天津地铁4号线车辆基地工艺设计创新

摘" 要：天津地铁4号线车辆基地是天津首个实现智能运维的车辆基地。设计中结合《中国城市轨道交通智慧城轨发展纲要》智能运维安全的要求，以车辆运用检修为核心，构建车辆智能运维平台，创新设计基于地坑式架车机的车辆称重工艺、基于移车台的车辆调头工艺、基于洗车机的淋雨试验工艺和电机检修信息化流水线等新技术、新工艺、新设备，为智慧车辆基地的设计提供参考。

关键词：地铁；车辆基地；工艺设计；智能运维；大架修

中图分类号：U231" " " 文献标志码：A" " " " " 文章编号：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

车辆基地是地铁建设项目中的重要组成部分，占工程总投资的比例较大，是地铁建设的主要控制环节之一。其中大架修车辆基地的设计规模、占地面积、建筑面积最大，工艺设计最为复杂。大架修车辆基地工艺设计应以车辆运用检修为核心，贯彻“以人为本”的设计理念，以提高检修效率、提升检修质量、降低运维成本和保证行车安全为目的，建立智能运维和安全保障体系，以适应《中国城市轨道交通智慧城轨发展纲要》[1]提出的新一代城市轨道交通智慧城轨的要求。

1nbsp; 车辆基地简介

天津地铁4号线民航大学车辆基地是天津地铁首个实现智能运维的车辆基地，其功能定位为线网性大架修基地，负责天津地铁4、11、13号线车辆的大架修任务，大架修规模为5列位。车辆采用B型车，不锈钢车体，初、近期采用6辆编组，4动2拖，远期扩编为8辆编组，6动2拖。

车辆基地选址位于东丽区津滨高速公路南侧，用地呈直角梯形状，四周均有市政规划道路。车辆基地位于天津滨海国际机场第1跑道空域控制范围，限高14.5 m，车辆基地占地约36 hm2，总建筑面积约12万 m2。

2" 车辆基地总平面设计

车辆基地总平面采用并列尽端式布置，库前咽喉区采用简约结构设计，总平面布置紧凑，工艺顺畅，有效利用了土地，在满足使用功能的前提下，设计大量景观绿化，以满足海绵城市要求。车辆基地鸟瞰图如图1所示。

车辆基地以车辆运用、检修库房为中心进行设计，运用组合库包括镟轮库1股道，停车列检库线20股（40列位），双周三月检库线3股（3列位），采用尽端式布置，位于段址东侧，全部股道与出入段线顺接，双周三月检线具备收发车条件。运用组合库南侧设检修组合库，检修组合库包括大架修库线3股、定临修库线3股、静调库线1股和吹扫库线1股。运用组合库的西侧设置工程车库线3股道，均与出段线顺接。运用组合库北侧设有备用停车线2股，作为线网性大架修车辆待修及修竣后的存放使用。设平板车线1股，材料线兼卸车线1股，一侧设有材料装卸场地，同时作为新车的装卸使用。洗车库采用“八”字线形式布置在入段线一侧，比贯通式方案减少了咽喉区长度，比尽端式方案减少了车辆段用地宽度，并且有效利用了出入段线与试车线之间的夹心地[2]。受用地条件限制，结合地块形状因地制宜，试车线设置部分曲线[3]，既可以满足最高运行速度试车要求，又避免了对规划道路的调整，节省了用地。

车辆基地总平面布置简约紧凑，用地指标折合为882 m2/车，远小于建标104—2008《城市轨道交通工程项目建设标准》大架修车辆段1 000 m2/车的用地指标[4]。车辆基地总平面布置如图2所示。

3" 车辆基地工艺设计创新

3.1" 构建车辆智能运维平台，实现车辆基地智能运维

以车辆运用检修为核心，构建由车辆在途智能监测系统、车辆轨旁智能检测系统、安全生产管理系统、司机管理系统和车辆检修管理系统等组成的车辆智能运维平台，运维平台充分采集从车辆在线运行到车辆入库检修维护全过程的数据，包括车辆运行状态及故障数据、轨旁检测数据及车辆维修和管理数据，通过建设数据综合分析中心，为列车运营调度及车辆检修提供基于数据支撑的辅助决策内容，支撑车辆调度运营及生产管理与业务流转[5]。提高列车运营可靠性、行车安全性，以及检修效率、检修质量，降低人员投入，减少管理成本，为天津地铁4号线的安全运营提供重要保障。其体系架构如图3所示。

1）车辆在途智能监测系统由走行部检测诊断系统、车门智能化管理系统、弓网监测系统和智能化列车网络系统等组成，通过对直接影响行车安全的关键系统与部件进行动态监控，根据所获得的列车及主要部件数据，对列车自身状态进行评估，给出预警和报警信息，并通过“车-地”传输网络将数据传输到车辆段数据中心，对列车的运行状态进行综合评估，对车辆关键部件的维修维护提出指导意见，以保证地铁车辆安全运行。

2）在车辆段咽喉区设置车辆轨旁智能检测系统，自动检测通过列车的轮对几何尺寸、踏面状态、轮对磨耗分析和预警等，自动检测受电弓碳滑板磨耗、状态检查、弓网监控等，通过图像识别、机器视觉等方式，发现故障、缺陷及问题，实现部分人工列检作业的机器替代，节省人力成本，提高检修效率，提升整车检修质量。

3）通过可视化接地系统、安全联锁系统、平台监控系统、调车防撞预警、收发车条件判定、安全警示及视频联动监护等，对车辆段整体作业安全进行实时监控，对作业人员实时管理，实现人机联控确保各项生产作业安全。

4）通过出乘派班管理系统、司机状态监控系统、司机应急处置培训系统等，实现对司机智能综合管理、在线状态监测、能力状态评估，保证行车安全。

5）车辆检修管理系统采用智能化手段，全过程记录检修人员作业，全面获取维修状态信息并数字化，实现维修作业过程中生产调度、设备管理、检修管理和物资管理等多系统的统筹和协同联动。

3.2" 采用基于地坑式架车机的车辆称重工艺

民航大学车辆段为线网性大架修基地，4号线车辆远期为8辆编组，年检修车300辆，大架修任务繁重。设计中对大架修工艺进行创新设计，提出基于地坑式架车机的车辆称重工艺，将称重设备与地坑式架车机结合设计，将称重线与分解组装线合二为一，即分解组装线同时具备单车称重功能，车辆在进行检修作业之后、编组之前，首先进行称重作业，符合要求后进入相应台位等待编组。较传统工艺取消了车辆转线至称重线的步骤，减少了车辆转线次数，优化了工艺流程，减少了车辆检修工时，可有效提高作业效率。

该设计方案可对整列车8辆编组车辆在不解编状态下同步架车作业，不需要对整列车组进行任何前期的拆装工作，转向架举升柱采用弯臂式结构，可满足对任一台转向架实施整体拆装更换作业，以任意顺序推出转向架[6]。设备组成包括称重单元、车体举升系统、转向架举升系统、控制系统、测量系统及钢结构等部件，称重时每个称重单元分别对应地铁车辆的一个车轮。该方案既能满足架车功能又能完成对车辆的称重作业，并且取消了检修库内的称重线及专用称重设备，缩减检修库规模，减少建筑面积，节省土建及设备投资。建成后的地坑式架车机如图4所示。

3.3" 采用基于移车台的车辆调头工艺，解决车辆调头问题

民航大学车辆段用地紧凑，没有设置灯泡线或三角线的条件，无法实现车辆调头功能[7-8]。为解决车辆轮对偏磨问题[9]，创新设计车辆调头工艺，提出基于移车台及转盘的地铁车辆调头工艺，将移车台与转盘进行结合设计，使车辆转线功能与车辆调头功能有效结合，通过转盘完成单节车辆的调头，经编组后即可实现整列车的调头功能。具体作业流程如图5所示。

转盘设置在移车台浅坑内，移车台与转盘相互独立，既可以完成转线作业，也可以完成调头作业，无须增加车辆段用地，不占用大库其他空间，无须增加建筑面积，对车辆段总平面及大库平面布局无影响，既实现了列车调头功能，有效减少轮对偏磨问题，降低轮对镟修频次，延长轮对使用寿命，降低运营成本，又节省了土建及设备投资，节省设置灯泡线或三角线的用地。建成后的移车台及转盘如图6所示。

3.4" 淋雨试验工艺设计

电客车在大架修后需进行淋雨试验[10]，结合淋雨试验和洗车作业的特点，提出基于洗车机的淋雨试验工艺，将淋雨试验与洗车机功能进行结合，车辆淋雨试验功能可以与洗车作业同时进行，也可以单独进行，便于车辆大架修完成后进行车辆密封检查试验。淋雨试验设备设置于洗车库内，在龙门架上按列车断面形状设有2组喷水管，每组管分布有39个喷嘴，2组共78个喷嘴，可单组使用，也可双组使用，每组可调整流量，调整出口压力。

淋雨试验设备与洗车机集成后其控制室、烘干设施、热风幕、水箱和中水处理系统等辅助设施均可共享。不仅可以取消检修库内的淋雨试验线及房屋，缩减检修库规模，减少建筑面积，又可以节省土建及设备投资。洗车库淋雨试验如图7所示。

3.5" 采用电机检修信息化流水线，提高检修效率

民航大学车辆段年检修电机约800台，检修工作量大。在电机检修中引入信息化流水线，采用自动化和信息化相结合的检修作业方式，通过采用AGV自动运输、智能组装机器人、数字化检修管理系统等，搭建由应用层、数据层、网络层和执行层组成的信息化检修系统，实现人员、配件、设备、AGV小车及电机检修的自动化管理，实现牵引电机大架修检修作业、托盘的分配、工位间的自动运输，并自动生成检修记录及数据管理。

电机检修工艺布局共分为收入区、分解区、清洁区、组装区和试验区共五大区域。采用2台潜伏顶升式AGV小车，用于物料在不同工位的运转。采用托盘作为运载工具，每个工作站配托盘专用支架，用于承载托盘，并形成工作平台。电机检修信息化流水线促进电机检修的自动化和信息化管理，既提高作业效率，降低劳动强度，又便于管理，提高管理水平，给检修作业带来便捷。电机检修信息化流水线如图8所示。

4" 结束语

车辆智能运维安全的理念在车辆基地的设计中将逐步得到应用，以车辆运用检修为核心，天津地铁4号线车辆基地首次探索车辆智能运维及信息化管理，工艺设计中采用的新工艺、新技术、新设备应用效果良好，降低了投资及运营成本，减少了检修工作量，降低了劳动强度，提高了车辆基地运用检修效率和管理水平，提高了列车运营可靠性和安全保障。

参考文献：

[1] 中国城市轨道交通协会.中国城市轨道交通智慧城轨发展纲要：中城轨[2020]10号[S]．北京：中国城市轨道交通协会，2020.

[2] 张雄，李剑虹.论地铁车辆段洗车线布置型式及能力分析[J].铁道工程学报，2007（6）：75-79.

[3] 薄海青.地铁车辆段试车线长度精确计算[J].铁道标准设计，2012（12）：116-120.

[4] 城市轨道交通工程项目建设标准：建标104—2008[S].北京：中国计划出版社，2008.

[5] 朱健伟.基于智慧城轨的地铁车辆基地设计需求与关键技术[J].城市轨道交通研究，2022（12）：229-233.

[6] 马晓彤．天津地铁1号线车辆段、停车场工艺设计[J].铁道标准设计，2009（7）：114-117.

[7] 于校然.关于地铁车辆偏磨解决措施及调头换向需求的分析研究[J].探索科学，2019（8）：256-257.

[8] 刘俊.跨座式单轨调头线设计[J].铁道勘查，2017（2）：78-82.

[9] 胡奎.地铁工程车辆转向架轮对偏磨故障分析及建议[J].技术与市场，2013，20（2）：15-16.

[10] 何宗华，汪松滋，何其光．城市轨道交通车辆运行与维修[M]．北京：中国建筑出版社，2006.

作者简介：魏强（1984-），男，硕士，高级工程师。研究方向为铁路及城轨车辆工程。