節約城市軌道交通車輛基地投資及用地的探討

摘　要:通過對車輛架、大修分修制和合修制的利弊,車輛均衡維修,線路維護社會化,折返線及車站存車線存車以及網絡中備用列車統一調配等問題的分析及設想的探討,期望對節約車輛基地的投資和用地起到啟發作用。關鍵詞:城市軌道交通; 車輛基地; 分修制; 合修制; 資源共享; 均衡修
　　在城市軌道交通系統中,車輛基地作為列車停放、維護、檢修的重要場所,是不可缺少的環節。但車輛基地的建設需要大量的土地和資金,而對大型城市的發展而言這些是十分珍貴的,過多地設置車輛基地往往會與城市整體規劃發生矛盾。因此,有必要對車輛的維修方式和車輛維修資源的合理配置進行深入研究, 在充分滿足功能需要的前提下,控制車輛基地的規模和數量,提高車輛維修工作的效率,節約用地和投資。以下是幾個關于節約車輛基地投資及用地的想法探討,包括共享車輛段資源以減少車輛段數量;采用車輛均衡維護以減少車輛的配屬; 將線路維護社會化以縮減綜合維修基地規模;采用車站存車線存車以減小停車場規模;實行備用列車網絡統一調度以減少備用列車數量等。
1 　車輛廠段分修制、合修制的比較分析以及車輛段資源共享
　　目前,國內外城市軌道交通車輛架、大修主要采用兩種制度:車輛廠修、段修合修制(簡稱合修制) 和車輛廠修、段修分修制(簡稱分修制) 。
(1) 分修制利弊分析
所謂分修制是指在城市軌道交通網絡中設置車輛大修廠,承擔整個網絡車輛的架、大修,部件維修以及遠期對舊車的翻新改造和技術革新工作,而車輛段承擔定修及其以下的檢修工作以及列車的日常維護。一般而言,城市軌道交通車輛架、大修的檢修工作量較大,技術要求較高,大部分零件均需分解檢修,因此需
慮城軌間聯絡線。
(2) 資源共享應合理適“度”
車輛段、停車場資源共享程度越高,也會帶來大量檢修車的取送工作。這不但會增加運營的成本,另一方面也會給線路的養護帶來不便,因為檢修車輛在城市軌道交通線路間的取送一般是利用運營的窗口時間(即運營空隙),而運營窗口時間也是執行線路養護工作的時間,因此大量的、長距離的檢修車取送也會給線路養護工作帶來不便。所以,資源共享程度要有一個合理的度,即在考慮資源共享的同時,還需充分考慮今后運營的因素,包括運營成本、運營的行車計劃、檢修車的空走距離是否過長、車輛檢修工藝是否適合資源共享、是否會與線路養護沖突等因素。
(3) 車輛需模塊化、檢修需均衡化為滿足車輛集中的架、大修,一個城市軌道交通網絡中車輛宜有一個統一的技術標準,即需要車輛的外形限界統一,各部件模塊化、兼容化,這樣既有利于檢修車輛在各線路間的往返取送,也便于車輛段采用較高效的互換修。例如日本扎幌的整個軌道交通網絡都采用魚鷹系列的車輛,對于車輛集中架、大修是十分有利的。另一方面,車輛段的檢修也應朝著均衡修、狀態修的方向發展,以提高車輛檢修效率,使之與集中架、大修相適應。
目前,車輛段、停車場資源共享的理念已成為城市軌道交通業內人士的共識,而我國在這一方面還處于不成熟的探索階段。以上是對國內外一些城市軌道交通網絡車輛段、停車場資源共享規劃實例的分析,以及由此而引發的一點建議和設想,期望能拋磚引玉,為我國城市軌道交通的建設與發展提供一些參考思路。參考文獻:
[ 1 ] 　GB50157 92 , 地下鐵道設計規范[ S] .
要較齊備的設備。另一方面,車輛架、大修一般5 年～ 10 年才發生一次,這使架、大修設施利用率偏低。如果將網絡中車輛架、大修相對集中,優點是使維修廠房和設備也相對集中,減少建設投資,提高其利用效率, 降低維修成本;并使備品備件儲備集中,資源共享,統一調配,使備品備件的分散庫存量降到最低,有些可實現“零”儲備,減少因此占用的流動資金;提高對車輛檢修的效率及水平,可以實現專業化檢修。
分修制一般適用于具有較大規模城市軌道交通網絡的城市,例如國外的莫斯科、東京、柏林、漢堡等城市均采用了類似的檢修體制。
但分修制也存在一定的缺陷,因為要實現車輛集中架、大修會受諸多因素的制約影響。例如:必須在各線路間設置相互溝通的聯絡線,使各線的車輛可以進入大修廠;必須保證網絡中各線信號制式、車輛限界、受電方式等技術規格統一; 車輛大修廠的設置還必須與軌道交通網絡的發展順序相協調。另外,車輛集中架、大修會產生大量車輛的取送,這可能會與線路的養護工作產生沖突,同時還會增加運營成本。
(2) 合修制利弊分析
所謂合修制是指列車的大修、架修、定修等各級檢修均集中在車輛段內進行,一般每線獨立設置車輛段, 其優點是,可使車輛檢修不受外界因素的影響(諸如聯絡線的設置、信號制式等),克服了分修制的一些弊端, 比較適用于城市軌道交通尚未成形的初期,同樣也適用于一些城市軌道交通網絡規模較小、線路建設間隔周期較長的城市。
合修制的主要弊端有:每條線均獨立設置帶有架、大修設施的車輛段會造成較大的投資和用地,同時設備的利用率也偏低。
(3) 綜合分析
分修制和合修制各有利弊,它們適用于不同規模的城市軌道交通網絡以及城市軌道交通網絡發展的不同階段。
① 對于規模較小且線路建設間隔較長的城市軌道交通網絡,一般宜采用合修制,即各線路獨立設置較完備的車輛段。如果線路有條件相互聯絡,也可考慮共用一個車輛段。如香港地鐵現有3 條地鐵線路,總長
43. 2 km , 在九龍灣設置車輛段承擔三線車輛的大修、架修、定修以及月檢工作,另外在荃灣和柴灣還設有2 處停車場;又如新加坡83 km 的地鐵網絡中在Bishan 設置1 處較完備的車輛段,另外在Changqi 和Ulu 還設有2 處僅有簡單維護能力的停車場。
② 對于規模較大的城市軌道交通網絡,在其發展初期由于網絡尚未成形,資源共享條件不成熟,宜采用合修制,一般可先建成一二處設施較完備且具有遠期發展余地的車輛段; 在網絡成形后,一般宜采用分修制,將已有的車輛段擴建為車輛大修廠兼車輛部件維修中心,承擔車輛的翻新改造以及互換部件的維修,網絡中新建的車輛段可采用設備較簡單、用地較少的互換修模式。
③ 車輛大修廠、車輛段及停車場的規劃應與網絡規劃同步進行,建設應與網絡發展相協調,且要在土地規劃上嚴格控制(包括車輛大修廠、車輛段、停車場以及聯絡線的規劃用地) 。
2 　車輛均衡維護
目前,我國城市軌道交通車輛的維修制度基本沿用了鐵路的經驗,采用按運行里程和時間進行預防性
“計劃維修”。所謂“ 計劃維修”,即列車運營到一定的時間或里程,不論其狀況如何,一律退出運營進行檢修。由于車輛各部件具有不同的使用壽命和維修周期,因此按時間或里程進行的計劃維護會產生有些部件得不到及時維護,而有些部件又進行了不必要維修的弊端。以致人力、財力浪費,列車的技術狀態也難以保證。目前,國外車輛檢修逐步在向均衡維修方式過渡,以下將對均衡維修作簡單介紹及分析。
(1) 列車運行窗口
地鐵運營時間一般為5 :00～24 :00 , 此外根據客流所具有的早、晚高峰時段特點,在高峰時段和非高峰時段一般采用不同的運行圖,因此各時段實際運行列車的數量也各不相同(圖1) 。這些列車的非運營時間稱為列車運行窗口。

圖1 　全日運行計劃和列車運行窗口　　

(2) 列車日常均衡維修
所謂均衡修即將原計劃修的檢修項目化整為零,分散在各列車非運營的窗口時間進行。一些日常修程如列檢、周檢、月檢等,一般以測試和檢查為主,通常可采用均衡維修。采用均衡維修的優點主要有:避免列車必須退出運營才能進行檢修的弊端,使運能發揮到最大, 減少車輛的配屬量和車輛購置費用;同時也可避免檢修力量和設備忙閑不均的現象,使檢修能力效益最大化; 此外均衡維修還可在一定程度上縮短列車檢修的庫停時間,從而減少檢修臺位,縮小車輛基地規模。
(3) 列車大型檢修的狀態維修
大修、架修及定修主要是對列車部件進行修復的高級修程,由于列車各部件系統的壽命和維修周期不同,原計劃檢修無法及時滿足各部件系統檢修的需要。因此,需要根據每個系統和零、部件的狀況及檢修標準,在原計劃修中增加以部件為重點檢修內容的修程, 全面檢查、重點維修,以實現“ 對癥下藥”,這種檢修方式稱為“狀態修”。實現“狀態修”具備以下條件:
①“ 狀態修”一般采用互換修方式,需要一定的備品、備件儲備量;
② 需要在列車上安裝必要的自我檢測設備,及時掌握列車及其設備的動態技術狀態;

③ 車輛購置時,要求車輛系列化、模塊化、標準化。
3 　線路維護社會化
在傳統意義上,城市軌道交通線路沿線的橋梁、隧道、線路、建筑及機電系統的維護和檢修都是由本線綜合維修基地承擔的,綜合維修基地是城市軌道交通線路的重要組成部分,它是保障線路各系統正常運行的保障基地和管理部門,一般設于車輛段內。由于綜合維修基地管理范圍廣泛,涉及專業較多,因此以往綜合維修基地人員龐雜,設備投資也較大,往往在車輛段用地和投資中占有較大比例。如果能將城市軌道交通線路的維護工作社會化,那么可以簡化綜合維修基地,從而也可達到減小車輛段規模的目的。
所謂線路維護社會化,即在滿足城市軌道交通正常運營需要的前提下,將一些非涉及行車及其安全的、非系統性的線路維護項目及其相關設備的中修和大修推向社會。例如: 將沿線橋梁、隧道、軌道、車站的維護、檢修委托給社會專業公司承擔,沿線的變電所可委托城市供電部門負責,通信管理可由“聯通”、
“ 鐵通”承擔。但對于一些系統性較強、直接涉及行車及其安全的項目還須綜合維修基地承擔,如信號、接觸網等運營設備,設施的巡檢,日常維護等。
4 　利用折返線及車站存車線夜間存車
目前,我國城市軌道交通車輛夜間主要存放在停車場的停車列檢庫內,這有利于車輛的管理和維護,但也會增加停車場的規模和數量。而利用車站折返線及存車線夜間存車,在國外已不乏先例,該停車模式不但能有效縮減停車場的規模,而且還可有效組織運營、減少早晚發車的空駛距離,使發車均衡;同時提高線路運營故障排除能力、降低運營成本。但要實現車站折返線及存車線夜間存車,必須滿足以下條件。
(1) 目前我國城市軌道交通線路的養護工作均在夜間停運時間進行,利用折返線和車站存車線存車,必須考慮與線路的養護工作相協調。
(2) 利用折返線和車站存車線存車須考慮車輛列檢作業的實施。
(3) 需采取措施保障車輛自身的安全和早晚收發車運營的安全。

5 　備用車數量的確定及網絡中的統一調配
備用車主要是在軌道交通列車發生臨時故障時, 作為儲備列車投入正線運用,其數量的確定應考慮以下因素: (1) 每日列車發生故障的概率; (2) 盡量減少列車為進行臨時檢修出、入檢修基地的占用時間; (3) 當列車發生故障時能盡快地調整運行圖,恢復正常運營秩序。
因此,建議采取以下備用車計算方法:
在軌道交通線路長度L< 20 km 時, 備用列車數量取2 列;在軌道交通線路長度L> 20 km 時, 每增加20 km 線路, 備用列車增加1 列。例如:40 km > L > 20 km 時, 備用列車數量取3 列;60 km > L > 40 km 時, 備用列車數量取4 列等。
此外,對于規模較大的城市軌道交通網絡,如每條線路各自獨立配置備用列車,其數量必然較大。因此有必要將備用車資源在網絡中共享,考慮網絡中統一、調配備用車輛,即利用線路間的聯絡線,在“ 有效”“就近”、“迅速”的原則下統一調度網絡中的備用列車,這樣可減少備用車輛的配備數量、節約投資費用,也可減少停車設施的規模。但要實現備用車輛在網絡中的統一調配必須具備以下條件: (1) 在城市軌道交通網絡內部設置統一的車輛調度管理機構,使備用車輛能及時達到需要的地點; (2) 城市軌道交通網絡中各線路的信號制式以及車輛的限界、受電方式等技術規格需要兼容,使車輛能在不同線路上正常運行; (3) 設置必要的聯絡線溝通整個網絡。
6 　結語
上述是一些關于節約車輛基地用地、控制建設投資的設想,其中有些設想還處于不成熟的摸索階段,還須作深入細致的研究工作。隨著我國城市軌道交通事業的發展,希望這些設想能對優化車輛基地的規模和布局起到啟發作用。參考文獻:
[ 1 ] 　GB50157 92. 地下鐵道設計規范[ S] .