城市轨道交通车辆段站场设计研究与实践

罗伟钊

（中国铁路设计集团有限公司，天津 300308）

车辆段是城市轨道交通运营的后备、后勤及综合管理基地，通常包含停车列检库、定临修库、大/架修库、综合维修中心、物资总库、培训中心及必要的生产生活设施[1]，是城市轨道交通系统的重要组成部分。在站场设计中，确定车辆段的选址、场坪高程、总平面布置等核心要素，是确保车辆段满足各项功能需求、后期正常生产运营的基础，是设计过程中的关键环节。本文结合深圳市轨道交通14号线工程昂鹅车辆段设计实例，探讨车辆段场坪高程设计、全自动化运行车场总平面布置、车辆段道路设计等站场设计问题，以期为类似工程项目车辆段站场设计提供参考和借鉴。

1 工程概况

深圳市轨道交通14号线工程全长50.3 km，是一条全自动化运行、设计速度为120 km/h的城市轨道交通快线，全线设车辆段和停车场各1座。其中，昂鹅车辆段与终点站沙田站接轨，位于坪山区坑梓街道沈海高速公路以北、沙田北路以西、李屋路（规划）以南、廖田路（规划）以东区域内，占地面积40.04 hm2。场地东侧、南侧为既有厂房、民房，西南侧多为鱼塘，中部区域为堆土区、空地、荒地，北侧主要为林地。该车辆段为地面设置，并预留上盖物业开发条件。其功能定位为线网大/架修车辆段，承担14号线及规划21号线车辆的大/架修任务，以及14号线车辆的定修、部分临修、双周/三月检、停车列检任务，共设置停车列检20线40列位（其中4线8列位为预留），大/架修5.5列位[2]。

2 车辆段场坪高程设计

2.1 影响因素

场坪高程设计是确保车辆段运营安全的基础，是保证车辆段路基强度、稳定性、耐久性的重要前提，也是控制车辆段填挖方量、支挡工程量和投资的重要因素，需要综合考虑段址区域的百年一遇洪涝（潮）水位、线路条件、地形地貌、场地雨水排放、周边道路连接及工程投资等多方面的因素。

（1）防洪防涝要求。车辆段站场线路的路肩高程应根据段址区域的百年一遇洪涝（潮）水位高程确定。考虑洪水影响和防淹要求，沿海或沿江河地区车辆段与综合基地的线路路肩设计高程不应小于百年一遇洪涝（潮）水位高程、波浪爬高值和安全高度之和。

（2）线路条件。出入线连接正线和车辆段，通常从地下过渡到地面，需要设置纵向坡度以克服较大高差；此外，其设置还会受到各种控制因素的影响。根据GB 50157-2013《地铁设计规范》[3]要求，出入线最大纵坡为35‰；车场内的库线宜设在平坡道上，咽喉区道岔坡度不宜大于3‰。

（3）地形地貌。车辆段场坪高程的确定应综合考虑段址范围内及周边的地形和地貌，与周边地形高程协调，与城市规划匹配，不影响周边景观[4]。

（4）场地雨水排放。车辆段需要做好排水设计。站场路基宜采用重力自流排水方式，并设置合理的排水出口，以保证排水通畅。为避免周边雨水汇入车辆段，车辆段场坪宜略高于周边场地；当场坪局部低于周边时，应在用地边界处设置截水措施。

（5）周边道路影响。车辆段选址周边应存在既有市政道路或者规划道路，并设置出入口与其连接。因此，车辆段场坪高程的确定需综合考虑段内道路与市政道路连接的平纵条件，以及电力、通信、燃气等管道的引入。

（6）工程投资。在条件允许的情况下，车辆段场坪应避免高填和高挖，土石方需合理调配利用，并减少支挡工程，以节约投资。

2.2 昂鹅车辆段场坪高程设计

根据水文资料，昂鹅车辆段百年一遇洪涝（潮）水位高程为25.19 m。车辆段东侧为沙田北路，高程约为31.5～33.7 m；北侧现状为山丘，高程约为33.0～40.0 m，并规划有市政次干路李屋路，规划高程未定；南侧现状为民房、厂房及部分绿地，高程约为21.7～30.4 m；西侧现状为苗木种植林地，高程约为20.5～30.0 m，并规划有市政次干路廖田路，规划高程未定。现状地形为东侧、北侧高，西侧、南侧低。车辆段选址详见图1。

图1 昂鹅车辆段选址示意图（单位：m）

根据百年一遇洪涝（潮）水位计算，车辆段场坪高程取25.19 + 0.5 = 25.69 m即可满足要求。然而，考虑到北侧、西侧规划道路高程及建设时间均未定，初期应按照现状地形进行场区排水设计的情况，以及车辆段东侧、北侧地面高程分别达到31.5～33.7 m和33.0～40.0 m的现状，为避免车辆段陷入洼地，并为规划道路高程设定预留出较大自由度，应进一步提高场坪高程。此外，由于车辆段出入线进入场区前下穿沈海高速公路，受其高程限制，入口处轨面高程最高可达30.14 m，因此咽喉区采用3‰的上坡。综合考虑上述因素，最终确定车辆段主场区轨面高程为31.33 m，场坪高程为30.70 m，低于车辆段东侧和北侧地面高程，但高于该区域百年一遇洪涝（潮）水位及西侧、南侧地面高程，雨水可从西侧、南侧排入附近沟渠。经过核算，采用上述设计，车辆段的填方及挖方量均为90万m3左右，填、挖方基本可平衡，经济性较好；车辆段出入道路可通过小坡度与周边现状道路顺接。由此可知，该场坪高程设计较为合理。

3 全自动化运行车场总平面布置

3.1 布置要求

深圳市轨道交通14号线采用无人值守的列车全自动运行（GoA4-UTO）建设标准，车辆段需满足列车全自动化运行要求，实现列车的自动出库、回库、清洗、调车等作业[5]。在设计常规车辆段时，对于段内各条轨道线路、检修库区的组合和分布并没有严格的规定，可以根据场地条件和功能要求布置；而在引入全自动化技术后，站场设计应着重考虑以下方面。

（1）将段内各功能区按自动化与非自动化运行2类进行分区布置，2个区域的划分界限应清晰，不宜相互穿插，并配有物理隔离措施[6]。

（2）自动化与非自动化运行区之间配置转换轨，可转换作业。

3.2 昂鹅车辆段车场总平面布置

在车辆段内，自动化与非自动化运行区的划分标准是列车在区域内的轨道线路上是否实现全自动运行。根据工艺要求，昂鹅车辆段轨道线路的自动化与非自动化运行分区情况见表1。

表1 昂鹅车辆段轨道线路的自动化与非自动运行分区

昂鹅车辆段的停车列检线和双周/三月检线合并设置为运用库，与出入线、洗车线一起划入自动化运行区；调机、特种车线合并设置为工程车库，吹扫、静调、临修、编组、大/架修线合为联合检修库，与镟轮线、试车线、卸料线等线路一起划入非自动化运行区；牵出线作为转换区。自动化区与非自动化区分开设置，采用横列式布置，详见图2。

图2 昂鹅车辆段车场总平面布置

自动化运行区与非自动化运行区之间设置隔墙或隔离栅栏，运用库、洗车库前平交道两侧设置隔离门禁，防止工程车辆及人员进入，影响车场正常运营。

3.3 转换轨设置

列车由运用库进入联合检修库检修时，需由自动化运行模式切换至非自动化运行模式，反之亦然。这种运行模式的切换利用牵出线实现，通过在牵出线上设置转换轨，实现调车和列车运行模式切换2项功能，详见图 3。

图3 转换轨设置

4 车辆段道路设计

4.1 车辆段道路功能需求

车辆段道路连通外部市政道路与内部各个功能分区，是车辆段运输、消防的重要载体。昂鹅车辆段道路应满足如下功能需求。

（1）车辆通行需求。主要包括3类：①职工通勤及普通货车通行；②消防车通行；③负责运输和装卸大件材料、地铁新车的特种车辆通行。

（2）与市政景观相协调的需求。车辆段通常位于城市市区或市区边缘，大多有物业开发需求，为提高开发品质，道路设置需与市政景观相协调，外观方面应参照市政道路标准设计。

4.2 昂鹅车辆段道路设计要点

目前，城市轨道交通车辆段道路设计没有专门的规范和标准可参考，一般参照CJJ 37-2012《城市道路工程设计规范》[7]和GBJ 22-1987《厂矿道路设计规范》[8]执行。这两本规范分别针对城市道路和厂矿道路的设计做出规定，技术标准不匹配，更缺乏地铁车辆运输的相关规定，因此不能满足昂鹅车辆段道路设计需兼顾站场运输功能和市政道路标准的高要求[9]。如果道路设计要素选择不恰当，易导致场段内交通不顺畅、城市轨道交通新车运输困难、景观不协调的问题。下面将对昂鹅车辆段道路的设计要点进行阐述。

4.2.1 道路路面

车辆段道路路面可采用沥青混凝土路面和水泥混凝土路面[10]。2种路面结构适应性对比见表2。

由表2可知，沥青混凝土路面行车舒适度高，产生噪声小，外观更美观，且便于维修养护[11]，可较好地满足车辆通行、物业开发和市政景观方面的要求，因此昂鹅车辆段采用沥青混凝土路面结构，其结构层情况详见表3[12]。

表2 沥青混凝土路面与水泥混凝土路面适应性对比

表3 昂鹅车辆段沥青混凝土路面结构层

4.2.2 道路宽度

考虑错车便利，昂鹅车辆段主要道路采用宽度为7 m的双向两车道；次要道路采用宽度为4 m的单车道。

4.2.3 道路转弯半径

道路转弯半径是车辆段道路能否满足大型特种车辆通行要求的主控因素。但段内道路通常距离库房较近，较大半径的道路平面曲线将影响转弯处的房屋布置，故段内道路转弯半径需根据具体通行车辆确定。

（1）普通路段。普通路段的转弯半径需满足消防车通行的要求。目前，我国普通消防车的转弯半径为9 m，登高车的转弯半径为12 m，一些特种车辆的转弯半径为16～20 m[13]。参考目前深圳市所辖消防车辆的具体情况可知，12 m的道路转弯半径即可满足深圳市消防车通行的要求。因此，昂鹅车辆段普通道路转弯半径采用12 m，详见图4。

图4 普通路段转弯半径示意图（单位：m）

（2）城市轨道交通新车运输路段。因昂鹅车辆段未设置国铁联络线，14号线新车需通过汽车运输至车辆段，再在装卸场吊装至轨道上，连挂编组。经调研发现，国内不少车辆段出现了新车在段内运输困难的问题，只能通过临时拆改门卫室、围墙，或者碾压道路侧绿化带的方式解决，见图5。其主要原因在于段内道路转弯半径太小。因此，城市轨道交通新车运输路段的道路转弯半径需特殊设计。14号线采用A型车，车辆长度约为24.4 m；运输车采用“牵引车+平板车”车组模式，车组长度约为30.46 m，宽度约为2.99 m。经过分析模拟，对于7 m宽道路，道路转弯半径设置为25 m即可满足运输车组通过的要求。因此，昂鹅车辆段的地铁新车装卸场设置于车辆段东侧开口处，邻靠沙田北路，以便于运输，运输路径内2个道路转弯处的转弯半径均采用25 m，详见图 6。

图5 新车运输案例

图6 地铁新车运输路段转弯半径示意图（单位：m）

5 结论

城市轨道交通车辆段设计是一项非常复杂的系统工程，站场设计是确保车辆段各项功能顺利实现的关键环节。本文以深圳市轨道交通14号线为例，对车辆段站场设计相关问题进行了探讨，得出以下结论：车辆段场坪高程应结合百年一遇洪涝（潮）水位、线路条件、地形地貌、场地雨水排放、周边道路连接及工程投资等因素确定；进行全自动化运行车场总平面布置时，应合理划分自动化运行区和非自动化运行区，2个分区不宜相互穿插，应实现物理分隔，并设置转换轨；在设计车辆段道路时，应根据道路功能需求合理选择车辆段道路路面、宽度及转弯半径。