李致勇

（中鐵華鐵工程設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司軌道交通設(shè)計(jì)院，北京 100071）

車輛段（停車場）是軌道交通運(yùn)營的后勤基地[1]。本文以蘇州地鐵6 號線滸墅關(guān)車輛段站場設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，對在極端緊張的用地條件下出入段線、咽喉區(qū)線路布置、全自動(dòng)駕駛功能分區(qū)等情況進(jìn)行分析，“巧妙”實(shí)現(xiàn)了滿足全自動(dòng)無人駕駛功能需求的站場設(shè)計(jì)方案，在當(dāng)今土地資源稀缺的背景下尤其具有現(xiàn)實(shí)意義。

1 中國常規(guī)車輛基地的概況分析

1.1 中國常規(guī)車輛基地的用地規(guī)模

目前部分城市地鐵車輛基地占地面積普遍是25～40 hm2，《城市軌道交通工程項(xiàng)目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定，地鐵A、B 型車大架修車輛基地用地指標(biāo)為1 000 m2/車，定修級車輛基地為900 m2/車，同時(shí)分析中國內(nèi)地現(xiàn)有部分車輛基地的用地情況，如表1所示。

表1 部分城市地鐵車輛基地用地規(guī)模[2]

通過以上對比可看出，中國定修級及以上規(guī)模的地鐵車輛基地用地指標(biāo)基本在1 000 m2/車，說明一般情況下每個(gè)車輛基地的建設(shè)均需要大量的土地資源，而當(dāng)今“十分珍惜、合理利用土地和切實(shí)保護(hù)耕地”已成為中國的基本國策，所以在車輛基地的建設(shè)中節(jié)約土地資源往往顯得極為重要。

1.2 全自動(dòng)無人駕駛車輛基地的基本需求

全自動(dòng)無人駕駛車輛基地需要根據(jù)作業(yè)需求將車輛基地劃分為全自動(dòng)駕駛區(qū)和人工駕駛區(qū)，自動(dòng)駕駛區(qū)包含出入段線、停車列檢線、洗車線，雙周/三月檢線根據(jù)工藝布局既可以位于全自動(dòng)無人駕駛區(qū)也可以位于人工駕駛區(qū)，試車線應(yīng)按照自動(dòng)駕駛區(qū)進(jìn)行防護(hù)但也應(yīng)具備人工駕駛的工況，其余工程車線、靜調(diào)線、臨修線、吹掃線等位于人工駕駛區(qū)[3]。

2 極端用地條件下車輛基地的設(shè)計(jì)

2.1 滸墅關(guān)車輛段工程概況

蘇州地鐵6 號線工程線路全長36.12 km，全線設(shè)一段一場，分別為滸墅關(guān)車輛段和桑田島停車場。其中滸墅關(guān)車輛段用地選址位于6 號線線路起點(diǎn)蘇州新區(qū)站西北側(cè)地塊內(nèi)。全線采用全自動(dòng)無人駕駛系統(tǒng)，6號線車輛段與3 號線車輛段共址合建。該選址共計(jì)長1 400 m，寬250 m，占地面積36.61 hm2。目前3 號線車輛段已征用地31.44 hm2，6 號線車輛段需新征用地約5.17 hm2，實(shí)際用地一共僅有10 hm2，具體段址如圖1所示。

圖1 滸墅關(guān)車輛基地段址圖

2.2 功能定位

根據(jù)蘇州市軌道交通線網(wǎng)設(shè)定，3、6 號線車輛段同址共建于新區(qū)滸墅關(guān)鎮(zhèn)，其中3 號線車輛段功能定位為廠架修段，6 號線滸墅關(guān)車輛段為定修段，承擔(dān)6號線車輛運(yùn)用、停放、清洗、周月檢等日常維修保養(yǎng)任務(wù)。經(jīng)計(jì)算6 號線用地指標(biāo)僅為665.4 m2/車，僅為中國常規(guī)車輛基地用地指標(biāo)的66%，用地條件極端緊張。

2.3 出入段線設(shè)計(jì)

滸墅關(guān)車輛段出入段線設(shè)計(jì)為雙線，由蘇州新區(qū)火車站站前正線接軌，順沿城際路向北敷設(shè)，后以半徑為600 m 的曲線向西北方向繞行避開既有的瀏沽涇橋，下穿橋下河床及既有道路滸楊路再正對車輛基地用地邊界進(jìn)入滸墅關(guān)車輛基地。出入段線全長1 340 m，設(shè)置有4 處平面曲線，最小曲線半徑為600 m，最大坡度為35‰[4]。其方案如圖2所示。

圖2 出入段線方案

2.4 極端用地條件下車輛基地站場線路咽喉區(qū)功能需求解決方案

由于3 號線車輛段規(guī)模較大且已設(shè)置了一條試車線，有效長度達(dá)到1 200 m，可研及總體設(shè)計(jì)階段方案均為利用3 號線車輛段試車線來滿足6 號線車輛段試車的功能需求，線路咽喉區(qū)僅需設(shè)置2 條出入段線滿足車輛出入即可。但后續(xù)深化設(shè)計(jì)考慮6 號線全線為全自動(dòng)無人駕駛線路，信號系統(tǒng)較常規(guī)的人工駕駛3號線線路有所區(qū)別。同時(shí)根據(jù)運(yùn)營使用需求，建議增設(shè)6號線試車線使得3/6號線車輛段的運(yùn)營管理更加獨(dú)立及完善。從段址圖可以看出6 號線車輛段線路咽喉區(qū)本就狹窄緊張，而增設(shè)試車線導(dǎo)致用地條件的極端緊張進(jìn)一步加劇，是本車輛段的“卡脖子”工程。

根據(jù)GB 50157—2013《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》，試車線的布置需要1 km 左右的集中用地，從段址圖可看出試車線的設(shè)計(jì)只能利用線路咽喉區(qū)狹長地帶，與此同時(shí)3號線車輛基地既有道路緯三路已經(jīng)實(shí)施，路邊有多根弱電及給水管線，從管線外側(cè)距離用地紅線僅有21 m寬，需要布置2 條出入段線、1 條試車線共3 條線路。對于接觸網(wǎng)、排水溝、信號管線、電力管溝、圍墻、試車線防護(hù)柵欄等配套工程的設(shè)計(jì)也因地段極端狹窄導(dǎo)致設(shè)計(jì)實(shí)施難度巨大。最終咽喉區(qū)平面布置如圖3所示。

圖3 咽喉區(qū)平面布置圖（單位：m）

經(jīng)論證為保護(hù)3 號線車輛段的運(yùn)營，不破壞其既有消防道路緯三路及既有管線，6 號線車輛段咽喉區(qū)采取拉森鋼板樁支護(hù)的方式保護(hù)3 號線車輛段既有設(shè)施。電纜溝、信號溝進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)，分別縮短凈寬至0.8 m和0.4 m 并加深凈深的方式滿足其功能。試車線接觸網(wǎng)基礎(chǔ)貼建于信號管溝及電纜溝，且與線路中心線的距離由常規(guī)的2.5 m 縮短至2.3 m。排水槽設(shè)于試車線與出段線之間，滿足3 條線路排水需求。河道原有擋水駁岸改建為擋土墻滿足線路路基穩(wěn)定性需求，并將入段線信號管線緊貼擋土墻埋設(shè)，如圖4所示。

圖4 咽喉區(qū)斷面圖（單位：mm）

綜上可見咽喉區(qū)設(shè)置3 線路已經(jīng)是極限，與常規(guī)全自動(dòng)駕駛車輛基地相比，滸墅關(guān)車輛段不具備單獨(dú)布設(shè)洗車牽出線、轉(zhuǎn)換軌牽出線的用地條件，需尋求其他方式滿足車輛基地洗車牽出及全自動(dòng)駕駛模式轉(zhuǎn)換的功能及需求。

2.5 站場平面設(shè)計(jì)

由于用地條件極端緊張，平面布置采用“并列”方式布置，以停車列檢庫和雙周/三月檢庫為主體，洗車庫貼建于停車列檢庫的東側(cè)，鏇輪庫平行并列布置于雙周/三月檢庫的西南側(cè)；工程車庫和材料棚平行并列布置于鏇輪庫的西南側(cè)。其中停車列檢庫、雙周/三月檢庫及洗車庫納入全自動(dòng)無人駕駛區(qū)域，鏇輪線、工程車庫線、材料棚線、試車線納入人工駕駛區(qū)域。轉(zhuǎn)換區(qū)域布置于出段線其中的一段軌道上。具體布置及全自動(dòng)駕駛模式分區(qū)如圖5所示。

圖5 站場平面布置圖

分析研究該車輛段線路咽喉區(qū)的狹長特點(diǎn)，可以利用入段線其中的一段兼作洗車牽出線，如圖5所示，同時(shí)將出段線的其中一段線路兼作轉(zhuǎn)換軌，如圖6所示。盡管咽喉區(qū)用地狹窄僅能勉強(qiáng)設(shè)計(jì)3 條線路，但利用其狹長的特點(diǎn)，加強(qiáng)運(yùn)營管理靈活使用出入段線，巧妙地利用其兼作轉(zhuǎn)換軌和洗車牽出線，既能實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)與人工駕駛模式的轉(zhuǎn)換又能實(shí)現(xiàn)洗車牽出的功能，同時(shí)線路咽喉區(qū)還獨(dú)立設(shè)有一段有效長度1 km 的試車線，滿足了全自動(dòng)駕駛車輛基地的功能及要求。

圖6 駕駛模式功能分區(qū)圖

2.6 室外綜合管線設(shè)計(jì)

2.6.1 納入綜合管溝的管線種類分析

室外綜合管線設(shè)計(jì)通常是車輛基地的設(shè)計(jì)難點(diǎn)，也是車輛基地的“矛盾沖突”工程。滸墅關(guān)車輛段涉及排水溝、供電電纜溝、供電管線、接觸網(wǎng)、通信管線、信號管線、FAS/BAS 管線、動(dòng)照管線、給水管、消防水管、生產(chǎn)廢水管、生活污水管、屋面排水管、電纜溝排水管、自動(dòng)噴淋給水管、散水排水管、地下室壓力排水管、燃?xì)夤艿裙芫€、管溝或構(gòu)筑物。由于滸墅關(guān)車輛段用地條件極端緊張，管線數(shù)量種類眾多，傳統(tǒng)的管線平面布置在狹窄地帶無法實(shí)施，需考慮綜合管溝整合管線節(jié)約占地空間。目前國內(nèi)外進(jìn)入綜合管溝的工程管線主要有電力電纜、電信電纜、給水管線、供冷供熱管線等，燃?xì)夤艿馈⒂晡鬯艿赖纫话爿^少進(jìn)入[5]。對車輛段何種管線可入綜合管溝的分析如下。

供電、動(dòng)力照明管線：電力管線納入綜合管溝需要解決的主要問題是防火防災(zāi)、通風(fēng)降溫；管溝內(nèi)需要設(shè)置相應(yīng)的通風(fēng)、防火滅火等配套設(shè)施，相應(yīng)地?cái)U(kuò)大管溝的占地面積影響其他管線敷設(shè)且每延米造價(jià)較高，故不考慮將電力管線納入綜合管溝。

通信信號、FAS/BAS 管線：各類弱電管線納入綜合管溝的主要問題在于解決信號干擾等問題。通過物理屏蔽等技術(shù)措施，可以有效避免干擾現(xiàn)象的發(fā)生。

給水管、消防管：進(jìn)入綜合管溝的給水管及消防管要考慮管道的檢修與安裝空間，同時(shí)在管道漏水時(shí)需排除積水，通過合理布置管溝空間和設(shè)置排水措施后，給水管道進(jìn)入綜合管溝就沒有技術(shù)問題。

燃?xì)夤埽涸趪鴥?nèi)綜合管溝的設(shè)計(jì)規(guī)范中，要求燃?xì)夤懿捎脝为?dú)設(shè)倉獨(dú)用的形式進(jìn)入綜合管溝，從經(jīng)濟(jì)性和安全性角度考慮，本工程不考慮將燃?xì)夤芗{入綜合管溝，采用傳統(tǒng)直埋方式敷設(shè)。

重力排水管線：車輛段內(nèi)室外排水管道采用雨、污分流制，這2 種管線均為重力流，口徑較大且埋深較深；此外，重力排水管其檢修等要求使綜合管溝斷面大為增加。從技術(shù)難度和經(jīng)濟(jì)合理性上考慮，本工程不考慮納入綜合管溝。

因此，本工程最終確定的納入綜合管溝的管線為給水管線（含市政、消防、噴淋）及通信、信號、FAS/BAS等弱電管線。

2.6.2 綜合管溝斷面設(shè)計(jì)

本綜合管溝工程采用矩形倉布置，管溝標(biāo)準(zhǔn)斷面凈尺寸為1.8 m（寬）×2.0 m（高），單倉布置。綜合管溝內(nèi)可容納1 根DN100 mm 高壓給水管、1 根DN150 mm 市政給水管、2 根DN150 mm 室內(nèi)消防管、2根DN150 mm 自動(dòng)噴淋管、1 根DN80 mm 雨水回用管、通信電纜槽等，綜合管溝內(nèi)部具體布置如圖7所示。

圖7 綜合管溝斷面圖（單位：mm）

2.6.3 綜合管溝平面布置

車輛段內(nèi)室外管線的干管大致與段內(nèi)道路平行布置，綜合管溝布置在道路邊綠化帶下，可保證弱電和給水的主要管線均納入綜合管溝，管溝主體覆土為1.0 m，管溝內(nèi)采用分段找坡來實(shí)現(xiàn)內(nèi)部排水功能。在運(yùn)轉(zhuǎn)樓和運(yùn)用庫左側(cè)管線眾多情形下設(shè)綜合管溝，在極端用地條件下滿足了管線敷設(shè)要求，節(jié)約了用地，如圖8所示。

圖8 綜合管溝平面布置圖

3 結(jié)論

本文以蘇州地鐵6 號線滸墅關(guān)車輛段為例，詳細(xì)分析了當(dāng)今土地資源緊缺，遇到無法滿足正常用地規(guī)模及線路布置條件的極端情況時(shí)，全自動(dòng)無人駕駛車輛基地可以采取的設(shè)計(jì)方法和解決功能需求的方案，并得出以下結(jié)論：①實(shí)現(xiàn)車輛基地全自動(dòng)無人駕駛的功能，其站場平面設(shè)計(jì)需要有明確的功能分區(qū)：全自動(dòng)區(qū)域、人工駕駛區(qū)域、轉(zhuǎn)換區(qū)域。②在極端緊張的用地條件下轉(zhuǎn)換區(qū)域可不設(shè)在單獨(dú)的線路上，可利用出入段線其中一段線路兼作轉(zhuǎn)換軌，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換功能。③在極端用地條件下無法單獨(dú)布設(shè)洗車牽出線時(shí)，加強(qiáng)運(yùn)營管理利用出入段線其中一段兼作洗車牽出線滿足牽出功能。④在線路咽喉區(qū)極窄情況下可進(jìn)行管溝、管線、接觸網(wǎng)等構(gòu)筑物“貼建”特殊設(shè)計(jì)。⑤極端用地條件下廠前生活區(qū)的管線布置可采取綜合管溝的形式整合弱電、給水等多類管線集中布置，節(jié)約用地，滿足車輛段的功能需求。