物业开发车辆基地盖下新车运装方案研究

张邦力

(中铁第一勘察设计院集团有限公司 陕西西安 710043)

车辆基地作为城市轨道交通的大宗性用地，占地规模较大，进行物业开发或以车辆基地为中心进行TOD模式整体开发建设成为了今后车辆基地设计趋势[1]，不仅可提高土地资源的综合利用率及其经济价值，优化城市空间布局、塑造城市形态，也可增加财政收入，为城市轨道交通的发展提供了经济支撑与活力[2]。

车辆基地除了具有停车列检、检修维护、列车清洗、材料储发等功能外，还承担本线地铁车辆的运装功能。一般地铁车辆采用汽运方式，运至车辆基地内露天设计的装卸场处，通过双台汽车吊，协同操作进行装卸。通常装卸场由不小于40 m×15 m的硬化场地及专用的装卸股道组成[3]，装卸区域范围内要求竖向净空不小于18 m。

对于物业开发车辆基地来讲，为了提高物业开发经济效益及降低成本，盖板面积都尽可能地大且板顶面高度一般控制在9～15 m之间[4]，使得其盖下不具备采用常规的双台汽车吊方案设计条件。

另外，物业开发车辆基地盖下柱网密集，悬吊设备、管线众多，柱间距受梁截面经济合理性制约而无法设计成太大[5]，加之需考虑对上盖业态布置的影响等，地铁车辆运输流线、装卸场布置、装卸设备的选用等均受到限制，在盖下如何实现地铁车辆运装功能成为工程上亟待解决问题。

2.1 运装流程分析

目前，国内地铁车辆的运输主要有铁路、公路两种运输方式[6]，由于铁路运输具有其局限性，地铁车辆多采用公路运输方式。本文所研究分析的地铁车辆运装方案也是基于汽运方式，主要分析汽运至车辆基地后的运装流程。

车辆基地内运装流程:基地外运输→进入车辆基地→运输至装卸场→装卸设备就位→安装吊具→装卸车辆→工程车牵引→车辆连挂→车辆离场。

2.2 车型及主要参数分析

地铁车辆主要有工程车、电客车两大类[7]，经分析得出影响运装方案主要车辆技术参数有车体长度、车体宽度、车辆高度、自重，常用地铁车辆车型的主要技术参数[8-9]如表1所示。

表1 常用车型的主要技术参数

2.3 装卸场主要技术参数分析

地铁车辆装卸方式不同，所需装卸场地大小各有差异，影响装卸场大小的主要因素有运输流线设计、装卸方案、车型、汽运车尺寸、运输道路与装卸场间夹角等。装卸场有效长度:

式中，Lt为汽运拖车长度；
Lc为地铁车超出拖车长度；
Ls为装卸设备占用长度；
La为安全距离。

装卸场有效宽度:

式中，Kt为汽运车占用宽度；
Kt为装卸设备占用宽度；
Kd为作业操作距离；
Ka为安全距离。

3.1 运输流线研究

物业开发车辆基地内影响运输流线设计的主要因素有:车辆基地内道路宽度、道路坡度、汽运车转弯半径、运输道路净空、装卸场布置等。

道路宽度根据车辆基地内生产运输及消防所需进行设计，一般主干道设计宽为7 m，次干道设计宽为4 m，车辆基地内道路坡度不大于8%，在条件许可的情况下尽量在运输流线上避免设置坡度。

通过模拟得汽运车转弯半径与道路宽度、运输流线夹角关系如图1所示，可知，汽运车最小转弯半径不小于20.68 m。

图1 汽运车转弯半径模拟

一般盖下装卸场布置受到盖板高度、柱网跨度、股道布置等诸多因素制约，较难实现与运输流线平行且毗邻布置，存在一定的夹角，此夹角越大越不利于运输流线设计，会增加装卸场与运输道路之间的联络通道长度、宽度及转弯半径，增大连接口处通道两侧的柱间距，使得结构设计困难、增加造价，且不利于盖上业态布置。考虑到汽运车最小转弯半径、汽运车人工操作的难易程度及柱网布置等因素，经分析得此夹角取值范围宜为45°～60°，夹角大小的确定需结合装卸股道布置、柱网布置、结构设计跨度经济性等综合分析确定。

影响运输道路净空主要因素有汽运车拖车高度(走行轨顶面高)、地铁车辆高度等。

运输道路净空:

式中，Ht为汽运车拖车高度；
Hc为地铁车辆高度；
Ha为安全距离。

3.2 装卸设备方案分析

物业开发车辆基地盖下装卸方案研究需考虑所选装卸设备与盖板经济合理设计高度的匹配性问题。经分析，可用于装卸的设备有汽车吊[10]、龙门吊[11]以及双梁桥式起重机等，各方案分析如表2所述。

表2 盖下装卸设备方案对比

经对上述三种装卸设备方案综合比较分析后，得出在物业开发车辆基地盖下采用双梁桥式起重机装卸方案具有较大优越性。

4.1 主要设计参数分析

(1)地铁车辆参数

为使所设计的盖下车辆运装方案具有包容性，经分析后选取调车机车(电力)的自重、A型车的车体长度、钢轨打磨车的车辆高度等参数作为所研究的运装方案设计输入。

(2)汽运车参数

汽运车自重12～14 t；
额定载荷50 t；
车总长27 m、宽3 m，拖车轨顶面至地面距离1.2 m。

4.2 运装工艺方案设计

地铁车辆运装方案需与车辆基地其他功能布置进行统筹综合整体设计，本文以广州地铁21号线镇龙车辆段为例，阐述运装方案的具体设计及相关参数的分析及确定。

镇龙车辆段为广州地铁21号线车辆段及14号线知识城支线停车场共址合建的带有上盖物业开发的混合型基地，除了承担车辆基地相关功能，还承担21号线及14号线部分地铁车辆的运装任务。在总图设计前，对各功能进行了综合分析后，将装卸场与材料堆场合建，装卸线与材料装卸线L-38、L-39共用，不但可实现资源共享，节约占地面积，降低工程投资，也能提高设备利用率。

镇龙车辆段盖下装卸场布置及运输流线如图2所示，汽运车由段主出入口进入后，沿段内7 m宽主干道平直进入装卸场附近。由图1分析可知，汽运车在10 m宽运输通道转弯时，其运输道路内侧转弯半径模拟值为20.68 m，综合盖下柱网布置、结构跨度及汽运车操作便捷性等分析后，主干道内边缘与装卸场联络通道外边缘的道路连接转弯半径设计为25 m，联络通道宽度设计为10 m。

图2 盖下装卸场及运输流线布置

通过对股道L-38、L-39布置、柱网跨度、梁截面经济性研究分析后，装卸场与运输流线夹角设计为47°，运输流线采用“人”字形倒入式。

4.3 双梁桥式起重机主要技术参数分析

装卸场上方设置同轨的两台具备联锁功能的双梁桥式起重机协调操作来实现装卸功能。

(1)设备选型

双梁桥式起重机总起重量选取调车机车(电力)自重，同时应考虑到吊具重量、调机重心偏心问题、起重机结构尺寸大小等因素，建议选用结构尺寸较小的电动欧式双梁桥式起重机。

(2)轨长分析

双梁桥式起重机走行轨长度设计时应考虑车辆的起吊点间距、起重机占用长度等因素，其长度为:

式中，Nd为起吊点间距；
Nz为起重机占用长度；
Nc为止车档占用长度；
Na为安全距离。

(3)轨距分析

双梁桥式起重机走行轨距设计应综合考虑装卸场有效宽度、轨道布置、限界、柱截面大小等因素。

(4)轨面高度分析

双梁桥式起重机走行轨面高度设计主要考虑汽运车拖车高度、地铁车辆最大高度、吊具有效高度、起重机结构尺寸等因素，其高度为:

式中，Gd为吊具长度；
Gk为起吊高度；
Gx为吊钩极限位置与走行轨面间距；
Ga为安全距离。

4.4 效益分析

车辆基地采用常规两台协同操作的汽车吊装卸地铁车辆时，自运输车进入装卸场始至车辆卸载完成，所需时间为90～110 min/辆，费用约为1万元/辆。

所研究设计的物业开发车辆基地盖下新车运装方案经陕西省科学技术情报研究院科技查新，此卸车工艺设计方案在国内物业开发车辆段盖下应用尚属首次[12]。经在广州地铁21号线镇龙车辆段实践应用，测得需时间为50～60 min/辆，费用约为0.1万元/辆。

广州地铁镇龙车辆段承担着广州地铁21号线及14号线知识城支线的地铁车辆的新车装卸任务，两线配属车辆共计504辆，均在镇龙车辆段盖下完成运装。则镇龙车辆段地铁车辆盖下装卸较传统汽车吊装卸方案节省费用约453.6万元，节约时长约336 h。

(1)模拟得出车辆基地内汽运车转弯半径与路宽、运输流线与装卸场夹角关系，建议运输道路转弯半径设计取值为25 m，夹角取值范围为45°～60°，夹角大小的确定需结合装卸股道布置、柱网布置、结构设计跨度经济性等综合分析确定。

(2)为确保盖下柱网布置、柱间距、结构跨度经济合理，及便于盖下运输道路与装卸场衔接顺畅，提出盖下运输流线采用“人”字形倒入式。

(3)采用双台具备自动联锁功能的双梁桥式起重机在盖下装卸地铁车辆工艺设计方案，有效解决了物业开发车辆基地盖下新车运装的技术难题。

(4)分析计算得出盖下运输道路净空不应低于5.6 m；
装卸场大小需根据车型具体计算确定，对于A型车，建议装卸场有效长、宽分别不小于49 m、9 m。

(5)装卸设备可选电动欧式双梁桥式起重机，有效降低盖板高度及对上盖业态布置影响；
考虑车辆重心偏心问题，建议总起重量大于车辆自重6～8 t；
走行轨长及走行轨距需根据相关影响因素具体计算分析确定，建议走行轨高设计取值为10.5 m，装卸场区盖板顶面高可设计为14.5 m。

(6)与常规采用的汽车吊装卸方式相比，装卸效率提高40%，费用降低90%，技术、经济效益显著。