天津地鐵4號線車輛基地工藝設(shè)計創(chuàng)新

摘" 要：天津地鐵4號線車輛基地是天津首個實現(xiàn)智能運維的車輛基地。設(shè)計中結(jié)合《中國城市軌道交通智慧城軌發(fā)展綱要》智能運維安全的要求，以車輛運用檢修為核心，構(gòu)建車輛智能運維平臺，創(chuàng)新設(shè)計基于地坑式架車機的車輛稱重工藝、基于移車臺的車輛調(diào)頭工藝、基于洗車機的淋雨試驗工藝和電機檢修信息化流水線等新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備，為智慧車輛基地的設(shè)計提供參考。

關(guān)鍵詞：地鐵；車輛基地；工藝設(shè)計；智能運維；大架修

中圖分類號：U231" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2023）19-0118-04

Abstract： The vehicle base of Tianjin Metro Line 4 is the first vehicle base in Tianjin to realize intelligent operation and maintenance. Combining the requirements of intelligent operation and maintenance safety in the \"China Urban Rail Transit Smart Urban Rail Development Outline\"， the design focuses on vehicle operation and maintenance， builds an intelligent vehicle operation and maintenance platform， creatively designs new technologies， processes and equipment such as the vehicle weighing process based on the lifting jack， the vehicle turning process based on the transfer platform， the rain test process based on the car washer， and the motor maintenance information assembly line. Therefore， the designprovides reference for the design of the intelligent vehicle base.

Keywords： subway; vehicle base; process design; intelligent operation and maintenance; large frame repair

車輛基地是地鐵建設(shè)項目中的重要組成部分，占工程總投資的比例較大，是地鐵建設(shè)的主要控制環(huán)節(jié)之一。其中大架修車輛基地的設(shè)計規(guī)模、占地面積、建筑面積最大，工藝設(shè)計最為復(fù)雜。大架修車輛基地工藝設(shè)計應(yīng)以車輛運用檢修為核心，貫徹“以人為本”的設(shè)計理念，以提高檢修效率、提升檢修質(zhì)量、降低運維成本和保證行車安全為目的，建立智能運維和安全保障體系，以適應(yīng)《中國城市軌道交通智慧城軌發(fā)展綱要》[1]提出的新一代城市軌道交通智慧城軌的要求。

1nbsp; 車輛基地簡介

天津地鐵4號線民航大學車輛基地是天津地鐵首個實現(xiàn)智能運維的車輛基地，其功能定位為線網(wǎng)性大架修基地，負責天津地鐵4、11、13號線車輛的大架修任務(wù)，大架修規(guī)模為5列位。車輛采用B型車，不銹鋼車體，初、近期采用6輛編組，4動2拖，遠期擴編為8輛編組，6動2拖。

車輛基地選址位于東麗區(qū)津濱高速公路南側(cè)，用地呈直角梯形狀，四周均有市政規(guī)劃道路。車輛基地位于天津濱海國際機場第1跑道空域控制范圍，限高14.5 m，車輛基地占地約36 hm2，總建筑面積約12萬 m2。

2" 車輛基地總平面設(shè)計

車輛基地總平面采用并列盡端式布置，庫前咽喉區(qū)采用簡約結(jié)構(gòu)設(shè)計，總平面布置緊湊，工藝順暢，有效利用了土地，在滿足使用功能的前提下，設(shè)計大量景觀綠化，以滿足海綿城市要求。車輛基地鳥瞰圖如圖1所示。

車輛基地以車輛運用、檢修庫房為中心進行設(shè)計，運用組合庫包括鏇輪庫1股道，停車列檢庫線20股（40列位），雙周三月檢庫線3股（3列位），采用盡端式布置，位于段址東側(cè)，全部股道與出入段線順接，雙周三月檢線具備收發(fā)車條件。運用組合庫南側(cè)設(shè)檢修組合庫，檢修組合庫包括大架修庫線3股、定臨修庫線3股、靜調(diào)庫線1股和吹掃庫線1股。運用組合庫的西側(cè)設(shè)置工程車庫線3股道，均與出段線順接。運用組合庫北側(cè)設(shè)有備用停車線2股，作為線網(wǎng)性大架修車輛待修及修竣后的存放使用。設(shè)平板車線1股，材料線兼卸車線1股，一側(cè)設(shè)有材料裝卸場地，同時作為新車的裝卸使用。洗車庫采用“八”字線形式布置在入段線一側(cè)，比貫通式方案減少了咽喉區(qū)長度，比盡端式方案減少了車輛段用地寬度，并且有效利用了出入段線與試車線之間的夾心地[2]。受用地條件限制，結(jié)合地塊形狀因地制宜，試車線設(shè)置部分曲線[3]，既可以滿足最高運行速度試車要求，又避免了對規(guī)劃道路的調(diào)整，節(jié)省了用地。

車輛基地總平面布置簡約緊湊，用地指標折合為882 m2/車，遠小于建標104—2008《城市軌道交通工程項目建設(shè)標準》大架修車輛段1 000 m2/車的用地指標[4]。車輛基地總平面布置如圖2所示。

3" 車輛基地工藝設(shè)計創(chuàng)新

3.1" 構(gòu)建車輛智能運維平臺，實現(xiàn)車輛基地智能運維

以車輛運用檢修為核心，構(gòu)建由車輛在途智能監(jiān)測系統(tǒng)、車輛軌旁智能檢測系統(tǒng)、安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)、司機管理系統(tǒng)和車輛檢修管理系統(tǒng)等組成的車輛智能運維平臺，運維平臺充分采集從車輛在線運行到車輛入庫檢修維護全過程的數(shù)據(jù)，包括車輛運行狀態(tài)及故障數(shù)據(jù)、軌旁檢測數(shù)據(jù)及車輛維修和管理數(shù)據(jù)，通過建設(shè)數(shù)據(jù)綜合分析中心，為列車運營調(diào)度及車輛檢修提供基于數(shù)據(jù)支撐的輔助決策內(nèi)容，支撐車輛調(diào)度運營及生產(chǎn)管理與業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)[5]。提高列車運營可靠性、行車安全性，以及檢修效率、檢修質(zhì)量，降低人員投入，減少管理成本，為天津地鐵4號線的安全運營提供重要保障。其體系架構(gòu)如圖3所示。

1）車輛在途智能監(jiān)測系統(tǒng)由走行部檢測診斷系統(tǒng)、車門智能化管理系統(tǒng)、弓網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)和智能化列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等組成，通過對直接影響行車安全的關(guān)鍵系統(tǒng)與部件進行動態(tài)監(jiān)控，根據(jù)所獲得的列車及主要部件數(shù)據(jù)，對列車自身狀態(tài)進行評估，給出預(yù)警和報警信息，并通過“車-地”傳輸網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)杰囕v段數(shù)據(jù)中心，對列車的運行狀態(tài)進行綜合評估，對車輛關(guān)鍵部件的維修維護提出指導(dǎo)意見，以保證地鐵車輛安全運行。

2）在車輛段咽喉區(qū)設(shè)置車輛軌旁智能檢測系統(tǒng)，自動檢測通過列車的輪對幾何尺寸、踏面狀態(tài)、輪對磨耗分析和預(yù)警等，自動檢測受電弓碳滑板磨耗、狀態(tài)檢查、弓網(wǎng)監(jiān)控等，通過圖像識別、機器視覺等方式，發(fā)現(xiàn)故障、缺陷及問題，實現(xiàn)部分人工列檢作業(yè)的機器替代，節(jié)省人力成本，提高檢修效率，提升整車檢修質(zhì)量。

3）通過可視化接地系統(tǒng)、安全聯(lián)鎖系統(tǒng)、平臺監(jiān)控系統(tǒng)、調(diào)車防撞預(yù)警、收發(fā)車條件判定、安全警示及視頻聯(lián)動監(jiān)護等，對車輛段整體作業(yè)安全進行實時監(jiān)控，對作業(yè)人員實時管理，實現(xiàn)人機聯(lián)控確保各項生產(chǎn)作業(yè)安全。

4）通過出乘派班管理系統(tǒng)、司機狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)、司機應(yīng)急處置培訓(xùn)系統(tǒng)等，實現(xiàn)對司機智能綜合管理、在線狀態(tài)監(jiān)測、能力狀態(tài)評估，保證行車安全。

5）車輛檢修管理系統(tǒng)采用智能化手段，全過程記錄檢修人員作業(yè)，全面獲取維修狀態(tài)信息并數(shù)字化，實現(xiàn)維修作業(yè)過程中生產(chǎn)調(diào)度、設(shè)備管理、檢修管理和物資管理等多系統(tǒng)的統(tǒng)籌和協(xié)同聯(lián)動。

3.2" 采用基于地坑式架車機的車輛稱重工藝

民航大學車輛段為線網(wǎng)性大架修基地，4號線車輛遠期為8輛編組，年檢修車300輛，大架修任務(wù)繁重。設(shè)計中對大架修工藝進行創(chuàng)新設(shè)計，提出基于地坑式架車機的車輛稱重工藝，將稱重設(shè)備與地坑式架車機結(jié)合設(shè)計，將稱重線與分解組裝線合二為一，即分解組裝線同時具備單車稱重功能，車輛在進行檢修作業(yè)之后、編組之前，首先進行稱重作業(yè)，符合要求后進入相應(yīng)臺位等待編組。較傳統(tǒng)工藝取消了車輛轉(zhuǎn)線至稱重線的步驟，減少了車輛轉(zhuǎn)線次數(shù)，優(yōu)化了工藝流程，減少了車輛檢修工時，可有效提高作業(yè)效率。

該設(shè)計方案可對整列車8輛編組車輛在不解編狀態(tài)下同步架車作業(yè)，不需要對整列車組進行任何前期的拆裝工作，轉(zhuǎn)向架舉升柱采用彎臂式結(jié)構(gòu)，可滿足對任一臺轉(zhuǎn)向架實施整體拆裝更換作業(yè)，以任意順序推出轉(zhuǎn)向架[6]。設(shè)備組成包括稱重單元、車體舉升系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向架舉升系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、測量系統(tǒng)及鋼結(jié)構(gòu)等部件，稱重時每個稱重單元分別對應(yīng)地鐵車輛的一個車輪。該方案既能滿足架車功能又能完成對車輛的稱重作業(yè)，并且取消了檢修庫內(nèi)的稱重線及專用稱重設(shè)備，縮減檢修庫規(guī)模，減少建筑面積，節(jié)省土建及設(shè)備投資。建成后的地坑式架車機如圖4所示。

3.3" 采用基于移車臺的車輛調(diào)頭工藝，解決車輛調(diào)頭問題

民航大學車輛段用地緊湊，沒有設(shè)置燈泡線或三角線的條件，無法實現(xiàn)車輛調(diào)頭功能[7-8]。為解決車輛輪對偏磨問題[9]，創(chuàng)新設(shè)計車輛調(diào)頭工藝，提出基于移車臺及轉(zhuǎn)盤的地鐵車輛調(diào)頭工藝，將移車臺與轉(zhuǎn)盤進行結(jié)合設(shè)計，使車輛轉(zhuǎn)線功能與車輛調(diào)頭功能有效結(jié)合，通過轉(zhuǎn)盤完成單節(jié)車輛的調(diào)頭，經(jīng)編組后即可實現(xiàn)整列車的調(diào)頭功能。具體作業(yè)流程如圖5所示。

轉(zhuǎn)盤設(shè)置在移車臺淺坑內(nèi)，移車臺與轉(zhuǎn)盤相互獨立，既可以完成轉(zhuǎn)線作業(yè)，也可以完成調(diào)頭作業(yè)，無須增加車輛段用地，不占用大庫其他空間，無須增加建筑面積，對車輛段總平面及大庫平面布局無影響，既實現(xiàn)了列車調(diào)頭功能，有效減少輪對偏磨問題，降低輪對鏇修頻次，延長輪對使用壽命，降低運營成本，又節(jié)省了土建及設(shè)備投資，節(jié)省設(shè)置燈泡線或三角線的用地。建成后的移車臺及轉(zhuǎn)盤如圖6所示。

3.4" 淋雨試驗工藝設(shè)計

電客車在大架修后需進行淋雨試驗[10]，結(jié)合淋雨試驗和洗車作業(yè)的特點，提出基于洗車機的淋雨試驗工藝，將淋雨試驗與洗車機功能進行結(jié)合，車輛淋雨試驗功能可以與洗車作業(yè)同時進行，也可以單獨進行，便于車輛大架修完成后進行車輛密封檢查試驗。淋雨試驗設(shè)備設(shè)置于洗車庫內(nèi)，在龍門架上按列車斷面形狀設(shè)有2組噴水管，每組管分布有39個噴嘴，2組共78個噴嘴，可單組使用，也可雙組使用，每組可調(diào)整流量，調(diào)整出口壓力。

淋雨試驗設(shè)備與洗車機集成后其控制室、烘干設(shè)施、熱風幕、水箱和中水處理系統(tǒng)等輔助設(shè)施均可共享。不僅可以取消檢修庫內(nèi)的淋雨試驗線及房屋，縮減檢修庫規(guī)模，減少建筑面積，又可以節(jié)省土建及設(shè)備投資。洗車庫淋雨試驗如圖7所示。

3.5" 采用電機檢修信息化流水線，提高檢修效率

民航大學車輛段年檢修電機約800臺，檢修工作量大。在電機檢修中引入信息化流水線，采用自動化和信息化相結(jié)合的檢修作業(yè)方式，通過采用AGV自動運輸、智能組裝機器人、數(shù)字化檢修管理系統(tǒng)等，搭建由應(yīng)用層、數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡(luò)層和執(zhí)行層組成的信息化檢修系統(tǒng)，實現(xiàn)人員、配件、設(shè)備、AGV小車及電機檢修的自動化管理，實現(xiàn)牽引電機大架修檢修作業(yè)、托盤的分配、工位間的自動運輸，并自動生成檢修記錄及數(shù)據(jù)管理。

電機檢修工藝布局共分為收入?yún)^(qū)、分解區(qū)、清潔區(qū)、組裝區(qū)和試驗區(qū)共五大區(qū)域。采用2臺潛伏頂升式AGV小車，用于物料在不同工位的運轉(zhuǎn)。采用托盤作為運載工具，每個工作站配托盤專用支架，用于承載托盤，并形成工作平臺。電機檢修信息化流水線促進電機檢修的自動化和信息化管理，既提高作業(yè)效率，降低勞動強度，又便于管理，提高管理水平，給檢修作業(yè)帶來便捷。電機檢修信息化流水線如圖8所示。

4" 結(jié)束語

車輛智能運維安全的理念在車輛基地的設(shè)計中將逐步得到應(yīng)用，以車輛運用檢修為核心，天津地鐵4號線車輛基地首次探索車輛智能運維及信息化管理，工藝設(shè)計中采用的新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備應(yīng)用效果良好，降低了投資及運營成本，減少了檢修工作量，降低了勞動強度，提高了車輛基地運用檢修效率和管理水平，提高了列車運營可靠性和安全保障。

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作者簡介：魏強（1984-），男，碩士，高級工程師。研究方向為鐵路及城軌車輛工程。