地铁车辆段洗车机库工程设计要点解析

地铁车辆段洗车机库工程设计要点解析
发表时间：2017-04-19T15:33:27.543Z 来源：《基层建设》2017年2期作者：周亮节
[导读] 摘要：地铁车辆段是地铁列车的停车、保养、维护及检修基地,列车清洗是地铁车辆段最重要的功能之一。

目前地铁车辆段普遍采用了自动化机械洗车机以提高洗车效率和清洗质量。

中铁二院工程集团有限责任公司机械动力工程设计研究院成都 610031
摘要：地铁车辆段是地铁列车的停车、保养、维护及检修基地,列车清洗是地铁车辆段最重要的功能之一。

目前地铁车辆段普遍采用了自动化机械洗车机以提高洗车效率和清洗质量。

自动化列车清洗机安装设置于专门的洗车机库内，洗车机库作为洗车设备的载体，其工程设计是否合理、准确，直接影响到洗车机设备的运用效果甚至安全。

本文从地铁车辆段工艺专业角度出发，阐述了洗车机库在进行工程设计时应注意的设计要点，为洗车机库的工程设计提供了参考与借鉴。

关键词：地铁车辆段；洗车机库；布局；接口
地铁车辆段是地铁列车的维护、保养及检修基地,随着社会和经济的进步,乘客对列车的车容车貌要求越来越高,因此地铁车辆段的洗车功能越来越重要。

目前地铁车辆段普遍采用了自动化机械洗车机以提高洗车效率和清洗质量,车辆段设计时一般需要设置独立的洗车线。

洗车线的布置型式一般有咽喉区通过式布置、与运用库并列通过式布置、咽喉区八字线通过式布置、尽头线往复式布置等几种典型的布置型式[1]。

洗车机库设于洗车线上，自动化列车清洗机安装设置于洗车机库内，洗车机库作为洗车设备的载体，在进行工程设计时其房屋布局、构造是否合理，各专业接口是否考虑准确周全，直接影响到洗车机设备的运用效果。

本文从地铁车辆段工艺专业角度出发，根据多年的设计经验及调查研究，从洗车机库的房屋布局及构成、洗车机库与各专业的接口关系两大方面阐述了洗车机库工程设计要点，供地铁车辆段设计时参考。

一、洗车机库的房屋布局及构成设计要点
洗车机库一般由洗车机主库和边跨组成，图1~3为洗车机库典型布局图。

1.洗车机主库
洗车机主库内设置有喷淋装置、旋转洗刷装置、信号采集触发装置等，是洗车机库中直接参与列车清洗作业的场所。

洗车机主库一般可分为两种形式：无边墙的棚形式以及边墙到顶的库形式。

南方炎热地区一般采用棚的形式，其余地区建议均采用库
的形式。

主库采用库形式时库两端一般不设门，在北方冬季严寒地区考虑设门以达到保温效果。

主库长度一般采用60m，此长度是综合考虑了各种因素后的优选结果，既保证了必要的清洗效果，又能很好的控制土建成本及用地规模。

根据对不同洗车机厂家及运营单位的调研，洗涤剂涂抹在车体上后，一般需要20s左右的洗涤剂化学反应时间，才能将车体表面的污渍、油渍清洗得比较干净，这意味着洗涤剂涂抹在车体上后20s内不能进行清水（或回用水）刷洗操作，按列车在洗车机库内的行进速度
5km/h计算，20s的走行距离为27.78m，取整按25m考虑，也就是说从最后一个洗涤剂抹刷工位（图3中侧面刷洗BL2工位）到第一个清水（或回用水）刷洗工位（图3中回用水刷洗R1工位）之间至少应距离25m以上，在考虑其他必要工位所占据的长度，确定出库长60m这一普遍采用的数值。

在特别困难情况下可适当缩短主库长度，但也不应小于48m，否则将不能保证基本的洗刷功能。

在北方冬季严寒地区主库内一般还设有热风幕和强风吹扫工位，这时主库应再加长6~12m以保证强风吹扫工位工作时不对与它相邻的最有一个清水喷淋补洗工位产生干扰。

洗车机主库的高度，主要是由屋架下弦的高度控制。

影响屋架下弦高度的因素，主要有接触网高度、端洗工位门架高度及手动葫芦安装空间等控制。

根据对不同洗车机设备制造商的了解，端洗工位转轴中心线上极限位最高可达到4.38m（距轨面，下同），旋转起来后刷毛的高度接近5m，所以洗车机主库接触网高度不应小于5.3m。

由于端洗门架需要沿轨道前后移动，门架需要设置上导轨，根据可查的相关资料，上导轨顶最高在5.9m左右。

综合考虑接触网导线标高及端洗门架上导轨顶标高，洗车机主库屋架下弦高度不应低于6.6m。

根据各地运营习惯的不同，在有的地方运营单位会要求在屋架下安装手动葫芦，如图5所示，主库内设两条通长的工字钢走行轨，走行轨安装于库内梁底，走行轨间距5m，以轨道中心线对称布置，手动葫芦悬挂于走行轨上。

设置手动葫芦的主要目的是在进行刷组维修时方便进行吊装。

如果主库设置了手动葫芦，考虑到走形轨、葫芦安装空间要求及葫芦安装后的走形轨迹上不得与端洗门架上导轨构件发生干涉等因素，此时的主库屋架下弦高度应提高至7.2~7.5m。

2.洗车机边跨
洗车机库边跨主要设置有成套水循环处理装置、泵组、压缩空气设备、电控柜、控制台等，为主库内设备提供水源、动力源，控制洗车库主库内各设备的运转等，为洗车作业的正常工作提供保证。

洗车机库边跨一般紧贴洗车机主库设置，主要由水池机器间、控制室、备品间及厕所等组成，有时候根据洗车倒班作业的需要，还设有休息室。

在水池机器间设有地下污水处理池、机械过滤器或光催化过滤器、清水泵组、回用水泵组、洗涤剂泵组、过滤反洗泵、空气压缩机、储气罐、鼓风机、潜污泵等；在控制室设有电控柜、监视控制台。

边跨的组合方式是十分灵活的，边跨自身房间的排布组合、边跨与主库的位置关系都可灵活选择。

边跨即可对齐主库某一端设置，也可以不对齐；边跨自身既可以是一层结构，也可以是两层结构，图6为一层边跨典型房屋布置示意图。

根据对全国各城市地铁洗车机库运用情况的调查，在洗车机进行端洗时，端洗刷毛容易将列车端部雨刮器缠住，如不及时发现并停机，就会造成刷组或者雨刮器的永久损坏。

虽说洗车设备有视频监控及刷组旋转不畅时的停机保护，但还是需要人工监督。

基于此原因考虑，不管边跨采取何种布置方式，其控制室应尽量正对端洗工位，以便操作人员通过控制室观察窗能及时清晰的观察到端洗情况，在有情况发生时能第一时间做出正确反映。

有时候为了获得更清晰的端洗观察视野及瞭望视野，运营部门会要求将控制室设在2层，这就是为什么有很多洗车机库边跨采用2层设计的原因。

需要注意的是，边跨采用2层设计后，为了平衡边跨上下层面积，通常把备品库和控制室一起设在2层，把水池机器间设在一层，这也带来了备品库取送物资不方便、第一次安装电控柜不方便等问题，在实际设计中边跨到底采用一层核实二层布局，可咨询使用单位意见后酌情决定，当边跨设计为2层时，考虑到控制室中电控柜体积较大且十分笨重，一般会在2层控制室设置后砌墙洞或专门的吊装平台以方便电控柜的运输及安装。

边跨中水池机器间的设备及地下构筑物最集中复杂，在设计时规划好其房屋尺寸十分重要。

根据对不同洗车机设备制造商的洗车工艺、污水处理工艺、地下水池容量需求、配套设备数量及安装检修空间要求等的调查与设计经验总结，为兼容所有厂家的设备要求，水池机器间的宽度宜为6m，长度不应小于24m，当条件困难时，其宽度也不应小于4.5m。

控制室的长度宜为9m，备品间的长度宜为6m，控制室、备品间的宽度与水池机器间相一致。

边跨的层高，取决于边跨内最高设备的高度。

根据各厂家提供的资料，水池机器间最高的设备为机械过滤器，其最高高度为3.5m（加上顶部接管总高），控制室最高的设备为电控柜，其最高高度为2.4m。

考虑到一定的安装及检修空间，水池机器间的层高不宜小于4.2m，控制室的层高不宜小于3m（从防静电地板顶面算起）当边跨为一层时。

按水池机器间控制边跨层高；当边跨为两层时，分别按水池机器间及控制室控制层高，且边跨总层高应与主库层高相一致。

二、洗车机库与相关专业接口设计要点
1.与通风空调专业的接口
洗车时会用到酸性洗涤剂，所以水池机器间的地下污水处理池会因为酸性洗涤剂的使用以及洗车污水的沉积散发出比较难闻的气味，应在水池机器间设机械通风装置。

为保证控制室操作人员的舒适，在控制室应设置空调。

在北方冬季严寒地区，为了保证洗车机主库内的室内温度及刷组出水温度，一般在主库内还设有热风幕、在水泵组上设有热交换器。

热风幕及热交换器为洗车机设备制造商提供的配套设备，一般无需由土建建设方提供，但需为其提供热水或蒸汽热源。

根据以往已实施项目的经验，热风幕热源需求为压力不小于0.15Mpa的蒸汽、蒸汽流量不小于500kg/h，热交换器热源需求为压力不小于0.4Mpa的蒸汽，蒸
汽流量不小于1000kg/h。

2.与给排水专业的接口
在水池机器间提供一处DN80总清水源，清水给水流量不小于1L/s。

在水池机器间设一处大地漏排水口，排水含少量金属洗涤液和污泥，排水排向段内污水处理站。

如何确定洗车机库每日给排水量，是洗车机库与给排水专业接口的重点。

清洗每列车的用水指标有两个重要的参数，一是总喷水量，而是清水补充量。

根据厂家提供的资料，按B行车6辆编组考虑，清洗一列车的总喷水量在2-3吨/列左右、清水补充量在0.4吨/列左右。

因为洗车水一直在循环使用，所以清洗每列车真正用掉的水应按清水补充量考虑。

洗车机库地下污水处理池的总有效容积大约在75m3左右，污水处理池里面的污水不会每天都全部排放掉，根据水池的污浊程度，大约每半年对水池进行一次彻底的清洗，这时才会将水池的水全部放掉，所以正常情况下每天的排水量也不能按照污水池容量来考虑。

洗车机库每日给水量，应按照每列车清水补充量×每日洗车列数确定，洗车机库每日排水量可按大致等于每日清水总补充量考虑。

如果给排水量按照每列车总喷水量及水池容量计算的话，将大大增加段内污水处理站的规模，造成不必要的工程浪费。

根据对全国各城市运营单位每日洗车数量的调研，受洗车线布置、DCC调度水平、运用模式等因素影响，列车很难做到每日都清洗，效率最高的能达到每3天清洗一次，按较保守的没两天清洗一次计算，如某个车辆段有50列位的停车列检规模，那此段洗车机库每日给排水量就为50×0.5（每两天洗一次）×0.4（每列车清水补充量）=10L。

3.与低压配电专业的接口
一般地区的洗车机设备（含配套设备）的总装机功率可按80KW考虑，制式为三相五线制380V，配电接口设在控制室内。

在北方冬季严寒地区，一般会增加热强风吹扫工位，此时总装机功率应该120KW考虑。

在洗车机主库、水池机器间、控制室及备品间内还应设置若干单相、三相检修电源插座，以便洗车机设备在检修、维护时使用，其中洗车机主库内的插座还需考虑防水。

4.与轨道专业的接口
主库内需设置整体道床，主库前后设置4m宽平过道，方便主库内物料设备的对外运送及运营检修人员的通行。

通常情况下，车辆段房屋土建与轨道系统的设计施工分界面在轨面以下500mm处，这在其他库内普通整体道床地段不会出现什么问题，但照搬到洗车机库，就会存在一定问题。

根据对各地地铁车辆段的参观调研及以往项目的施工配合经验总结，轨道施工作业的专业化、模块化及标准化较强，轨旁或轨中间存在众多复杂管线的情况，对于轨道施工来说属于“非标”作业，其造成的结果就是施工方往往不能正确理解设计意图，出现让人哭笑不得的错误有鉴于此，由于洗车机库轨道附近的管沟较多，为简化设计界面的划分，建议设备及轨道基础全部由结构专业一体化设计，轨道专业负责50kg/m钢轨、与50kg/m钢轨配套的弹条1型分开式扣件及其短轨枕的设计和计量工作。

洗车机库内结构施工应与轨道施工同步进行，轨道施工单位用支撑架架起钢轨、扣件；调整精度后，由土建施工单位浇筑钢筋混凝土基础，双方专业密切配合，保证施工质量。

5.与接触网专业的接口
根据对不同洗车机设备制造商的了解，端洗工位转轴中心线上极限位最高可达到4.38m，旋转起来后刷毛的高度接近5m，所以洗车机主库接触网高度不应小于5.3m。

同样的，由于旋转起来后的毛刷极限高度接近5m，在非正常情况下，毛刷可能会飞起缠住接触网，造成设备带电；毛刷旋转带起的水线在极端巧合情况下也有可能让设备与接触网导通，造成安全事故，所以，应在端洗工位中心线前后各10~12.5m（总长20~25m）的区域设置接触网永久无电区。

在主库外应设隔离开关，能控制库内接触网的带电状态，以方便进行洗车机设备维修。

结语：
自动化机械洗车机是地铁车辆段的重要设备之一，洗车机库作为洗车设备的载体，在进行工程设计时其房屋布局、构造是否合理，各专业接口是否考虑准确周全，直接影响到洗车机设备的运用效果。

本文从地铁车辆段工艺专业角度出发，根据多年的设计经验及调查研究，从洗车机库的房屋布局及构成、洗车机库与各专业的接口关系两大方面梳理了洗车机库工程设计要点，为地铁车辆段洗车机库的工程设计提供了参考与借鉴。

参考文献
[1]张雄,李剑虹. 论地铁车辆段洗车线布置型式及能力分析．铁道工程学报[J]，2007（6）75~79. 作者简介：周亮节 1984年出生男工程师。