城市轨道交通全自动运行地下车辆基地设计研究与实践.pdf

规划设计城市轨道交通全自动运行地下车辆基地设计研究与实践王高琛，郑文玺，曹宏宇1，邱禹铭，肖菁漾1，赵军1（1.中铁二院工程集团有限责任公司，四川成都6 1 0 0 31；2.深圳市地铁集团有限公司，广东深圳51 8 0 2 6）摘要：结合深圳地铁1 3号线内湖停车场工程实际情况，探讨城市轨道交通全自动运行地下车辆基地设计要点，在分析内湖停车场功能定位的基础上，从全自动运行相关功能设计、消防设计、舒适性及安全设计3方面进行阐述，希望为后续其他城市轨道交通全自动运行地下车辆基地的设计提供参考和借鉴。关键词：城市轨道交通；全自动运行；地下车辆基地；设计中图分类号：U279.2全自动运行系统是城市轨道交通（以下简称“城轨”）列车运行控制系统的发展趋势。截至2 0 2 0 年，全球新建城轨线路中有7 5%采用全自动运行系统，改造线路中也有40%采用该系统。国内主要城市已将城轨全自动运行系统建设纳人规划。深圳地铁1 3号线是深圳地铁首批次开工建设的全自动运行线路之一。本文将结合深圳地铁1 3号线内湖停车场工程实际情况，对如何使全地下建设城轨车辆基地在N用地条件苛刻的情况下满足全自消防泵房动运行需求的工程设计重难点进牵引降压混合变电所行探讨，以期为后续类似项目工程设计提供借鉴和参考。1工程概况深圳地铁1 3号线全长约45km，均为地下线，共设车站第一作者：王高琛，男，工程师29座，平均站间距约1.6 km。车辆基地按1 段1 场布置，分别为公明车辆段和内湖停车场。其中，内湖停车场位于深圳人才公园内湖南岸、科苑路以东、沙河西路以西、东滨路以北，长约7 2 0 m，宽约2 0 0 m，占地面积约9.7 hm，为全地下停车场。总平面采用尽端式布置方案，运用库从北至南依次设置停车列检线1 0 条（1 线1列位)、双周三月检线2 条、定修线1 条、临修/轮线1 条、调机工程车线2 条，运用库尾部设置运转综合楼，咽喉区南侧设置物资仓库、综合楼、维修楼、牵引降压混合变电所、消防泵房，咽喉区北侧设置洗车机棚及控制室，如图1 所示。其场址地面现状为深圳人才公园，西侧为高档住宅和商务写字楼，南侧为深圳湾口岸，工程建成后将恢复地面公园。该停车场位于填海区域，地下水位高，地质条件差。2内湖停车场功能定位分析2.1过渡期基本功能定位由于建设时序原因，深圳地铁第四期建设规划中政洗车机棚及控制室物资仓库综合楼图1 内湖停车场总平面布置运转综合楼维修楼运用库6MODERNURBANTRANSIT9/2023现代城市轨道交通城市轨道交通全自动运行地下车辆基地设计研究与实践规划设计府批复同意建设的1 3号线范围内的车辆基地仅有内湖停车场。因此，在公明车辆段建成之前，内湖停车场的功能及规模需满足1 3号线初期（开通3年）运营的基本要求，功能定位为临时过渡车辆段，相较于普通停车场主要有以下布局调整。（1）为承担线路开通初期的车辆运用和检修任务，内湖停车场增设1 列位定修和1 列位临修及试车线。车辆部件维修、设备维修等任务由线网既有车辆段承担。停车场需具备利用汽车运输大部件的条件。（2）内湖停车场由于用地条件极为苟刻，无法满足初期配属列车的停放要求，部分列车需停放在配线处。（3）内湖停车场扩大车辆检修、综合维修等用房规模，并设置1 处备用运行控制中心（OCC）用房。（4）受全地下停车场消防要求的限制，内湖停车场不设置食堂，只保留1 处配餐室和就餐间，采用社会化配餐服务。2.2过渡期后功能定位分析在1 3号线北延公明车辆段建成后，为实现检修资源集中设置、作业效率大幅提升的目标，设计人员在统筹考虑1 3号线全线车辆检修运用及工艺设备配置需求后，对内湖停车场为满足临时过渡车辆段功能而配置的工艺设备进行如下处理。（1）不落轮璇床。为满足线路开通时的车轮修（以下简称“轮”）作业需求，内湖停车场配置1 台单轴不落轮床。根据轮工作量计算，全线初期需修台位1.2 8 个、远期需修台位1.6 9 个，因此公明车辆段需配置不落轮床以补足轮能力缺口。若公明车辆段配置双轴不落轮床，则全线轮作业能力富余，且需对内湖停车场内的单轴不落轮床进行资产安置，以避免设备闲置。因此，设计人员考虑保留内湖停车场单轴不落轮床，并在公明车辆段配置1 台单轴不落轮床。由于内湖停车场保留了不落轮床，考虑到轮作业后须进行轮径调整，故保留其试车线，不做其他用途。（2）移动式架车机和转向架转盘。为满足整列车架车需要，内湖停车场临修线配置8 组移动式架车机。公明车辆段建成后，内湖停车场与公明车辆段之间的线路长约31 km，考虑到若列车在线路南段发生故障，无法及时送往公明车辆段进行临修处理，故保留内湖停车场的移动式架车机，用于临修作业，以实现对既有设备的最大化利用。该移动式架车机可与转向架转盘配合使用，实现转向架换端功能，减少车轮偏磨。（3）起重机。内湖停车场定/临修库设置了2 t和10t起重机各1 台。由于定/临修库前设置的不落轮床被保留，因此需保留2 t起重机以满足标准轮对吊装作业需求。同时，因内湖停车场仍具备临修作业功能，所以1 0 t起重机也无需搬迁。（4）其他设备。考虑到内湖停车场仍保留临修、璇轮等作业内容，蓄电池叉车、蓄电池搬运车、物资存储设备等辅助生产设备也无需搬迁和改造。从对上述工艺设备的处理可知，内湖停车场在过渡期后除承担配属车辆的停放、运用管理、清洁整备及日常检查等任务外，仍保留了某些车辆段功能，如临时故障处理、换件检修及均衡修的部分作业内容。3全自动运行相关功能设计3.1全自动运行分区深圳地铁1 3号线按照全线全自动运行的标准进行设计，内湖停车场为全自动运行停车场。其洗车线、停车列检线、双周三月检线及运用库前道岔区域为全自动运行区，定修线、临修线、调机工程车线为人工驾驶区。全自动运行区由车辆段控制中心（DCC）或OCC控制，DCC按照自动化运行要求设计。3.2全自动运行线路长度全自动运行线路长度需根据列车自动驾驶（ATO）系统保护区段的要求进行加长。其中，运用库停车列检线按1 线1 列位设计，长度为2（库前通道宽度）+2（检查坑与车头之间距离)+1 8 5.6(8 A编组列车长度)+1 5(安全距离）+2（车挡安装距离）+2.8（库尾通道宽度）=209.4m。洗车线采用咽喉区八字式布置，洗车牵出线有效长度增加安全距离1 5m。3.3全自动运行作业流程内湖停车场列车全自动运行作业流程如图2 所示。考虑到其受用地条件限制无法设置信号转换轨，且虽具备定/临修、轮及试车功能，但作业频率相对较低，可将场内线路全部划分为全自动运行区，如需开展定临修、轮及试车等作业，可在早晚高峰期之间无收发车作业时，将停车场信号系统降级为人工驾驶模式，通过人工驾驶或调机将列车从停车列检库牵引至相应区域进行作业，以实现定/临修、轮及试车功能。现代城市轨道交通9 1 2 0 2 3MODERNURBANTRANSIT7规划设计城市轨道交通全自动运行地下车辆基地设计研究与实践列检开启列车自动（自动洗车）入段列车入段3.4全自动运行安全防护运用库库前不设库门，以防止列车出人库时与库门碰撞。库内每2 股道设置1 处防护分区，采用金属围栏分隔。运用库库尾设库门，方便作业人员进入防护分区。当作业人员进入防护分区时，防护分区对应股道上的列车禁止移动。此外，停车场配置有综合自动化管理系统，对场内门禁系统进行统一管理，以确保作业人员的安全。金属围栏及实体墙在运用库中部设置门体，平时关闭，火灾等紧急情况时可联动开启，用于人员疏散。4消防设计4.1消防设计难点内湖停车场为地下停车场，主要存在以下消防设计难点。（1）目前暂无关于地下停车场环形消防车道排烟条件的明确规范。（2）受工艺布置及地面公园景观的限制，运用库无条件设置直通地面的安全出口。4.2消防设计方案针对上述消防设计难点，设计人员开展防火设计优化专题研究，形成了一套行之有效的消防设计方案，具体如下。自动入库降弓自动自动（自动洗车）入库次要出入口通往地下坡道地下消防车道顶板开孔主要出人口人员防护开关a列检/清扫消毒作业双周检开启人员降弓防护开关b双周三月检作业图2列车全自动运行作业流程4.2.1消防车道内湖停车场消防车道设置情况如图3所示。咽喉道岔区及办公管理区的洗车机棚及控制室、牵引降压混合变电所、综合楼、维修楼、物资仓库前均设置消防车道，以使消防车能够直接到达并开展救援。除洗车机棚控制室区域的消防车道宽度为4m外，其他区域消防车道宽度均不小于7 m。运用库环形消防车道上方顶板开孔率为30%，开口间距不大于6 0 m，其他区域消防车道上方顶板开孔率大于1 5%，开口间距不大于6 0 m。此外，综合楼、维修楼、物资仓库两侧设置开散下沉广场，以便人员疏散及消防救援。运用库环形消防车道外围设置消防疏散楼梯7 处，保证消防车道任意一点到疏散楼梯间的疏散距离不超过60m。在运用库环形消防车道最不利的4个角处增设消防电梯，以便消防队员快速到达火灾现场。消防疏散楼梯及电梯设置如图4所示。下沉广场回车场疏散楼梯、消防电梯图3内湖停车场消防车道设置自动休眠清扫消毒三月检列车唤醒例行试车列车自检进路开放进路开放发车出库自动出库8MODERNURBANTRANSIT9/2023现代城市轨道交通城市轨道交通全自动运行地下车辆基地设计研究与实践规划设计能区域采用合适的照明灯N次要出入口主要出人口4.2.2安全疏散设施停车场内运用库的使用功能明确，火灾危险性低，库内设置自动灭火系统。库区开向消防车道的门可作为人员向库外消防车道疏散的安全出口。库中的相邻防火分区之间设置甲级防火门，其可在某一防火分区着火时阻断火势蔓延，并成为人员借用相邻防火分区逃生的安全出口。库中任意一点至最近安全出口的最远行走距离不超过6 0 m。运用库安全疏散设施设置如图5所示。运用库内金属围栏上的门体设置门禁系统，并与火灾报警系统（FAS）联动。在正常情况下，该门不允许使用，保持常闭状态，以满足全自动运行防护分区要求；当火灾发生时，该门门禁系统由FAS系统触发并自动释放，实现对门体的开启操作。库内门禁设置如图6 所示。5舒适性及安全性设计5.1地下空间照明及自然采光设计在满足地下空间照明需求方面，内湖停车场设计人员通过选择合理的照明方式，在各个功具（所选灯具均为LED消防疏散楼消防疏散楼梯、电梯间消防疏散楼梯梯、电梯间消防疏散楼梯、电梯间消防疏散楼消防疏散楼梯消防疏散楼梯梯、电梯间图4消防电梯及疏散楼梯设置通向消防车道安全出口308图5内湖停车场运用库安全疏散设施设置（单位：m）防火水幕30行走距离最远点门禁系统借用安全出口图6 库内门禁设置（单位：m）光源），并准确控制照度、功率密度、亮度、炫光等各项照明指标，以达到舒适照明的目标。此外，设计人员还将地下空间照明与室内设计完美结合，充分利用照明手段分割或凸显建筑内部空间。其照明效果如图7 所示。在绿色节能方面，设计人员在尽可能降低照明功率密度以减少照明能耗的同时，充分利用环形消防车道开孔及下沉广场引人自然光源，践行绿色节能理念。内湖停车场共设置出地面楼51借用相邻防火分区安全出口51通向消防车道安全出口452101045防火墙现代城市轨道交通9/2023MODERNURBANTRANSIT9规划设计城市轨道交通全自动运行地下车辆基地设计研究与实践a办公区域照明b运用库区域照明C会议室区域照明梯间1 2 个、下沉广场3处（面积1 2 50 m）、风亭组3组、采光通风井2 2 组（面积2 7 0 0 m），既有效改善了作业人员的工作环境，又通过自然采光达到了节能降耗的目的。此外，内湖停车场设计人员还在设计中引入智能化理念，通过对不同环境实施有针对性的照明控制，实现智慧、节能、舒适照明。5.2地下空间通风空调设计内湖停车场的通风系统设置情况如下：运用库、变电所、消防泵房等设置独立的机械排风系统；设有气体灭火装置的环控电控室、弱电房间等设置气体灭火后排风系统；办公室、值班室等人员房间设置新风系统；公共卫生间设置机械通风系统，集中排出浊气。其空调系统设置情况如下：定/临修库、双周三月检库、调机工程车库等设置移