車輛均衡修模式對地鐵車輛段設計的影響

張 雄

(中鐵二院工程集團有限責任公司,610031,成都∥正高級工程師)

0 引言

目前,我國地鐵車輛維修已普遍采用均衡修模式,其修程與GB 50157—2013《地鐵設計規范》規定的層級修模式下的車輛檢修修程存在較大差異。

《地鐵設計規范》規定的車輛修程為:大修(35 d)、架修(20 d)、定修(7 d)、三月檢(2 d)、雙周檢(0.5 d)及列檢。各修程的層級結構如圖1所示[1]。

注:虛線表示該修程已包含在上一級修程中,不單獨實施;灰色為單獨實施修程。

均衡修模式是將低級修程扁平化,將年檢、半年檢和月檢的三個層級修程合并為一個層級。通過檢修包拆分,盡量均衡各檢修包的任務量,縮短每個包的檢修時間,為利用運營平峰列車回庫的天窗時間完成檢修作業創造條件,實現在線修,減少檢修車數量。南京地鐵在國內較早推出的全效修,也屬于均衡修[2-3]。

兩種模式下車輛段的設計規模、配屬車數量及線路設施需求等方面存在較大差異,因此,地鐵車輛段工程設計應充分考慮均衡修模式的影響,使工程設計更符合運營實際需求。

1 均衡修模式的修程、作業流程及作業時間

1.1 均衡修模式的修程

目前,各地運營單位在均衡修模式下所采用的修程(以下簡稱“均衡修修程”)存在一定差異。大部分運營單位的均衡修設置兩種修程——系統修修程(也稱為“均衡修修程”)和專項修修程;部分運營單位僅設置1種修程,將專項修的內容納入特定的均衡修包中,如廣州地鐵[2];還有部分運營單位在系統修的基礎上另外增加24個特別修檢修包,形成系統修、特別修和專項修3種修程,如深圳地鐵。

以深圳地鐵采用的均衡修模式為例,均衡修修程結構如圖2所示。

注:虛線表示該修程已包含在上一級修程中,不單獨實施;灰色為單獨實施修程;均1為系統修檢修包編號;特1為特別修檢修包編號;余類推。

均衡修模式各修程的檢修周期如下:

1) 系統修(+特別修)。系統修的基本周期主要有1個月和2周兩種,大部分運營單位的系統修周期為1個月,設12個檢修包,每個檢修包包含各檢修包均要完成的常規檢修內容和每個包特有的檢修內容兩部分,部分運營單位的系統修周期為2周,如重慶地鐵[4]。特別修周期均為2周。

2) 專項修。專項修主要是對于檢修周期為1年,或超過1年但又不到架修周期的部件進行檢修。例如深圳地鐵規定,專項修周期為1年,主要作業內容包括:空壓機油更換、牽引電機油加注、齒輪箱油更換,C車-C車解鉤作業,A車-A車連掛作業,蓄電池均衡充放電及車底吹塵等。

1.2 均衡修模式下的作業流程及作業時間

各地運營單位在均衡修模式下采用的檢修作業(以下簡稱“均衡修作業”)流程基本一致,分為無電作業和有電作業兩個階段。輪徑調整等部分均衡修作業后需要試車。圖3為均衡修作業流程示意圖。

注:升弓、降弓不是檢修作業,只是為檢修作業提供條件。虛線表示不是所有檢修包都要試車。

均衡修作業原則上都是利用早晚高峰之間的天窗時間對回庫列車進行檢修——上午進行無電作業,下午進行有電作業。

各地鐵的每次均衡修作業時間存在差異。以廣州地鐵為例,每個均衡修的時間基本為1個天窗時間。由于每天只有1個天窗時間,為計算方便,檢修時間按1個天窗時間為1 d計算,即全年檢修時間為12 d,且每個月、每列車均執行相同的檢修包。

南京地鐵12個全效修檢修包中,6個檢修包的作業時間均為1 d,4個檢修包的作業時間均為2 d,2個檢修包的作業時間均為3 d,全年檢修作業時間共計20 d,每個月每列車執行不同的檢修包,以平衡工作量[5]。

上海地鐵的均衡修中,檢修包1～10的檢修時間均為1 d,檢修包11～12的檢修時間為2 d,故全年檢修作業時間共計14 d[5]。

1.3 工程設計時的均衡修修程及作業時間建議

目前,各地均衡修修程和檢修時間普遍存在一定差異,主要原因在于運營單位的維修經驗和習慣存在差異,以及車輛技術狀態存在差異。例如,上海地鐵和廣州地鐵的修程較為簡單,總維修時間較短;南京地鐵總維修時間較長。采用24個均衡修檢修包(或者增加24個特別修時)時,維修時間至少為24 d。

根據當前均衡修的實際情況和發展趨勢,考慮到工程設計時應有一定的包容性,建議均衡修修程和作業時間按表1確定,且建議不設特別修。均衡修和特別修按在線修,專項修按扣車修考慮。

表1 均衡修修程和作業時間表

2 均衡修對車輛段設計規模的影響

2.1 檢修工作量

2.1.1 按《地鐵設計規范》層級修模式計算

當配屬列車數為N時,1年中,定修(年檢)工作量Ly=0.8N-0.2N=0.6N,三月檢工作量Lq=4N-0.6N-0.2N=3.2N,雙周檢工作量Lw=24.0N-3.2N-0.6N-0.2N=20.0N。其中Ly、Lq及Lw的單位為列/年。

2.1.2 按均衡修模式計算

當配屬列車數為N時,1年中系統修工作量Lj=12N-0.2N=11.8N,特別修檢修工作量Lt=24N-0.2N=23.8N,專項修檢修工作量Lz=N-0.2N=0.8N。其中,Lj、Lt和Lz的單位為列/年。

2.2 檢修臺位

2.2.1 按《地鐵設計規范》層級修模式計算

定修庫停時間按6 d計算,全年工作天數按250 d計算,不均衡系數取1.2,則由Ly、Lq及Lw計算可得，定修(年檢)的檢修臺位數量By=0.017 28N,三月檢的檢修臺位數量Bq=0.030 72N,雙周檢的檢修臺位數量Bw=0.048 00N。

考慮三種修程的檢修臺可通用,故將其統一定義為輕型檢修臺位Bm,故有:Bm=By+Bq+Bw。

2.2.2 按均衡修模式計算

在均衡修模式下,系統修和特別修同時作業,共用臺位,而專項修單獨作業。根據調研情況,目前采用均衡修模式的運營單位,周末都要進行檢修作業。保守考慮,全年按每周作業6 d,并扣除法定節假日11 d后,全年工作天數可達302 d。本文全年工作天數取300 d。根據均衡修的性質,不需計算不均衡系數。根據表1的建議,檢修臺位按以下兩種情況計算:

情況1:全年系統修12次,無特別修。計算可得,此時的系統修臺位數量Bj=0.039 3N,專項修臺位數量Bz=0.016 0N,故輕型檢修臺位數量Bm=Bj+Bz=0.055 3N。

情況2:增加特別修,且系統修與特別修同時作業。此時不再計算特別修的檢修臺位,故系統修臺位數量Bj=0.079 3N。專項修臺位數量不變,則輕型檢修臺位數量Bm=Bj+Bz=0.095 3N。

2.2.3 兩種檢修模式的輕型維修臺位分析

從上述計算結果可以看出:無特別修時,均衡修模式的檢修臺位數與傳統模式的檢修臺位數之差ΔBm=-0.041 18N,相應檢修臺位規模減小了約43%;增加特別修時,ΔBm=-0.017 18N,相應檢修臺位規模減小了約18%。

可見,實行均衡修后,車輛段及停車場的輕型維修設施規模需求大幅減少。

2.3 檢修車數量

檢修車數量指用于替換因檢修作業不能上線運營的備用列車數量。

2.3.1 按《地鐵設計規范》層級修模式計算

大修列車數量No=0.014 00N,架修列車數量Nh=0.008 00N,定修列車數量Ny=0.016 80N,三月檢列車數量Nq=0.015 36N,雙周檢列車數量Nw=0.040 00N,檢修車總數量Nr=No+Nh+Ny+Nq+Nw=0.094 16N。

2.3.2 按均衡修模式計算

在均衡修的模式下,列車的系統修和特別修均利用天窗時間完成,不需要專門的檢修車替代。專項修檢修時間比較長,需要的專項修列車數量Nz=(7/300)Lz=0.018 7N。大修列車數No和架修列車數Nh不變。檢修車總數量Nr為:Nr=No+Nh+Nz=0.040 7N。

2.3.3 均衡修模式下的檢修車數變化

與層級修模式相比,均衡修模式的檢修車數可減少ΔNr=-0.053 46N,降低了57%。

可見,與層級修模式相比,均衡修模式減少了檢修車數量,提高了列車上線率。

3 均衡修模式對車輛段設計的其他影響

1) 定修線。在均衡修模式下,定修修程納入均衡修范圍,不需要專用的定修線,因此不再設置定修線。

2) 靜調線。靜調線的功能及設計標準同周月檢線基本一致,僅增加了限界門和零軌。對于沒有大架修功能的車輛段,采用均衡修模式后,不再有定修修程,因此宜取消靜調線,并在周月檢線設置限界門。

3) 試車線。目前有部分地鐵運營部門提出在承擔車輛均衡修任務的停車場增加試車線,以滿足停車場實現全部系統修、特別修和專項修的要求。由于試車線的設置對停車場的用地影響較大,除試車線自身占地外,還需要增加聯絡線、試車線與停車場咽喉區之間的用地,對停車場選址和節約土地資源不利?？紤]到均衡修模式需要試車作業的檢修包為每年1～2次,因此建議維持《地鐵設計規范》的設計標準,停車場不宜設置試車線,通過生產調度,將需要試車的均衡修檢修包安排在車輛段完成。

4 結論

1)《地鐵設計規范》規定的雙周檢、三月檢和定修均屬于均衡修范圍,采用均衡修模式后,相應的輕型檢修臺位數量可降低18%,檢修車數量可降低57%。

2) 均衡修模式下,不宜再設置定修線;車輛段不承擔車輛大架修時,可取消靜調線;停車場不宜因為均衡修模式增加試車線。

3) 現行《地鐵設計規范》不適應均衡修模式,建議在下一輪修訂時按均衡修模式或兩種模式并行的原則對相關條文進行修訂。