1 】 ( 3 ) 车辆大修厂 车辆大修厂是城市轨道交通线网中车辆互换部件( 模块) 的维修中心，规模较 大、设备齐全、具有较雄厚的车辆检修技术力量，承担线网中车辆段、停车场车 辆互换部件的检修工作。同时具备到车辆段、停车场维修现场进行部件检查、简 易维修的能力，在一定年限后还将承担列车的更新和改造工作。 车辆大修厂也是轨道交通网络中的物流( 部件) 供应中心，各停车场、车辆段 互换下的损坏部件送到大修厂检修，大修厂修复的部件再路回送至各车辆段、停 车场。 车辆大修厂主要设备如图1 3 所示： 图i 3 车辆大修厂主要设备 1 2 2 综合维修基地的定义及功能 综合维修基地是城市轨道交通线路的重要组成部分，它是保障线路各系统正 常运行的保障基地和管理部门。在其所辖线路范围承担以下功能和任务： 城市轨道交通下辆段布局优化方法研究 1 研究背景 ( 1 ) 沿线隧道、线路和桥梁等设施的检查、保养和维修工作； ( 2 ) 车站建筑和地面建筑的保养和维修工作； ( 3 ) 变电所、接触网、供电线路和设备的运行管理、检查、保养和维修工作： ( 4 ) 各机电系统及设备的运行管理、检查、保养和维修工作； ( 5 ) 通信、信号系统的运行管理、检查、保养和维修工作； ( 6 ) 自动售检票系统和设备的运行管理、检查、保养和维修工作； ( 7 ) 防灾报警系统、设备监控系统的检查、保养和维修工作，基地各系统和 设备的大、中修等对外委托修理工作。 ( 8 ) 检修所需的各类材料、设备、备品配件的采购、储备、保管和发放工作。 综合维修基地主要设施如图i - 4 所示： 图1 - 4 综合维修基地主要设施【1 1 1 3 研究目的和论文结构 1 3 1 研究目的 维修体制是影响车辆段规划布局的重要因素之一。维修体制决定了车辆段的 布局、结构、工艺流程及主要设施等重要因素。目前轨道交通车辆的维修体制基 本上延用城市间铁路经验，还没有充分结合城市轨道交通自身的特点。我国城市 轨道交通车辆段、停车场在维修模式、车辆配属的计算以及段、场多线共享方案 评价体系方面，尚缺乏比较系统的研究。而正是由于车辆段、停车场相关研究丌 展较少，导致现在段、场规划以及购置车辆时采用的还是一种相对较粗放的方式， 争占较大的土地，配备过量的检修设施，购置较多的车辆，造成段、场以及车辆 投资庞大，这无论对轨道交通建设投资还是线路丌通运营后的运营及维护成本都 是极为奢靡的。众所周知，轨道交通建设投资大，运营成本高，资金已成为制约 城市轨道交通发展的首要因素。本论文的核心之一就是以此矛盾为出发点，期望 城市轨道交通乍辆段布局优化方法研究i 研究背景 通过对维修体制及车辆配属数量的优化研究来缩减车辆段、停车场的规模，减少 检修设施的数量，降低轨道交通车辆配属量( 如图1 5 所示) 。 车辆段的选址和资源共享也是影响车辆段规划布局的又一重要因素之一。而 以前由于客观条件的限制，很少进行轨道交通网络规划，故对车辆设施资源共享 研究较少，特别是针对轨道交通网络车辆段规划布局方案，尚缺少一套比较可行 的评价体系，从而导致方案选择时的主观色彩较浓。本论文试图建立一套与之相 适应的评价体系，使在城市轨道交通网络车辆段规划方案抉择时，能尽量做到客 观、经济、合理、高效。 图1 - 5 段、场建设瓶颈解决方案流程图 城市轨道交通下辆段布局优化方法研究 ：- 磊磊淼葫 堂! 竺竺j l 一j i 第4 章检修模式及其对车辆配属、检修设施规模的影响 l l 以计 i 陋， i l 工作 i 1 6 论文结构层次图 城市轨道交通乍辆段布局优化方法研究 1 3 2 论文结构 论文的结构见图1 - 6 。 第2 章总结并分析了国内外城市轨道交通车辆段、停车场布局案例，研究了 段、场规划的特点及原则，并对段、场的线路布置布局型式及特点进行了分析。 第3 章系统地研究了段、场设施网络资源共享这一理念，对车辆段资源共享 的范畴进行了系统的归纳，并以国内外资源共享案例为基础，阐释了资源共享的 软、硬件条件。 第4 章主要讨论了车辆段检修模式及其对段、场规模和车辆配属的影响。在 分析两种主流修制( 计划修和状态修) 的优缺点及适用范围的前提下，完善了适合 我国国情的轨道交通车辆段计划修与状态修优势互补的计划状态修理念，提出了 根据基于零部件性质的检修策略模型。从定量角度研究了均衡修和检修工作日优 化对检修规模及车辆配属数量的影响。在此基础上，对车辆配属数量计算中相关 参数进行了定性和定量的探讨。 第5 章以第3 、4 章的研究成果为基础，以上海城市轨道交通网络远期规划 为蓝本，提出了2 套段、场布局方案。 第6 章针对目6 仃缺乏完整的车辆段评价方法，提出了一套车辆段布局资源共 享方案评价体系，并对第5 章提出的2 套方案进行了评价。 第7 章结论与展望。 城市轨道交通车辆段布局优化方法研究2 车辆段布局 2 车辆段布局 2 1 车辆段布局案例及分析 目前国外一些国家的城市轨道交通已经发展成熟，吸收其先进的车辆段、停 车场布局理念可以为我国轨道交通段、场规划布局提供借鉴【。 2 i 1 国外轨道交通车辆段布局案例 ( 1 ) 东京营团地铁 表2 1 列出了东京营团地铁车辆段设置的基本情况。从表中可见：东京营团 地铁车辆段分为三个层次：第一层次为车辆检修段，对长度较短的线路一般设置 一个检修段，而长度较长的线路则一般设置二个检修段；第二层次为车辆修理车 间，一般情况下每条线路设置一个车辆修理车间，也有二、三条线路共用一个车 辆修理车l 日j 的情况( 如中野修理车间由银座线和丸之内线二线共用：绫濑修理车 间白干代f f i 线、有乐町线和南北线三线共用) ；第三层次为车辆c r 工厂，东京 营团地铁全线一共设置了两个c r 工厂，一个是小石川c r 工厂，承担银座线、 丸之内线的大规模车体修理，另一个是新木场c r 工厂，承担除银座线、丸之内 线之外的所有其它营团线路的大规模车体修理。 ( 2 ) 日本札幌市营地铁车辆段 札幌市营地铁共有3 个车辆段，包括南北线的南车辆段、东西线的西车辆段 和东车辆段。在南北线上鱼鹰的3 0 0 0 系和5 0 0 0 系车辆使用南车辆段，在东西线 上运营的6 0 0 0 系和8 0 0 0 系车辆使用东车辆段。东丰线没有车辆段，它的7 0 0 0 系车辆使用东西线的西车辆段。因此，需要通过连接东西线和东丰线的联络线来 使用7 0 0 0 系车辆。东丰线虽然没有车辆段，但是它设有荣町检车线。荣町检车 线是考虑到东丰线车辆万一发生故障而无法送到西车辆段进行维修的情况设置 的，它设于距离东丰线荣町车站6 5 0 m 的正线上，它含停车线、更换车轮线、工 作车线等。 西车辆段一共有1 3 股线，它在东西线开通当初，曾拥有6 0 0 0 系车辆8 0 辆 ( 4 辆编组2 0 列) ，但是随着线路的延伸，该车辆段难以满足车辆增加的需要，因 而重新建设了东车辆段。之后，6 0 0 0 系车辆被移至东车辆段，西车辆段该为东 丰线7 0 0 0 系车辆6 0 辆( 4 辆编组1 5 列) 的车辆段。 城市轨道交通下辆段布局优化方法研究2 下辆段布局 表2 1 东京营园地铁车辆段一览表 线路开通线路车辆承担 名称年月长度配属 车辆段名称 建设年月 线路名称 银摩线 1 9 2 7 1 21 4 3 2 2 8上野车辆段上野检修段1 9 2 7 1 2银座线 中野车辆段 中野修理车间 1 9 6 1 9 银座线 丸 丸之内线 中野检修段 1 9 6 1 2 丸之内线 之 1 9 5 4 12 4 23 3 6 小石川银座线 内 小h f i - 川车辆 c ri ：厂 1 9 8 9 4 线 丸之内线 段 4 , 4 i n 检修段 1 9 5 4 1 丸之内线 日千住修理乍间 1 9 6 3 6 千住乍辆段 比 1 9 6 1 32 0 33 3 6 干住检修段 1 9 6 3 3 日比谷线 谷 线 竹壕车辆段竹琢检修段 1 9 6 6 9 东 深川车辆段 深川修理车间1 9 6 8 4 两1 9 6 4 1 23 0 84 7 0 深川检修段 1 9 6 7 9 东西线 线 行德车辆段行德检修段 1 9 8 1 8 千代田线 干代 1 9 6 9 1 22 1 93 6 9 绫濑下辆段 绫濑修理下间 1 9 7 1 7 有乐町线 田线南北线 绫濑检修段 1 9 6 9 1 2 千代田线 和光车辆段和光检修段1 9 8 7 8有乐町线 有乐 1 9 7 4 1 02 8 34 0 0 新水场乍辆 新术场除银座线、丸之 町线 c ri ：厂 1 9 9 1 1 2 内线外的线路 段 新木场检修段 1 9 8 8 5有乐町线 ? i ，藏 1 9 7 8 8 1 0 8 1 9 0 鹭沼车辆段 鹭沼修理车间 1 9 8 3 1 0 j 卜藏l j 线 fj 线 鹭沼检修段 1 9 8 0 9 南北线 1 9 9 1 1 12 1 31 2 6 千子车辆段王子检修段 1 9 9 1 1 1 南北线 ( 3 ) 新加坡地铁 新加坡第条地铁于1 9 8 3 年1 0 月2 2 同开工建设，并于1 9 8 7 年1 1 月7 同 丌通运营。截止到1 9 9 6 年3 月，新加坡地铁线路总长度为8 3 k m ( 地下线路1 9 k m ， 高架线路6 4 k m ) ，车站总数量4 8 座( 地下车站1 5 座，高架车站3 2 座，地面车 站l 座) ，车辆配属数量为5 1 0 辆( 8 5 列、6 辆编组) 。 新加坡地铁一共有三个车辆段，b i s h a n 车辆段在南北线上，c h a n g q i 车辆段 在东部，u l u 车辆段在西部。其中b i s h a n 车辆段最大，占地o 3 7 5 k m 2 。c h a n g q i 车辆段和u l u 车辆段相对较小，只是用来晚间存车，当然也可以进行列车r 常的 内外部清洗和小型修理。地铁综合维修基地设在b i s h a n 车辆段内，综合维修基 9 城市轨道交通下辆段布局优化方泫研究 2 车辆段布局 地主要包括：车辆维修、信号设备维修、通信设各维修、自动检售票设备维修等。 新加坡地铁不设车辆大修厂。 b i s h a n 车辆段是一个功能齐全的车辆段，大部分列车在该车辆段内检修、大 修以及其他整备修理，能够承担车辆的日检、月检、重要部位检查、全面检查4 个修程，具有3 年内全部对6 6 列地铁车辆进行一个循环修理的能力。在列车进 出段线路上还设有列车酸洗设备，可对列车外部进行彻底清洗。在该车辆段内还 设有一条2 k m 长的试车线，试车线设有3 个车站，装备与正线一样的设备( 供电、 信号等) ，列车修理后可在该试车线上做动态试验，以检验列车本身及车载信号 等设备的完好程度。 ( 4 ) 莫斯科地铁车辆段的规划布局概况 莫斯科地铁始建于1 9 3 3 年，截至1 9 9 3 年，莫斯科地铁线路总长度已达 2 3 0 k m 。莫斯科地铁车辆维修采用大修与段修分修制，车辆大修厂集中承担地铁 全系统车辆的大修任务。车辆段承担本线车辆的定期修理( 架修和定修) 、日常维 修( 月修、技术检查、列检、清扫洗刷) 和列车停放任务。莫斯科地铁车辆段的设 置根据线路长短而定，一般每条线设个车辆段，当线路长度超过3 0 k m 时，可 设两个车辆段。莫斯科地铁现已建成9 条2 7 4 k r n 、1 3 个车辆段，二个车辆大修 厂。 ( 5 ) 柏林地铁车辆段规划布局概况 柏林地铁现共有9 条线，总长1 4 6 k m ，主要有2 个车辆段( 大修基地) ，分别 位于u 2 的o l y m p i a s t a t i o n 站和u 6 的h o l z h a u s e rs t r a b e 站附近。 ( 6 ) 慕尼黑地铁车辆段规划布局概况 慕尼黑现共有8 条线，运营正线总长8 5 k m ，8 9 座车站。设有一个主车辆段 ( 大修基地) ，位于u 6 的f r o t t m a n n i n g 站附近，另外在u 5 的终点站n e u p e r l a c h s u d 附近建有一个主要停车场兼作中修基地。 2 1 2 国内轨道交通车辆段布局案例 上海地铁l 号线作为上海第一条城市轨道交通线路，建设时尚无法考虑与其 他线路资源共享，因此设有完整的车辆停放和维修设施。新龙华车辆段与地铁1 号线同期建成，之后又规划了富锦路停车场，形成了一条线“一段一场”的格局。 上海地铁2 号线设计时考虑了北翟路车辆段和龙阳路停车场。明珠线一期设有宝 钢车辆段和石龙路停车场【引。参见表2 2 。 l o 城市轨道交通下辆段布局优化方法研究2 车辆段布局 表2 - 2 上海地铁1 号、2 号线、明珠线一期车辆段设计规模 车场名称 建设规模乍场 线路长 规划 线别起点 停车人、定临月 停币 度k m 乍辆段面积 场 架修修修检列检 h m 2 苹庄一上 l 号线 2 0 9 6 新龙华 2l14 3 02 8 4 海火车站 1 号线 上海火车 北延伸 1 3 8 站一富锦 富锦 路 路 ll3 3 23 0 中山公尉龙阳 2 号线 1 8 7l122 42 1 8 一张江路 2 号线 虹桥临空 两延伸 5 4吲一中山北翟路6 4 l92 45 0 公同 上海南站钉龙 明球线 2 4 4l22 01 1 7 l 一江湾镇 路 明珠线 江湾镇一 一期北1 3 9 宝钢 宝钢2ll21 24 0 1 9 延伸 ( 1 ) 轨道交通车辆选型及受电方式 上海市经过反复研究，确定了城市轨道交通主要采用钢轮钢轨制式的轨道交 通模式，确定了高度基本相n ( 3 8 m ) 的大车( 宽3 0 m ) 和小车( 宽2 6 m ) 两种车辆为 城市轨道交通的基本车型。轨道交通车辆一般均采用d c l 5 0 0v 的架空接触网受 电方式。这为车辆及车辆检修设施资源共享和综合利用创造了非常有利的条件。 最近，上海征组织力量着手对车辆灵活编组进行研究，一旦实现车辆的灵活编组， 车辆资源共享程度将可得到更进一步的提高。 ( 2 ) 车辆基地 新龙华车辆段大修、架修设施初、近期为轨道交通l 号线和2 号线一期工程 共享。轨道交通2 号线一期工程不设大修、架修设施，待线路延长、车辆增加、 大修和架修任务趋于饱和后再修建。 轨道交通3 号线( 明珠线一期) 、轨道交通4 号线( 明珠线二期) 和轨道交通m 8 线共享宝钢车辆段的大、架修设施资源和相应人力资源，明珠线二期和m 8 线只 设定修级停车场。 轨道交通2 号线向西延伸后拟与规划m 6 线合建北翟路车辆段；轨道交通 城市轨道交通乍辆段布局优化方泫研究2 车辆段布局 l 4 线拟与规划m 1 线合建港城路车辆段；并且其厂架修设施可为l 5 线服务。轨 道交通m 7 线拟与规划l 2 线合建陈太路车辆段；轨道交通m 7 线、l 4 线和规划 中的r 3 线拟在三林合设停车场，以实现土地、大、架修、试车线及运用整备、 综合维修中心、材料总库、辅助生产、办公及生活等设施资源和相匹配的管理及 维修人力资源的共享和综合利用。 轨道交通5 号线( 苹闵轻轨交通线) 不设大、架修设施，轨道交通l 4 线初期 拟缓建大、架修设施，车辆大、架修均利用闵行车辆厂相应资源。轨道交通m 7 线近期内利用拟建的r 4 线九亭车辆段的大、架修设施等资源。 上海有关部门正在抓紧对整个轨道交通网络车辆基地进行规划和资源共享 研究，重点研究车辆基地规划布局和选址、配置结构，以实现资源集约化、模块 化和社会化。 2 1 3 国内外车辆段布局案例分析 ( i ) 理想的车辆段位置应靠近地铁正线，且应尽量接近地铁线路中部。但是， 由于地铁线路中部大多位于市中心区域，所需用地往往难以如愿，所以要将车辆 段布置在线路中部困难很大。国内外车辆段布置的实际案例已经充分证明了这一 点。因此，从现实来看，车辆段一般都布置在线路两端靠近正线、且用地有保障 的区域。 ( 2 ) 从国外车辆段设置的实际案例来看，一条地铁线路通常设置一个车辆 段。当线路长度特别长时，设置两个车辆段。当然，在上述城市地铁车辆段设置 的实际案例中，也有不少几条线共用个车辆段的情况( 如东京、香港) 。 ( 3 ) 东京营团地铁车辆段分为三个层次：第一层次为车辆检修段，对长度较 短的线路一般设置一个检修段，而长度较长的线路则一般设置二个检修段；第二 层次为车辆修理车间，一般情况下每条线路设置一个车辆修理车间，也有二、三 条线路共用一个车辆修理车间的情况( 如中野修理车问由银座线和丸之内线二线 共用：绫濑修理车间由千代用线、有乐町线和南北线三线共用) ：第三层次为车 辆c r 工厂，东京营团地铁全线一共设置了两个c r 工厂，一个是小石川c r 工 厂，承担银座线、丸之内线的大规模车体修理( 如装配新仪器、车辆的更新改造 等) ，另一个是新木场c r 工厂，承担除银座线、丸之内线之外的所有其它营团 线路的大规模车体修理。这些经验值得我们借鉴。 ( 4 ) 上述几个城市中，只有东京营团地铁和莫斯科地铁分别设置了二个车辆 大修厂，其他几个城市都没有设置车辆大修厂。由此可见，是否车辆大修厂要依 据各个城市的具体情况而定。 城市轨道交通下辆段布局优化方法研究2 下辆段布局 ( 5 ) 从东京营团地铁车辆段设置情况来看，各个层次的车辆段设置时期是不 样的。第一层次的车辆检修段一般与线路同时建设：第二层次的车辆修理车f b 】 稍微要晚于线路几年建设：第三层次的车辆c r 工厂，一般在线路运营后的几十 年才建设，如承担银座线、丸之内线大规模车体修理的小石川c r 工厂，建于1 9 8 9 年4 月，比1 9 2 7 年开通的银座线晚了6 0 多年；又如承担除银座线、丸之内线之 外其它营团线路大规模车体修理的新木场c r 工厂，建于1 9 9 1 年1 2 月，比1 9 6 1 年开通的同比谷线晚了3 0 年。它充分体现了按需适时设置不同层次车辆段的理 念，这些理念非常值得我们借鉴。 ( 6 ) r 本地铁车辆维修普遍采用同检查、月检查、重要部位检查和全面检查 四个基本修程( 新加坡也是如此) ，其检修周期分为3 天( 或6 天) 、3 个月、3 年( 或 4 年) 、6 年( 或8 年) ，这些指标对上海地铁车辆段布置将具有一定的参考价值。 ( 7 ) 在东京都和札幌市分别出现了上下3 层式与上下2 层式的立体地铁车辆 段，这种车辆段在节约用地方面是非常有效的，但是这种模式将大大恶化地铁车 辆维修职工的工作环境，在借鉴时应该慎重进行研究，并提出改善工作环境的措 施。 ( 8 ) 车辆段用地规模涉及因素很多( 如车辆段的性质、车辆检修制式和修程) ， 所以单纯比较车辆段的用地指标是没有意义的。因此，应该在确定车辆配属数量 的基础上，结合车辆段性质、车辆检修制式和修程等因素，通过详细的定量计算 来确定各个车辆段的用地规模。 ( 9 ) 轨道交通网络各线路的信号系统及车载信号系统基本上一致或可以兼 容，满足转线车辆币常运行要求。 2 2 车辆段布局原则 一般来说，一个城市的轨道交通路网规划都是由几条甚至十几条纵横交错的 线路组成，每条线路的客流量和施工年度也是不同的。如何结合路网规划来确定 车辆段的性质就成为确定车辆段规模的先决条件。这里所说的车辆段的性质主要 指按完成几级修程来定的，最大的可以作大修，最小的只能作停车列检。车辆段 性质的确定主要与路网规划、客流预测、线路走向、工期安排、段址等因素有关。 车辆段的性质一旦确定，其规模就可以通过车辆配属确定。进而可以进行段内总 平面布置。其规划的要求如下1 4 1 1 副： ( 1 ) 占地 城市轨道交通车辆段、停车场是城市轨道交通的重要组成部分，其用地与城 城市轨道交通乍辆段布局优化方法研究2 乍辆段布局 市土地使用密切相关。为合理使用城市土地，城市轨道交通车辆段用地必须满足 城市总体舰划的要求，与城市土地规划相协调。宣布置在城市的边缘，应保留足 够的用地面积，尽量布置紧凑，为将来发展留有余地。占地依车辆段规模而定。 车辆段的规模应满足功能和能力的要求，并根据列车对数、列车编组、管辖范围 内配属列车数、车辆技术参数、检修周期和检修时间计算确定。 ( 2 ) 运营优先 车辆段选位应靠近轨道交通正线，以减少车辆出入段线长度，这有利于车辆 迅速进出基地，有利于铁路线路、电力线路、各种管道的引入和与城市道路的连 接。车辆段主要是为运营服务的，而出入段线设置的合理与否直接关系到正线的 运输能力，深圳轨道交通多次方案变更都是由出入段线的能力不足引起的。 ( 3 ) 段址应有良好的地形、地质条件 良好的地形、地质条件不但可以减少段内挖方和填方工程量，还可以减少段 内的线路路基和房屋地基处理工程量。深圳市轨道交通路网规划原4 号线的车辆 段选在卑岗口岸，但因争岗口岸段址地处深圳河边，地形、地质条件不好，后改 在地质条件较好的梅林。 ( 4 ) 轨道交通与城市间铁路接轨 车辆段最好能与城市间铁路接轨，以便轨道交通列车、调车车辆及其他有关 车辆与城市间铁路联系并完成材料运输。上海和广州轨道交通车辆段已与城市间 铁路接轨，而深圳轨道交通竹子林车辆段不具备与城市间铁路接轨条件，只能等 南头联检站车辆段建成后才能解决与城市间铁路接轨问题。 ( 5 ) 确保检修的需要 车辆段的两大主要功能是车辆的运用整备和车辆及轨道交通各系统固定设 备的检修保养。因此，对于车辆段的总平面布置，在优先考虑运营需要的前提下， 要确保检修能力。因为轨道交通车辆的造价昂贵，若车辆段的检修能力跟不上， 会直接影响运用车数量，从而影响运营能力。而检修设施的能力主要靠运用检修 主厂房和辅助生产厂房的规模及其工艺流程的合理性来保证。 ( 6 ) 根据城市用地紧张程度，并考虑资源共享，车辆段可根据需要多线共用 ( 7 ) 近远期结合 1 ) 近期规模要适当 轨道交通建设投资巨大，已严重制约其在我国的发展，因此在设计中如何降 低工程造价，待别是初期投资，是非常重要和紧迫的。车辆段的房屋建筑及设备 城市轨道交通车辆段布局优化方法研究 2 车辆段布局 在按近期能力设计时，由于轨道交通车辆的检修一般以列为单位，因此各修程宜 尽量按合库作业考虑，综合考虑各修程的计算台位数量，提高检修台位利用率， 避免近期检修能力过于偏大。同时，近期合库作业设计，远期作业量大时再按分 库作业扩建，远期改扩建工程对运营干扰较小。 2 ) 远期规划要充分 轨道交通车辆的检修体制与铁路不同，各城市自成体系。我国城市轨道交通 尚处于发展初期，除北京轨道交通的车辆检修设施较为配套外，其它城市基本都 是从零丌始，因此车辆段的布局和规模应结合城市轨道交通路网规划有一个全局 性的考虑，尽量避免重复建设。例如在上海轨道交通一号线车辆段和广州轨道交 通一号线车辆段设计中，除考虑本线近远期车辆检修工作量外，远期规模还结合 城市轨道交通规划考虑了二号线的车辆大架修工作量。由于设计近远期车辆检修 工作量相差较大，轨道交通车辆段一般又位于城市近郊，如不作好远期规划，在 总平面设计中充分预留远期发展用地，随着城市发展，特别是轨道交通开通运营 后，轨道交通沿线的开发速度将大大加快，轨道交通车辆段的远期改扩建将会引 起大量拆迁，发展极为困难。 3 ) 近期工程的综合利用 轨道交通车辆段近期工程的综合利用有两种：一是由于轨道交通车辆的大修 周期较长，运营初期的1 0 年内几乎没有大修任务，因此其大修设施可加以利用， 如广州轨道交通车辆段就将检修主厂房的大修设施用作轨道交通二期工程建设 物资的仓储；二是由于检修工艺要求或建筑结构需要，部分车间分期建设困难， 宜近期一次建成，造成这部分房屋和设备能力富余，可加以综合利用。 ( 8 ) 其它因素 城市轨道交通车辆段的段址选择，以下因素不可忽视：应与城市规划紧密结 合，创造条件与城市建设相协调；经济技术比较；应有电力、通信、给排水等管 线引入条件：应远离居民区，以减少拆迁工程量和噪声对周围环境的影响：应远 离文物保护区。 2 3 车辆段规划布局特点 ( 1 ) 轨道交通车辆段的停车容量应与其车辆配属数相适应。车辆的配属数则 应与运行高峰时段的车辆需求量相适应。 ( 2 ) 轨道交通车辆段不仅是轨道交通车辆、而且是轨道交通固定设备的运用 维修基地。由于轨道交通的运营线路与城市问铁路相比较是很短的。因此，其工 城市轨道交通乍辆段布局优化方法研究 2 车辆段布局 务、供电、通信、建筑、机电等部门的工作量相对而言，也是较小的。因而，在 合适的条件下将轨道交通车辆段布置成运用维修基地是合理的。 ( 3 ) 轨道交通车辆是以电动车组的特定形式编组的，因而轨道交通车辆的检 修也要以列为单位进行。从而，和城市间铁路车辆段的以辆为单位组织检修工作 的方式相比较，其总体布局格式亦有所不同。 ( 4 ) 轨道交通建设投资大、工期紧，车辆段建设须密切配合工程进展，确保 轨道交通开通运行的需要。因此，对车辆段设计的近、远期结合及某些过渡设施 的考虑要予以重视。 2 4 车辆段设施组成及布置型式 2 4 1 车辆段的库房组成内容及布局方法 车辆段的库房设施，从功能上可分为生产设施、辅助生产设施及办公生活设 施【6 1 。具体的库房设施组成内容见图2 1 。 图2 1 车辆段库房组成内容 其布局有以下几种形式【7 】： ( 1 ) 按车间、厂房组合形式布置 轨道交通车辆段总平面布置型式按厂房组合形式可分为集中式和分散式两 1 6 城市轨道交通下辆段布局优化方泫研究2 车辆段布局 种。集中式布置将性质相近的车间大规模地合并成联合厂房，如将大架修库、定 临修库、油漆库、转向架间等合并成检修主厂房，将周检库、月检库、不落轮镟 库等合并成运用库。集中式布置的优点主要有工艺路线短，占地面积小，线路布 置容易，方便管理等：缺点主要是由于厂房面积大，自然采光和通风条件较差， 消防设计较为复杂。分散式布置为各主要车间独立设置或集中程度较小，厂房单 体面积较小，其优缺点与集中式布置相反。 轨道交通车辆段一般位于城郊，车间采光通风可通过设备得到较好解决，因 而在国内外轨道交通车辆段总平面设计中集中式布置已成为主流。 ( 2 ) 按车间、厂房的位置关系布置 根据轨道交通车辆段检修主厂房、运用库及停车库的位置关系，车辆段总平 面布置形式一般可分为并列式、纵列式及复合式三种。并列式为三者并联布置， 列车在三者之间的转场一般通过牵出线进行：纵列式为三者串联靠置，列车转场 一般通过走行线进行：复合式为三者之间有并有串。 1 ) 并列式布置的特点 并列式布置的主要优点是布置紧凑整齐、占地小、作业集中、管理方便；缺 点是对场地的宽度要求较大，作业工艺不如纵列式布置顺畅，定检车辆的调车作 业较多，走行距离长，对列车出入段可能造成干扰，洗车线和试车线布置困难。 北京轨道交通古城车辆段和香港轨道交通九龙湾车厂的总平面就是典型的并列 式布置方式。 2 ) 纵列式布置的特点 纵列式稚置主要适用于狭长地形。按主出入段方向依次布置停车库、运用库 和检修主厂房，也可将运用库设于停车库前。这种布置分区明确，列车走行顺畅， 洗车线和试车线布置容易；缺点是走行线数量较大，且由于狭长布置，不方便管 理。 3 ) 复合式布置的特点 复合式布置吸取了并列式布置和纵列式布置的优点，对地形的适应性也较 强，是普遍采用的总平面布置方式。复合式布置也可根据组合方式不同，一般有 两种布置型式，一种是停车库和运用库并列布置，与检修主厂房纵列布置。广州 轨道交通一号线车辆段即为这种布置方式。它的优点是出入库较频繁的作业集中 在一起，运用和检修分开，带电区和无电区分开，对安全作业有利：另一种是运 用库与检修主厂房并列布置，与停车库纵列布置，如上海轨道交通新龙华车辆段。 它的优点是运用检修作业集中，方便管理和零部件的供应。 城市轨道交通车辆段布局优化方法研究2 车辆段布局 ( 3 ) 按站段关系布置 轨道交通车辆段的总平面布置按站段关系分为尽头式和贯通式两种。尽头式 布置由一个方向出入段，占地面积及工程量较小，但运用的灵活性较贯通式差： 贯通式布置有两个出入段方向，一个为主出入口，一个为辅出入口，贯通式布置 的优缺点与尽头式布置相反。由于轨道交通运输的特点是运量集中在高峰小时， 高峰小时列车开行密度大大高于非高峰小时，这就造成轨道交通列车的出入段比 较集中，因此贯通式布置带来的出入段灵活性显得更加重要。我国早期设计的轨 道交通车辆段一般为尽头式布置，如北京轨道交通古城车辆段，而近期设计的轨 道交通车辆段一般为贯通式布置，如广州轨道交通一号线芳村车辆段和上海轨道 交通新龙华车辆段。 总之，段、场的布局关系到工程投资及运营的效率，其布局应根据线路特点、 运营要求等实际情况综合确定。这里给出一个实例，为德国汉堡公司在给广州地 铁咨询报告中提出的他们认为效率最高的车辆段总平面布置方式( 图2 2 ) ，仅共 参考。 2 4 2 车辆段线路组成内容及布局方法 轨道交通车辆段是轨道车辆运用、保养、维修的基地，是轨道交通系统的重 要组成部分，轨道交通车辆段线路布置以及能否满足功能需求，直接关系到轨道 交通系统的工作质量和运营效率。此外，轨道交通系统所运用的轨道车辆技术含 量大、自动化程度高。与常规铁路车辆段相比，线路配置更为复杂。对此，本论 文参阅国外轨道交通车辆段的线路布置，并结合我国的具体实际，将轨道交通车 辆段的线路布置和工艺设计中应注意的问题进行了研究。 “。