城市轨道交通共享车辆基地现状及布局形式研究

Current Situation and Layout of Shared Vehicle Depots of Urban Rail Transit

摘要

研究城市轨道交通车辆基地资源共享技术和布局形式，有利于提高网络运行效率和资源利用率，优化场段布局设计，节约轨道交通企业成本。研究分析了车辆基地共享类型，对比了国内外城市轨道交通车辆基地的共享条件、用地规模和布局形式。案例研究表明，我国城市轨道交通车辆基地资源共享率低、占地规模大，国外典型城市中东京的车辆基地资源共享情况最好，共享车辆基地布局紧凑、占地规模更小。最后，提出了我国建设轨道交通车辆基地建议：共享车辆基地可采用库房倒装、联合运用库、多层运用库、地下停车库等布置形式，节约用地，提高资源利用率，服务线路互联互通，实现车辆资源共享。

Abstract

Researching the resource sharing technology and layout of vehicle depots of urban rail transit is beneficial to improve the operational efficiency and resource utilization of the network, optimize the depot layout design, and save costs for rail transit enterprises. The study summarized the types of shared vehicle depots and compared the resource sharing conditions, land scale, and layout of domestic and foreign vehicle depots of urban rail transit. According to the case analysis, domestic vehicle depots of urban rail transit is characterized by low resource sharing rates and large land scale, while that in Tokyo, having the best situation among typical foreign cities', is characterized by a compact layout and small land scale. Finally, the paper put forward several suggestions for building vehicle depots of urban rail transit in China. Forms of sharing vehicle depots such as inversion garages, jointly used garages, multi-layer garages, and underground parking garages can be applied to save land and improve resource utilization rate, therefore achieving line interconnection and vehicle resource sharing.

Graphical abstract

关键词

城市轨道交通 / 车辆基地 / 资源共享 / 布局分析 / 车辆共享

Key words

Urban Rail Transit / Vehicle Depot / Resource Sharing / Layout Analysis / Vehicle Sharing

0　引言

车辆基地是城市轨道交通列车停放和检修的场所，包含车辆段、综合维修中心、物资总库、培训中心和生活、办公等设施^[1]，与线路同时期投入运营。车辆基地共享能够提高设备及人力资源的利用率，降低企业的建设投资和运营维护成本。

国内学者对于网络化运营下的车辆基地资源共享研究主要集中在规划分析和方案设计方面。于涛^[2]总结国内外城市轨道交通车辆基地布局规划现状，提出车辆基地资源共享研究内容和技术路线。毛保华等^[3]总结了车辆基地资源共享方法和技术，提出资源共享面临建设时序差异和分期建设的难度及成本问题。田俊芹^[4]以天津地铁为例，综合车辆制式、联络线、检修库规模和线路建设时序等因素，研究车辆基地资源共享技术和方案。唐春鹏^[5]从车辆运用和维修的角度，论述了车辆基地维修、段场共址、综合维修、物资管理等资源的共享原则。尚漾波等^[6]建立了基于检修资源共享的车辆基地规划布局评价指标体系。王卫东等^[7]将车辆基地是否具备资源共享功能作为其选址规划评价指标之一。部分学者还研究了车辆基地共享条件下的车底运用优化和选址优化问题。Yin等^[8]考虑车辆基地同时服务多条线路的情况，建立城市轨道交通网络化运营的车底运用和时刻表协同优化模型。冯佳等^[9]建立了多线路车辆基地共享条件下的车底运用和检修计划协同优化模型，合理布局线网检修资源。龚辉波等^[10]考虑多个车辆基地停车资源共享下的车辆跨线运营分配问题。杨子涵等^[11]研究车辆基地架修资源共享问题，建立全线网架修车辆段选址优化模型。综上，对于共享车辆基地的研究多针对单个车辆基地或某个城市，或是将共享车辆基地作为研究背景，对于共享车辆基地实例比较和布局分析较少。

研究总结了车辆基地共享原则与方法，以国内外共享车辆基地为研究对象，阐述了车辆基地共享现状，归纳共享车辆基地分类，并分析共享车辆基地用地规模、布局形式，考虑车辆基地共享条件下的车辆共享，为我国城市建设轨道交通共享车辆基地提供参考。

1　车辆基地共享原则与方法

1.1　共享原则

车辆基地共享需满足资源节约、选址合理、容量充足和设施兼容等原则。车辆基地建设成本高，大架修基地2~3条线路设置1处；选址需考虑线路走向和城市土地规划，基地规模满足列车停放和检修；非共址的车辆基地控制列车跨线次数，减少列车检修走行距离；对于建造时序不一的线路，车辆基地预留扩建的空间；服务线路优先选择车型和物理条件一致的线路，检修设施设备兼容。

1.2　共享方法

车辆基地可通过多线共址和联络线方法实现资源共享。多线共址的车辆基地通常设置在换乘站附近，非共址车辆基地列车通过线路联络线实现跨线运转，共用运用库、检修库，以及物资仓库、综合工班、综合办公楼等。

2　共享车辆基地现状及分类

2.1　车辆基地共享现状

截至2022年底，我国内地开通轨道交通的城市共有451个车辆基地，共享车辆基地有67个，占比14.8%，城轨车辆基地共享率较低。国内外典型城市车辆基地共享情况如图1所示。由图1可知，我国城市中广州和上海开通运营的共享车辆基地数量最多，分别为9个和11个，共享比例分别为39.1%和36.7%，二者全线网统筹规划车辆基地，合理布局各类车辆制式的大架修基地，车辆基地资源共享程度较高。北京、深圳、成都、武汉和重庆的车辆基地共享比例较低；北京地铁规划建设时间较早，且采用厂、段分修制，每条线路都设有架修段，检修资源利用率低^[12]，36个车辆基地中共享基地仅6个，占比16.7%。国外城市中，东京地铁车辆基地共享比例达到47.1%；伦敦地铁的车辆基地(含停车线)共享比例为13.3%。

2.2　共享车辆基地分类

在调研国内外车辆基地的基础上，根据车辆基地共享设备设施类型，共享车辆基地可分为3类，分别是检修资源共享型、综合资源共享型和土地资源共享型。

（1）检修资源共享型，即检修设备设施多线共享。根据修程可分为定修共享和大架修共享，定修共享型通常为多线共址的车辆基地，大架修共享型通常选择某条或多条线路的车辆段作为线网大架修基地。例如广州的西塱车辆基地，该车辆基地配属于地铁1号线，也是广州地铁A型车的大架修基地之一。

（2）综合资源共享型，即运用整备、综合维修和办公物资仓库等资源共享。例如，深圳机场北车辆基地是11号线停车场和20号线定修段，两线运用库、维修库不共用，变电所、物资库、综合楼等辅助生产设施集中设置，实现了车辆基地综合资源共享。

（3）土地资源共享型，即设备设施分线设置，仅共用同一土地。例如，北京马泉营车辆基地是14号线和15号线的架修段，两线分属于不同的运营公司，且车辆制式和供电方式不同，两线分别设置运用库、检修库、物资库、试车线和办公楼等，马泉营车辆基地仅实现了土地资源共享。

根据上述分类标准，统计分析了我国67个共享车辆基地。结果表明，我国共享车辆基地中，97%为综合资源共享型和检修资源共享型，主要原因是这2种资源共享程度更高，归属于同一公司的线路更容易实现资源共享。我国城市部分共享车辆基地类型如表1所示。

2.3　共享车辆基地规模

根据《城市轨道交通工程项目建设标准》(建标104—2008)，我国地铁A，B型车辆大架修段用地指标建议值为1 000 m²/辆，定修段为900 m²/辆，停车场为600 m²/辆。收容能力包括停车能力和检修能力。根据车辆基地占地面积和收容能力，计算得到折合用地指标。部分车辆基地用地指标如表2所示。

根据表2可知，我国城市轨道交通共享基地和非共享基地的平均用地指标分别为879 m²/辆和966 m²/辆，部分共享基地通过段场合建、合理布局等方式，节省用地效果明显，但部分基地的用地指标仍超过建议值；国外共享基地的平均用地指标为391 m²/辆，仅为我国的44%。

国内外城市车辆基地用地规模差异较大，其主要原因有：一是库线的设计规范不同，我国较为保守，附加的安全距离比国外的长^[13]，例如我国的定修库附加长度为16 m，日本为6 m；二是国内外车辆修程不一，对于检修线数量要求不同，检修库规模与检修周期成反比，与检修时间成正比^[14]；三是车辆基地的组成不同，日本车辆基地不含乘务员的管理，生活设施极少，我国车辆基地绿化和生活设施较多；四是车辆基地的平面布局和立体结构对用地规模影响较大，表2中五路停车场、凉帽山车辆段和大岛车辆段为立体式车辆基地。我国轨道交通车辆基地建设可以借鉴国外的共享模式和布局形式，优化库线设计和平纵面布局，提高土地资源利用率。

3　国外共享车辆基地布局分析

3.1　东京地铁

东京轨道交通由地铁、私铁、JR铁路3个层次构成，线路间可实现不同公司、不同层级的资源共享。以地铁线路为例，东京两家公司共运营13条地铁线路、17个车辆基地。东京地铁车辆基地共享情况如表3所示。东京地铁维修模式设有检修段、修理车间和CR工厂，检修段用于本线列车停放和清洗，修理车间2~3条线设置1处，负责列车检查和维修，另外设置CR工厂，修理车体和更换下来的设备部件。

东京地铁轨距标准不一，线路条件不尽相同，资源共享需满足的条件：①线路轨距相同，限界兼容，列车能跨线运行至车辆基地，例如丸之内线和银座线，两线轨距、车辆制式一致，满足限界要求，列车通过赤坂见附联络线跨线互通；②线路供电制式相同，或者采用机车牵引，例如大江户线列车通过汐留联络线进入浅草线后无法运行，需要用电力机车牵引至马込车辆基地。

有乐町线和副都心线线路和车辆基地布局如图2所示，线路在和光市站至小竹向原站间共轨，两线列车和车辆基地均共享。和光车辆基地和新木场车辆基地除了负责两线列车运用整备，新木场还设有CR工厂，负责东京地下铁公司除丸之内线和银座线以外的线路车辆大修工作，这些线路轨距与供电方式相同，满足维修设备共享的条件。丸之内线和银座线受物理条件限制，无法与其他线路资源共享。

东京地铁17个车辆基地中，5个为立体车辆基地，12个为地上平面车辆基地。立体车辆基地设有地下车库，列车收容能力更强；平面车辆基地布局紧凑，停车线露天设置，常见斜位停车线，同时检修区与停车区倒装布置，减小咽喉区造成的浪费。以千代田线配属的绫濑车辆基地为例，除停放本线列车外，还负责有乐町线、副都心线和南北线的车辆维修。绫濑车辆基地示意图如图3所示。车辆基地为尽端式布置，整体呈长方形，露天停车线分区设置，5个停车区共有29列位，主停车区位于走行线两侧，呈平行四边形，主停车区与列检库纵列布置、与检修车间倒装布置，斜位停车线咽喉区占地面积小，使得车辆基地布局紧凑，节省用地。

3.2　伦敦地铁

伦敦现有地铁、有轨电车、轻轨、市域铁路、国铁等形式的轨道交通，其中伦敦地铁包括地下线路11条，地上支线6条。伦敦地铁在线路轨道、车辆段和停车线以及列车运用等不同层面上实现了资源共享。

伦敦地铁列车日常检查周期为12~14 d，列车运营结束后可停放在中间站停车线或终点站折返线上，车底运用更加灵活，同时降低车辆段停车用地规模。伦敦地铁共有15个车辆段、15组车站停车线，伦敦地铁车辆基地共享案例如表4所示。

尼斯登车辆段(Neasden Depot)是朱比利线和大都会线共用的车辆段，用于两线列车停放和日常维修，以及大都会线、汉默史密斯及城市线、环线和区域线S系列车辆大修，列车在贝克街、利物浦街、艾奇韦尔路等车站跨线。尼斯登车辆段示意图如图4所示，车辆段平面布局紧凑，咽喉区占地少，停车区和维修区并列布置且均为贯通式，停车区共有22条停车线，每条停车线可停放2列8节编组列车，维修库设有12条检修线，库内共可停放22列8节编组列车。

3.3　新加坡地铁

新加坡现有地铁和轻轨2种制式的轨道交通，包含6条地铁和3条轻轨线路，每条线路分别设有中央维修车辆段和用于日常检查、夜间停放车辆的车辆段。新加坡地铁车辆基地共享案例如表5所示。

东西线大士车辆段建成前，南北线的碧山车辆段和乌鲁班丹车辆段同时服务南北线和东西线。金泉车辆段曾是环线和滨海市区线两线共享的中央维修段，滨海市区线的列车停放维修任务后来移至卡利巴株车辆段和大成设备楼。盛港车辆段是东北线、盛港轻轨和榜鹅轻轨共享的立体式车辆段，负责3条线路的日常维护和检修。除此之外，新加坡多个车辆基地采用立体式结构，将车辆基地与公交枢纽、商业场所等组合布置。

通过分析国外城市共享车辆基地案例，可以得到以下结论：服务不同都市圈层的轨道交通制式不同，车辆和检修资源受物理条件限制难以共享，建设时可考虑土地资源和综合资源共享。伦敦和新加坡同制式轨道交通间物理条件兼容，资源共享程度较好；东京地铁同制式间资源共享受轨距限制，但同轨距的不同都市圈间列车可跨线运行，实现了停车和检修资源共享。新加坡和东京土地资源紧张，在车辆基地的立体式布局上有较多的成功案例，功能纵向分布对于我国城市中心区域修建车辆基地有着借鉴意义。

4　我国共享车辆基地布局分析

4.1　综合资源共享型——五路停车场

北京五路停车场是我国共享车辆基地中典型的立体式基地，其功能定位是6号线辅助停车场和10号线停车场，承担两线的运用整备和10号线周月检工作。五路停车场示意图如图5所示，地面层为10号线运用库，地下一层为6号线停车库，10号线的运用库和咽喉区上方建设上盖物业。6号线停车库规模较小，仅设有4条两列位的停车列检线，可停放8列车，10号线运用库设有21条停车列检线和3条周月检线。6号线和10号线的出入场线从不同方向引入，且不在同一水平面上，立体疏解咽喉区，减少占地面积。

4.2　检修资源共享型——川杨河车辆基地

上海川杨河车辆基地为三线共址的车辆基地，功能定位是13号线停车场、11号线和16号定修段^[15]。川杨河车辆基地示意图如图6所示，基地四面环水，整体布置呈岛式不规则形状。三线独立设置洗车线、运用库和工程车库，运用库均为尽端式布置，库间呈并列式布置。基地设有地面联络线，可实现列车转线作业。独立设置运用库实现各线间车辆运用整备互不影响，3个运用库可分别停放6节编组列车52列、40列和16列。

川杨河车辆基地设置联合检修库1座，联合检修库与运用库纵列顺装布置，充分利用有限的土地资源。三线均为6节编组A型车，在场段内采用接触网供电，可共享检修资源，但川杨河车辆基地受场地影响，联合检修库容量有限且无法扩建，因此只负责11号线和16号线的定临修，13号线定修及以上修程在北翟路车辆基地进行。川杨河车辆基地设置综合维修中心、物资总库、试车线和综合楼等设施，统一管理，实现资源共享。

4.3　基于车辆基地共享车辆资源——镇龙车辆基地

广州地铁14号线和21号线车辆基地与车辆资源共享。14号、21号线线路及车辆基地示意图如图7所示，镇龙车辆基地为两线共址的车辆基地，负责列车的定临修，大架修作业在邓村车辆基地完成。镇龙车辆基地设有运用库2座、联合检修库、物资仓库、地面联络线和试车线，运用库共可停放46列6节编组列车，实现了两线运用整备和定临修资源共享。

两线列车设备采用同一车辆商、信号商，车型与编组相同，均为6节编组B型车，线路设计时速和供电方式一致，初期分别配置30列和33列。线路开通时序和列车交付时间不一，且线路运力均未饱和，两线间互相借用列车，列车通过镇龙站渡线或镇龙车辆基地联络线跨线，实现了车辆资源的灵活运用。

通过分析我国共享车辆基地布局，研究发现：当共享基地选择制式兼容的服务线路时，运用库和检修库可联合设置，实现多线运用整备和检修资源共享，提高设备设施的利用率，降低建设造价。车辆基地建设采用地上双层运用库，或是检修线设在地上、停车线设在地下，库房上盖生产辅助用房或物业开发，可以提高土地利用率并降低地下工作环境对职工的影响。

5　结论

车辆基地是城市轨道交通的重要部分，通过分析比较国内外共享车辆基地现状和布局，总结车辆基地的共享形式和布局特点，提出我国建设共享车辆基地和车辆资源共享的建议。

（1）我国城市轨道交通车辆基地共享率较低，仅有14.8%，其中上海和广州的资源共享情况较好，达到30%以上；国外城市中东京地铁车辆基地资源共享率较高，达到47.1%，车底运用、停车和维修资源共享。共享车辆基地可分为检修资源共享型、综合资源共享型和土地资源共享型，我国97%的为综合资源共享型和检修资源共享型。共享车辆基地的用地规模上，国外的平均用地指标为我国的44%。我国可借鉴国外城市的共享基地布局形式和共享模式。

（2）共享车辆基地平面布局上，我国车辆基地呈现库房并列和纵列布置，停车线、列检线和周月检线组合设置，库内停车、库线平齐的特征；国外车辆基地布局紧凑，停车区与维修区多为并列和倒装布置，咽喉区较小，停车与列检功能分开设置，停车线露天斜位设置。因此，我国车辆基地布局可以采用库房倒装布置，减少咽喉区用地，节省土地资源。

（3）共享车辆基地的纵向布局上，当用地面积受限时，可采用立体式结构，将生产辅助用房与运用库合建，并设置立体运用库，地上双层运用库或者地面层为检修线、地下层为停车线的形式。共享车辆基地尽量选择线路条件兼容的服务线路，设置联合运用库和检修库，从而实现车辆资源和检修资源共享，节省企业成本。

（4）在车辆基地共享的条件下，服务线路选择同一制式的车辆以及编组模式，车辆基地规模满足线路配车需求。编制车辆统一调度的列车开行方案，多线间车辆资源共享可减少车辆配置数量，实现车底的灵活和均衡运用。根据客流，车底运用考虑灵活编组和非固定区段运行模式，从而加快车底周转，提高车辆利用率。

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基金资助

国家自然科学基金项目(72261025)

兰州交通大学-天津大学联合创新基金项目(2021056)

甘肃省高等学校创新基金项目(2021B-103)