胡立翔
摘 要：针对城际轨道交通车辆基地总平面布置限制因素多、洗车效率不高、高速试车线设置困难等问题，以杭临城际上泉车辆基地设计为例，对城际轨道交通车辆基地总平面布局关键要点进行研究。通过对车辆基地功能定位、用地条件、限制因素、洗车及试车线设置方式等进行分析，提出总平面布置及竖向优化方案、类贯通洗车方案、多种敷设方式组合试车线设置方案，解决用地受限条件下高效洗车及高速试车线设置难题。实际应用表明相关方案可较大程度提升运营效率，为其他类似车辆基地设计提供参考。
关键词：车辆基地；总平面布置；洗车；试车；城市轨道交通
中图分类号：U279 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2024）14-0128-05
Abstract： In response to the problems of multiple limiting factors， low washing efficiency， and difficulty in setting up high-speed testing lines in the overall layout of intercity rail transit vehicle bases， this paper takes the design of Hanglin Intercity Shangquan Vehicle Base as an example to study the key points of the overall layout of intercity rail transit vehicle bases. By analyzing the functional positioning， land conditions， limiting factors， washing and testing line setting methods of the vehicle base， a general layout and vertical optimization plan， a similar through washing plan， and a combination of multiple laying methods for testing line setting are proposed to solve the problem of efficient washing and high-speed testing line setting under limited land conditions. Practical applications have shown that the relevant solutions can greatly improve operational efficiency and provide reference for the design of other similar vehicle bases.
Keywords： vehicle base; general layout plan; car washing; test drive; urban rail transit
杭州至临安城际铁路为《浙江省都市圈城际铁路近期建设规划》杭州地区4条城际铁路之一，线路全长34.9 km，设站12座，其中8个地下站，4个高架站，采用车速120 km/h的4辆编组B型车辆，全线设上泉车辆基地一座，占地面积24.14 ha。
城际轨道交通一般运行速度120 km/h及以上，全线往往仅设置一座车辆基地。车辆基地总图布置为车辆基地设计重点，其受选址条件、用地控制因素、功能需求和投资控制等多约束条件限制，总平面布置需综合考虑多方因素；同时仅一座车辆基地，运营单位对洗车等影响收发车的工艺布置更加关注；且为满足高速试车要求，试车线长度较长，试车线长度确定、敷设方式、总平面中位置关系等均需深化研究。
1 车辆基地总平面布置方案优化
1.1 车辆基地功能定位
城际轨道交通车辆基地功能定位的确定为设计前提条件，也是各城际轨道交通项目研究重点。《浙江省都市圈城际铁路近期建设规划》并未对车辆基地检修资源共享进行研究说明。杭州至临安城际铁路工程在绿汀路站与杭州地铁3号线、5号线换乘，并未设置联络线，不具备车辆大架修资源共享条件。结合车辆选型、杭州地区轨道交通线网资源共享情况等内容进行充分研究，上泉车辆基地定位为大架修车辆基地，大架修库近期建设，辅助检修车间按定修先期实施，预留转向架轮轴间等大架修检修设施，以降低近期工程投资。
1.2 选址及控制因素
车辆基地选址位于杭徽高速公路以南、规划玲珑路以东、锦溪以西的狭长地块，呈南北向布置的围合地块。车辆基地选址范围内地势北低南高，高差较大，自然地面标高在60.40～67.35 m，现状主要为农田，在段址中部分布有上泉村部分民房和少量厂房。
车辆基地选址需退避杭徽高速50 m、退避锦溪10 m、退避玲珑大路5 m等多种控制因素，车辆基地的总平面布局方案需结合周边控制因素合理布置。
杭徽高速公路跨锦溪桥梁，出入段线需从西侧既有桥跨中穿越，是直接限制出入段线平纵断面的控制因素。选址东侧的锦溪是上泉车辆基地的主要排洪设施，车辆基地总平面布置需与锦溪改造充分对接，避免对车辆基地总平面布置产生影响，同时满足车辆基地排水需要。选址北侧的杭徽高速公路的建筑控制线，建筑需进行合理退距。选址西侧是规划玲珑大道，是上泉车辆基地对外通行的主要道路，目前已完成初步设计，应结合车辆基地的布局，合理布局。
1.3 车辆基地总平面布置方案
车辆基地从功能、性质和工艺流程等方面进行了集约、整合，为适应狭长型用地条件，总图方案采用运用库与检修库倒装式布置，如图1所示。运用库设置于车辆基地用地南侧，为两列位尽端式布置，近远期分期实施。检修库倒装设置于运用库北侧，采用尽端布置方式，由大架修库、定修库、临修库、双周三月检库、静调库、吹扫库及辅助检修车间等组成，预留转向架轮轴间等大架修检修设施。
试车线设置于段址东侧，动调试验间设置于试车线旁。试车线紧邻锦溪布置，长度约2.4 km，采用路基、隧道形式，能满足B型车4辆编组120 km/h的试车要求。
厂前区位于出入段线西侧，布置有综合楼、物资总库等单体，综合楼内包含车辆基地办公用房、综合维修用房、食堂、浴室和司机公寓等生产办公设施。
结合车辆基地建设情况，东侧改移锦溪、西侧改移玲珑大道，同车辆基地工程同步实施。
1.4 车辆基地竖向设计方案优化
1.4.1 场坪标高设计
车辆基地场坪标高需满足相关规范、防洪标准、出入线纵坡、通段道路衔接及车辆基地工艺要求，同时需要考虑排水顺畅且兼顾填挖平衡。
上泉车辆基地紧挨锦溪布置，根据杭州至临安城际铁路防洪评价报告，改建整治河道的改道起点设计洪水位为64.93 m，上游最高洪水位为66.19 m。临安地区地势整体处于较缓的斜坡，南高北低，周边地势40.5～75.5 m，车辆基地所处地势标高为60.40～67.35 m，区域雨水主要经JDK685处涵洞收集后排入锦溪，整体被淹风险较小，场坪标高考虑排水顺畅及周边情况，确定为65 m。段内轨面标高即65.64 m。
此外车辆基地出入段线下穿杭徽高速桥后爬升至场坪，为保证接触网桥下净空，杭徽高速处轨面标高控制为61 m，出入线下穿杭徽高速后以135 m坡长，34.37‰上坡爬升至段内轨面65.64 m，坡度已接近规范极值35‰，即场坪也无法进一步抬高。综合以上情况，车辆基地内轨行区场坪标高确定为65 m是合理的。
1.4.2 竖向设计方案优化
车辆基地选址范围内地块南高北低起伏较大，如考虑统一场坪标高，厂前区回填部分回填高度将达到5 m，土石方工程量大，且地基处理难度大、易出现后期沉降。
为均衡车辆基地土方工程量，对综合办公区域进行竖向设计。检修库尾部到物资总库竖向标高从65.64 m降至61 m，道路纵坡为1%，土石方减少55 875 m3，仅土石方部分节省投资约350万元，减少土方回填及地基处理作业，加快建设速度、减少后期沉降可能，车辆基地竖向设计区域如图2所示，车辆基地综合办公区竖向标高如图3所示。
2 车辆基地洗车方式优化研究
2.1 洗车方式划分
洗车方式和车辆基地用地条件及总平面布置密切相关，目前车辆基地常见的洗车设置方式包括咽喉区通过式、与运用库并列通过式、咽喉区八字往复式和段内尽头式等方式。其中咽喉区通过式入段洗车方式无折返作业，配置1条洗车线、2组道岔，直接通过洗车，效率最高，但要求场地有足够的长度；与运用库并列通过式洗车，往往适用于1线3列位贯通式布置总图，洗车线与运用库并列布置，配置1条洗车线、2组道岔，洗车作业时折返1次，效率较高；咽喉区八字往复式、段内尽头式设置方式目前在实际工程中用地长度受限时应用较为普遍，配置1条洗车线、4组道岔，且需设置牵出线，虽能满足洗车需求，但洗车时均需折返2次，调车作业频繁，洗车效率低。
目前，杭州、长沙、武汉等地的轨道交通运营单位多次提出强烈要求，车辆基地洗车应尽量采用贯通式洗车方案，设计过程中应充分尊重并理解运营单位的合理诉求，在有限的条件范围内，充分调研实际运营情况，与运营单位加强沟通，实现运营所需功能。
图3 车辆基地综合办公区竖向标高
2.2 上泉车辆基地洗车方式优化
上泉车辆基地车辆基地总图方案运用库停车列检线采用1线2列位尽端式布置，咽喉区长度约180 m（车辆基地内第一个道岔至运用库咽喉区前的道岔），贯通洗车方式洗车库长度+两端各1列车长度+信号设备设置附加长度＞224 m，出入段线下穿杭徽高速后再爬出地面后接入车辆基地，因此车辆基地用地受限下无法实现咽喉区通过式贯通洗车。
结合用地条件，通过与运营单位充分对接，提出类贯通洗车方案，如图4所示。配属列车可从入段线经道岔1至洗车线完成洗车后再经道岔6进入运用库。传统贯通式洗车布置方案，道岔1至洗车库距离、洗车库至道岔6之间的警冲标距离≥1列车长度+信号设备设置附加长度。在用地长度受限的前提下，洗车库至道岔6长度不满足前述要求，列车从洗车库出库过程需占用道岔6，但该方案洗车效率仍明显高于八字线往复式布置方案，最终确定为施工图设计方案，即类贯通式洗车方案。图4为车辆基地类贯通式洗车布置方案。目前类贯通洗车方案已经在杭州地铁后续车辆基地设计中推广，使用效果良好，经统计分析，类贯通洗车相比八字往复式洗车效率提升约26%，较大幅度提升洗车效率。
3 车辆基地试车线设计方案优化
3.1 设计要求及思路
根据GB 50157—2013《地铁设计规范》规定，试车线的有效长度应根据车辆性能和技术参数及试车综合作业要求计算确定，试车线应为平直线路，困难时线路端部可根据该线段的试车速度设置适当的曲线。为保证新车及检修车辆系统调试及性能试验满足相关要求，车辆基地试车线应满足中速或高速试车需要。
城际轨道交通正线运营速度较快，杭临城际铁路工程运营速度为120 km/h，如满足全速试车对试车线长度要求较高。试车线设置条件及长度和车辆基地总平面布置密切相关，而试车速度是决定试车线长度的关键因素，条件允许的情况下运营希望试车线能满足全速试车要求。
《浙江省都市圈城际铁路近期建设规划》中4条城际线路，杭州至海宁城际运营速度为120 km/h，车辆基地试车线设计长度1.42 km，基本可满足90 km/h试车要求；杭州至富阳城际铁路工程运营速度100 km/h，车辆基地试车线设计长度1.25 km，可满足80 km/h试车要求；杭州至绍兴城际铁路工程运营速度100 km/h，车辆基地试车线设计长度1.74 km，可满足100 km/h试车要求。试车线设计速度相比运营速度低后，一般做法为检修后在试车线进行中速试车，然后利用正线天窗时间进行高速试车，受正线线路条件、站间距、天窗时间等限制，正线试车也较为不便。
杭临城际上泉车辆基地选址尾部为逍遥山，具备建设满足高速试车要求试车线条件，结合相关方意见，上泉车辆基地车辆基地试车线应按满足最高速度的120 km/h试验的要求进行设计，据此进行相关研究。
3.2 车辆动力性能参数
杭临城际采用车速120 km/h的4辆编组B型车辆，车辆动力性能如下：
1）启动平均加速度（0～60 km/h） ≥1.0 m/s2；
2）列车平均加速度（0～120 km/h） ≥0.5 m/s2；
3）常用制动平均减速度 ≥1.0 m/s2；
4）紧急制动平均减速度（120 km/h～0）≥1.2 m/s2；
5）最高运行速度（km/h） 120 km/h。
其余参数，车辆长度按82 m，试验惰行时间按5 s，试验安全距离按100 m计。
3.3 试车线长度计算
车辆按最高运行速度（120 km/h）计算试车线长度。
试车过程为车辆加速、惰行、减速、停车。
S=S1+S2+S3+S4+S5， （1）
式中：S为试车线长度，m；S1为启动距离，m；S2为惰行距离，m；S3为制动距离，m；S4为车身长度，82 m；S5为安全距离，100 m。
1）启动距离，即
， （2）
式中：S1为速度到60 km/h的启动距离，m；S”1为速度从60 km/h到120 km/h的启动距离，m；V0为启动速度值60 km/h；Vmax为速度值120 km/h；a1为启动平均加速度1.0 m/s2；a2为速度从0到120 km/h的平均加速度0.5 m/s2；t1为0到60 km/h的启动时间；t2为0到120 km/h的启动时间。
，
其中：0加速到60 km/h，按1.0 m/s2 计算，启动时间
从0加速到120 km/h，按0.5 m/s2 计算，启动时间
？驻t=t2-t1=66.67-16.67=50.0 s，
式中：？驻t为从60 km/h到120 km/h的时间差。
则60～120 km/h启动距离
启动距离
2）惰行距离，即
S2=Vmax·t， （5）
式中：t为惰性时间，按5 s计。
S2=Vmax·t=120/3.6×5≈166.67 m。
3）制动距离，即
式中：a3为常用制动平均减速度1.0 m/s2；t3为综合考虑惰行延迟和制动响应等待时间2 s。
因此，试车线长度
S=1 388.89+166.67+622.23+82+100=2 359.79 m，考虑两端设置缓冲滑动式车挡20 m，试车线长度共计需约2 400 m。
3.4 试车线设计方案
车辆基地试车线长度为2.4 km，且线路需平直才能满足高速试验要求。上泉车辆基地选址围合地块长度及宽度方向分别为907、225 m，多次组织现场探勘，并征求规划部门意见，经过对车辆基地试车线方案进行多轮比选，试车线选址利用车辆基地尾部逍遥山，其试车线平面为直线，纵断面为“一”字型坡，往大里程方向为上坡，坡度为3‰。采用路基段、U型槽段、矩形隧道段、马蹄形隧道段等多种组合型式，除路基段部分设置有3 000 m半径的曲线外，其余地段均为直线。
此方案有效地增加了车辆基地用地受限条件下满足高速试车的总图布局灵活性。杭临城际上泉车辆基地试车线为杭州地区唯一满足120 km/h高速试车的试车线，创新性采用“路基段+U型槽段+矩形隧道段+马蹄形隧道段”多种组合型式的敷设方式，解决用地受限情况下高速试车线设计难题。且因可满足120 km/h试车要求，运营公司除正常进行高速试车外，还将试车线部分时段租赁给车辆厂用做型式试验使用，一定程度增加运营收益，效果良好。
4 结论
本文以杭临城际上泉车辆基地为例，对城际轨道交通车辆基地总平面布置方案要点进行研究。对城际车辆基地功能定位、总平面布置方案、竖向设计方案进行研究论述，给出解决方案；创新性提出类贯通洗车布置方式，解决用地条件受限情况下洗车布置难题；采用“路基段+U型槽段+矩形隧道段+马蹄形隧道段”多种组合型式的试车线，满足城际铁路高速试车需求，且可社会化盈利，相关设计方案对其他城际轨道交通车辆基地设计具有较好参考价值。
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