节约城市轨道交通车辆基地投资及用地的探讨
摘 要:通过对车辆架、大修分修制和合修制的利弊,车辆均衡维修,线路维护社会化,折返线及车站存车线存车以及网络中备用列车统一调配等问题的分析及设想的探讨,期望对节约车辆基地的投资和用地起到启发作用。关键词:城市轨道交通; 车辆基地; 分修制; 合修制; 资源共享; 均衡修
在城市轨道交通系统中,车辆基地作为列车停放、维护、检修的重要场所,是不可缺少的环节。但车辆基地的建设需要大量的土地和资金,而对大型城市的发展而言这些是十分珍贵的,过多地设置车辆基地往往会与城市整体规划发生矛盾。因此,有必要对车辆的维修方式和车辆维修资源的合理配置进行深入研究, 在充分满足功能需要的前提下,控制车辆基地的规模和数量,提高车辆维修工作的效率,节约用地和投资。以下是几个关于节约车辆基地投资及用地的想法探讨,包括共享车辆段资源以减少车辆段数量;采用车辆均衡维护以减少车辆的配属; 将线路维护社会化以缩减综合维修基地规模;采用车站存车线存车以减小停车场规模;实行备用列车网络统一调度以减少备用列车数量等。
1 车辆厂段分修制、合修制的比较分析以及车辆段资源共享
目前,国内外城市轨道交通车辆架、大修主要采用两种制度:车辆厂修、段修合修制(简称合修制) 和车辆厂修、段修分修制(简称分修制) 。
(1) 分修制利弊分析
所谓分修制是指在城市轨道交通网络中设置车辆大修厂,承担整个网络车辆的架、大修,部件维修以及远期对旧车的翻新改造和技术革新工作,而车辆段承担定修及其以下的检修工作以及列车的日常维护。一般而言,城市轨道交通车辆架、大修的检修工作量较大,技术要求较高,大部分零件均需分解检修,因此需
虑城轨间联络线。
(2) 资源共享应合理适“度”
车辆段、停车场资源共享程度越高,也会带来大量检修车的取送工作。这不但会增加运营的成本,另一方面也会给线路的养护带来不便,因为检修车辆在城市轨道交通线路间的取送一般是利用运营的窗口时间(即运营空隙),而运营窗口时间也是执行线路养护工作的时间,因此大量的、长距离的检修车取送也会给线路养护工作带来不便。所以,资源共享程度要有一个合理的度,即在考虑资源共享的同时,还需充分考虑今后运营的因素,包括运营成本、运营的行车计划、检修车的空走距离是否过长、车辆检修工艺是否适合资源共享、是否会与线路养护冲突等因素。
(3) 车辆需模块化、检修需均衡化为满足车辆集中的架、大修,一个城市轨道交通网络中车辆宜有一个统一的技术标准,即需要车辆的外形限界统一,各部件模块化、兼容化,这样既有利于检修车辆在各线路间的往返取送,也便于车辆段采用较高效的互换修。例如日本扎幌的整个轨道交通网络都采用鱼鹰系列的车辆,对于车辆集中架、大修是十分有利的。另一方面,车辆段的检修也应朝着均衡修、状态修的方向发展,以提高车辆检修效率,使之与集中架、大修相适应。
目前,车辆段、停车场资源共享的理念已成为城市轨道交通业内人士的共识,而我国在这一方面还处于不成熟的探索阶段。以上是对国内外一些城市轨道交通网络车辆段、停车场资源共享规划实例的分析,以及由此而引发的一点建议和设想,期望能抛砖引玉,为我国城市轨道交通的建设与发展提供一些参考思路。参考文献:
[ 1 ] GB50157 92 , 地下铁道设计规范[ S] .
要较齐备的设备。另一方面,车辆架、大修一般5 年～ 10 年才发生一次,这使架、大修设施利用率偏低。如果将网络中车辆架、大修相对集中,优点是使维修厂房和设备也相对集中,减少建设投资,提高其利用效率, 降低维修成本;并使备品备件储备集中,资源共享,统一调配,使备品备件的分散库存量降到最低,有些可实现“零”储备,减少因此占用的流动资金;提高对车辆检修的效率及水平,可以实现专业化检修。
分修制一般适用于具有较大规模城市轨道交通网络的城市,例如国外的莫斯科、东京、柏林、汉堡等城市均采用了类似的检修体制。
但分修制也存在一定的缺陷,因为要实现车辆集中架、大修会受诸多因素的制约影响。例如:必须在各线路间设置相互沟通的联络线,使各线的车辆可以进入大修厂;必须保证网络中各线信号制式、车辆限界、受电方式等技术规格统一; 车辆大修厂的设置还必须与轨道交通网络的发展顺序相协调。另外,车辆集中架、大修会产生大量车辆的取送,这可能会与线路的养护工作产生冲突,同时还会增加运营成本。
(2) 合修制利弊分析
所谓合修制是指列车的大修、架修、定修等各级检修均集中在车辆段内进行,一般每线独立设置车辆段, 其优点是,可使车辆检修不受外界因素的影响(诸如联络线的设置、信号制式等),克服了分修制的一些弊端, 比较适用于城市轨道交通尚未成形的初期,同样也适用于一些城市轨道交通网络规模较小、线路建设间隔周期较长的城市。
合修制的主要弊端有:每条线均独立设置带有架、大修设施的车辆段会造成较大的投资和用地,同时设备的利用率也偏低。
(3) 综合分析
分修制和合修制各有利弊,它们适用于不同规模的城市轨道交通网络以及城市轨道交通网络发展的不同阶段。
① 对于规模较小且线路建设间隔较长的城市轨道交通网络,一般宜采用合修制,即各线路独立设置较完备的车辆段。如果线路有条件相互联络,也可考虑共用一个车辆段。如香港地铁现有3 条地铁线路,总长
43. 2 km , 在九龙湾设置车辆段承担三线车辆的大修、架修、定修以及月检工作,另外在荃湾和柴湾还设有2 处停车场;又如新加坡83 km 的地铁网络中在Bishan 设置1 处较完备的车辆段,另外在Changqi 和Ulu 还设有2 处仅有简单维护能力的停车场。
② 对于规模较大的城市轨道交通网络,在其发展初期由于网络尚未成形,资源共享条件不成熟,宜采用合修制,一般可先建成一二处设施较完备且具有远期发展余地的车辆段; 在网络成形后,一般宜采用分修制,将已有的车辆段扩建为车辆大修厂兼车辆部件维修中心,承担车辆的翻新改造以及互换部件的维修,网络中新建的车辆段可采用设备较简单、用地较少的互换修模式。
③ 车辆大修厂、车辆段及停车场的规划应与网络规划同步进行,建设应与网络发展相协调,且要在土地规划上严格控制(包括车辆大修厂、车辆段、停车场以及联络线的规划用地) 。
2 车辆均衡维护
目前,我国城市轨道交通车辆的维修制度基本沿用了铁路的经验,采用按运行里程和时间进行预防性
“计划维修”。所谓“ 计划维修”,即列车运营到一定的时间或里程,不论其状况如何,一律退出运营进行检修。由于车辆各部件具有不同的使用寿命和维修周期,因此按时间或里程进行的计划维护会产生有些部件得不到及时维护,而有些部件又进行了不必要维修的弊端。以致人力、财力浪费,列车的技术状态也难以保证。目前,国外车辆检修逐步在向均衡维修方式过渡,以下将对均衡维修作简单介绍及分析。
(1) 列车运行窗口
地铁运营时间一般为5 :00～24 :00 , 此外根据客流所具有的早、晚高峰时段特点,在高峰时段和非高峰时段一般采用不同的运行图,因此各时段实际运行列车的数量也各不相同(图1) 。这些列车的非运营时间称为列车运行窗口。
图1 全日运行计划和列车运行窗口
(2) 列车日常均衡维修
所谓均衡修即将原计划修的检修项目化整为零,分散在各列车非运营的窗口时间进行。一些日常修程如列检、周检、月检等,一般以测试和检查为主,通常可采用均衡维修。采用均衡维修的优点主要有:避免列车必须退出运营才能进行检修的弊端,使运能发挥到最大, 减少车辆的配属量和车辆购置费用;同时也可避免检修力量和设备忙闲不均的现象,使检修能力效益最大化; 此外均衡维修还可在一定程度上缩短列车检修的库停时间,从而减少检修台位,缩小车辆基地规模。
(3) 列车大型检修的状态维修
大修、架修及定修主要是对列车部件进行修复的高级修程,由于列车各部件系统的寿命和维修周期不同,原计划检修无法及时满足各部件系统检修的需要。因此,需要根据每个系统和零、部件的状况及检修标准,在原计划修中增加以部件为重点检修内容的修程, 全面检查、重点维修,以实现“ 对症下药”,这种检修方式称为“状态修”。实现“状态修”具备以下条件:
①“ 状态修”一般采用互换修方式,需要一定的备品、备件储备量;
② 需要在列车上安装必要的自我检测设备,及时掌握列车及其设备的动态技术状态;
③ 车辆购置时,要求车辆系列化、模块化、标准化。
3 线路维护社会化
在传统意义上,城市轨道交通线路沿线的桥梁、隧道、线路、建筑及机电系统的维护和检修都是由本线综合维修基地承担的,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,一般设于车辆段内。由于综合维修基地管理范围广泛,涉及专业较多,因此以往综合维修基地人员庞杂,设备投资也较大,往往在车辆段用地和投资中占有较大比例。如果能将城市轨道交通线路的维护工作社会化,那么可以简化综合维修基地,从而也可达到减小车辆段规模的目的。
所谓线路维护社会化,即在满足城市轨道交通正常运营需要的前提下,将一些非涉及行车及其安全的、非系统性的线路维护项目及其相关设备的中修和大修推向社会。例如: 将沿线桥梁、隧道、轨道、车站的维护、检修委托给社会专业公司承担,沿线的变电所可委托城市供电部门负责,通信管理可由“联通”、
“ 铁通”承担。但对于一些系统性较强、直接涉及行车及其安全的项目还须综合维修基地承担,如信号、接触网等运营设备,设施的巡检,日常维护等。
4 利用折返线及车站存车线夜间存车
目前,我国城市轨道交通车辆夜间主要存放在停车场的停车列检库内,这有利于车辆的管理和维护,但也会增加停车场的规模和数量。而利用车站折返线及存车线夜间存车,在国外已不乏先例,该停车模式不但能有效缩减停车场的规模,而且还可有效组织运营、减少早晚发车的空驶距离,使发车均衡;同时提高线路运营故障排除能力、降低运营成本。但要实现车站折返线及存车线夜间存车,必须满足以下条件。
(1) 目前我国城市轨道交通线路的养护工作均在夜间停运时间进行,利用折返线和车站存车线存车,必须考虑与线路的养护工作相协调。
(2) 利用折返线和车站存车线存车须考虑车辆列检作业的实施。
(3) 需采取措施保障车辆自身的安全和早晚收发车运营的安全。
5 备用车数量的确定及网络中的统一调配
备用车主要是在轨道交通列车发生临时故障时, 作为储备列车投入正线运用,其数量的确定应考虑以下因素: (1) 每日列车发生故障的概率; (2) 尽量减少列车为进行临时检修出、入检修基地的占用时间; (3) 当列车发生故障时能尽快地调整运行图,恢复正常运营秩序。
因此,建议采取以下备用车计算方法:
在轨道交通线路长度L< 20 km 时, 备用列车数量取2 列;在轨道交通线路长度L> 20 km 时, 每增加20 km 线路, 备用列车增加1 列。例如:40 km > L > 20 km 时, 备用列车数量取3 列;60 km > L > 40 km 时, 备用列车数量取4 列等。
此外,对于规模较大的城市轨道交通网络,如每条线路各自独立配置备用列车,其数量必然较大。因此有必要将备用车资源在网络中共享,考虑网络中统一、调配备用车辆,即利用线路间的联络线,在“ 有效”“就近”、“迅速”的原则下统一调度网络中的备用列车,这样可减少备用车辆的配备数量、节约投资费用,也可减少停车设施的规模。但要实现备用车辆在网络中的统一调配必须具备以下条件: (1) 在城市轨道交通网络内部设置统一的车辆调度管理机构,使备用车辆能及时达到需要的地点; (2) 城市轨道交通网络中各线路的信号制式以及车辆的限界、受电方式等技术规格需要兼容,使车辆能在不同线路上正常运行; (3) 设置必要的联络线沟通整个网络。
6 结语
上述是一些关于节约车辆基地用地、控制建设投资的设想,其中有些设想还处于不成熟的摸索阶段,还须作深入细致的研究工作。随着我国城市轨道交通事业的发展,希望这些设想能对优化车辆基地的规模和布局起到启发作用。参考文献:
[ 1 ] GB50157 92. 地下铁道设计规范[ S] .
