城市轨道交通车辆段规模影响因素分析剖析

城市轨道交通车辆段规模影响因素分析1尚漾波，叶霞飞同济大学道路与交通工程教育部重点实验室，上海 (E-mail ：摘 要：本文以城市轨道交通系统车辆段规模为研究对象，介绍了其重要影响因素，并通过对国外先进城市轨道交通系统的车辆段的检修体制、库内停车、资源共享等诸多经验的讨论和分析从中得到一些关于控制车辆段规模的有益的启示。关键词：城市轨道交通 ，车辆段 ，检修体制，资源共享中图分类号：U21. 前言随着我国城市化进程的不断加快，为解决越来越严重的交通拥挤和环境污染问题，国内越来越多的大中型城市正在大力发展城市轨道交通系统。在城市轨道交通系统中，车辆段是非常重要的组成部分，其建设投资和用地规模均很大。如何降低工程造价、减少占地面积、保证城市轨道交通的安全以及车辆设备的检测与维修已经成为重要课题。目前我国许多城市的轨道交通车辆段与国外相比仍存在着规模偏大的问题（见图11），因此本文将在吸收前人的相关研究成果的基础上继续深入分析探讨城市轨道交通车辆段规模的相关问题，试图通过对国外车辆检修体制、库内停车、资源共享等诸多经验的讨论和分析从中得到一些关于控制车辆段规模的有益的启示。 图1 国内外各大城市轨道交通车辆段用地指标比较2. 车辆段规模确定方法城市轨道交通车辆段主要承担轨道交通车辆的停放、检查、维修和清洁整备的工作，其规模主要取决于检修库和停车库两大部分的能力，再辅以其他的场、库2。 1本课题得到高等学校博士学科点专项科研基金资助课题（编号）的资助。2.1 检修库规模检修库的建设规模根据检修列位数计算得出，检修列位数取决于车辆的年检修工作量, 而车辆年检修工作量又取决于车辆配属数、检修周期和检修库停时间。车辆年检修工作量2厂修：N 1= S/L1架修：N 2= S/L2-N 1定修：N 3= S/L3-N 1-N 2月修：N 4= S/L4-N 1-N 2-N 3式中 S 全年车组走行公里（由行车组织专业提供）；L 1、L 2、L 3、L 4厂修、架修、定修、月修的定检公里；N 1、N 2、N 3、N 4厂修、架修、定修、月修的年检修工作量（列）。检修列位数2Q = (Nt2ac/d式中 Q 检修列位数；N 全年检修工作量（列）；t 2车辆检修库停时间（d ）；a 检修不平衡系数，推荐值：厂修、架修取1.1，定修、月修取1.2；c 工作班制，可采用日勤一班制；d 全年法定工作天数（251天）。2.2 停车库规模停车库的建设规模取决于运用车和备用车数量以及车辆的库内停车方式。3. 车辆段规模影响因素分析根据上述城市轨道交通车辆段规模的确定方法可知，从理论上来说，运用车和备用车数虽然是影响车辆段规模的基本因素，但是其计算方法目前相对确定，故不纳入本文的分析之中。因此除去该因素之外，检修库规模的主要影响因素为车辆的检修体制；而停车库规模的主要影响因素则为库内停车方式；同时系统层面上的资源共享也会对检修库和停车库的规模产生巨大影响；而在工程实际中，在我国国情背景之下的相关政策和人为因素也会对车辆段的建设规模造成一定影响。由此，以下通过结合国内外实例对上述各影响因素逐一进行分析。3.1 检修体制当前国内外主要城市轨道交通车辆普遍采用基于运行时间或者运行时间与走行里程相结合的预防性维修制度。从前述城市轨道交通车辆年检修工作量的计算方法来看，年检修工作量与定检公里即检修周期成反比，而检修列位数与年检修工作量和车辆检修库停时间成正比，由此可知车辆段检修库规模与检修周期成反比，与车辆检修库停时间成正比。从北京地铁和日本地铁的车辆修程的比较来看，如月修和月检查这一级修程，北京地铁的月修周期小于日本地铁的月检查周期，而北京地铁的月修修停时间又大于日本地铁的月检查修停时间，因此反映在车辆段规模上便是北京地铁的车辆段规模远大于日本地铁的车辆段规模了。从上述比较分析可以看出，通过延伸检修周期减少车辆年检修工作量，通过升级检修设备和改进检修方法来减少车辆检修库停时间可以起到减小车辆段规模的作用。随着轨道交通车辆技术的发展，车辆各部件的可靠性、耐久性的提高和维护设备得到不断改善以及车辆的安全性、可靠性、维护技术和修理技术得到不断提高，国外轨道交通车辆预防性维修的检修周期呈不断延长以及维修效率不断提高的趋势，轨道交通车辆均向着少维修甚至无维修的方向发展，适当延伸检修周期以及升级检修设备和检修方法来减小车辆段规模是可行的6。表1 北京地铁车辆修程3 检修周期 修 程运营时间 走行公里（万km ） 修停时间（天） 月修 1月1.1 2定修15月15 16架修30月30 24厂修90月90表2 日本地铁车辆修程1检修周期 修 程 东京营团地铁东京都营地铁名古屋市营地铁修停时间（天/列） 日检查 6天 3天0.25 月检查 3个月 3个月1.0 重要部位检查万公里（或4年）万公里（或3年）15全面检查 8年 6年25除此之外还应注意到，由于轨道交通线网为分期逐步建成，因此车辆也是分批购入配置并投入运营，而车辆由于生产年代、制造厂商以及投入运营的时间的不同，其性能各异。如果全线网车辆采用同一检修体制，则可能会出现对较新车辆过度维修的情况，不仅会造成检修设施的规模过大，还会对车辆性能产生不利影响。运营历史超过一百多年的伦敦地铁，便对自上世纪五、六十年代开始陆续投入运营的各类型车辆根据其各自车龄和实际运行性能采用了相适合的检修周期以及检修设备，如制造于1979-1983年间的D78型车，其车体自身性能以及车龄差异影响下的性能和可靠性均优于制造于1960-1963年间的62TS/60TS 型车，因此D78型车的架修周期采用4.5年，而62TS/60TS 型车的架修周期采用1.5年。（见表37）。由此可见，对于新投入运营的车辆，紧跟轨道交通车辆少维修化的趋势来对其采用更短的检修周期和更高效的检修方法，对减少车辆段规模也是非常有益的。表3 伦敦地铁各车型检修周期 线路 车型 检查周期（日） 定修周期（周） 架修周期（年） 大修周期（年）99 Circle and Hammersmith C69/77 14 30 2.5 99 9 Metropolitan 、East London9 6Northern 72TS I 14 30 3 99 93.2 库内停车城市轨道交通车辆段除了对车辆进行计划维修任务外，另外一个重要的功能便是负责车辆的停放。目前我国城市轨道交通车辆一般均停放在车辆段、场内，而国外许多城市如东京、伦敦、巴黎的轨道交通运营部门还在利用车站既有设施如站线、折返线以及临时停车线进行夜间停车方面进行了尝试，在控制车辆段规模方面取得了很好的效果。例如巴黎地铁，除了在线路终端车站停放车辆以减少次日从终端发车的早班车的空驶距离之外，还大量利用了线路中段车站的临时停车线在夜间停放车辆（见表48，其中粗体部分为终端车站名，其他为中段车站名），通过这两种库内停车方式大大减少了车辆段的停车线的数量，因此将车辆段规模均控制得很小，平均规模都在34公顷左右。而在我国的城市轨道交通车辆检修体系中，由于日检一般在停车列检线进行，在日检中除了对控制单元的检查之外其他检查内容一般通过目测进行，并不需要复杂的检修设备3，因此将日检分散到各车站的站线、停车线以及折返线上进行从技术来说同样是具备可行性的。利用车站站线、折返线或者停车线停车的分散停车的组织方式可以有效地减少城市轨道交通车辆段的停车设施规模，同时可以使列车的调度更加灵活。但是在站线和折返线上停放车辆会影响站线和折返线的线路保养，同时可能会增加车辆检修管理的难度，因此对这个问题还可以在充分借鉴国外成功经验的基础上进行进一步的研究。表4 巴黎地铁设置了停车线以供夜间停车的车站 车辆段 线路名称 面积（m 2）利用临时停车线夜间停车的车站 1号线La Defense, Porte Maillot, Chteau de Vincennes 2号线Porte Dauphine, Nation 3号线3号支线Saint Fargeau 13,524 Gallieni , Porte des Lilas, Porte de Champeret, Pont de Levallois 4号线Saint Ouen 25,376 Porte de Clignancourt, Porte dOrleans 5号线Bobigny , Eglise de Pantin, Place dItalie 6号线Place dItalie 6,851 Nation , Place dItalie, Klber 7号线La Courneuve, Porte de la Villette, Porte dIvry, Mairie dIvry, Villejuif 7号支线Pr Saint Gervais 8号线Balard , Lourmel, Rpublique, Maisons Alfort, Crteil Prefecture 9号线Pont de Svres, Porte de Saint-Cloud, Rpublique, Porte de Montreuil, Mairie de Montreuil 10号线Porte dAuteuil 全地下 Gare dAusterlitz, Porte dAuteuil 11号线Mairie des Lilas Chtelet, Porte des Lilas, Mairie des Lilas 12号线Porte de la Chapelle, Porte de Versailles, Mairie dIssy 13号线Saint Denis Universit, Gabriel Peri, Porte de Clichy, Carrefour Pleyel, Invalides, Chtillion-Montrouge 14号线Tolbiac Bibliotheque 全线 La Villette 71,788 3.3 资源共享3.3.1 检修部门内部资源共享检修部门内部资源共享是指对城市轨道交通车辆的所有检修任务均由检修部门承担，其内容包括车辆大架修资源共享、车辆定修资源共享、专用设备资源共享、段场合建资源共享、综合维修基地资源共享以及培训中心资源共享等，通过这些内容的资源共享对减小车辆段规模可以起到显著的作用。国外许多城市如伦敦、巴黎、东京以及首尔等城市已经对此进行了实践，而我国在车辆段的规划设计中也开始逐渐实践了这一理念。3.3.2 检修部门内部资源共享所谓检修部门与社会专业部门资源共享即指社会专业部门如车辆制造厂商和专业维修公司等参与到城市轨道交通车辆的检修业务之中，为检修部门分担一部分检修业务。由于轨道交通车辆制造技术的不断进步，轨道交通车辆的高自动化和高精密化的进一步提高，对轨道交通车辆的维修也提出了越来越高的要求。为了紧跟技术进步的趋势，提高轨道交通车辆维修质量和效率，国外许多城市轨道交通运营机构逐渐把车辆维修部门独立出去成立所属维修子公司以承担维修业务，或者把车辆维修业务委托给车辆制造厂商以及专业车辆维修部门进行。如日本东京营团地铁成立了营团地铁车辆公司专门负责车辆改修工事业务，车辆基地设备工事业务，车辆零部件定期检查业务以及车辆基地管理业务等；日本私铁东武铁道公司则由东武InterTech 公司负责地铁车辆的维修和车辆技术的开发研究；巴黎地铁除了对一些简单的检查和维修业务在车辆基地内进行之外，其他所有与车辆维修相关的业务均交给了专业维修机构和专业公司进行修理（如表5所示）；伦敦地铁于2003年进行了公私合营改造之后把车辆和轨道维护业务均委托给Metronet 和tube 两家民营公司，其中Metronet 公司便有庞巴迪公司的参股，伦敦地铁数条线路上的车辆均由庞巴迪公司负责日常维修和大、架修业务。表5 巴黎地铁车辆维修体系8层次名称 内容 实施者 一运营维修 小型修理、简单的运行指令有效性检测和意外报告 车辆司机 二精密维修 对车辆舒适性安全性和技术对话进行预防性维修 车辆检修中心(CDT 车辆基地(AMT 三加强维修 对故障设备进行更换和修理 专业维修机构 对第三层次拆卸下来的零部件进行修理 车辆基地(AMP 四部件维修 对电气设备、空气和液压制动设备进行处理 设备维修基地(MEAs 五 更新维修 对到达使用年限的零部件进行维修升级以增进舒适度 专业公司对城市轨道交通线网已经基本成熟的国外城市而言，由于车辆段早已建成，因此车辆段与社会专业部门资源共享的主要目的是为了提高车辆维修效率和质量来为运营部门提供更安全的运营条件和更充足的运能，而与此相对应的是，我国的城市轨道交通建设正处于热潮期，如果能积极地吸收和利用国外先进经验，采用车辆段与既有社会专业维修部门资源共享的理念来规划和建设车辆段，不仅能提高车辆检修效率和质量，更能移嫁车辆段的检修职能，从而缩减车辆段的规模。如上海轨道交通网络中阿尔斯通闵行车辆组装厂除了承担莘闵线车辆的大、架修业务外，还可以利用其技术和装备优势承担线网一部分零部件修理的业务，以转移其他车辆段的修理任务，达到减小其他车辆段规模的目的；南京轨道交通运营公司也可以委托南京浦镇车辆厂进行零部件修理甚至大、架修的修理业务，这样不仅能适当减小车辆段的规模，还能对该车辆厂的技术实力的提高起到一定的促进作用。 3.4 政策、人为因素 随着我国城市人口和规模的不断扩大， 城市用地日趋紧张， 虽然目前我国对于公共设施 建设的土地政策有所倾斜， 但由于目前我国城市用地控制方面的法律法规尚不健全， 许多公 共设施建设主体在申请和使用建设用地时存在着人为夸大用地规模的情况， 其中城市轨道交 通车辆段由于本身占地面积巨大， 许多设计单位在进行车辆段、 场设计时并未秉持节约用地 的原则，而是将批准建设用地尽量“用足”，这也在客观上造成了我国城市轨道交通车辆段占 地面积偏大的情况5。保证车辆段的合理长远用地规模而又不蓄意占地，应当才是城市轨道 交通车辆段设计的正确指导思想。 4. 启示和建议 本文通过从城市轨道交通车辆检修体制、库内停车、资源共享以及政策、人为因素等方 面对国外先进经验的介绍中， 初步分析了城市轨道交通车辆段规模的各影响因素， 从中得到 了一些启示并提出相应建议： （1）在当前城市轨道交通车辆制造技术和检修技术飞速进步的趋势之下，车辆检修体 制需要不断进行调整和改进，对检修周期应进行适当延伸，对检修体制需要精细化，针对不 同类型车辆制定相应的检修修程， 这样不仅能减少检修设施规模， 还能提高检修效率和质量。 （2）城市轨道交通车辆段资源共享不仅应积极进行维修部门内部的资源共享，还应积 极与社会专业优势资源进行共享资源， 将专业零部件维修以及车辆的大、 架修委托车辆制造 厂商或专业维修公司进行以减少车辆段维修设备规模并提高维修质量。 （3）在保证不影响正常城市轨道交通运营的情况下，可以尽量利用既有线路如站线、 折返线和临时停车线设施，采用“化整为零”的方法灵活停放车辆以分担车辆段的停车功能。 对其可能对线路保养和维修管理等方面产生的不利影响，建议开展进一步的研究。 （4）应加速制定公共设施用地的政策法规，约束和控制不合理占地的行为，同时还应 对车辆段合理规模进行更深入的研究并建立一套系统层面下的车辆段规模评价指标体系。 致谢 本人的导师叶霞飞教授在本论文的撰写中给予了本人热情的关怀和细致的指导， 在此本 人对叶霞飞教授表示由衷的谢意。 -6- 参考文献 1 叶霞飞，李君，霍建平国内外城市轨道交通车辆段对比研究J城市轨道交通研究，2003，（1）： 7277 2 顾保南，叶霞飞城市轨道交通工程M武汉：华中科技大学出版社，2007 3 何宗华，汪松滋，何其光城市轨道交通车辆运行与维修M北京：中国建筑工业出版社，2006 4 朱捷节约城市轨道交通车辆基地投资及用地的探讨J铁道标准设计，2003，（9）：6769 5 马沂文对地铁车辆段用地情况的分析J都市快轨交通，2004，17（1）：4247 6 石塚弘道鉄道A正田英介第 20 回鉄道総研講演会：第 20 回鉄道総研講演会 概要集C東京：財団法人鉄道総合技術研究所，2007：159 7 Competition CommissionLondon Underground Limited: A report on passenger and other services supplied by the companyRCm 1555, London：Competition Commission, 1991 8 RATPLa RATP en un clicEB/OLhttp:/www.ratp.fr/，2007-06 Analysis on the influence factors of Car Depots Scale in Urban Mass Transit System Shang Yangbo, Ye Xiafei Key Laboratory of Road and Traffic Engineering