引論：我們為您整理了1篇城市軌道交通設計論文范文，供您借鑒以豐富您的創作。它們是您寫作時的寶貴資源，期望它們能夠激發您的創作靈感，讓您的文章更具深度。
城市軌道交通設計論文:城市軌道交通設計論文
摘要:通過對傳統地鐵和直線電機地鐵線路軌道標準、軌道強度及穩定性檢算比較分析,了解國內一種新的城市軌道交通模式,探討這種軌道交通無縫線路計算的特點。
關鍵詞:城市軌道交通;無縫線路;強度及穩定性
1概述
城市軌道交通采用以旋轉電機驅動為代表的傳統地鐵的歷史源遠,從1865年英國倫敦世界上及時條地鐵(Metro)投入運營,迄今已經有140多年的歷史。傳統地鐵主要依靠的是輪軌的作用力來傳遞牽引(制動)力的一種技術模式。城市軌道交通的另一種新的模式是直線電機驅動系統,此項技術從20世紀70年代后期,主要是國外(德國、日本等)開始研制,直到20世紀中才應用于鐵路運輸、煤礦、冶金等自動化生產各方面。其中直線電機在鐵路運輸方面的應用尤為引人關注。城市軌道交通用直線電機是采用直線同步電動機,實質就是把直線電機的初級(定子)安裝在車上,次級(轉子)鋪設在線路上,需要接觸軌和變流器牽引驅動的一種技術模式。
2003年廣州市城市軌道交通地鐵四號線在國內首次采用直線電機技術,2005年12月首通段已開始投入運營。之后的幾年,廣州市城市軌道交通五號線、六號線及北京市機場線均采用該項技術。筆者主要對兩種運營模式下,對無縫線路的強度和穩定性做一個分析比較。
2線路軌道主要技術標準比較
2.1線路的較大坡度
傳統地鐵正線的較大坡度不宜大于30‰,困難地段可采用35‰。直線電機線路設計一般地段較大坡度為50‰,困難地段可采用55‰。直線電機理論計算的較大爬坡能力在100‰,但實際應用值到80‰。在無縫線路強度檢算中,應注意軌道在制動的條件下,產生的制動附加力。
2.2最小曲線半徑
時速100km/h條件下,傳統地鐵B型車正線最小曲線半徑500m,困難的條件下為400m;直線電機車輛設計線路最小曲線半徑200m,困難條件下為15m。在不同曲線半徑條件下,軌道結構的強度穩定性需進一步的檢算。
2.3車輛主要參數比較
傳統地鐵B型車輛及直線電機主要參數見表1。
其中,對于直線電機車輛應考慮其轉子與定子間吸力,廣州市四號線直線電機車輛采用日本技術,其吸力為20kN,縱向推進力較大可達到40kN,在軌道強度檢算過程中均應考慮此部分的影響。
3無縫線路鋼軌強度檢算
依據《鐵路軌道強度檢算法》(TB—2034—88)將鋼軌視為支承在等彈性的連續點支座上的連續長梁進行檢算。鋼軌軌底動拉應力與軌道結構剛度D、速度V、偏載系數β、曲線水平力系數f等因素有關。
直線電機車輛在動態運行的過程,為有效的保障輸出功率,軌道結構剛度的連續性尤為重要。直線電機強度檢算鋼軌支承剛度40~50kN/mm;傳統地鐵其剛度均小于30kN/mm。由于傳統列車重心高度比直線電機車輛大,因此傳統地鐵列車通過時,由于存在未被平衡的超高,所產生的偏載比直線電機列車大約12%。
按彈性支承連續長梁方法,在曲線半徑400m、時速100km等同條件下,傳統地鐵軌底的拉應力δgd=107·5MPa,動位移yd=1.4mm。直線電機軌底的拉應力Md=98.9MPa,動位移yd=1.1mm。
直線電機車輛軸重輕,車輛重心底,其緊急制動減速度較傳統地鐵大,但綜合的制動附加力又比傳統地鐵小。在列車運行的條件下,直線電機鋼軌只是導向牽引作用,強度檢算計算應力小,有利于延長鋼軌的使用壽命。超級秘書網
4無縫線路穩定性檢算
無縫線路穩定性檢算其主要目的是通過力學模型研究脹軌跑道的軌道,以求保持軌道穩定。軌道脹軌跑道基本分成持續發展、脹軌漸變、脹軌跑道三個階段。國內無縫線路穩定性分析研究理論很多,其中應用比較廣泛有“統一無縫線路穩定性計算公式”和“波長不等模型”兩種。
“統一無縫線路穩定性計算公式”采用等效道床阻力Q,最早較多的應用于50kg/m鋼軌,后長沙鐵道學院對60kg/m鋼軌的原始彈性彎曲矢度foe、塑性矢度fop等參數進行優化研究,這些參數在秦沈跨區間無縫線路設計中得到應用。公式如下
“波長不等模型”采用冪函數模式回歸橫向阻力方程(Q=Q0-ByZ+Cyn)分析計算,運用勢能的駐值理論,建立無縫線路的穩定計算公式,其允許溫度力與鋼軌壓縮變形能τ1、軌道框架彎曲變形能τ2、道床變形能τ3、扣件的變形能τ4有關。該方法數學推導較為嚴密,但計算的過程比較的復雜,公式如下
應用VB程序對兩種方法編程計算,程序結果與鐵路工務技術手冊《軌道》和《鐵道工程》(西南交通大學)書中范例在同條件下結果一致。筆者主要是針對傳統和直線電機的線路最小曲線半徑標準,用兩種不同的穩定性計算模型,采用1667根/kmⅢ型枕道床q=14.6-357.2y+784.7y0.75同條件下的橫向阻力,計算曲線半徑R=200m、R=500m鋼軌的允許溫度力P,計算結果見表2。
從兩種穩定性計算公式可見,兩種模式地鐵在無縫線路穩定性計算方法上沒有明顯的差別。兩種穩定性計算結果的差異原因可能在阻力的取值方式上,統一公式采用常阻力方式及安全系數K=1.25取值等因素。
由于直線電機可適應較小的曲線半徑,為保障軌道平順性,應盡量鋪設無縫線路。由表2計算的允許溫度壓力可見,曲線半徑越小允許的溫度力越小,可允許溫升也越小,因此直線電機軌道結構應盡量高溫鎖定。
5結語
直線電機做為國內一種新的城市軌道交通模式,由于車輛的轉子安裝在軌道線路中,軌道結構參數選取與車輛結構的匹配尤為重要。通過對比分析傳統和直線電機地鐵系統線路軌道標準、無縫線路強度、穩定性檢算幾個方面,直線電機曲線半徑條件應做為無縫線路的控制因素。直線電機地鐵由于車輛輕、轉向架固定軸距小的特點,可適當提高鎖定軌溫,有利于軌道穩定。對于直線電機這種新的城市軌道交通模式,無縫線路設計的強度及穩定性檢算的參數選取還需在實踐中逐步優化。
城市軌道交通設計論文:城市軌道交通安全工程設計論文
一、城市軌道交通安全工程的概念
1.1定義
城市軌道交通安全工程，是影響城市軌道交通安全建造與安全運營的全部工作的總稱。
1.2安全工程的設計范圍
安全工程貫穿于各設計研究階段，這包括：預可行性研究階段；可行性研究階段；總體設計階段；初步設計階段；施工圖設計階段；后續服務階段。
1.3安全工程的設計內容
按照“安全及時、預防為主”的方針，在設計中采取有效措施，避免因設計不合理導致城市軌道交通工程在施工和運營中發生安全事故，這就是城市軌道交通安全工程的設計內容。對于下述安全事故，在設計時就應給予充分考慮，以避免或減少事故損失。
1.3.1火災
在火災情況下，人員的傷亡，主要有以下幾方面：燒死燒傷；高溫灼傷；缺氧窒息；煙氣中毒；踩踏；不正確逃生方式造成的摔死、摔傷；引發其他并發癥等。
1.3.2撞擊
撞擊事故，包括：車撞車；車撞物；車撞人。
車撞車：追尾事故或乘客列車與其他車輛相撞(當線路不封閉時)。
車撞物：列車與長期性物體相碰，如：在長期性建筑物及構筑物變形、斷裂、松動、脫落時，侵入限界，未能及時處理，而導致與列車碰撞或剮蹭；列車與臨時性物體相碰。
車撞人：列車與工作人員、乘客、闖入或穿越行車線路者、平交道口搶行者等相碰。
1.3.3電擊
產生電擊的因素很多，主要有：觸及電氣設備的帶電體(裸露或絕緣破壞)；觸及漏電電氣設備的外殼(接觸電位差超標)；電纜金屬屏蔽層感應電壓超標等。
1.3.4踩踏
在發生突發客流、突發事件、自動扶梯失控等情形下，處理不當，會造成不同程度的踩踏事故。產生突發客流的因素有：節假日(如北京清明節)、大型群眾活動、惡劣氣象等。
1.3.5人為襲擊等
爆炸、縱火、毒氣等。
1.3.6建筑物垮塌
運營期間，車站、隧道、其他建筑物或構筑物發生垮塌
1.3.7其他災害
針對地震等地質災害、透水、洪水、雨雪風霧、沙塵等，設計應考慮防震、防淹、防洪、防雷、防風等。
1.4施工期間
城市軌道交通工程，在施工安裝期間，也會發生各種各樣的安全事故，如：結構開裂、坍塌以及建設項目周邊環境出現沉降或坍塌等。施工不當或設計失誤會導致這些事故的發生。
1.5設計期間
項目前期決策失誤，雖不會直接威脅到人身安全，但會給項目帶來財產損失或影響項目經濟效益。
二、安全工程的設計原則
主要原則城市軌道交通安全工程的設計，應以下述要求為目標，在正常使用時：
必須防止因乘客使用系統而造成對乘客的傷害與危險；必須防止系統對運營人員及其他人員的傷害與危險;必須防止運營設施及車輛遭受損害與損失。
城市軌道交通車輛和運營設備的選擇，必須技術成熟、安全、滿足功能、維修方便、經濟合理。乘客使用或操作的設備，必須易于識別，設置在便于觸及的地方，并保障不當的操作或使用也不會導致系統發生危險。必須為殘疾人、老人、孕婦及帶領兒童的人在使用該系統時提供安全舒適的措施。應當在軌道線路、隧道及車站站臺、站廳、疏散通道、出入口、通風亭、列車車廂內及其他運營場所的醒目位置設置保障城市軌道交通安全運營的各類發光導向、疏散、提示、警告、限制、禁止等安全標志。對于起火風險大的設施必須加以圍護，減少可能的火情蔓延；在對火情及有害燃燒氣體與熱量控制的基礎上，應保障有效疏散措施；鋪設在地下車站、隧道及車輛上的電纜應不含鹵化物，并避免燃燒時產生有毒氣體；一旦發生火災，通風排煙系統應能進入火災運行模式，以保障人員疏散或滅火。
三、防火設計的重點提示
在城市軌道交通工程的各種災害中，火災是首位的。所謂火災，是指在時間和空間上失去控制的燃燒所造成的災害。
3.1火源
在城市軌道交通工程中，引起火災的火源是多方面的，歸結起來，主要有以下幾種。了解這些火源，將有利于防火設計。
電氣火災：絕緣老化、違反用電規定、電氣設備設計或安裝不當、過負荷、電氣短路等，都可能導致火災；生活用火引燃：如煙頭等引燃可燃物；生產用火引燃：如施工中由電焊、氣割、打磨、切割等的火花或其他火種引燃可燃物；人為破壞縱火。
3.2火災應急處置預案的編制
在系統投入試運行前，設計單位應協助業主單位編制火災應急處置預案。
3.3建筑防火的設計要素
疏散通道、疏散門、安全出口、疏散用樓梯及自動扶梯、隧道聯絡通道的設置；疏散能力；設備及管理用房的門至安全出口的距離。
3.4消防給水與滅火裝置的設計要素
消防給水系統、滅火器配置、自動噴水(或噴霧)滅火系統、氣體滅火系統、消火栓系統
3.5防煙、排煙與事故通風系統的設計要素
機械防煙、排煙設施的設置、防煙、排煙系統與事故通風的功能、防煙分區的劃分、設備的排煙能力、排煙設備的耐熱能力、送風量的要求
3.6防災用電、應急照明與疏散指示的設計要素
消防用電的要求、應急照明的連續供電時間、應急照明的設置、疏散指示標志的設置
四、結語
城市軌道交通安全工程的設計工作，需要給與重點關注。這樣做的目的在于，強化城市軌道交通安全工程設計的重要性，使城市軌道交通安全工程的設計更加系統化、程序化、規范化。為實現這個目的，只研究設計導則還不夠，還應該建立一套安全工程的設計評價體系。
摘要：城市是一個復雜的人文與自然的復合系統,是人口、資源、環境和社會經濟等要素高度密集的地理綜合體。本文結合基本要求、設計原則、設計提示三個層次，來談談關于城市軌道交通安全工程的設計的幾點建議。
關鍵詞：城市；交通；安全；工程；設計。
城市軌道交通設計論文:城市軌道交通線網設計論文
內容提要：線網規劃設計是進行軌道交通建設中其他工作的基礎和先決條件。本文就北京快速軌道交通線網規劃設計為例介紹一些思路和體會，希望對于我國城市軌道交通的發展起到一定的借鑒作用。
關鍵詞：快速軌道交通線網規劃
一、前言
隨著我國經濟的發展和城市化進程的加快，如何合理地解決城市迅速增長所引發的交通需求和有限的城市空間資源規劃與管理是目前我國各大城市所關注的問題。國內外實踐證明，發展以軌道交通系統為骨干、以公共交通為主體、各種交通方式相結合的多層次、多功能、多類型的城市綜合交通運輸體系是解決城市交通問題的主要途徑。城市快速軌道交通工程是一項大型的系統工程，技術復雜、涉及專業多、投資大、建設周期長。快速軌道交通線網規劃（以下簡稱“線網規劃”）作為軌道交通發展的基礎和先決條件，具有舉足輕重的作用，是關系到今后地鐵建設及運營能否順利實施，并能否有效地節省投資的重要問題。
線網規劃設計中所涉及的問題很多。最近，筆者有幸參加了關于北京快速軌道交通線網規劃的設計工作。筆者將結合此工程實例和一些粗淺的體會，談談線網規劃中的一些新思路和方法。本文將從線網規模的確定、線網規劃合理的設計原則、線網詳細的統計分析、多標準評價體系、方案的功能、技術和運營分析、方案分期實施計劃等方面進行介紹。
二、線網規模的確定
線網的規劃研究首先要確定城市軌道交通線網合理的規模，以此在宏觀上判斷一個城市大概的軌道交通規模范圍。線網規模要以城市今后的發展、經濟發展、城市交通發展政策和服務水平目標為依據，應當是出行需求與交通服務之間的結合點，堅持近遠期相結合、定性定量分析相結合原則和經濟性原則。線路走向盡可能滿足城市布局結構和出行總量需要，并適當兼顧城市將要開發地區發展的需要。線網規模的把握應使其在不同階段都能滿足出行客流的要求，發揮較大的作用。線網的規模要包括不同階段線網的編織密度和服務水平等級。
1定性的確定
（1）線網的規模與城市發展規劃緊密結合
根據城市發展規劃，結合城市特點、出行需求、客流預測，對重點發展地區、商業區、高新技術開發區等進行重點開發。對人口增長和就業崗位的分布進行科學的預測，以指導和幫助我們更合理地確定不同區域中線網的編織密度。北京目前的規劃布局為，進一步加強由天安門廣場、長安街、復興門、建國門組成的“超級中心”；發展CBD商務區；發展王府井、西單、朝外等主要商業區；優先發展具有戰略意義的海淀高新技術開發區以及上地、豐臺、石景山、望京等技術園區、2008年奧運會在北京的舉行將為增加北京的城市活力以及發展交通基礎設施起到積極推動作用；積極推動邊緣集團和衛星城發展；加強對綠化環帶和市區的規劃綠地建設；加大對北京文化遺產的保護力度。作為首都、國家政治文化中心、歷史名城，在保護其特色的基礎上，改善生活環境、交通狀況，提高市民生活水平和出行需求。
（2）線網的規模與經濟發展政策緊密相關
經濟發展是支持城市進步，活躍城市社會活動和影響全市居民出行的重要因素之一。很顯然，出行率與市民富裕程度休戚相關。同時，發展交通的投資力度也與經濟發展緊密相連。
由于經濟發展與機動化程度，總出行率和私人機動化出行率之間有緊密的聯系，因此，未來GDP的增長趨勢對交通發展有重大的意義。根據經濟發展的預測，可推算出未來各種交通模式的綜合投資潛力及未來公共交通的投資潛力，從而更好地確定不同時期線網的規模。
（3）線網的規模與城市交通發展政策緊密相關
進行的交通調查，掌握居民的出行情況。如進行出行方式、出行率、主要出行客流分配等調查，以此確定合理的交通發展政策。
積極發展公共交通，有效控制私人機動化出行，對自行車出行人員合理引導，使這部分人能轉向公共交通。必須推行合理的總體交通發展政策，使各交通體系協調發展。
（4）軌道交通服務水平目標的制定
軌道交通服務水平目標的制定對線網規模的確定起到重要指導作用，很大程度上決定了線網的發展方向和未來建設速度。北京市軌道線網服務水平目標制定時考慮如下幾點:
a.易達性：居民住所或上班地點距與其最近車站的距離不超過750m；
b.出行時間：在市區范圍內，出行時間不超過60min；
c.候車時間：高峰小時候車時間不超過3min；
d.舒適度：除座位外，6人/m2標準。
2定量的分析
在定性確定設計原則后，可根據公共交通客流總量、人均指標測算法和面積密度測算公式分別定量計算軌道線網規模。
對線網規模的影響作用有的可以量化，有的無法量化，所以確定城市軌道交通線網規模要采用定量計算和定性分析相結合的方法。定性分析對線網規模具有宏觀指導作用，而定量計算是對定性分析的一種合理驗證和修正，在以往的工作中，由于技術手段和調查數據積累的不足，定量計算的可信度大打折扣。今后隨著數據采集手段的提高和城市公共交通信息化平臺的建立，將為城市軌道交通的合理規劃提供有力的技術保障。
三、制定線網規劃的原則
在線網規模確定的基礎上，制定合理的軌道線網規劃設計原則，為下一步規劃線網提供依據。北京作為首都，是政治、經濟和文化中心,人口繁多、地域面積很大、地下狀況復雜，為達到較高的交通服務等級，制定了很多的設計原則，列舉以下部分內容來說明。
1.支持城市多中心發展和經濟發展的政策，重點支持CBD、金融街、主要商業中心、文化旅游中心、邊緣集團、奧林匹克公園、高新技術開發區及衛星城等已建、在建和規劃建設的地區的發展。按照SOD和TOD結合的方式合理規劃線網，是其更加適應城市發展和經濟發展的需要。
2.根據不同的標準對各種交通模式進行分類，選擇適合不同城市的不同功能等級和交通服務等級的交通模式。北京作為特大城市，其人口較多，我們就選擇了重型大運量的市域線和市區線的模式。市域線服務于市區和城郊，站間距相對較大、速度快、運量大，較好地吸引遠程的客流。市區線主要服務于市中心區域，站間距相對小一些，發車間隔較小，較好的吸引近距離乘客，但較小的站間距就勢必造成工程造價的升高。所以，有效的確定站間距對于線網的合理性也是很重要的。而對于小型的人口相對較少的城市，也許，發展有軌電車就可滿足出行的需求。
a.按照線路的服務功能等級不同分為市域線、市區線、局域線。
b.按照運量的大小分為重型大運量的地鐵、輕軌、有軌電車系統。
c.按照封閉形式分為混合交通、半封閉、全封閉線路。
d.為滿足不同等級的交通服務，車站分為大型樞紐站、一般換乘車站和一般車站。
e.根據客流的要求選擇不同的車輛類型，目前我國規范規定：有A、B、C三種車型。
3.依據城市的出行特征來確定線網的結構形式。經過科學的客流預測，分區域測算出城市中的主要交通走廊，是從市區-市郊的放射形出行、還是穿越市中心的穿越形出行；是優先考慮線路走向，還是先錨固住車站的站位；多種設計思路組合運用可構造出不同的線網結構形式。但無論以哪種思路為出發點來設計的結構形式都需要用客流預測來驗證其適用性，并根據結果進行調整后，再進行測試，直到其合理為止。
4.線路的鋪設形式需根據所處的地理位置、地質情況、城市景觀等來確定地下、地面和高架形式。例如，北京在三環路以內規定均采用地下線形式；而頤和園地區雖處三環外，但由于景觀原因，從其門口通過的線路需埋入地下。
5.對線網中線路和車站進行設計和施工的可行性研究，分析并選取方案。施工中針對不同情況選取與之相適應的施工方法，包括暗挖、明挖、蓋挖；同時，車站設計中還需考慮站臺的形式、站臺和站廳的相對位置等問題。這些都是應該在線網規劃中需考慮和確定的。線網規劃作為前期工作，應該在大的原則上具有規范作用，一旦確定，就不應輕易改變。因此，在做這項工作，一定要慎之又慎，通盤考慮。
6.對于大型公交樞紐，我們應當根據樞紐站周邊的環境條件及其所發揮的作用，以及對此區域的土地規劃、預留發展和客流預測進行深入的研究，合理確定樞紐站的規模。并且優化其易達性，方便乘客進入車站或與其他交通模式的換乘（地面公交、出租車、自行車、步行），從而使其更有效地吸引客流。這就需要規劃部門的大力支持，對于此規劃區域得到合理安排和監控，盡量減少原則性的變動。
大型公交樞紐站的換乘形式多種多樣，我們以前設計的車站換乘形式多為十字換乘、T型換乘和通道換乘，設計不夠合理。一方面是設計上較為死板老套，另一個造成目前狀況的重要原因是，規劃和前期的準備工作做的不夠細致深入，控制規劃的后續工作執行的又不嚴格。比如多條線路在某一地段交匯，往往缺乏深入地綜合分析和規劃。在車站設計時，哪條線先設計，就把有利的土地資源占盡，很少為后續線路統籌考慮，從而導致土地資源的浪費、并使后續工程的施工設計難度加大、費用增加、換乘形式單一、換乘距離加長，甚至造成許多好的規劃方案難以實施。因此，在開始建設時就需要統籌考慮,把大型樞紐站的土建結構一次建成，為后續工程的建設提供條件。例如：在西客站和東直門站的下方就已考慮和建成預留的地鐵車站。
7.我們經常認為多線交匯的交通樞紐在設計上較為困難，因交匯線路越多，車站規模越大，投資越多。但為了提高乘客的換乘方便，對線路可進行適當合理的優化，使其換乘合理，同時有效降低投資。以3條線路交匯為例：圖1(a)是有兩條線路平行通過車站，形成換乘，另一條線路分別與其形成換乘，此形式為兩層的較理想的車站線路形式。若遇到圖1（b）的形式，即3條線路相互交叉，形成三層的規模較大的車站。我們可以對其進行合理的優化調整，使其中的兩條線在同一標高平行通過交匯處，這樣使其形成同站臺換乘形式，即在同一站臺上就可換乘其他線路上的車輛，大大地方便了乘客，在香港等許多城市都采用了這種換乘形式；也可使兩條或更多的線路在此車站區域共用同一條線路和站臺，形成共線運營的形式，德國法蘭克福等城市的地鐵就有許多車站采用這種形式，換乘極為方便，但同時對運營管理的要求大大提高，為圖1（c）所示。
8.在規劃階段還應該考慮到線網中各條線路之間的聯絡線，使整個線網在各個階段都能達到的運營效果，成為一個有機的整體，相互協調，資源共享。同時還應考慮到與外部鐵路專用線的銜接，使外部的資源有效的通過鐵路專用線運送進入線網中來。
四、線網的規劃
線網規模確定后，依據所設定的設計原則，在分析研究的基礎上，設計并規劃出合理的線網，形成城市交通骨架。
五、對線網進行詳細的統計
隨后對所設計的線網進行詳細的統計和分析，得出的統計數據反映了路網的各方面的特征，為下一步對各線網方案做出客觀的評價提供了有利的依據。詳細統計分析包括如下幾個方面：
1.分類統計體現線網主要特征的數據。包括線網總長、不同類型線路（市域線、市區線、局域線）的總長度和數目、各種功能等級的車站總數，包括一般車站、一般換乘站和大型公交樞紐站的總數。
2.體現交通服務水平的數據。此項是由線網對各大型城市活動中心和公共設施的覆蓋程度來體現，包括商務區、商業中心、體育設施、醫院、學校、工業區、高新技術開發區以及旅游景區等。這些區域都是城市規劃中大力支持的項目。
3.客流預測分析是評價線網結構質量的有力數據。包括出行結構、出行量、出行率、各交通模式的出行比例以及對公交產生的影響。
4.線路鋪設形式。統計不同鋪設形式（高架、地面、地下）的線路總長度和不同鋪設形式車站總數。
5.車輛總數。按照高峰時段市區線、市域線的不同行車間隔、旅行速度及車輛編組等數據來計算每天運營線路所需的車輛總數和需備用的車輛數。
6.車輛段和維修車間。統計線網中，所需設置的車輛段和維修車間的總數量。
7.投資總額。對基礎設施（線路、車站）和設備（車輛、沿線設備和車站設備）進行估算，計算出整個線網所需的投資總額。
六、多標準評價體系
對各備選方案進行了詳細分析并獲得了相關數據后，要對各方案進行客觀的評價。評價的標準應由乘客、運營者、建設者、經營管理和市政府等各方商討形成一個、客觀的多標準評價體系。評價體系應由以下幾個方面組成：
1．乘客要求高品質的交通服務，提出線網的吸引性指標。
2．運營者要求降低運營成本、增加收入，提出運營目標。
3．建設者要求施工的可行性和簡便性，提出建設目標。
4．經營管理者需要降低投資，并使各種交通模式之間良好銜接，提出經營管理目標。
5．市政府要求維持城市可持續發展戰略，提出發展戰略和對資源的管理目標。
各個不同的城市所適用的評價體系不同，這需要在長期的實踐中進行摸索，形成了一套適合本城市發展的多標準評價體系。這套評價體系對于我們今后城市的發展、軌道交通的發展都有極為深遠的意義。
在形成了完善的評價體系后，我們就須依照該評價體系對各備選方案進行客觀的評價比較計算，其中需要針對各指標的重要程度進行適當的加權處理。在經過綜合評價比選過后，較客觀地評選出的線網方案。
七、對方案進行作進一步的分析
對評選出的方案進行進一步詳細的功能、技術以及運營管理方面的分析。對其進行總體評價，以檢驗這個線網是否符合所確定的相關原則。下面就從3個方面具體分析。
1．對各條線的長度、走向、車站定位、樞紐數目進行分析；對重點發展區域的覆蓋、對城市布局、經濟發展的支持程度等進行詳細的功能分析。按公認的經驗數據，市中心的線網覆蓋率應在90%左右，線網的密度1~1.2km/km2，車站密度為1座/km2，即一個車站為市中心區1km2的市民出行服務，服務半徑約為500m。
2．對線路走向、鋪設形式及換乘車站的構成和組織形式進行詳細的技術分析。尤其要對線網中的大型換乘樞紐進行深入的分析研究，如線與線間的換乘、地鐵與城市公交的銜接、車站與城市地下空間的開發相結合等。例如:上海就在人民廣場、徐家匯、靜安寺、虹口體育場四大城市中心區組織了大量的人力、物力進行了方案研究，為下一步的設計、施工的順利進行打下了堅實的基礎。
3．檢測線網在今后運營上是否能達到快捷、準點、安全、舒適；線路設計是否簡便、靈活。科學的客流預測對確定合理的運營模式和選定合理的車型有很大的幫助。在運營中，可根據不同的線路特性和客流需求（各區段客流量不同）制定不同等級的服務（例如：常規服務、中間折返區間運營、支線運營、跨站運營等）；制定緊急事故處理方案；合理設置中間折返站和聯絡線；設置終點站折返區間和方案；設置運營規程、時刻表等問題。
在對方案進行詳細的分析后，可對其不完善處進行適當的調整和優化，使其滿足我們的設計原則和要求。
八、方案分期實施計劃的研究
在對方案進行詳細的分析和優化后，對此方案進行分期實施計劃的研究。分期實施計劃是使線網能夠分階段、有計劃、有步驟、連貫協調的實施。對不同階段制定不同的發展目標和實施計劃。
首先，先確定已建和在建的線路；其次，再對建設資金的來源進行分析；針對不同階段、不同投資額制定出切實可行的實施方案。
九、結束語
本文對快速軌道交通線網規劃設計工作中，規劃的主要制定過程和思路進行了簡要的介紹，希望對于我國各大城市正在蓬勃發展的軌道交通事業，具有一定的借鑒作用。值得強調的是，軌道交通建設中，首先要做好線網規劃工作，這是進行其他工作的基礎和先決條件，對于軌道交通的全局建設具有舉足輕重的作用。
城市軌道交通設計論文:牽引計算在城市軌道交通項目設計中的作用
摘 要: 按一般的設計慣例,牽引計算工作僅僅是在線路方案穩定后所作的列車運行模擬計算,從而得出列車在各個區間內的走行時間、走行速度以及能耗。但隨著城市軌道交通項目綜合技術要求的不斷提高,如何從最經濟合理的角度確定設計規模,以最小的投入得到較大的回報,這就存在各專業之間相互制約的一系列復雜關系,而牽引計算工作在這中間所起的作用,就是從經濟運行的角度,找出最合理的技術參數,從而指導線路、車輛、信號、供電及環控專業的設計工作。
關鍵字:牽引計算、指導、線路、車輛、信號、牽引供電、環境控制、設計
1、指導線路專業對平、縱斷面的優化設計
選線就是選擇軌道交通路線,它是城市軌道交通工程設計的龍頭。選線首先是經濟
選線,或稱行車路線的選擇,然后是技術選線。經濟選線就是選擇行車路線的起訖點和經濟據點,主要是站在吸引客流量,切實解決交通擁擠狀況的角度出發的。行車路線的選擇應結合城市規劃,符合客流產生、流動和消失的規律,并要符合城市客流發展的規劃。技術選線就是按照行車路線,結合有關設計規范,平縱斷面設計要求,落實線路位置的技術工作。在城市軌道交通項目的設計中,由于城市已有道路的既有條件或管線埋設、地質結構的影響,使得線路定線工作難度頗大。牽引計算工作主要在技術選線過程中,根據列車在線路上的自由運行速度值,核算緩和曲線長度、夾直線長度的設置是否符合要求,以及曲線超高的設置是否滿足速度要求,從而確定曲線超高的加寬值是否達到限界要求。反之,線路對緩和曲線長度、夾直線長度以及曲線超高、超高的加寬值的核算結果又影響牽引計算列車運行速度的確定。
以重慶跨座式單軌交通為例。由于跨座式單軌交通線路不同于鋼輪鋼軌,它的超高直接在軌道梁上反映,且必須在線路設計中結合列車在該地段的運行速度,將線路超高、限界加寬值一次設計到位,無法在施工完成后調整超高值。重慶輕軌濱江路段CK4+200~CK4+350地段,正好位于穿越嘉陵江匝道橋橋墩柱位置,由于既有匝道橋修建時未預留夠輕軌雙線位置,迫使線路右線繞行穿行于兩匝道橋橋墩間,且有一段半徑150m的小半徑,如果列車以正常情況穿越該段,速度可達55km/h,但由于兩匝道橋橋墩間間距無法滿足55km/h速度超高的加寬要求,限制了列車在該段的運行速度,最終使得該段右線不能設置超高,列車運行速度僅達到30km/h。如下圖所示。
2、指導車輛專業對車輛技術參數的選擇
由于城市軌道交通車輛選型工作難度較大,既要考慮車輛的技術性能,又要考慮美觀舒適實用,從建設方角度還要考慮經濟合算,所以在設計中,車輛選型工作幾乎貫穿整個設計過程。
為了保障擬定車輛技術指標能滿足設計要求,我們可在擬定車輛技術條件前提下,利用牽引計算,先核算部分車輛技術指標是否達得到線路技術要求。例如,我們可以核算列車在定員或者超員狀況下,如果失去一部分動力,能在多大的坡道上起動,能以多高的速度通過線路限坡等等。我們還可以在擬定的列車牽引特性下,完成整個線路的牽引計算工作,再求算出整個列車運營范圍內所需的等效發熱電流,或稱均方根電流值(IRM),如果滿足以下關系式:
IRM≤(0.8~0.9)Im
公式中:Im——為車輛電機的額定電流值。 則表示擬定車輛電機的額定功率選定是正確的,滿足要求的。反之,不能滿足上式要求,則說明擬定車輛電機的額定功率選定是不夠的,不能滿足要求,需重新選定。
3、指導信號專業進行閉塞分區的設計
軌道交通系統的能力大小,主要是靠信號系統的制式來保障的,先進的信號系統能較大程度地降低兩列相鄰列車的追蹤距離,從而降低列車的折返時間,提高列車的追蹤能力。同時,不同等級的軌道交通系統,其乘客輸送能力差異大,線路、車輛條件有別,行車管理、運營組織方式也不同。因此,信號系統必須滿足和適應這一特殊需要。在以上條件確定的前提下,我們要進行信號閉塞分區設計。信號閉塞分區長度的確定,以及信號速度碼的確定必須在牽引計算工作的配合下完成。牽引計算不僅能直觀的反映出列車在各個點所處的速度,而且還可以反映線路要求限速的位置、范圍,從而有效地劃分出閉塞分區的長度及速度碼。閉塞分區長度的計算公式如下:
L=Lf+Lz+Ls 層式中:L——閉塞分區長度;
Lf——制動反映時間所走距離; Lz——列車從某一速度值制動為0速度所需制動距離;
Ls——安全保護距離。
其中Lz就靠牽引計算來測算。
在折返站信號閉塞分區設計時,我們也是根據不同的折返站布置形式,盡可能地用信號系統來滿足折返能力要求。這一設計過程也與牽引計算工作密不可分。
4、指導牽引供電專業對主變電站規模的確定以及各牽引降壓所數量與分布的確定
主變電所是軌道交通能源核心部位,它的容量大小直接影響整個軌道交通系統的運輸能力。為了節省能源,我們在設計中又不能將它設計成無限大,如何正確合理選定主變電所容量及牽引降壓所數量與分布,必需依靠列車牽引模擬計算,即牽引計算。只有在牽引計算工作完成之后,根據列車在不同的位置上所處的工況,確定在該位置時間矢量的耗電量大小,從而累計出列車在整個運營線路上的耗電量大小,為牽引供電專業提供設計依據。
5、指導環控專業對地下車站和地下區間的環控通風設計
列車在地下區間運行時,由于列車運動帶動區間空氣運動,造成活塞風,如何利用活塞風,保持地下空間的溫度,是環控專業需要解決的問題,這個問題的解決,也必須在列車牽引計算工作完成后,才能有針對性地確定列車在不同的速度下通過地下區間造成活塞風的大小以及產生熱量的大小,從而選定隧道風機和排熱風機設置位置及風機功率大小。根據列車通過地下區間的頻率以及每列車所散發的熱量,來確定如何調劑地下區間的溫度。
6、結論
當然,線路、車輛、信號、供電及環控專業的設計工作的制約因素還很多,牽引計算工作所起的指導和制約作用只是其中之一,但是正確、合理、經濟地作好牽引計算工作對優化平、縱斷面設計,經濟合理地選擇車輛類型、正確完成信號閉塞分區設計、選擇經濟合理的引供電系統容量以及正確合理地完成地下區間和車站的環控通風設計均具有指導作用。
城市軌道交通設計論文:城市軌道交通線網規劃設計的探討
內容提要:線網規劃設計是進行軌道交通建設中其他工作的基礎和先決條件。本文就北京快速軌道交通線網規劃設計為例介紹一些思路和體會,希望對于我國城市軌道交通的發展起到一定的借鑒作用。
關鍵詞:快速軌道交通 線網規劃
一、前言
隨著我國經濟的發展和城市化進程的加快,如何合理地解決城市迅速增長所引發的交通需求和有限的城市空間資源規劃與管理是目前我國各大城市所關注的問題。國內外實踐證明,發展以軌道交通系統為骨干、以公共交通為主體、各種交通方式相結合的多層次、多功能、多類型的城市綜合交通運輸體系是解決城市交通問題的主要途徑。城市快速軌道交通工程是一項大型的系統工程,技術復雜、涉及專業多、投資大、建設周期長。快速軌道交通線網規劃(以下簡稱“線網規劃”)作為軌道交通發展的基礎和先決條件,具有舉足輕重的作用,是關系到今后地鐵建設及運營能否順利實施,并能否有效地節省投資的重要問題。
線網規劃設計中所涉及的問題很多。最近,筆者有幸參加了關于北京快速軌道交通線網規劃的設計工作。筆者將結合此工程實例和一些粗淺的體會,談談線網規劃中的一些新思路和方法。本文將從線網規模的確定、線網規劃合理的設計原則、線網詳細的統計分析、多標準評價體系、方案的功能、技術和運營分析、方案分期實施計劃等方面進行介紹。
二、 線網規模的確定
線網的規劃研究首先要確定城市軌道交通線網合理的規模,以此在宏觀上判斷一個城市大概的軌道交通規模范圍。線網規模要以城市今后的發展、經濟發展、城市交通發展政策和服務水平目標為依據,應當是出行需求與交通服務之間的結合點,堅持近遠期相結合、定性定量分析相結合原則和經濟性原則。線路走向盡可能滿足城市布局結構和出行總量需要,并適當兼顧城市將要開發地區發展的需要。線網規模的把握應使其在不同階段都能滿足出行客流的要求,發揮較大的作用。線網的規模要包括不同階段線網的編織密度和服務水平等級。
1定性的確定
(1)線網的規模與城市發展規劃緊密結合
根據城市發展規劃,結合城市特點、出行需求、客流預測,對重點發展地區、商業區、高新技術開發區等進行重點開發。對人口增長和就業崗位的分布進行科學的預測,以指導和幫助我們更合理地確定不同區域中線網的編織密度。北京目前的規劃布局為,進一步加強由天安門廣場、長安街、復興門、建國門組成的“超級中心”;發展CBD商務區;發展王府井、西單、朝外等主要商業區;優先發展具有戰略意義的海淀高新技術開發區以及上地、豐臺、石景山、望京等技術園區、2008年奧運會在北京的舉行將為增加北京的城市活力以及發展交通基礎設施起到積極推動作用;積極推動邊緣集團和衛星城發展;加強對綠化環帶和市區的規劃綠地建設;加大對北京文化遺產的保護力度。作為首都、國家政治文化中心、歷史名城,在保護其特色的基礎上,改善生活環境、交通狀況,提高市民生活水平和出行需求。
(2) 線網的規模與經濟發展政策緊密相關
經濟發展是支持城市進步,活躍城市社會活動和影響全市居民出行的重要因素之一。很顯然,出行率與市民富裕程度休戚相關。同時,發展交通的投資力度也與經濟發展緊密相連。
由于經濟發展與機動化程度,總出行率和私人機動化出行率之間有緊密的聯系,因此,未來GDP的增長趨勢對交通發展有重大的意義。根據經濟發展的預測,可推算出未來各種交通模式的綜合投資潛力及未來公共交通的投資潛力,從而更好地確定不同時期線網的規模。
(3) 線網的規模與城市交通發展政策緊密相關
進行的交通調查,掌握居民的出行情況。如進行出行方式、出行率、主要出行客流分配等調查,以此確定合理的交通發展政策。
積極發展公共交通,有效控制私人機動化出行,對自行車出行人員合理引導,使這部分人能轉向公共交通。必須推行合理的總體交通發展政策,使各交通體系協調發展。
(4) 軌道交通服務水平目標的制定
軌道交通服務水平目標的制定對線網規模的確定起到重要指導作用,很大程度上決定了線網的發展方向和未來建設速度。北京市軌道線網服務水平目標制定時考慮如下幾點:
a.易達性:居民住所或上班地點距與其最近車站的距離不超過750m;
b.出行時間:在市區范圍內,出行時間不超過60min;
c.候車時間:高峰小時候車時間不超過3min;
d.舒適度: 除座位外,6人/m2標準。
2定量的分析
在定性確定設計原則后,可根據公共交通客流總量、人均指標測算法和面積密度測算公式分別定量計算軌道線網規模。
對線網規模的影響作用有的可以量化,有的無法量化,所以確定城市軌道交通線網規模要采用定量計算和定性分析相結合的方法。定性分析對線網規模具有宏觀指導作用,而定量計算是對定性分析的一種合理驗證和修正,在以往的工作中,由于技術手段和調查數據積累的不足,定量計算的可信度大打折扣。今后隨著數據采集手段的提高和城市公共交通信息化平臺的建立,將為城市軌道交通的合理規劃提供有力的技術保障。
三、制定線網規劃的原則
在線網規模確定的基礎上,制定合理的軌道線網規劃設計原則,為下一步規劃線網提供依據。北京作為首都,是政治、經濟和文化中心,人口繁多、地域面積很大、地下狀況復雜,為達到較高的交通服務等級,制定了很多的設計原則,列舉以下部分內容來說明。
1. 支持城市多中心發展和經濟發展的政策,重點支持CBD、金融街、主要商業中心、文化
旅游中心、邊緣集團、奧林匹克公園、高新技術開發區及衛星城等已建、在建和規劃建設的地區的發展。按照SOD和TOD結合的方式合理規劃線網,是其更加適應城市發展和經濟發展的需要。
2. 根據不同的標準對各種交通模式進行分類,選擇適合不同城市的不同功能等級和交通服務等級的交通模式。北京作為特大城市,其人口較多,我們就選擇了重型大運量的市域線和市區線的模式。市域線服務于市區和城郊,站間距相對較大、速度快、運量大,較好地吸引遠程的客流。市區線主要服務于市中心區域,站間距相對小一些,發車間隔較小,較好的吸引近距離乘客,但較小的站間距就勢必造成工程造價的升高。所以,有效的確定站間距對于線網的合理性也是很重要的。而對于小型的人口相對較少的城市,也許,發展有軌電車就可滿足出行的需求。
a.按照線路的服務功能等級不同分為市域線、市區線、局域線。
b.按照運量的大小分為重型大運量的地鐵、輕軌、有軌電車系統。
c.按照封閉形式分為混合交通、半封閉、全封閉線路。
d.為滿足不同等級的交通服務,車站分為大型樞紐站、一般換乘車站和一般車站。
e.根據客流的要求選擇不同的車輛類型,目前我國規范規定:有A、B、C三種車型。
3. 依據城市的出行特征來確定線網的結構形式。經過科學的客流預測,分區域測算出城市中的主要交通走廊,是從市區-市郊的放射形出行、還是穿越市中心的穿越形出行;是優先考慮線路走向,還是先錨固住車站的站位;多種設計思路組合運用可構造出不同的線網結構形式。但無論以哪種思路為出發點來設計的結構形式都需要用客流預測來驗證其適用性,并根據結果進行調整后,再進行測試,直到其合理為止。
4. 線路的鋪設形式需根據所處的地理位置、地質情況、城市景觀等來確定地下、地面和高架形式。例如,北京在三環路以內規定均采用地下線形式;而頤和園地區雖處三環外,但由于景觀原因,從其門口通過的線路需埋入地下。
5. 對線網中線路和車站進行設計和施工的可行性研究,分析并選取方案。施工中針對不同情況選取與之相適應的施工方法,包括暗挖、明挖、蓋挖;同時,車站設計中還需考慮站臺的形式、站臺和站廳的相對位置等問題。這些都是應該在線網規劃中需考慮和確定的。線網規劃作為前期工作,應該在大的原則上具有規范作用,一旦確定,就不應輕易改變。因此,在做這項工作,一定要慎之又慎,通盤考慮。
6. 對于大型公交樞紐,我們應當根據樞紐站周邊的環境條件及其所發揮的作用,以及對此區域的土地規劃、預留發展和客流預測進行深入的研究,合理確定樞紐站的規模。并且優化其易達性,方便乘客進入車站或與其他交通模式的換乘(地面公交、出租車、自行車、步行),從而使其更有效地吸引客流。這就需要規劃部門的大力支持,對于此規劃區域得到合理安排和監控,盡量減少原則性的變動。
大型公交樞紐站的換乘形式多種多樣,我們以前設計的車站換乘形式多為十字換乘、T型換乘和通道換乘,設計不夠合理。一方面是設計上較為死板老套,另一個造成目前狀況的重要原因是,規劃和前期的準備工作做的不夠細致深入,控制規劃的后續工作執行的又不嚴格。比如多條線路在某一地段交匯,往往缺乏深入地綜合分析和規劃。在車站設計時,哪條線先設計,就把有利的土地資源占盡,很少為后續線路統籌考慮,從而導致土地資源的浪費、并使后續工程的施工設計難度加大、費用增加、換乘形式單一、換乘距離加長,甚至造成許多好的規劃方案難以實施。因此,在開始建設時就需要統籌考慮,把大型樞紐站的土建結構一次建成,為后續工程的建設提供條件。例如:在西客站和東直門站的下方就已考慮和建成預留的地鐵車站。
7. 我們經常認為多線交匯的交通樞紐在設計上較為困難,因交匯線路越多,車站規模越大,投資越多。但為了提高乘客的換乘方便,對線路可進行適當合理的優化,使其換乘合理,同時有效降低投資。以3條線路交匯為例:圖1(a)是有兩條線路平行通過車站,形成換乘,另一條線路分別與其形成換乘,此形式為兩層的較理想的車站線路形式。若遇到圖1(b)的形式,即3條線路相互交叉,形成三層的規模較大的車站。我們可以對其進行合理的優化調整,使其中的兩條線在同一標高平行通過交匯處,這樣使其形成同站臺換乘形式,即在同一站臺上就可換乘其他線路上的車輛,大大地方便了乘客,在香港等許多城市都采用了這種換乘形式;也可使兩條或更多的線路在此車站區域共用同一條線路和站臺,形成共線運營的形式,德國法蘭克福等城市的地鐵就有許多車站采用這種形式,換乘極為方便,但同時對運營管理的要求大大提高,為圖1(c)所示。
8. 在規劃階段還應該考慮到線網中各條線路之間的聯絡線,使整個線網在各個階段都能達到的運營效果,成為一個有機的整體,相互協調,資源共享。同時還應考慮到與外部鐵路專用線的銜接,使外部的資源有效的通過鐵路專用線運送進入線網中來。
四、 線網的規劃
線網規模確定后,依據所設定的設計原則,在分析研究的基礎上,設計并規劃出合理的線網,形成城市交通骨架。
五、 對線網進行詳細的統計
隨后對所設計的線網進行詳細的統計和分析,得出的統計數據反映了路網的各方面的特征,為下一步對各線網方案做出客觀的評價提供了有利的依據。詳細統計分析包括如下幾個方面:
1. 分類統計體現線網主要特征的數據。包括線網總長、不同類型線路(市域線、市區線、局域線)的總長度和數目、各種功能等級的車站總數,包括一般車站、一般換乘站和大型公交樞紐站的總數。
2. 體現交通服務水平的數據。此項是由線網對各大型城市活動中心和公共設施的覆蓋程度來體現,包括商務區、商業中心、體育設施、醫院、學校、工業區、高新技術開發區以及旅游景區等。這些區域都是城市規劃中大力支持的項目。
3. 客流預測分析是評價線網結構質量的有力數據。包括出行結構、出行量、出行率、各交通模式的出行比例以及對公交產生的影響。
4. 線路鋪設形式。統計不同鋪設形式(高架、地面、地下)的線路總長度和不同鋪設形式車站總數。
5. 車輛總數。按照高峰時段市區線、市域線的不同行車間隔、旅行速度及車輛編組等數據來計算每天運營線路所需的車輛總數和需備用的車輛數。
6. 車輛段和維修車間。統計線網中,所需設置的車輛段和維修車間的總數量。
7. 投資總額。對基礎設施(線路、車站)和設備(車輛、沿線設備和車站設備)進行估算,計算出整個線網所需的投資總額。
六、多標準評價體系
對各備選方案進行了詳細分析并獲得了相關數據后,要對各方案進行客觀的評價。評價的標準應由乘客、運營者、建設者、經營管理和市政府等各方商討形成一個、客觀的多標準評價體系。評價體系應由以下幾個方面組成:
1. 乘客要求高品質的交通服務,提出線網的吸引性指標。
2. 運營者要求降低運營成本、增加收入,提出運營目標。
3. 建設者要求施工的可行性和簡便性,提出建設目標。
4. 經營管理者需要降低投資,并使各種交通模式之間良好銜接,提出經營管理目標。
5. 市政府要求維持城市可持續發展戰略,提出發展戰略和對資源的管理目標。
各個不同的城市所適用的評價體系不同,這需要在長期的實踐中進行摸索,形成了一套適合本城市發展的多標準評價體系。這套評價體系對于我們今后城市的發展、軌道交通的發展都有極為深遠的意義。
在形成了完善的評價體系后,我們就須 依照該評價體系對各備選方案進行客觀的評價比較計算,其中需要針對各指標的重要程度進行適當的加權處理。在經過綜合評價比選過后,較客觀地評選出的線網方案。
七、對方案進行作進一步的分析
對評選出的方案進行進一步詳細的功能、技術以及運營管理方面的分析。對其進行總體評價,以檢驗這個線網是否符合所確定的相關原則。下面就從3個方面具體分析。
1. 對各條線的長度、走向、車站定位、樞紐數目進行分析;對重點發展區域的覆蓋、對城市布局、經濟發展的支持程度等進行詳細的功能分析。按公認的經驗數據,市中心的線網覆蓋率應在90%左右,線網的密度1~1.2km/km2,車站密度為1座/ km2,即一個車站為市中心區1 km2的市民出行服務,服務半徑約為500m。
2. 對線路走向、鋪設形式及換乘車站的構成和組織形式進行詳細的技術分析。尤其要對線網中的大型換乘樞紐進行深入的分析研究,如線與線間的換乘、地鐵與城市公交的銜接、車站與城市地下空間的開發相結合等。例如:上海就在人民廣場、徐家匯、靜安寺、虹口體育場四大城市中心區組織了大量的人力、物力進行了方案研究,為下一步的設計、施工的順利進行打下了堅實的基礎。
3. 檢測線網在今后運營上是否能達到快捷、準點、安全、舒適;線路設計是否簡便、靈活。科學的客流預測對確定合理的運營模式和選定合理的車型有很大的幫助。在運營中,可根據不同的線路特性和客流需求(各區段客流量不同)制定不同等級的服務(例如:常規服務、中間折返區間運營、支線運營、跨站運營等);制定緊急事故處理方案;合理設置中間折返站和聯絡線;設置終點站折返區間和方案;設置運營規程、時刻表等問題。
在對方案進行詳細的分析后,可對其不完善處進行適當的調整和優化,使其滿足我們的設計原則和要求。
八、方案分期實施計劃的研究
在對方案進行詳細的分析和優化后,對此方案進行分期實施計劃的研究。分期實施計劃是使線網能夠分階段、有計劃、有步驟、連貫協調的實施。對不同階段制定不同的發展目標和實施計劃。
首先,先確定已建和在建的線路;其次,再對建設資金的來源進行分析;針對不同階段、不同投資額制定出切實可行的實施方案。
九、結束語
本文對快速軌道交通線網規劃設計工作中,規劃的主要制定過程和思路進行了簡要的介紹,希望對于我國各大城市正在蓬勃發展的軌道交通事業,具有一定的借鑒作用。值得強調的是,軌道交通建設中,首先要做好線網規劃工作,這是進行其他工作的基礎和先決條件,對于軌道交通的全局建設具有舉足輕重的作用。
城市軌道交通設計論文:城市軌道交通信息集中監控系統的設計與實現
摘要：目前的城市軌道交通管理信息系統都是針對某具體系統或某類型設備進行管理與控制，且各條線路相互之間不通任何信息，是孤立的系統。無法對各線各系統運行情況特別是設備故障情況迅速把握。針對這種情況，整合現有資源，設計了軌道交通信息集中監控系統。該系統采集現有各系統設備故障信息進行處理和故障報告，并進行了綜合分析和預測，給集中監控增加了智能決策功能;且只需在原有的網管系統上提供或新增所需要的北向接口，并不需要改變原有網絡的拓撲結構，只要新增采集系統和集中監管系統，在實現上很簡潔，相對投資也不大。
關健詞：城市軌道交通，信息集中監控，網絡管理
目前，城市軌道交通的信息管理系統一般分為傳輸、公務電話交換、調度電話、電源、無線調度、廣播、圖像監控(安防系統)、時鐘、自動售檢票等9大子系統;每個子系統的管理網絡自成體系，且都有自己相應的網管中心或數據采集系統。所以，目前的管理系統不能形成一個有機整體，宏觀控制管理能力弱，而且各條軌道交通線的信息系統間也都相對獨立。
針對上述網絡管理現狀，為提高城市軌道交通信息管理能力，提出信息集中監控的構想。即對所有軌道交通系統網絡設備實施統一監視與必要控制、管理。該方案不只針對某類單一系統設備的監控和管理，而是一個對各條軌道交通線上的上述9大子系統設備實施綜合監控和管理的系統。該方案也不是針對各系統的所有參數進行監控管理，而是初步對設備故障進行實時的監控管理。
1 概述
對于各個系統，原有的管理網絡或維護方法不盡相同。象自動售檢票系統等管理系統就可將原有系統重新整合進解決方案。而象傳輸系統等，比如sdh(同步數字多級)設備，處在多廠商環境中，將涉及多廠商的sdh網管系統。這種網絡設備的多元化，加上有些不同廠家設備還不兼容，因此造成綜合網管的困難。所以，設計信息集中監控系統時，僅簡單地從原有網管系統進行整合還是不夠的。
對于把傳輸系統復雜的網管系統整合成集中監管，大致有三種途徑:①綜合化方法—在已有網管系統之上再加一級管理系統;②翻譯法—在有信息交互需求的網管系統之間進行兩兩翻譯;③標準化法—已有的各網管系統采用公共信息模型和功能集。
第二種方法有現成的支持標準(snmp/cm ip /corba)互操作的靜態規范描述和動態交互式轉化方法，適用于信息量不大的情況。第三種方法是比較徹底的綜合網管方法，但需要將所有的網管系統被統一標準替換，故暫時還只是一個想法。本文提出的信息集中監控解決方案主要針對故障信息進行處理，而且為了避免各廠商間的交涉，將采用綜合化方法，做到與原有網管系統的平滑過渡;這也與那些通過簡單整合就可以實現集中監控的系統的做法很類似，系統也比較容易整合。這樣，在各系統原有管理系統或網管系統的基礎上再添一層管理者，在新的管理層上實現信息集中綜合監管，從而解決了各系統間的“信息孤島”問題。
2 系統架構
系統架構分為三層:管理監控層、層和應用層(如圖i)。應用層是現有的各種硬件系統，比如傳輸系統、自動售檢票系統等。層是數據集中的中間層。包括數據采集硬件和軟件。管理監控層將對采集的所有數據進行綜合處理并形成新的業務模型。
架構中，上層管理者管理若干網絡體系、網絡協議異構的系統，異構子網各自維護一套專業管理信息庫。它們向綜合監管系統提供q3,corba接口。
為了實現綜合監管的目標，利用層將原有系統(應用層)在數據接口上達到統一，這樣層加上應用層組成的新的網絡將是管理監控層所需要的“統一”網絡，在概念上可以想象成一個虛擬網絡。管理監控層通過由層組建的綜合數據庫，對大的方面(比如現在的告警系統，以后通過統一其他系統的數據接口就可以實現其他方面的監控)進行全局性調配與管理，細節留給原有系統的網管系統或者管理系統處理。各系統通過層的軟件(數據采集軟件)的映射，完成數據接口的統一。
3 解決方案
3.1 硬件系統解決方案
圖2是以某地鐵線為例的集中監控系統拓撲圖。其中a11是從傳輸網管nm11，采集數據的pc ; a12是從自動售檢票管理系統nm12采集數據的pc。所有系統經pc采集數據后，通過路由器r，把數據送到數據庫服務器ds。其他地鐵線的拓撲都與該線類似。mis1 , mis2，mis3凡等是信息集中綜合監管系統。比如mis1管理1一4號線，mis2管理5一9號線，mis3管理10一13號線。mis1—mis3對數據庫服務器中的數據進行綜合處理、顯示、告警，以及統計和分析。mis1一mis3放在一起，這樣在多個處理機上進行監管可以擴大可視范圍，也達到綜合監管的目的。
設備網管所提供的北向接口，有的是q3接口，可以通過網口進行采集;有的是串口，可以通過串口接收。如果通過串口接收數據，可以根據圖3所示，用一個1-8多串口卡，使用一臺pc機進行多個串口數據收集。
上述方案的性:如果原有設備的網管系統提供的北向接口是串行方式，那么通過圖3方式，一臺pc機就可以采集8臺網管的數據，但是串行方式的數據是通過重復機制來較大限度地確保信息的完整。所謂重復機制，是當信息沒有被接收就重新發送，如果三次沒有接收到就不再重發。這樣的數據采集方式很不。而采用tcp/ip方式進行采集，如果數據包沒有被正確接收，將等待到可以正確接收的時候重新發送。所以在可能的情況下，此方案需要廠商提供網管軟件的q3北向接口。
在安全性方面，整個系統并不通過公網，局域網能保障數據的安全、不被截獲、破壞等。
3.2軟件解決方案
軟件解決方案中包括數據采集和數據處理。兩個獨立的體系，并通過數據庫使兩者形成整體。數據采集建立數據庫，數據處理管理數據庫。
數據采集部分是針對各個不同的分立系統對不同類型的數據進行收集。由于不同系統的數據存儲方式對外提供數據的方式不同，就算同一系統的不同廠商設備的網管系統所提供的北向接口也不同，所以數據采集部分將針對每個系統進行編程。數據采集方式的多樣性會導致軟件架構的雜亂無章。為避免不一致和保障軟件系統的易擴展及易維護性，應根據數據處理部分所感興趣的數據內容制定統一的數據接口。解決方案如圖4所示:數據采集平臺將根據不同系統不同設備加載特定的數據采集dll(動態鏈接庫)。對于同一系統，數據采集平臺和dll之間的數據接口相同，而且數據采集部分和數據處理部分也將以統一的數據接口進行數據匯總。這樣一旦有新增設備，數據采集系統只要針對新增設備編寫dll,整個系統就具備良好的可擴展性。圖4中簡單列舉了數據采集dll采集數據的三種方法:tcp/ip, rs232及直接讀取相關數據庫db。這些差異性將在統一的數據接口處消失。
數據處理部分是軟件解決方案的核心，對匯總的數據進行分類處理并形成新業務邏輯。數據處理部分的主要功能如圖5所示。其中:安全管理系統是對使用該系統的所有用戶的權限管理;該模塊將保障系統的安全性。告警系統對采集系統收集的所有數據進行實時處理，對所有設備的現有故障進行報告，對消除的故障進行告警清除(使設備告警狀態復位)。收發文系統是在系統有新增設備故障告警時，在行政上上級對負責維護的部門進行派工單發放的業務處理模塊;相關部門維護完畢后對所收到的派工單進行回執，這樣可以明晰責任，實現了該解決方案的行政“監管”目的。統計報表系統是對故障告警歷史信息進行統計和簡單計算形成特定形式的報表。分析預測系統對故障告警歷史信息進行統計分析，采用經驗法和曲線擬合法對設備近階段的運行狀況進行預測告警，這樣可以對故障發生概率較高的設備進行重點維護，較大限度地避免運營事故。
4結語
本文設計的系統，只是通過從現有網管系統的北向接口提取故障信息，或從現有的管理系統直接提取故障信息進行綜合。在原有的網管系統上提供或新增所需要的北向接口，并不需要改變原有網絡的拓撲結構，只要新增采集系統和集中監管系統，相對投資也并不大。數據的集中處理，能對運營的整個網絡系統的設備運行情況進行宏觀把握，并有現存管理系統所沒有的派工單業務流程，不僅對設備運行情況進行了集中監控，還能對設備維護進行統一調配和管理。系統的另一個價值在于，可以對綜合的數據進行智能分析和預測，可以根據預測進行有目的的檢修，增強整個系統運行的安全性和性。
城市軌道交通設計論文:深圳市城市軌道交通7號線動力照明系統設計
摘 要：通過對國內軌道交通動力照明系統設計及運行情況的調查研究，結合深圳地鐵7號線的自身特點，提出本條線路動力照明系統的設計方案。
關鍵詞：地鐵車站；降壓變電所；動力照明
1 工程概況
深圳市城市軌道交通7號線東西向橫穿深圳市區，7號線西起于南山區麗水路，東至太安路，線路全長約30.173km。全線共設車站28座，全部為地下車站，其中設11座換乘站。本次工程參考深圳地鐵1，5號線動力照明系統設計，對深圳市城市軌道交通7號線工程動力照明系統設計方案進行優化。
2 降壓變電所
2.1 降壓變電所的設置、分布及容量
車站動力照明設備由車站降壓變電所供電，各車站均設置降壓變電所，對于規模較大的地下車站，為了保障供電質量和減少大量的大截面低壓供電電纜，車站兩端設置一個降壓變電所和一個跟隨式降壓變電所，分別供給半個車站和半個區間的電力負荷用電。對于車站規模較小，區間供電較短的車站設置一個降壓變電所。
2.2 主接線及運行形式
2.2.1 降壓變電所和跟隨式降壓變電所低壓側采用單母線分段中間加母聯斷路器的接線方式，并設三級負荷分母線。
2.2.2 跟隨式降壓變電所電力變壓器35kv進線側加隔離開關。電力變壓器接線組別采用d，yn11。
2.2.3 正常時，兩臺電力變壓器分列運行，同時供電。當一臺變壓器檢修或故障時，可選擇（手動或自動）切除三級負荷，低壓母聯斷路器閉合；由另一臺變壓器向全所一、二級負荷供電。恢復正常后，母聯自動切除。
2.3 繼電保護
保護配置
（1）0.4kv進線設短路短路瞬動保護、短延時保護、過載保護、接地保護和失壓脫扣保護。（2）0.4kv母聯開關設短路瞬動保護、短路短延時保護。（3）三級負荷總開關設短路瞬動保護、短路短延時保護、過載保護。（4）0.4kv饋線設瞬時短路瞬動保護、過載保護。（5）為保障短路保護的選擇性，除進行整定值與時限配合外，進線、母聯、大截面短距離饋線回路間設區域聯鎖（zsi）。
3 動力照明配電系統
3.1 主要設計原則
3.1.1 供電方案
（1）地下車站設有一座降壓變電所和一座跟隨式降壓變電所，負責半個車站及與之相鄰的半個區間的動力照明負荷供電。對于車站規模較小，區間供電較短的車站設置一個降壓變電所，負責整個車站及與之相鄰的區間的動力照明負荷供電。（2）在車站兩端站廳層環控機房附近設環控電控室，主要負責其所處的半個車站及與之相鄰的半個區間的環控設備的供電和控制。環控電控室電源引自與之同側的降壓變電所。（3）在車站兩端站廳、站臺四個照明分區內設照明配電室，主要負責其所處的照明分區的照明系統供電，電源引自與之同側的降壓變電所或跟隨所。
3.1.2 本系統采用三相四線制，接地形式采用tn-s系統。所有電氣設備不帶電的金屬外殼均與pe線連接。系統電壓偏差允許值：車站動力照明電壓偏差允許值為±5%。
3.2 負荷等級劃分與配電原則
3.2.1 動力照明系統負荷等級劃分
根據地鐵系統用電設備的重要程度，本站動力照明負荷劃分為三級，具體如下：（1）一級負荷。變電所操作電源；通信系統設備；信號系統（atc）設備；弱電綜合；防災報警系統設備；環控系統機械風機、回排風機等與消防有關的風機；給排水系統消防泵、車站廢水泵和區間主排水泵、出入口排水泵；銀行系統設備；站廳、站臺公共區正常照明；出入口及通道照明、地下區間照明；車站應急照明；屏蔽門；兼做疏散用自動扶梯等。（2）二級負荷。環控系統與消防無關的風機；給排水系統污水泵；車站設備區房屋正常照明；垂直電梯、車站自動扶梯等。（3）三級負荷。環控系統空調機；冷水機組、冷凍泵、冷卻泵；電熱設備；廣告照明及清掃維修機械等。
3.2.2用電負荷配電原則
（1）一級動力負荷由兩路互為備用的獨立電源在末端切換供電，其中環控系統一級負荷設備在環控電控室通過“兩進線一母聯”方式進行雙電源切換，從環控室至設備為單回路供電；站臺站廳公共區照明、出入口及通道照明由兩路電源交叉供電至均勻分組的燈具上；地下區間照明由應急電源和正常照明電源交叉供電至均勻分組的燈具上；應急照明由集中應急電源裝置供電。（2）二級負荷一般采用由兩路互為備用的電源在變電所母線切換供電；對于距變電所超過半
個站臺有效長度的二級動力負荷采用雙電源末端切換供電。（3）三級負荷由一路電源供電。
3.3 動力配電設計
3.3.1 配電方式
（1）動力設備配電主要采用放射式配電方式。（2）環控設備由環控電控室集中配電，環控電控室的一、二級負荷采用兩路電源進線中間加母聯的方式供電。環控電控室另設三級負荷母線段，采用單母線不分段的接線方式，為冷凍水泵、冷卻水泵等三級負荷配電。（3）車站內冷水機組及大容量非環控設備由變電所直接配電。通信系統（atc）、信號系統、弱電綜合、防災報警系統和屏蔽門系統等與行車和旅客安全密切相關的重要負荷，從變電所兩段母線各饋出一路專用放射式回路，末端切換。（4）在車站站廳站臺公共區、設備用房、出入口通道等適當位置設插座箱或插座，供維修及清掃機械等用電。
3.3.2 控制方式
（1）車站內風機采用就地控制、車站控制和中央控制方式。（2）車站內水泵采用就地控制、車站控制、自動控制方式。（3）車站內環控設備（不包括非連鎖風閥、防火閥）由環控電控室集中控制，在現場設置現場控制設備。（4）環控電控室采用低壓智能配電，并納入車站設備監控系統（bas）統一管理。（5）在環控電控柜內加裝智能模塊，根據不同饋出回路性質的不同，分別進行監控，以實現智能配電功能。（6）車站內55kw以上的大容量電機（除去采用變頻控制設備）采用軟啟動方式，其它設備采用直接啟動方式。（7）排熱風機、組合式空調箱、回排風機、冷卻泵、冷凍泵等均采用變頻器控制。非連鎖風閥采用現場控制。防火閥由bas系統配電控制。 3.4 照明配電設計
3.4.1 照明分類
本系統照明分為正常照明、應急照明、廣告照明及安全電壓照明等；其中站廳站臺公共區正常照明包括工作照明和節電照明，應急照明包括備用照明、疏散照明。
3.4.2 照明設置
（1）正常照明的設置。為了保障地鐵系統的正常運營，在站廳站臺公共區、生產辦公用房、設備用房、出入口通道和區間隧道等處設正常照明。在自動售票機，自動檢票口處設置加強照明。（2）應急照明的設置。為了充分的利用資源、減少投資，保持美觀，本工程在布置燈具時將備用照明和疏散照明作為正常照明的一部分進行設計。為了確保發生災害或出現故障時，能正常工作，在站長室、重要值班室、公安用房、車站綜合控制室、變電所、配電室、信號機械室和通信機械室設置備用照明，其中備用照明的照度根據其所處場所的需要按正常照明的10～50%設置。為了確保發生災害或出現故障時，能及時順利地疏散旅客，組織搶險救援工作，在站廳站臺公共區、出入通道和樓梯間等處設置疏散照明。（3）廣告照明的設置。為了充分地發揮地鐵的投資效益，在地鐵車站的站廳站臺公共區、出入口通道及地面風亭等處設廣告照明。（4）安全電壓照明的設置。為了保障檢修安全，在建筑凈高小于1.8米的電纜通道設安全電壓照明；安全電壓照明由24v安全電壓變壓器供電，并在安全電壓變壓器的24v側設過電壓保護器。
3.4.3 照明的控制方式
車站公共區正常照明、車站導向、廣告照明、出入口正常照明、公共區應急照明等由設在車站綜合控制室的智能照明控制系統控制；設備區應急照明、其它照明采用就地或就近控制。發生災害時應急照明系統可由防災報警系統強啟。
3.4.4 照明系統供電方式
（1）照明系統采用放射式與樹干式相結合的供電方式。（2）應急照明由帶逆變裝置的應急照明電源柜供電，其蓄電池容量應滿足90min以上供電的需要。
3.5 電纜、電線選型及敷設方式
3.5.1 動力照明配電系統的配線線纜均采用銅芯，其中與消防有關的動力設備和應急照明配線線纜采用耐火型，其它配線線纜采用阻燃型；用于室內和地下電纜采用低煙無鹵型；
3.5.2 車站電力電纜采用沿電纜橋架敷設或穿管敷設，導線采用穿管明敷設或暗敷設；對明管敷設的線路采取防火措施。
3.5.3 站臺板下電力電纜利用35kv供電系統的支架或掛鉤敷設，導線采用穿管明敷設。
3.5.4 電纜豎井穿越樓板、站廳和站臺板，電力母線、電纜橋架（支架）穿墻，線纜保護管穿越墻、樓板、站廳和站臺板，線纜進出柜、屏、箱等處均采取防火封堵措施。
4 防雷與接地
4.1 動力照明供電采用三相四線制，接地形式采用tn-s系統。插座回路和插座箱均
漏電保護。所有電氣設備不帶電的金屬外殼均與pe線連接。所有地面回路均加裝浪涌保護。
4.2 地鐵每個地下車站均采用綜合接地系統，此設計應能同時滿足牽引供電設備、車站機電設備、通信、信號等信息設備、給排水管及其它金屬構件接地的要求，接地電阻≤0.5ω。
4.3 地下車站強（弱）電系統接地分別設置強（弱）電系統總接地母排，設于相應系統的設備房間內，供車站強（弱）電設備接地用。公用設施的金屬管道等人體可觸及的非用電金屬件采用等電位接地，在車站站廳、站臺適當位置設置等電位接線端子箱供車站等電位連接使用。
5 結束語
該設計已通過深圳市地鐵集團有限公司設計部組織的專家評審。通過地鐵車站動力照明系統的優化設計，使車站的供、配電系統更加合理，較大程度地降低了能耗，節省了能源，使車站機電系統有機地結合在一起，降低了工程的建設成本。
城市軌道交通設計論文:淺談城市軌道交通供電設計
摘要：進入二十一世紀以來，隨著國家經濟的飛速發展和城市化進程的加快，城市軌道交通也進入大發展時期。軌道交通配電作為軌道交通的重要構成部分，起著非常重要的作用。
關鍵詞：電源；電力監控；動照
城市軌道交通作為城市公共交通系統的一個重要組成部分，目前有地鐵、輕軌、有軌電車以及懸浮列車等多種類型，號稱“城市交通的主動脈”。 它具有節能、省地、全天候、運量大、安全等特點，屬綠色環保交通體系，符合我國可持續發展的原則，特別適應于大中城市。
一、外部電源及主變電所
目前國內城市軌道交通的供電方式主要有兩種類型：集中供電方式和分散供電方式。
當采用分散供電方式時，各牽引變電所、降壓變電所分別由既有電網就近引兩路相互獨立的35kv或10kv電源供電，軌道交通不設主變電所。采用集中供電方式時，設主變電所，從電網引入的電源少、接入電源的電壓等級高、一般不涉及城鄉電網變電所改造、由城鄉電網引至城市軌道交通主變電所的電纜徑路數量少、電源性高、電源工程實施方便、使軌道交通自成供電系統、由于受電電壓高，受城鄉電網其它用戶故障影響較少、運營管理方便，產生的高次諧波注入電網影響相對較少。
二、中壓供電網絡的構成及電壓等級
根據接線形式的不同，中壓網絡有兩種基本構成形式：一種是把全線的車站變電所劃分成幾個供電分區，每個分區通過最靠近主變電所（或電源開閉所）的車站從主變電所（或電源開閉所）引入兩路電源，分區內的各車站變電所以環網形式連接；另一種是把兩個相鄰車站的變電所為一組，兩個車站各從上級變電所取得一路主電源，從相鄰站得到另一路電源。
根據網絡功能的不同，為牽引變電所供電的中壓網絡可稱為牽引網絡；為降壓變電所供電的網絡可稱為動力照明網絡。
三、牽引網方式的選擇
我國目前城市軌道交通的牽引網受流方式分為兩種，一種是接觸軌受流，另一種是架空接觸網受流，接觸軌受流方式又分為dc750v與dc1500v兩種情況。
這兩種相比較接觸軌系統景觀效果好，系統維護管理方便，但投資較大，且適應行車速度較低，在遇緊急情況時，存在一定的人身安全隱患。架空接觸網系統技術成熟，投資小，適應行車速度較高，安全性高。
四、牽引變電所分布方案
正線牽引變電所的數量、位置及容量，需根據線路平縱斷面資料、行車組織方案、車輛編組及負荷情況，通過牽引供電計算確定，牽引變電所之間采用雙邊供電，以提高供電質量和節省能源。
五、電力監控系統
電力監控系統是由設置在控制中心的主站監控系統、設置在各種變電所內的綜合自動化子系統以及聯系二者的傳輸通道及供電車間復示終端構成，系統采用計算機型監控裝置，結構形式為1：n點對點結構形式。
（1）主站——設在控制中心內的主站監控系統。（2）被控站——設在主變電所、牽引降壓混合所、牽引變電所、降壓變電所等內的綜合自動化系統。（3）傳輸通道——利用通信專業提供的數據傳輸通道。（4）供電車間復示終端——通過調度系統轉發信息監視全線供電系統設備的運行情況。
各線分設電力監控系統，對本線的主變電所、牽引降壓混合變電所、降壓變電所、牽引網等主要供電設施的運行狀態及雜散電流的相關參數進行實時監視、控制、數據采集及處理，在控制中心集中實現供電設備的自動化調度管理，以確保牽引供電系統和各線的電力變配電系統安全和經濟運行。
六、接觸網系統
接觸網系統是向電動車組提供電能且無備用的供電設備，接觸網研究和設計的原則應滿足行車速度、提高技術經濟性能、實現運行安全要求。
七、動力照明系統
1、降壓變電所
車站可根據用電負荷的分布，在負荷集中的一側設降壓變電所，并與牽引變電所合建為混合變電所。車輛段、控制中心根據用電負荷的分布，設置室內降壓變電所為用電負荷供電。
2、動力照明
（1）負荷等級劃分。1）一級負荷。通信、信號、應急照明、消防設備、事故風機、防災報警設備、計算機系統、重要排水泵、自動售檢票設備、疏散用自動扶梯及垂直電梯、自動報警系統設備等。2）二級負荷。站臺站廳公共區照明、附屬房間照明、普通風機、一般給排水泵、自動扶梯、電梯、排污泵等。3）三級負荷。空調機、電熱設備、廣告照明、清掃及維修機械、鍋爐設備等。
一級負荷應由雙電源雙回線路供電，在供電系統某些部分發生故障時也要保障對其供電。
二級負荷平時由變電所任意一段一、二級負荷母線供電。
三級負荷平時由一路電源供電，當只有一路電源時，應及時從電網中切除。
（2）動力照明配電及控制方式。1）動力設備配電及控制方式。動力設備主要采用放射式配電，部分容量較小、相對集中的二、三級負荷可采用樹干式供電。重要一級負荷如信號、通信、車站綜控室設備、變電所自用電、自動售檢票、消防泵等直接由降壓所采用雙電源供電至設備末端。
動力設備控制方式：消防設備采用就地控制、車站控制室控制、控制中心遠程控制三級控制方式；其它動力設備根據具體工藝流程的需要采用就地控制、車站控制室控制、自動控制等三種方式。2）照明設備配電及控制方式。車站照明按功能分為一般照明、應急照明(兼值班照明)、廣告照明、標示照明、設備管理用房照明、安全照明等，其配電方式采用放射式與樹干式相結合的方式。
應急照明及疏散誘導指示照明采用eps集中供電，容量滿足90分鐘供電的需要；車站一般照明光源以日光燈為主，公共場所的燈具選擇應以建筑形式相配合；車輛段、停車場等室外場所采用彎燈及投光燈鐵塔照明。
照明控制方式：附屬房屋照明燈具采用就地控制方式；公共區一般照明采用智能照明控制系統控制；應急照明由防災自動報警控制。
（3）綜合接地系統。各車站均設置綜合接地網，以滿足牽引變供電設備、車站機電設備、通信信號等信息設備、給排水管及其它接地的要求，接地電阻一般情況下不大于1ω。對于地上車站綜合接地網盡量利用建筑基礎內的自然接地體，若不能滿足設計要求時應敷設人工接地體。
為保障供電系統運行，必須有一個合理的供電方案，使性能價格比合理，操作方便，建設標準適中，機電設備等大部分采用國內技術成熟的產品，有效地控制了投資，國民經濟效益顯著。
城市軌道交通設計論文:淺談咨詢設計在城市軌道交通建設中的作用
摘要：工程咨詢設計是利用適用的信息和專家的智慧及經驗，運用手段、管理、和工程技術等方面的知識，為建設項目的決策和管理提供咨詢的智力服務。城市軌道建設項目是大型的系統工程，有其自身的特殊性，本文針對當今城市軌道交通建設方興未艾的形勢，結合城市軌道交通項目的特點，重點論述了咨詢設計在該特殊行業的作用及如何發揮其作用的。
關鍵詞：軌道交通；咨詢設計；項目管理
o引言-中國城市軌道交通建設方興未艾
據統計，今后五年中國城市軌道交通將有大，將建成總長度四百五十公里左右的城市軌道交通線路。中國人口過百萬的三十四個城市中，有二十個超大城市和特大城市正在建設和籌建自己的軌道交通。其中，北京、上海、廣州在續建地鐵。北京規劃未來地鐵總長將達到四百零八公里。上海目前已有三條地鐵線投入營運，“十五”期間將建設包括磁懸浮、輕軌、地鐵在內的十條軌道交通線路，全長超過二百公里；廣州全長十八點四八公里的地鐵一號線已在一九九九年六月通車，目前全長二十三公里的地鐵二號線工程正在積極展開，預計到2010年將構成全長近一百三十公里的廣州軌道交通網絡。此外，深圳、南京已在動工興建地鐵。西安、沈陽、成都、大連、青島、哈爾濱、鄭州、天津、長春、重慶、武漢等城市已在擬建地鐵及輕軌交通。中國城市軌道交通建設方興未艾。據中國國家計委有關部門提供的資料顯示，“十五”計劃期間，中國城市軌道交通建設投資將達二千億元人民幣。
軌道交通建設項目是大型的綜合性系統工程。它具有投資大、建設周期長、專業繁多、設計面廣的特點，在其整個建設過程中，設計咨詢起著至關重要的作用。設計咨詢是一種高智能的技術服務活動，咨詢設計的質量及效果直接項目的結果。咨詢設計服務，將貫穿于建設項目的前期策劃、設計、建設和運營管理過程中。隨著中國加入wto的臨近，建設項目的管理和設計咨詢業務均必須與國際接軌，使之規范化、科學化、國際化，尤其是設計咨詢更應超前，同時帶動軌道交通項目建設管理的規范化。
1城市軌道交通建設項目的特點
城市軌道交通交通建設項目與一般的建設項目有很大區別，它主要表現在以下幾個方面：投資大
一項軌道交通建設投資動輒幾十億、幾百億元，京、滬、穗近年來修建地鐵的綜合平均造價已高達每公里六億至八億元人民幣。投資的巨大使得工程的資金風險很大。
工期長
一個軌道交通建設項目從籌劃運作開始到運營使用一般需要5年左右的時間，如受政府審批和資金籌措等方面的因素影響，時間會更長。
涉及面廣
軌道交通項目是一個城市的生命線工程，它直接關系到居民的生產、生活，關系到城市的國民經濟發展，她除能解決沿線及周邊地區的交通外，還能促進房地產市場、市場的開發，帶動整個地區乃至城市的繁榮和發展。在建設過程中，會涉及到城市交通、建筑、市政、環保等方面，甚至帶動相關產業的發展，它涉及到的方方面面及建設的意義，是一般建設項目遠不能及的。
系統、專業多，接口繁雜
軌道交通項目包括土建、機電、運營管理和投資經濟四大系統，下有二十幾個子系統三十多個專業，有多個單獨的分項分部工程，各系統、專業接口復雜。
由于城市軌道交通的上述特點，首先運作項目的業主必須具備專業的項目管理能力、寬泛的專業知識和較強的決策能力，但僅靠業主的實力是遠遠不夠的，這就必須充分發揮設計咨詢公司在城市軌道交通交通建設項目中的作用。
2設計咨詢在城市軌道交通交通建設項目中的作用
城市軌道交通項目同其它建設項目一樣，都必須經歷從醞釀、策劃開始，進而通過可行性、論證決策、計劃立項之后，進入項目設計和施工階段，直至竣工驗收和交付使用的項目周期。從項目建議書開始，咨詢設計貫穿于整個項目建設過程。在項目策劃階段，即參與項目的組織策劃、項目融資策劃、項目目標策劃和項目管理策劃。
項目組織策劃指建立工程項目法人責任制（即項目甲方），按現代組織模式組建與項目建設有關的管理機構及人事安排；融資策劃即為實現項目建設提供資金保障；目標策劃即制定項目投資目標、質量目標和進度目標的體系設定與實現；項目管理策劃是對項目實施的任務分解和任務組織工作的策劃，著力于提出行動方案和管理界面的設計。
項目管理策劃結構如下圖：&nbs
p;
3優化項目管理模式，充分發揮咨詢設計公司的作用
以上談到城市軌道交通建設項目的系統性和行業特點以及設計咨詢的作用。作為一個城市軌道交通博學的設計咨詢公司，我們積累了近年來國內多個城市的軌道交通建設經驗，近幾年國內各個城市的軌道交通的建設及國外的建設模式，可以歸納為以下三種方式：
及時種方式：政府作為投資的主體，委托項目法人代行政府控制的職能。這種模式在已建成的地鐵線路中采用，如北京地鐵復八線、城市鐵路；上海地鐵一、二號線；廣州地鐵一號線。
第二種方式：采用多元投資體制，促進軌道商業化運作。這在正在建設的北京地鐵5#線、上海正在建設的幾條線路中采用。
第三種方式：交鑰匙工程，即由工程總承包商負責整個項目的融資、設計咨詢、施工及調試。這在國際上已是通行的建設模式，相信在加入wto后，建設模式會逐步與國際接軌，而在這方面，設計咨詢公司有很大優勢，這與建設部對勘察設計行業改制的要求也是一致的。
以上建設方式可在今后的實踐中繼續摸索，但不管采用怎樣的建設方式，設計咨詢的作用是不變的，甚至如果采用第三種方式，設計咨詢公司將成為項目的主體。
軌道交通建設項目的管理，追求的是成本、質量和工期三大目標，咨詢設計也是同樣的，為實現上述三大目標體系，充分發揮咨詢設計公司的作用，必須制定相應的管理模式，配置合理的組織機構，具體措施是：
實現工程咨詢設計的相關主體單位：
a．甲方即業主或委托方，甲方應設專門機構對設計咨詢系統實施全程監控，并根據設計方的主要技術要求，提供或配合設計方搜集所需的基礎資料，編制并下達設計任務書，組織項目設計方案競賽與設計招標策劃。
b．乙方即設計方，對于大型系統工程，由于多系統、多單項工程，往往會涉及到多家設計單位，因此為實現項目設計的總體協調，必須設定一家有資質的設計單位作為總體單位，統一設計原則，協調系統接口。
c．監督方即設計監理方，由有資質的單位承擔，代表甲方對設計方的設計質量進行監督，審查全套設計圖紙。
項目咨詢設計系統管理結構
a項目咨詢設計的組織結構如圖3。建設項目法人聘請設計技術決策機構、設計監理和專家組，后者代表業主對設計咨詢成果進行評審決策，總體設計單位是設計咨詢工作執行的主體，對整個項目各子系統起協調和統一的作用，分項設計單位可根據情況設置一個和多個，總體組由多個設計單位的博學專家組成。這樣的層次結構能明確執行層和決策在技術和管理上的歸屬。
以上組織結構是實現項目咨詢設計系統三大目標體系的組織保障。
規范的質量保障體系是實現項目質量控制的保障
咨詢設計提供的產品為具有高含量的咨詢設計成果。設計方案的優劣與質量的好壞決定整個工程建設的造價和質量，質量是建設項目追求的關鍵目標。
①嚴格按iso9001質量保障體系進行設計控制和管理，各分包單位也要制定相應的質量保障措施并交總體院和甲方審查備案；
②對單項工程的協調和管理建立專門制度和紀律規定，如方案審查制度；定期例會制度；文件審查會簽制度；資料管理制度；相互來往聯系單制度；統一軟件環境制度等等。以上活動均以表格進行記錄，并按照統一要求編號，使管理規范化。
③嚴格按工程質量控制程序進行設計。
高素質的人才是項目成功的保障
設計咨詢業與其他行業的不同關鍵在于它具有較高的技術含量。因此，高素質的人才是項目成功的保障。在項目實施過程中，有三類人是非常關鍵的，他們是：既懂技術又懂管理的項目負責人；有較高業務素質、認真敬業的專業技術人員；懂、會經營、熟悉國際工程運作的經營管理人員。這三種人不論對設計咨詢單位還是對業主，都是非常重要的。
咨詢設計單位加強規范化管理，與國際接軌
總之，工程項目的咨詢設計，包括投資機會、編制項目建議書、可行性研究、工程設計（包括初步設計、技術設計和施工設計）、建設階段咨詢、生產準備階段咨詢、生產階段咨詢包括后評估等。軌道交通工程作為大的系統工程，必須嚴格按照建設程序進行項目建設，并突出設計咨詢系統的重要作用，使項目的建設更經濟、更合理、更。
城市軌道交通設計論文:牽引計算在城市軌道交通項目設計中的作用
摘 要: 按一般的設計慣例,牽引計算工作僅僅是在線路方案穩定后所作的列車運行模擬計算,從而得出列車在各個區間內的走行時間、走行速度以及能耗。但隨著城市軌道交通項目綜合技術要求的不斷提高,如何從最經濟合理的角度確定設計規模,以最小的投入得到較大的回報,這就存在各專業之間相互制約的一系列復雜關系,而牽引計算工作在這中間所起的作用,就是從經濟運行的角度,找出最合理的技術參數,從而指導線路、車輛、信號、供電及環控專業的設計工作。
關鍵字:牽引計算、指導、線路、車輛、信號、牽引供電、環境控制、設計
1、指導線路專業對平、縱斷面的優化設計
選線就是選擇軌道交通路線,它是城市軌道交通工程設計的龍頭。選線首先是經濟
選線,或稱行車路線的選擇,然后是技術選線。經濟選線就是選擇行車路線的起訖點和經濟據點,主要是站在吸引客流量,切實解決交通擁擠狀況的角度出發的。行車路線的選擇應結合城市規劃,符合客流產生、流動和消失的規律,并要符合城市客流發展的規劃。技術選線就是按照行車路線,結合有關設計規范,平縱斷面設計要求,落實線路位置的技術工作。在城市軌道交通項目的設計中,由于城市已有道路的既有條件或管線埋設、地質結構的影響,使得線路定線工作難度頗大。牽引計算工作主要在技術選線過程中,根據列車在線路上的自由運行速度值,核算緩和曲線長度、夾直線長度的設置是否符合要求,以及曲線超高的設置是否滿足速度要求,從而確定曲線超高的加寬值是否達到限界要求。反之,線路對緩和曲線長度、夾直線長度以及曲線超高、超高的加寬值的核算結果又影響牽引計算列車運行速度的確定。
以重慶跨座式單軌交通為例。由于跨座式單軌交通線路不同于鋼輪鋼軌,它的超高直接在軌道梁上反映,且必須在線路設計中結合列車在該地段的運行速度,將線路超高、限界加寬值一次設計到位,無法在施工完成后調整超高值。重慶輕軌濱江路段ck4+200~ck4+350地段,正好位于穿越嘉陵江匝道橋橋墩柱位置,由于既有匝道橋修建時未預留夠輕軌雙線位置,迫使線路右線繞行穿行于兩匝道橋橋墩間,且有一段半徑150m的小半徑,如果列車以正常情況穿越該段,速度可達55km/h,但由于兩匝道橋橋墩間間距無法滿足55km/h速度超高的加寬要求,限制了列車在該段的運行速度,最終使得該段右線不能設置超高,列車運行速度僅達到30km/h。如下圖所示。
2、指導車輛專業對車輛技術參數的選擇
由于城市軌道交通車輛選型工作難度較大,既要考慮車輛的技術性能,又要考慮美觀舒適實用,從建設方角度還要考慮經濟合算,所以在設計中,車輛選型工作幾乎貫穿整個設計過程。
為了保障擬定車輛技術指標能滿足設計要求,我們可在擬定車輛技術條件前提下,利用牽引計算,先核算部分車輛技術指標是否達得到線路技術要求。例如,我們可以核算列車在定員或者超員狀況下,如果失去一部分動力,能在多大的坡道上起動,能以多高的速度通過線路限坡等等。我們還可以在擬定的列車牽引特性下,完成整個線路的牽引計算工作,再求算出整個列車運營范圍內所需的等效發熱電流,或稱均方根電流值(irm),如果滿足以下關系式:
irm≤(0.8~0.9)im
公式中:im——為車輛電機的額定電流值。 則表示擬定車輛電機的額定功率選定是正確的,滿足要求的。反之,不能滿足上式要求,則說明擬定車輛電機的額定功率選定是不夠的,不能滿足要求,需重新選定。
3、指導信號專業進行閉塞分區的設計
軌道交通系統的能力大小,主要是靠信號系統的制式來保障的,先進的信號系統能較大程度地降低兩列相鄰列車的追蹤距離,從而降低列車的折返時間,提高列車的追蹤能力。同時,不同等級的軌道交通系統,其乘客輸送能力差異大,線路、車輛條件有別,行車管理、運營組織方式也不同。因此,信號系統必須滿足和適應這一特殊需要。在以上條件確定的前提下,我們要進行信號閉塞分區設計。信號閉塞分區長度的確定,以及信號速度碼的確定必須在牽引計算工作的配合下完成。牽引計算不僅能直觀的反映出列車在各個點所處的速度,而且還可以反映線路要求限速的位置、范圍,從而有效地劃分出閉塞分區的長度及速度碼。閉塞分區長度的計算公式如下:
l=lf+lz+ls 層式中:l——閉塞分
區長度;
lf——制動反映時間所走距離; lz——列車從某一速度值制動為0速度所需制動距離;
ls——安全保護距離。
其中lz就靠牽引計算來測算。
在折返站信號閉塞分區設計時,我們也是根據不同的折返站布置形式,盡可能地用信號系統來滿足折返能力要求。這一設計過程也與牽引計算工作密不可分。
4、指導牽引供電專業對主變電站規模的確定以及各牽引降壓所數量與分布的確定
主變電所是軌道交通能源核心部位,它的容量大小直接影響整個軌道交通系統的運輸能力。為了節省能源,我們在設計中又不能將它設計成無限大,如何正確合理選定主變電所容量及牽引降壓所數量與分布,必需依靠列車牽引模擬計算,即牽引計算。只有在牽引計算工作完成之后,根據列車在不同的位置上所處的工況,確定在該位置時間矢量的耗電量大小,從而累計出列車在整個運營線路上的耗電量大小,為牽引供電專業提供設計依據。
5、指導環控專業對地下車站和地下區間的環控通風設計
列車在地下區間運行時,由于列車運動帶動區間空氣運動,造成活塞風,如何利用活塞風,保持地下空間的溫度,是環控專業需要解決的問題,這個問題的解決,也必須在列車牽引計算工作完成后,才能有針對性地確定列車在不同的速度下通過地下區間造成活塞風的大小以及產生熱量的大小,從而選定隧道風機和排熱風機設置位置及風機功率大小。根據列車通過地下區間的頻率以及每列車所散發的熱量,來確定如何調劑地下區間的溫度。
6、結論
當然,線路、車輛、信號、供電及環控專業的設計工作的制約因素還很多,牽引計算工作所起的指導和制約作用只是其中之一,但是正確、合理、經濟地作好牽引計算工作對優化平、縱斷面設計,經濟合理地選擇車輛類型、正確完成信號閉塞分區設計、選擇經濟合理的引供電系統容量以及正確合理地完成地下區間和車站的環控通風設計均具有指導作用。
論文網在線
城市軌道交通設計論文:淺析城市軌道交通高架型式設計探討
摘要：城市軌道高架線路型式因其造價低、建設周期短而越來越受到決策者和建設者的青睞，正在建設的16條線路中，高架長度已占到約40%。本文即重點論述了高架結構型式選擇的因素及高架結構設計應注意的。
關鍵詞：軌道交通；設計；高架結構
1高架城市軌道交通建設現狀
眾所周知，伴隨著新世紀的到來，的城市軌道交通建設也翻開了嶄新的一頁。中國人口過百萬的三十四個城市中，有二十個超大城市和特大城市正在建設和籌建自己的軌道交通。目前在建的線路長度近400公里，這其中高架線路型式因其造價低、建設周期短而越來越受到決策者和設計者的青睞。據統計，在已建成通車的8條146.94公里的線路中，僅有一條高架線，長度占17%，而正在建設的16條線路中，高架長度已占到約40%。表1為已建項目高架線路情況統計。
城市快速軌道交通高架橋梁與一般城市高架道路橋梁不同，雖與鐵路橋近似，但也有其特殊性，主要體現在以下幾個方面：
①橋上鋪設無縫線路無碴軌道結構，因而對結構型式的選擇及上、下部結構的設計造成特別的影響；
②城市軌道交通特有的橋面系布置及接口關系；
③列車的運行較高速度為80km/h，運行密度大，維修時間短；
④建設地點一般位于城區或近郊區，對景觀要求、施工工期及環保要求較高。
目前，正在建設高架軌道交通項目的北京、上海、武漢等地，業主和設計者已充分認識到了上述特點，并積極開展了工作，為高架結構的選擇和設計積累了一定的經驗，正在修編的《地下鐵道設計規范》也特別加入了高架結構這一章。本文重點論述了高架結構型式選擇的影響因素及高架結構設計應注意的問題，供大家探討交流。
3高架結構設計應注意的問題
3.1特殊荷載
軌道交通高架橋因橋上鋪設無縫線路，引起了一些特殊力。橋上鋪設無縫線路因溫度變化、列車荷載的作用以及冬季鋼軌折斷致使梁軌之間產生相對位移，因扣件縱向阻力的作用，梁軌相對位移受到約束，因此梁軌間產生大小相等、方向相反的縱向力。它們分別是：伸縮力、撓曲力、斷軌力，制動力與鐵路橋也不同。
3.2變形控制
由于城市軌道高架橋采用無渣無枕軌道結構，鋼軌扣件調高量僅為40mm，即橋梁的后期變形不能大于40mm.橋梁設計時必須考慮變形控制。主要的變形包括予應力混凝土梁的徐變變形和基礎的后期沉降。從1997年開始，筆者有幸參加了國內及時條高架城市軌道交通線路-上海明珠一期工程的設計及該工程對橋梁的徐變控制和基礎沉降的課題，課題從設計、施工監測、到運營階段對橋梁的徐變和沉降進行了深入研究，課題歷時4年多。正在建設的北京城市鐵路，也對橋梁的徐變進行了測試，工程實踐表明，在設計和施工過程中采取一些適當措施，其變形是可以得到有效控制的。
控制徐變變形的措施：
1．設計時適當增加梁的剛度，減少彈性變形，從而減少徐變變形基數；
2．優化予應力鋼束布置，控制張拉應力。
3．提高張拉時混凝土的齡期。
4．梁體設計預拱度時考慮徐變變形的。
5．施工加強對混凝土的養護，減低水灰比。
6．梁澆注完成后，要做好施工組織，盡量延遲承軌臺開始澆注的時間。
7．加強監測，將測量信息及時反饋給設計。
基礎變形控制
1．盡量采用樁基礎；
2．增加樁長；
3．增加樁數；
4．選擇持力層。
3.3橋梁結構形式的選擇
長距離的高架橋結構形式的選擇應遵循安全、、美觀、便于施工，滿足橋下道路交通及環保要求，因此，高架橋區間標準段橋式選擇的成功與否，是高架線路建設能否成功的關鍵因素之一。
3.3.1合理跨徑：從景觀、經濟和施工技術等各方面綜合考慮確定。區間標準梁的合理跨度以25m-30m為宜。
3.3.2結構體系：城市中小跨度橋多采用簡支梁體系或連續梁體系。簡支梁結構簡單,受力明確，容易做到設計標準化、制造工廠化、施工機械化，安裝架設方便，施工速度較快。連續梁橋為超靜定體系，其優點是結構剛度大，變形小，動力性能好，有利于改善行車條件，減小列車運行產生的噪音和振動。優先推薦簡支梁體系。
3.3.3梁型
根據幾條線的建設經驗，區間標準梁的結構型式重點應考慮預應力混凝土箱梁、預應力混凝土槽形梁和預應力混凝土t形梁。
箱梁能適應各類條件，是國內廣泛采用的高架結構形式之一，它具有閉合薄壁截面，抗扭剛度大，整體受力性能好、動力穩定性好。箱梁外觀簡潔、適應性強，在區間直線段、曲線段、折返線及渡線段等處均可采用，對于斜彎橋尤為有利。
t形梁屬肋梁式結構的一種，其抗彎性能好。由于主梁為工廠或現場預制，故質量較高。橋梁上部結構由四片t梁相互聯結而成，吊裝重量輕，施工方便，且構件容易修復或更換。
槽形梁為下承式梁，與上承式梁相比，其較大優點是結構高度相對較低，且兩側的主梁可起到隔音作用。
表2列出了各種型式梁特性的綜合比較。
3.4施工方式選擇
對于標準區間橋梁，其施工主要有整孔預制方案、節段拼裝和現澆三種方式。從表1可以看出，在目前國內建成和在建的線路中，橋梁施工方法多采用現澆，這是由于當時國內橋梁運輸和吊裝設備的限制及標段劃分較小的原因造成的。但是，世界上橋梁技術迅速，橋梁的結構也在多樣化，特別是由于橋梁架設施工技術的發展，促使各類橋梁的架設質量與進度不斷提高。由于高速鐵路橋梁和輕軌交通高架橋梁發展的需要，也使架橋設備與技術日新月異。修建城市輕軌高架橋，應采用預制簡支梁吊運架設法，利用橋梁施工設備與技術，以流水作業方式進行建設施工。這種方法已在意大利、法國、南韓、墨西哥等國家被證明是保障橋梁外觀質量、縮短工期、降低總成本、減少施工對的負效應的方式。
預制施工方案的特點：
1)在現場預制箱梁，通過運輸機械將箱梁運到橋位，再利用架橋機械將箱梁安裝就位。
2)對施工現場周邊的城市環境影響較小。由于采用預制、吊裝的施工方法，在橋墩及基礎施工完成后即可對施工沿線現場進行清理，并在線上完成橋梁架設，可有效減小拆遷量，減少施工場地占用面積和時間以及對城市交通的影響。
3)橋梁上部結構為工廠化生產，施工工藝簡單易行，技術成熟，橋梁的內部質量及外觀都能得到保障，可有效避免全線現澆作業中橋梁質量參差不一，外觀相差較大的現象。
4)整孔預制、運輸、架設方案單工作面施工速度遠遠快于其他施工方案。如采取恰當運梁方式，更有利于減少施工對城市環境及城市交通的影響。
5)預制施工的發展-階段拼裝法：分段箱梁的運輸、安裝方便，采用跨越式架橋桁機，對交通和社區的干擾最小。此外橋梁跨度較大并可靈活調整。
3.5車站結構型式及減振措施
從結構形式上高架車站主要分三類：站橋分離式，橋從車站穿過，與車站的構件不發生任何關系；站、橋結合式，即行車道處設行車道梁，該梁簡支在車站框架橫梁上，支承點采取減振措施；站、橋合一式，即車站部分框架結構作為行車道，列車直接在框架梁板上行走。這三種結構形式有如下的優缺點：
高架車站結構型式比較表 表3
4需進一步研究的課題
雖然城市軌道交通高架橋的建設已有一些經驗，但仍需解決以下：
1)橋梁結構耐久性及100年設計基準期的設計參數選擇。
2)施工方法研究，如整孔預制運架技術、階段拼裝技術、先張預應力技術等。
3)車站型式及規模優化。
4)減振降噪技術。
5結語
綜上所述，城市軌道交通高架型式的設計有其自身的特點，它涉及了線路、橋梁、軌道、建筑景觀、建筑結構、環境保護、施工等多個領域，是一個綜合的設計系統。作者在這里只是拋磚引玉，希望的高架城市軌道交通系統建設不斷完善、持續創新。
城市軌道交通設計論文:城市軌道交通工程籌劃設計文件編制探討
摘 要:歸納了城市軌道交通工程設計文件中工程籌劃章節的組成內容及框架結構,闡述了工程籌劃的工程特點、工程建設總工期、分部分項工程的主要進度指標及關鍵項目之間的關聯關系,以期推動城市軌道交通工程籌劃設計文件編制的規范化。
關鍵詞:軌道交通;工程籌劃;編制
工程籌劃是城市軌道交通工程設計文件中的必要組成部分,是對一項工程建設項目進行全程籌劃的指導性文件,主要框架結構由工程概況及特點、工程建設總工期、分部分項工程進度計劃、施工組織設計意見、工程招標及采購、工程監理、試運營計劃等內容組成。
1工程概況及特點
1.1 工程概況
工程概況一般應說明工程項目的規模和特征,包括起迄站點、里程、沿途經過的站點名稱;線路長度、車站座數,其中高架車站、地下車站、主變電所等工程項目的數量;車輛段及綜合維修基地設置地點和數量。簡要介紹全線工程總量,主要包括開挖土石方、回填土方、圬工、鋼材等數量。
1.2 工程特點
城市軌道交通工程線路往往穿越客流密集、商貿發達的城市中心區,其施工組織措施特別需要關注以下幾個問題:
(1)環保要求。如施工現場采用封閉式施工,場內須設置洗車槽,車輛須在場內沖洗干凈后才可上路行駛;施工廢水的排放須經沉淀達標后才可排入市政下水道;泥漿須疏干后才能運棄。施工工地要有防塵、降噪措施,盡量減少施工現場噪聲與振動對周圍環境的影響。
(2)工法要求。在軌道交通工程建設中經常會采取一些特殊的施工措施與方法,如在地鐵工程施工中,在經濟和地質條件允許的情況下,車站會盡量考慮采用暗挖、蓋挖等施工方法,而地下區間也盡可能采用盾構法施工;對于高架線路,盡量采用施工進度快的支架現澆法,道路交通組織困難地段采用預制吊裝法施工。
(3)時間要求。因城市軌道交通工程所處施工條件的特殊性,施工中必然會對周圍的交通、居民的生活帶來很大的負面影響,因此施工周期要求相對較短。
2 工程建設總工期
工程建設總工期包括工程勘察設計、施工前期準備、工程招投標、土建工程、設備安裝調試和通車試運營6個階段。
2.1 分部分項工程工期參考意見
國家建設標準規定,工程項目建議書(含預可行性研究)編制時間為6～8個月,工程可行性研究編制時間為8～10個月,總體設計編制時間為6～8個月,初步設計編制時間為10～15個月,施工圖設計編制時間為12～18個月。但在實際操作中,由于時間關系及業主的要求,一般情況下預可行性研究編制時間為2～3個月,工程可行性研究編制時間為3～4個月,總體設計編制時間為4個月左右,初步設計編制時間為8～10個月。施工前期準備一般需6～12個月,每個分項工程招投標一般需4～5個月,設備安裝調試一般需12～17個月,通車試運營一般需1～2年。
土建工程可根據各分項工程進度指標計算合理工期。根據這幾年全國各大城市軌道交通工程施工情況及筆者工作經驗的積累,關鍵分項工程主要進度指標可作如下考慮:
高架車站10～12個月/座;高架區間10～12個月/區間;一般地下車站18～22個月/座;特大型地下車站24～30個月/座;盾構法區間隧道180～210m/月(單洞);明挖區間雙洞140～160m/月;礦山法施工單洞40～60m/月,雙洞30～40m/月;軌道工程1300～2000m/月;車輛段施工一般需27個月。
2.2 分段分塊發包意見
土建工程要綜合考慮工程各單項工程的投資規模、施工方法、施工位置,以及專業差異等特點,根據總工期的安排及各單項工程開竣工時間,將線路分段,區間與車站工程組合招標,如2站2區間,3站2區間,4站3區間等,可便于設計過程中分項設計方對線路的優化,減少接口,達到工程利益優先之目的。換乘節點眾多時,標段劃分時注意以大帶小,保障工程量與工程難度的均衡性。
設備系統為減少設計接口,保障設計質量。供電系統宜作為一個完整的系統標段;通信與afc作為一個標段;信號系統可作為一個標段,考慮到系統的整合,bas與fas系統宜作為一個標段;電梯、屏蔽門和防淹門作為一個標段;通風空調、給排水及消防宜作為一個標段。
2.3 工程建設總工期參考意見
由于項目時間難以確定,因此工程建設總工期沒有一個確切的時間,但城市軌道交通工程施工總工期卻相對明確,高架線路一般為2.5～3年;地下線路一般為3.5～4.5年。
3 分部分項工程進度計劃
在工程籌劃文件中,最重要的任務是根據各分項工程的施工特點、工期、進度指標,以及相互間的關聯關系編制工程籌劃進度圖。工程籌劃進度圖不僅反映的是對工程進度的計劃安排,更主要的是對技術接口、總體設計思想的體現。工程籌劃進度圖主要包括設計、前期準備、工程招投標、土建工程、機電設備安裝與調試、車輛制造與運輸、軌道鋪設、工程初驗、整改、驗收,全線系統聯調、試運營等項目的實施進度。
前期準備工作中的三通一平,原則上由建設方在施工前組織完成。但在實際施工中,一般是在土建工程招標后,由相應施工單位完成自己施工場地的三通與平整;征地拆遷由業主在初步設計階段及土建工程開工前完成;管線搬遷在土建工程開工前完成。
工程招投標中的土建招標,一般在施工圖設計開始后,具備一定招標條件后即可進行,有時根據業主要求,部分提前開工的工程,在初步設計完成后即可開始;設備安裝工程招標可在土建工程施工到一定階段后進行;車輛招標應考慮車輛制造22～28個月的時間要求,并須保障車輛制造運輸在各系統設備安裝調試完成前6個月完成;機電設備安裝工程招投標,一般在大部分土建工程完工前進行,也可提前進行。
在土建工程中,對于高架線路,車站施工與區間橋梁施工一般互不牽制,施工工期容易控制,而在地鐵施工中,區間盾構與地下車站施工關系密切,必須進行通盤考慮。一般情況下,盾構利用明挖車站作為盾構井可節省工程投資,盾構始發井施工一般需6～8個月的工期。也就是說,在車站施工6～8個月之后,相臨區間盾構機才能下井掘進,而盾構過站則要求相應車站完成必要的主體結構后方能通過,盾構吊出井往往也利用明挖車站一端結構聯合設置。盾構機下井一般需1個月左右,而盾構過站需2個月左右,盾構由車站掉頭需1個月左右,一臺盾構機一般施工4.3km左右即可攤銷完成。此外,其它工程如主變電所、車輛段等工程的施工相對獨立,受控因素也少得多。
鋪軌工程是工程籌劃工作中比較重要的一項內容,高架和地下線路均存在一些特殊的要求。由于采用整體道床,在高架線路中,為消除橋梁結構徐變上拱的影響,一般高架橋梁施工完成6個月后,才能進行鋪軌施工。在地鐵工程中,為防止鋪軌中斷(不通),鋪軌與盾構施工重疊時間不應過長,一般在大部分盾構區間連通后,車站主體結構完工后,才能考慮開始鋪軌,軌道工程應在車輛運輸之前2～3個月完成。同時,鋪軌基地的選擇應結合工期要求、場地條件和車站與區間工法,統一考慮布設,可多工作面平行施工,一般情況下鋪軌時間控制在10個月左右。
各系統設備安裝與調試,在大部分土建工程完工后進行。
車輛制造與運輸一般需28個月左右。
全線系統聯調在土建工程、設備安裝工程、機電設備安裝調試工程、鋪軌工程、車輛運輸完成之后進行,一般需半年時間,有時長達1年以上。
4 施工組織設計意見
在工程籌劃文件中,施工組織包括前期準備工作、技術準備、施工準備、施工組織。
前期準備工作、技術準備、施工準備工作主要由工程建設主管機構負責。征地、借地及建筑物的拆遷,施工相關地段的交通改道及管線改移,施工場地的落實及平整,施工用水、電、通信的落實等,由業主委托政府專業部門來統一協調和組織實施。棄碴場地的落實,應根據當地渣土排放部門的統一安排,選擇有運輸資質的單位運棄余土。
在初步設計階段,施工組織中要將主要工程施工方法,如車站、區間主要施工方法、軌道鋪設方法進行介紹;施工區段如何劃分;土石方開挖及棄運如何安排;主要建筑材料供應方案;軌排基地設置及大型設備運輸方案;機電設備安裝調試及系統聯調安排意見逐項進行說明;對預可研、可研階段內容只作簡單說明。
工程施工組織設計中,根據既有工程的施工經驗,主要注意以下幾點:
(1) 因盾構施工對工期的影響較大,特別是在總工期要求較短的情況下,新盾構機的招標、設計和制造時間須提前并嚴格控制工期。
(2) 征地拆遷、管線遷移是影響施工進度策劃的另一主要因素,因此必須加大對施工前期準備工作的力度,加強對該部分工作的監督。
(3)施工場地及施工措施
施工場地的布置應充分利用車站的建筑面積,盡可能與開發地塊、綠化帶、廣場等結合,但為臨時施工用地,需經城市環保及規劃部門的同意,場地布置困難及交通量較小地段,經交通管理部門同意后,可臨時封閉道路或占用部分道路作為施工場地。
(4)盾構井盡可能作為盾構的拼裝井及施工的出土井。采用礦山法施工的區間隧道,材料和土石方一般通過豎井進入和運出。
(5)為確保鋪設軌道工作的順利進行,應根據工程量的大小及場地條件,選擇幾處合適的軌排基地,進行鋪軌作業。
5 工程招標、采購及工程監理
城市軌道交通工程的招投標主要包括設計招投標、土建工程和設備安裝工程施工招投標、車輛和機電設備采購招投標、工程監理招投標4個部分。
在設計招投標中,應從設計投標單位的設計資質、以往工程的設計經驗和設計實力等方面考慮。在工種設計方案合理、適用及經濟的前提下,選擇多家設計單位參與設計工作。
土建工程和設備安裝工程施工招投標,應根據施工標段組織招投標工作,主要從以下幾個方面考慮:
(1) 施工單位的資質、資信情況;
(2) 施工單位的類似工程經驗和工程實例;
(3) 施工單位近期的財務狀況和在施工程;
(4) 施工方案的合理性、可行性以及先進性;
(5) 工程報價和工期計劃;
(6) 施工單位的技術力量和設備情況。
車輛和機電設備招投標主要考慮生產廠商的資質、資信情況、生產能力和生產技術,以及產品的性能、報價、穩定性、適應性、后期的維護和環境保護等因素。選擇設備應根據工程的具體要求,有一定的先進性和余量,盡量采用國內的產品,提高設備的國產化率,降低工程造價,促進我國機電行業的發展。同時,車輛和機電設備的招投標,必須從全局的角度,充分考慮車輛和機電設備需要的生產周期,以及其調試安裝后的土建工程的建設時間。此項工作在很大程度上影響和控制著工程的總工期,因此十分重要。
為了更好地保障工程質量、控制工期和工程款的劃撥,通過招標選擇一家或多家有類似工程監理經驗的有資質的監理單位,負責控制工程進度、監督工程質量、分項工程的核驗、隱蔽工程的檢查和的竣工驗收,以及施工過程中的變更、洽商等事宜。
6 試運行計劃
試運營是工程項目建成后,正式運營前的一個階段,為了確保工程建成后可立即投入試運行、發揮該項目的效益,運營管理部門派出不同人員跟蹤工程各個階段,從初步設計、施工圖設計以及土建、機電安裝工程,以了解設計的意圖,掌握隱蔽工程實施情況,并根據設計意圖及以往城市軌道交通運營的管理經驗,制訂運營管理模式,編制運營管理的規章制度;參與設備調試、大聯調工作,為工程移交接管做好準備工作;提前做好人員的培訓、機構配置工作,通過多方位的演練,使運營人員達到上崗要求。
7 結束語
如何編制城市軌道交通工程籌劃設計文件,目前還沒有統一的文件規定和相對固定的模式,尚處在摸索完善中。通過此文的經驗介紹,希望能夠推動城市軌道交通工程籌劃設計文件編制的規范化。工程籌劃設計文件的編制也將會進一步完善并日趨規范。
城市軌道交通設計論文:城市軌道交通項目設計管理模式分析
摘 要：本文主要從城市軌道交通項目設計工作的特點出發，介紹了目前常見的兩種設計管理模式，并對這兩種模式進行對比分析。在此基礎上，進一步探討設計總體管理模式在工程實例中的運用。
關鍵詞：城市軌道交通項目；設計總包管理模式；設計總體管理模式
1 引言
在城市軌道交通項目建設中，設計作為前期工作中的一個復雜的子系統，是工程質量、進度、投資控制的重要環節，對項目的成功取著關鍵的作用。
城市軌道交通項目設計工作有其獨特的特點。主要表現在4個方面[1][2]：（1）工作界面復雜。涉及已建和在建項目之間、城市建設和城市規劃之間、各系統設計之間、各工點設計之間、系統與工點之間的技術問題和接口處理；（2）協調困難。設計單位在設計工作中不僅需要與規劃、市政、供電、消防、交通、通訊等部門進行協調，還需與業主、設計監理或設計咨詢單位及各設計單位之間進行協調；（3）專業系統多而復雜、接口問題多。城市軌道交通項目是涉及多個專業的系統工程，各專業既獨立又存在許多接口關系，均需在設計過程中加以協調和解決；（4）設計服務期長，不確定因素多，期間因設計邊界條件改變、施工現場條件變化、不可抗力、設計缺陷等各種主客觀因素需進行設計變更和現場服務。 設計工作的以上特點顯示了設計管理工作的難度和重要性。本文主要對目前城市軌道交通項目中兩種主要設計管理模式進行分析對比，并探討其在實際項目中的運用。
2 兩種主要的設計項目管理模式
在城市軌道交通項目中，目前主要的兩種設計項目管理模式是：設計總承包管理模式和設計總體管理模式。
2.1 設計總承包管理模式
在這種管理模式中，業主將項目設計全權委托給設計總承包單位，由設計總承包單位直接進行設計分包的發包。該設計總承包單位對項目設計向業主負全部責任。這種模式通過一個有經驗的設計總承包單位，直接把參與項目設計的各分包單位有機地結合起來，形成一種自上而下的、嚴密的縱向合同管理體系。其管理模式見圖1[3]。
設計總承包管理模式的特點在于設計總承包單位以總包方的身份負責整個項目的設計工作，并直接承擔主要設計任務。總承包單位對參與設計的各分包單位的設計質量、設計進度、投資控制等項目目標實施多方位管理和調控，從而較大限度地確保設計工作的成果達到品質、高效、經濟、合理的目標。
2.2 設計總體管理模式
在這種管理模式中，業主將設計總體工作和總體管理工作委托給一設計單位（通常被稱為設計總體單位），由業主（通過設計監理）和設計總體單位對參與設計的各單項設計單位的設計工作實施管理與協調。這是一種雙軌制的縱向管理體制，單項設計單位和業主存在合同關系。其管理模式見圖2[3]。
設計總體管理模式的特點在于，業主直接對參與項目設計的各單項設計單位的設計工作和設計合同進行調控，同時，業主授權設計總體單位對各單項設計單位實施技術上的管理和總包管理，其中總包管理主要涉及合同管理、計劃管理、質量管理、信息管理等方面。設計總體單位根據業主授權對單項設計單位進行管理，并承擔責任。這樣有利于業主根據自身的管理能力，對項目設計實行靈活的控制。
3 兩種設計管理模式的對比分析
設計總包管理模式和設計總體管理模式較大的區別在于，業主與分包單位(或單項設計單位)是否存在合同關系。對業主來說，前者合同體系簡潔明暢，通過分層分級的管理便于實施調控，后者，因為業主與各單項設計單位均存在合同關系，業主需花費大量的時間和精力對這些單位進行管理和協調，雖然，業主通過授權于設計總體單位的方式，委托設計總體單位具體實施管理，但在實施過程中，仍難免存在多頭指揮、界面不清的問題。
在這兩種設計項目管理模式中，設計總包單位和設計總體單位扮演的角色有根本的區別。前者的本質是“總包方”，后者的本質是“業主”。他們與業主的合同關系也有本質的區別，設計總包單位與業主之間的合同本質上是一份總承包合同，而設計總體單位與業主之間的合同更體現了服務合同的特點。
在設計總承包管理模式中，由于設計總承包單位與各分包設計單位之間存在直接合同關系，對總承包單位而言，一方面增加了其對分包設計單位的管理強度，另一方面也增加了總承包單位的管理工作量，加大了他的責任和風險。而設計總體管理模式中，設計總體單位對單項設計單位的管理強度直接取決于業主授權的范圍，設計總體單位的責任和風險也與其管理權限成正比。
表1列出兩種設計項目管理模式的利弊比較。在實際工程項目中，業主可根據自己的項目管理能力及對設計單位的項目管理能力的判斷，做出選擇[4]。
4 項目實例
下文以某城市地鐵工程項目設計為例進行分析。考慮到目前國內綜合性的可以從事地鐵項目設計的設計單位，雖然具備大量高水平的專業技術人員，但其在總包管理方面尚缺乏專業人員和實際經驗，為了減少項目綜合風險，業主決定選用設計總體管理模式進行項目設計管理。
4.1 設計管理流程
業主所有指令通過設計監理傳達到設計總體單位，設計總體單位再將指令傳達到單項設計單位；反之，單項設計單位所有請求、報告等首先送達設計總體單位，設計總體單位根據合同規定在其權限范圍內進行處理，對于需要請示業主的問題，由業主決策處理。這樣，保障了指令的，避免了多頭指揮。
4.2 設計總體單位的責權利
在本項目設計中，設計總體單位的工作主要包括兩方面：設計總體工作和總包管理工作。業主通過合同賦予設計總體單位對單項設計單位管理的能力，同時約束之，使其責權利統一。設計總體單位對項目設計三大目標控制和設計成果向業主負總責。（1）在投資控制方面，設計總體單位負責投資分解和投資控制工作，對超出投資指標的單項設計，有權責成單項設計單位進行技術方案優化，確保限額設計目標的完成。（2）在設計質量方面，負責監督單項設計單位貫徹執行設計總體單位下達的技術指令，通過設計例會、月檢巡檢等方式檢查單項設計單位的設計質量管理和控制。（3）在設計進度控制方面，設計總體單位負責制定總的設計進度計劃，并將該進度計劃下達到單項設計單位，總體單位有權檢查和督促單項設計單位按進度計劃開展設計。
除此之外，總體單位對單項設計單位的設計文件有審查的權利，審查不合格，可以退回。尚有對單項設計單位設計費的簽證權利，設計變更費用統計申報的權利。
4.3 設計總體管理模式的優缺點
目前，對城市軌道交通項目設計，由于其專業性和系統性非常強，一家設計單位沒有足夠的技術和管理能力單獨承擔。由一家牽頭，多家共同設計的方式，可以綜合各家設計單位的強項，做到優勢互補。在管理層次上，通過這樣層層控制把關，有利于業主對項目的控制。業主通過這種管理模式，使得項目設計的整個風險得到了分擔。但是，由于業主和各設計單位均存在合同關系，從業主角度看，業主管理工作量大，協調困難，易出現多邊狀態，造成管理的真空。而且，業主為了提高設計總體單位的積極性或者項目本身的特點，往往將部分單項設計委托給設計總體單位直接進行設計，這樣，形成了設計總體單位既是設計者，又是管理者的雙重身份，不利于業主的控制。
4.4 需進一步探討的問題
設計總體單位是否作為一個合同主體，在單項設計單位和業主之間的合同協議書上簽字，是一個值得探討的問題。（1）設計總體單位除了管理工作外，還必須完成總體設計工作。總體設計工作貫穿項目設計的各個階段，是開展單項設計的基礎。設計總體單位既是設計工作的管理者，又是設計工作的實施者。（2）設計總體單位作為整個項目設計的統領，對單項設計單位的設計質量、設計進度及投資控制等向業主承擔連帶責任。從以上兩點可見，設計總體單位基本具備合同主體的條件，宜在單項設計單位和業主之間的合同協議書上簽字。
城市軌道交通設計論文:城市軌道交通工程規劃與設計階段的投資控制
摘 要 規劃與設計階段是控制工程投資的重點。從分析軌道交通工程投資構成入手,對投資控制重點進行分析。在線路敷設、車站建設規模和標準、機電設備選用、設計管理等方面提出了投資控制的措施和手段。科學規劃線路和線站位布置類型,合理確定建設規模和標準,提高機電設備系統的國產化率,選用信息化控制程度高的設備及系統,精心組織設計,推行限額設計和標準化、模塊化設計,能有效地降低城市軌道交通工程的建造成本。
關鍵詞 城市軌道交通,規劃與設計,投資控制
1 前期規劃與設計對工程投資控制的重要性
城市軌道交通工程以其大運量、高效率、低污染等優勢,成為許多大中城市解決交通問題的。但是,由于軌道交通工程初期投資巨大,運營維護成本高,導致城市軌道交通建設運營的經濟效益差,制約了其持續、長遠發展。因此,有效地控制與管理城市軌道交通工程建設投資,對其長遠發展尤為關鍵。
在前期規劃即投資決策階段,決策者就要確定許多決定項目建設投資和運營成本的主要內容,因此,前期規劃階段對項目投資和運營成本控制至關重要。有資料研究表明:前期規劃和設計階段已經決定了項目全壽命周期80%的費用。
工程設計是工程建設的靈魂,是處理技術與經濟關系的關鍵環節,是影響投資較大的階段。在初步設計階段,影響項目投資的可能性為75%~95%;在施工圖設計階段,影響項目投資的可能性為5%~35%。很顯然,項目投資控制的關鍵在于施工以前的前期規劃和設計階段,而在項目作出投資決策后,控制項目投資的關鍵就在于設計。因此,規劃與設計階段對城市軌道交通工程的投資控制非常重要。
2 城市軌道交通投資構成與控制重點
城市軌道交通工程涉及的專業和系統較多,技術復雜,牽扯面較廣,工程管理及投資控制有一定的難度。由于不同地區工程造價水平不同,地質條件不同,導致土建工程等費用存在一定的差異,因此選擇同一地區不同線路的設計概算對投資構成作概略分析。某城市軌道交通工程投資組成見表1。其中,a號線路長14km,均為地下線路,設12座車站;b號線路長16km,其中地下線5.2km,地面和高架線5.8km,設9座車站,其中地下3座。
由表1可以看出,占靜態投資比重較大的為土建工程,占總投資的23%~30%;其次為車輛購置費,約占總投資的13%;工程建設其他費用(主要為征地、拆遷、交通疏解、管線遷改等前期費用)約占總投資的15%;車輛段及綜合基地約占總投資的9%;供電系統、通信信號、環境控制與通風及其他機電設備約占總投資的23%。從其他軌道交通項目也可以找到類似的比例關系。另外,地下線路的土建工程費用所占投資比例明顯較地面和高架線路高。
土建工程費用受當地地質條件、工程造價水平和線路敷設形式的影響,不同線路或項目之間變化較大,缺乏一致性,然而卻最容易控制,單位工程的價格變化幅度不大。設備系統費用相對來說有一定規律,但由于市場因素、競爭原因和技術標準要求等的差異,往往變化較大,價格不定因素也較多。因此,從投資控制的角度,土建工程重在線站位敷設形式和規模的控制;機電設備系統工程重在技術標準的確定和招標采購的控制;其他費用控制需要政策和當地政府的支持。
3 投資控制措施與手段
建設項目投資控制需要在投資決策、設計、招投標和建設實施等階段實施。根據城市軌道交通工程投資構成與控制重點分析,在項目投資決策(即前期規劃)階段和設計階段,應重點采取以下措施和手段實施投資控制。
3.1 投資決策階段
3.1.1 選擇適當的線路類別
在城市軌道交通規劃階段,線路走向、線路類別的選擇對投資影響很大。一般說,高架線是地下線造價的1/3~1/2,地面線又是高架線造價的1/3~1/2左右。因此,在規劃軌道交通線路時,一定要因地制宜,選擇適當的線路類別。在國內,地鐵的優越性已廣為各界認可,但對城市高架鐵路線還需進一步提高認識。在這方面國外有成功的先例:巴黎市中心有6個地面鐵路車站;莫斯科市內有12個鐵路車站;柏林有橫穿市中心的高架鐵路;東京有山手線在市中心形成環線,并穿越人口最密集、商業最繁華地區,日運量達350~400萬人次。一個城市的軌道交通線網可以由地下線、地面線、高架線、輕軌(現代有軌電車)等組成。即使同一條線路也可既有地下線,又有地面和高架線。在條件許可的地段還可以進行半地下形式敷設,即站臺層布置在地下,站廳層布置在地面。所以,根據線路周邊情況,本著經濟適用,公眾效益較大化的原則,合理地規劃軌道交通線路,適當地選擇線路類別,是降低城市軌道交通工程造價的重要手段。
3.1.2 合理確定土建工程的規模和標準
對于占靜態總投資約1/3的土建工程,其投資控制的重點是車站規模的控制。地鐵車站斷面比隧道斷面大得多,結構也復雜得多,地鐵車站每米的工程量是地鐵區間工程量的10倍左右。不言而喻,地鐵車站的造價也比隧道的造價大得多。同時,大體量車站的防水、防滲漏技術復雜,既提高造價,也增加了防護維修費用支出。因此,控制地鐵車站的體量是降低地鐵工程造價的關鍵之一。
影響車站規模的主要因素有:①客流;②設備用房和管理用房的面積;③車站埋深。客流將對車站站臺、站廳有效寬度,以及出入口、電扶梯數量等有直接影響,這就要求做好前期規劃,客流預測結果力求客觀,能夠反映實際情況,并在此基礎上合理進行車輛選型,確定車輛編組數量,以便合理確定站臺站廳的工程規模;設備用房及管理用房的面積盡量緊湊經濟,可采用集成化布置,如將防災報警系統(fas)、環境監控系統(bas)、監控和數據采集(scada)、機電設備監控系統(emcs)等集成到一個綜合系統平臺上,以有效減少設備用房面積。在地下車站內少設或不設次要的功能設施,如商業大廳、旅客集散大廳、售票大廳等。車站出入口設置保持3~4個為宜。若還需要更多的出入口,可預留接口待客流量成熟時再建。部分與相鄰物業連通的出入口可由連通物業業主單位投資或部分投資的方式建設,達到降低建設成本的目的。車站建設標準要本著經濟適用的原則合理確定,裝修要大方、實用、經久耐用,避免盲目追求豪華導致的巨大浪費。
3.1.3 提高機電設備國產化率
地鐵列車、機電設備、通信信號系統等投資占靜態總投資的35%~40%。廣州、上海、北京于20世紀90年代建成的3條地鐵線,綜合平均造價每公里均在6~8億元。造價高的主要原因是機電設備系統依賴進口,特別是車輛、通信信號系統等從國外進口,不僅建設成本高,維護成本也高。深圳地鐵一期工程在不降低技術標準、設備性能、質量和系統水平的前提下,機電設備國產化率達到70%以上,綜合平均造價為每公里5.2億元,大大降低了建設成本。廣州地鐵1號線建設全部機件都進口,造價高達每公里6.6億元;從地鐵2號線開始,地鐵建設國產化達到70%,在水平不低于1號線的前提下,國產化使2號線每公里造價下降了2.1億元。
無論是地鐵列車,還是信號通信系統和自動售檢票系統,我國目前均有能力生產。我國新近建成投入運營的國產化率較高的地鐵線路,技術先進、設備系統性能穩定,這為地鐵建設提高國產化率提供了技術保障。
3.1.4 選用信息化控制的設備及系統
隨著現代科技的發展,信息化控制技術已廣泛運用于各行業,地鐵工程的機電設備系統已部分采用了變頻控制技術。深圳地鐵一期采用的無級變速電扶梯和變頻環控系統,節能效果明顯。首次將變頻控制技術運用到車站環控系統的深圳地鐵,通過一年多的運行,設備運轉正常,環境質量穩定,經專家鑒定會鑒定,節能達70%以上,大大降低了運營成本。從投資效果上看,雖然采用創新技術的設備系統較通常設備系統的初期投資高2%左右,但該部分增加的投資可通過節約的運營費用在1~2年內全部回收。因此,在投資建設過程中,選擇機電設備系統既要重視投資控制,又要注重投資效果,要盡量選用具有現代創新技術、信息化控制程度較高的設備及系統,以有效地降低運營維護成本,達到建設運營壽命期內經營效益。
3.2 設計階段
設計階段控制投資的關鍵在于確定合理的控制目標值、分項投資額度及控制標準,并用以指導設計。一般用項目決策階段的投資估算作為方案設計的控制目標,用方案設計估算作為初步設計概算的控制目標,用初步設計概算作為施工圖預算的控制目標。下面從限額設計以及模塊化與標準化設計的角度分析城市軌道交通工程的投資控制。
3.2.1 推行限額設計
把限額設計作為設計階段建設項目投資控制的重要手段,這在方案比較、設計優化、設備選型、提高工藝技術等實踐工作中是切實可行的,也是國內外許多建設項目運用較多的管理控制手段。所謂限額設計,就是按照批準的投資估算(投資規模)控制初步設計,按照批準的初步設計總概算控制施工圖設計;各專業在保障達到使用功能的前提下,按分配的投資限額控制設計,嚴格控制初步設計和施工圖設計的不合理變更,保障總投資限額不被突破。限額設計的控制對象是影響工程設計靜態投資(或及時部分工程費用)的項目。
推行限額設計可從以下兩方面入手:
1)控制工程量,在設計過程中變“以量定價”為“以價定量”。將投資層層分解,先行分解到各專業,然后再分解到各單位工程和分部工程。地鐵工程系統龐雜,投資要先按照土建、軌道、供電、通信信號、車輛段、工程建設其他費用、車輛購置費、其他機電設備等項目進行分解。土建工程再按各個車站、各個區間進行分解。供電系統工程可進一步分解為外部電源、變電所、環網電纜、接觸網、雜散電流、電力監控、車站及區間動力照明等。通信工程可分解為傳輸系統、公務電話系統、專用電話系統、無線通信系統、閉路電視監視系統、廣播系統、時鐘系統、電源系統等。投資分解要做到盡量周全細致不漏項,各專業、各單位工程和分部工程以分解的投資額為設計目標,不得隨意突破。一方面要嚴格控制已確定的規模;另一方面要優化設計,合理布置和配置功能設施。如某地鐵車站站后設有一條存車線,采用明挖法施工后,其上形成了一定面積的自然空間;經過優化設計,將部分設備功能房布置在存車線上方的自然空間內,有效地減少車站面積1000多m2,降低了車站土建工程費用的10%。
2)確定合理的技術經濟指標。通過采集、歸納工程技術資料,形成一套完善的分析系統。一方面通過對比分析各項經濟指標,合理選用材料設備、工藝技術和結構形式;另一方面優化各項技術指標,如含鋼量、混凝土強度等級、樁基入巖深度等,用具體的技術經濟指標來控制設計,從而控制項目建設投資。確定合理的技術經濟指標是推行限額設計和最終投資控制的關鍵。
3.2.2 模塊化與標準化設計
在地鐵工程設計中,建筑布置的緊湊合理性直接影響到車站的規模。它既是一門綜合性較強的學問,也是設計人員歷來面臨的一個難題。要解決好這個難題,地鐵車站必須推行模塊化與標準化設計。所謂模塊化設計,就是在對地鐵車站進行功能分析的基礎上,把對應車站基本功能的設施分解成站臺、站廳、通道三個基本模塊,把對應車站輔助功能的設施分為弱電及管理用房模塊、水電機房模塊、環控模塊等。而標準化設計是將車站各功能設施、機電設備等標準化,用標準的功能組件組合設計車站。推行模塊化與標準化設計,將大大減少各車站因設計單位和設計人員不同而產生的車站建筑布置和規模炯異,大大減輕設計工作量和審圖工作量,有效防止不合理的布置和設計變更,避免產生浪費的建筑面積,從而達到控制投資的目的。
4 結語
綜上所述,在我國城市軌道交通建設高潮中,要真正控制好工程投資,重點是抓好前期規劃與設計階段。科學規劃線路和線站位布置類型,合理確定建設規模和標準,提高機電設備系統的國產化率,選用信息化控制程度高的設備及系統,精心組織設計,推行限額設計和標準化、模塊化設計,是有效降低建造成本,節約運營費用的有效途徑。
城市軌道交通設計論文:論咨詢設計在城市軌道交通建設中的作用
摘要：工程咨詢設計是利用適用的信息和專家的智慧及經驗，運用手段、管理、和工程技術等方面的知識，為建設項目的決策和管理提供咨詢的智力服務。城市軌道建設項目是大型的系統工程，有其自身的特殊性，本文針對當今城市軌道交通建設方興未艾的形勢，結合城市軌道交通項目的特點，重點論述了咨詢設計在該特殊行業的作用及如何發揮其作用的。
關鍵詞：軌道交通；咨詢設計；項目管理
o引言-中國城市軌道交通建設方興未艾
據統計，今后五年中國城市軌道交通將有大，將建成總長度四百五十公里左右的城市軌道交通線路。中國人口過百萬的三十四個城市中，有二十個超大城市和特大城市正在建設和籌建自己的軌道交通。其中，北京、上海、廣州在續建地鐵。北京規劃未來地鐵總長將達到四百零八公里。上海目前已有三條地鐵線投入營運，“十五”期間將建設包括磁懸浮、輕軌、地鐵在內的十條軌道交通線路，全長超過二百公里；廣州全長十八點四八公里的地鐵一號線已在一九九九年六月通車，目前全長二十三公里的地鐵二號線工程正在積極展開，預計到2010年將構成全長近一百三十公里的廣州軌道交通網絡。此外，深圳、南京已在動工興建地鐵。西安、沈陽、成都、大連、青島、哈爾濱、鄭州、天津、長春、重慶、武漢等城市已在擬建地鐵及輕軌交通。中國城市軌道交通建設方興未艾。據中國國家計委有關部門提供的資料顯示，“十五”計劃期間，中國城市軌道交通建設投資將達二千億元人民幣。
軌道交通建設項目是大型的綜合性系統工程。它具有投資大、建設周期長、專業繁多、設計面廣的特點，在其整個建設過程中，設計咨詢起著至關重要的作用。設計咨詢是一種高智能的技術服務活動，咨詢設計的質量及效果直接項目的結果。咨詢設計服務，將貫穿于建設項目的前期策劃、設計、建設和運營管理過程中。隨著中國加入wto的臨近，建設項目的管理和設計咨詢業務均必須與國際接軌，使之規范化、科學化、國際化，尤其是設計咨詢更應超前，同時帶動軌道交通項目建設管理的規范化。
1城市軌道交通建設項目的特點
城市軌道交通交通建設項目與一般的建設項目有很大區別，它主要表現在以下幾個方面：投資大
一項軌道交通建設投資動輒幾十億、幾百億元，京、滬、穗近年來修建地鐵的綜合平均造價已高達每公里六億至八億元人民幣。投資的巨大使得工程的資金風險很大。
工期長
一個軌道交通建設項目從籌劃運作開始到運營使用一般需要5年左右的時間，如受政府審批和資金籌措等方面的因素影響，時間會更長。
涉及面廣
軌道交通項目是一個城市的生命線工程，它直接關系到居民的生產、生活，關系到城市的國民經濟發展，她除能解決沿線及周邊地區的交通外，還能促進房地產市場、市場的開發，帶動整個地區乃至城市的繁榮和發展。在建設過程中，會涉及到城市交通、建筑、市政、環保等方面，甚至帶動相關產業的發展，它涉及到的方方面面及建設的意義，是一般建設項目遠不能及的。
系統、專業多，接口繁雜
軌道交通項目包括土建、機電、運營管理和投資經濟四大系統，下有二十幾個子系統三十多個專業，有多個單獨的分項分部工程，各系統、專業接口復雜。
由于城市軌道交通的上述特點，首先運作項目的業主必須具備專業的項目管理能力、寬泛的專業知識和較強的決策能力，但僅靠業主的實力是遠遠不夠的，這就必須充分發揮設計咨詢公司在城市軌道交通交通建設項目中的作用。
2設計咨詢在城市軌道交通交通建設項目中的作用
城市軌道交通項目同其它建設項目一樣，都必須經歷從醞釀、策劃開始，進而通過可行性、論證決策、計劃立項之后，進入項目設計和施工階段，直至竣工驗收和交付使用的項目周期。從項目建議書開始，咨詢設計貫穿于整個項目建設過程。在項目策劃階段，即參與項目的組織策劃、項目融資策劃、項目目標策劃和項目管理策劃。
項目組織策劃指建立工程項目法人責任制（即項目甲方），按現代組織模式組建與項目建設有關的管理機構及人事安排；融資策劃即為實現項目建設提供資金保障；目標策劃即制定項目投資目標、質量目標和進度目標的體系設定與實現；項目管理策劃是對項目實施的任務分解和任務組織工作的策劃，著力于提出行動方案和管理界面的設計。
項目管理策劃結構如下圖：
3優化項目管理模式，充分發揮咨詢設計公司的作用
以上談到城市軌道交通建設項目的系統性和行業特點以及設計咨詢的作用。作為一個城市軌道交通博學的設計咨詢公司，我們積累了近年來國內多個城市的軌道交通建設經驗，近幾年國內各個城市的軌道交通的建設及國外的建設模式，可以歸納為以下三種方式：
及時種方式：政府作為投資的主體，委托項目法人代行政府控制的職能。這種模式在已建成的地鐵線路中采用，如北京地鐵復八線、城市鐵路；上海地鐵一、二號線；廣州地鐵一號線。
第二種方式：采用多元投資體制，促進軌道商業化運作。這在正在建設的北京地鐵5#線、上海正在建設的幾條線路中采用。
第三種方式：交鑰匙工程，即由工程總承包商負責整個項目的融資、設計咨詢、施工及調試。這在國際上已是通行的建設模式，相信在加入wto后，建設模式會逐步與國際接軌，而在這方面，設計咨詢公司有很大優勢，這與建設部對勘察設計行業改制的要求也是一致的。
以上建設方式可在今后的實踐中繼續摸索，但不管采用怎樣的建設方式，設計咨詢的作用是不變的，甚至如果采用第三種方式，設計咨詢公司將成為項目的主體。
軌道交通建設項目的管理，追求的是成本、質量和工期三大目標，咨詢設計也是同樣的，為實現上述三大目標體系，充分發揮咨詢設計公司的作用，必須制定相應的管理模式，配置合理的組織機構，具體措施是：
實現工程咨詢設計的相關主體單位：
a．甲方即業主或委托方，甲方應設專門機構對設計咨詢系統實施全程監控，并根據設計方的主要技術要求，提供或配合設計方搜集所需的基礎資料，編制并下達設計任務書，組織項目設計方案競賽與設計招標策劃。
b．乙方即設計方，對于大型系統工程，由于多系統、多單項工程，往往會涉及到多家設計單位，因此為實現項目設計的總體協調，必須設定一家有資質的設計單位作為總體單位，統一設計原則，協調系統接口。
c．監督方即設計監理方，由有資質的單位承擔，代表甲方對設計方的設計質量進行監督，審查全套設計圖紙。
項目咨詢設計系統管理結構
a項目咨詢設計的組織結構如圖3。建設項目法人聘請設計技術決策機構、設計監理和專家組，后者代表業主對設計咨詢成果進行評審決策，總體設計單位是設計咨詢工作執行的主體，對整個項目各子系統起協調和統一的作用，分項設計單位可根據情況設置一個和多個，總體組由多個設計單位的博學專家組成。這樣的層次結構能明確執行層和決策在技術和管理上的歸屬。
以上組織結構是實現項目咨詢設計系統三大目標體系的組織保障。
規范的質量保障體系是實現項目質量控制的保障
咨詢設計提供的產品為具有高含量的咨詢設計成果。設計方案的優劣與質量的好壞決定整個工程建設的造價和質量，質量是建設項目追求的關鍵目標。
①嚴格按iso9001質量保障體系進行設計控制和管理，各分包單位也要制定相應的質量保障措施并交總體院和甲方審查備案；
②對單項工程的協調和管理建立專門制度和紀律規定，如方案審查制度；定期例會制度；文件審查會簽制度；資料管理制度；相互來往聯系單制度；統一軟件環境制度等等。以上活動均以表格進行記錄，并按照統一要求編號，使管理規范化。
③嚴格按工程質量控制程序進行設計。
高素質的人才是項目成功的保障
設計咨詢業與其他行業的不同關鍵在于它具有較高的技術含量。因此，高素質的人才是項目成功的保障。在項目實施過程中，有三類人是非常關鍵的，他們是：既懂技術又懂管理的項目負責人；有較高業務素質、認真敬業的專業技術人員；懂、會經營、熟悉國際工程運作的經營管理人員。這三種人不論對設計咨詢單位還是對業主，都是非常重要的。
咨詢設計單位加強規范化管理，與國際接軌
總之，工程項目的咨詢設計，包括投資機會、編制項目建議書、可行性研究、工程設計（包括初步設計、技術設計和施工設計）、建設階段咨詢、生產準備階段咨詢、生產階段咨詢包括后評估等。軌道交通工程作為大的系統工程，必須嚴格按照建設程序進行項目建設，并突出設計咨詢系統的重要作用，使項目的建設更經濟、更合理、更。
城市軌道交通設計論文:城市軌道交通綜合監控自動化系統平臺設計技術
摘 要 基于軌道交通各類自動化與信息化系統拓廣性、集成性及開放性需求,提出了一種基于分組、分層、分塊的平臺體系及構件化結構的,用于軌道交通綜合監控自動化等系統設計的平臺建設技術,詳細闡述了三個軟件子平臺的結構及功能,指出在構造軌道交通各應用系統及其互連集成中,此平臺技術體現更大的開放度及持續可擴性。
關鍵詞 綜合監控自動化系統,開放平臺,軟件子平臺,開放度,可擴性
隨著軌道交通自動化系統,如電力、環境、保安、輔助設施、列車監督等的應用范圍不斷拓廣,自動化系統本身與應用多樣化的適配性、系統向更大集成度發展所需的一體化互連性,以及互操作的低效與高成本等的不足體現得日趨明顯。從自動化系統的開放系統環境(ose) 考慮,上述不足可定位于ose 的各項子集:應用的互操作性/ 互連性,應用的可移植性/ 可伸縮,以及應用的集成性/ 拓廣性中。因此, 必須將一個軌道交通綜合監控自動化的多方位開放系統定位于建設目標,以更大開放度地支持系統的支撐與應用,以及軌道交通企業網的橫向與縱向建設。此舉將是今后軌道交通及其他自動化應用系統的根本途徑所在,也是當今國內外同類軌道交通綜合監控自動化系統所應完備的定位目標。
1 平臺建設內涵
傳統基于功能應用設計的軌道交通自動化系統的有限的開放度,約束了系統的持續拓展。問題的本質是這類系統無體現開放性的平臺建設,系統總體結構不清晰,導致了系統的不可擴性。
這里需要澄清的一個概念是,一個軌道交通綜合監控自動化系統并不是基于了哪類世界級的計算機系統、網絡設備、控制及執行設備就具備開放性。系統底層的開放性僅是其中一部分,更應注重中層及上層的開放性,特別強調以中層開放驅動上層應用級與用戶級開放,從而以更大開放的綜合自由度滿足軌道交通綜合監控自動化不斷拓廣的應用需求及企業網的建設。對于軌道交通綜合監控自動化系統,真正的開放性體現在該系統的最上層,即應用層。通過應用層的可視化交互界面( gu i) 定義自己的各類應用,包括軌道交通綜合監控自動化各系統的互連通信則是最為理想的。然而,應用層開放并不是空中樓閣,它必須要有位于其下的建設支撐。之所以稱為建設支撐,是要體現建筑結構的層次化概念。這就是本文的平臺建設內涵。
2 平臺建設框架
平臺總體設計為分層支撐模式。為使平臺持續可擴,以及具有清晰的可用性及可復用性,可將其分為三個包容關系:組層-子平臺(subplatform) 、子層(layer) 以及塊層-組件/ 構件(component) 。每層相對獨立,無嚴格的依附關系,且均為積木模塊化的組件/ 構件單元構成。上層任一單元均體現與相對下層1∶n 的支撐關系。系統平臺必須從過去的單一系統或單一網絡的概念,提升到跨越網絡透明訪問異構設備的網絡分布計算的高度,且此應作為軌道交通綜合監控自動化系統平臺建設的重點[ 1 ,2 ] 。
基于一個軌道交通綜合監控自動化系統的分層定義,系統主要描述在現場操作層、設備/ 控制層及信息系統層中。現場操作層由各類位于現場的智能化儀表、傳感器、執行機構及交互裝置構成;在設備/ 控制層中,主要包括運程終端設備(r tu) 系統、電氣控制系統、環境/ 保安/ 輔助設施分散控制系統、可編程邏輯控制(pl c) 總線/ 網絡分布系統等;信息系統層主要含有控制中心等監控與信息管理系統。整個系統按控制要求配置冗余交換以太網、冗余總線、環形網等網絡結構。
基于軌道交通自動化系統的應用與網絡分劃, 建立一個統一的硬件及軟件平臺體系,以支持上述多類不同應用系統的技術支持。系統平臺層次結構見圖1 。
圖1 軌道交通綜合監控自動化系統平臺層次結構
圖1 中最上層為面向軌道交通各類應用而生成的應用系統。中間為三個子平臺層,以及支持子平臺建設的構件層。構件層亦可稱為中間件層,它又由n ×n 階矩陣形式的各構件組成。構件層與子平臺層之間可形成具有特定意義的構件庫(圖中未標出) 。圖中央處的雙箭頭即代表構件對子平臺層的支持關系,又代表構件和子平臺層對硬件平臺的支持與映射關系。圖右方處的雙箭頭即代表硬件平臺、構件及子平臺層對各應用系統的支持關系,又代表應用層對硬件平臺的支持與映射關系。
平臺在不同層次上體現網絡、圖形、gu i 、dbms 、os 、應用系統構架技術等,與當今世界近期工業及國際標準相適應,并考慮擴充,從而為底層多平臺及跨平臺(如一個網段上不同操作系統、不同gu i 、異構數據庫的各節點間) 的平滑應用奠定基礎。
構件化是廣義的概念,它包括原始設備制造商(oem) 的核心應用構件及開發工具構件。基于這些符合國際及工業標準的開放核心構件來實施自己的平臺構件/ 構件組件建設,是保障平臺開放性、可持續拓展的關鍵。
3 軟件子平臺的建設
通過對圖1 系統平臺結構的共性分析,可以歸納出3 個軟件子平臺:數據管理子平臺,可視化交互子平臺和網絡通信子平臺,以下詳細闡述3 個子平臺的建設。需要說明的是,對于軌道交通綜合監控自動化系統而言,硬件平臺具有與軟件平臺同等重要的意義。況且嵌入式軟件必須要有硬件平臺的良好支撐。現場操作層及設備/ 控制層中,存在多種類型i/ o 卡件、i/ o 智能設備、數據采集與處理裝置、保護裝置、電氣與光纖網絡集連/ 交換裝置、可編程控制器、智能通信控制裝置等。這些低端智能裝置的基本屬性是板卡件邏輯電路、網絡/ 總線通信接口、電源模塊、嵌入式軟件、全球定位系統( gps) 、箱體結構件組成。將它們按獨立分類的硬件子平臺分劃,并在每個子平臺中構造基于組裝模式的硬件構件,含與之相關連的嵌入式軟件類及版本。在當今工業以太網向傳統工業控制領域推進應用趨勢下, 基于工業以太網及常規can 、profibus 等現場總線的互連硬件平臺的建設十分必要。但硬件平臺及其構件不作為本文討論重點。
3. 1 數據管理子平臺建設
數據管理子平臺設計應以支持軌道交通綜合監控自動化系統的高性、高集成性和高性能運行為準則。高性是基本要素;高集成性體現軌道交通綜合監控自動化不同分布系統異構數據庫(實時與歷史庫) 的互連共享;高性能則要體現數據訪問、存儲、動態觸發的高效率。為此,該平臺及其構件的生成工具必須具備開放性、成熟性,平臺基于構件的層次盡可能少。
數據管理子平臺不僅由數據管理自身構件支持,且還由構件層與子平臺層之間可形成具有特定意義的構件庫支持(如數據訪問網絡通信構件庫), 從而構成分布數據管理子平臺。
數據管理構件應是基于核心層數據庫,如商用數據庫sybase 、db2 等的標準內涵和外包(shell) ,采用如多線索結構、內部并行機制和有效的查詢優化技術等,并充分利用sql 、j ava 等開放的開發環境來構造。軌道交通綜合監控自動化系統的實時庫分布接口構件亦可按此模式建設,從而為不同系統實時數據的訪問與維護創造一致的支撐環境。
建立或利用java 或其它虛擬機,可在數據庫中編寫、存儲與執行java 代碼。可利用j ava 類,它們可在不對j ava 或數據庫做任何修改下運行。基于此強大的標準編程語言來定義過程邏輯構件,如存儲過程或觸發器等,亦可包括自定義函數構件。此類構件在sql 表的列中以j ava 類的實例形式存儲,并支持實例的方法調用。
基于數據庫中支持的擴展標記語言(xml) ,可制作xml 文檔管理形式下的各類構件,如數據庫的備份與恢復、長期存儲與復制等。這樣在web 開發下使用xml , 則無須進行數據庫編程,即可訪問數據。數據庫中的xml 和ht tp 支持構件將大大簡化數據訪問與交換。從而為軌道交通綜合監控自動化系統間,以及軌道交通綜合監控自動化系統與其它信息系統間的web 交互提供支持。
建立分布式分區視圖構件,將數據按應用分布到多個服務器上,并協調查詢過程,從而實現數據庫擴展的分布應用,這對軌道交通自動控制的多樣性應用的集中數據源的一致性與分布應用數據的管理很有必要。
3. 2 可視化交互子平臺建設
平臺建設建立在兩個層面上:一是基于任務的流程管理,二是基于對象的單元管理;兩者更高層次的組合形成可視化交互子平臺。此舉體現了面向對象的邏輯與過程一體化軟件工程,即過程的實現是對軌道交通自動化控制的可視化方式的具體映射。
廣義組態是為適合于更廣的軌道交通綜合監控自動化應用對象面定義的。控制語言是廣義組態工具。控制語言是一種類j ava 等的開放語言,它可體現與過去常規組態工具的不同點,即異種機或異構網的互操作性。為適應系統應用更大程度上的系統開放,除設計通常的計算語言系統外,還應具備面向上層應用的計算與控制表達定義以及解釋的多樣化應用的組態環境。如提供下述語言元語: ① 計算、② 邏輯、③ 控制、④ 過程, 可生成上層的計算庫(l ib) 、邏輯l ib 、過程控制l ib , 以及知識l ib 。這些l ib 即為構件庫。例如通過邏輯定義語言,可自定義智能化過程;通過控制定義語言,可自定義控制序列過程,并將其包裝在數據庫外層,用于軌道交通系統各類操作命令序列控制、智能操作票的生成、培訓仿真等應用。
3. 3 網絡通信子平臺建設
網絡通信子平臺建設之目的在于形成網絡級中性服務平臺,或稱之為抽象服務映射平臺,服務于主動發出及客戶請求的中性數據,而無須考慮數據的應用,使應用者可自行靈活定義拓廣的應用,并自動接入各系統及實現系統間通信。
需要指出的是,網絡通信平臺的概念反映了以往軌道交通自動化控制裝置與現在乃至今后軌道交通綜合監控自動化系統的關鍵不同點。將過去的通信架構直接應用于現在的多應用、多控制、多互連的集成系統,將導致潛在的系統運行與拓展問題,因為本質上它是一個面向具體單項應用的非面向對象機制的集中式系統。
中間件技術是網絡環境下的通用規則、轉換及服務的“軟集合體”。中間件技術提供了非直接(大于兩層) 的分布式計算環境下的客戶/ 服務器跨平臺及跨網絡的透明通信框架,為系統的可擴性、安全性、透明性、靈活性、規范性奠定基礎。其構架應為分層的構件化平臺,平臺的層次化由系統支撐平臺、系統應用平臺及網絡邏輯平臺三大組類構成。前一組應采用不同類別的商用/ 標準中間件:數據庫訪問中間件(odbc 、sql) 、群件中間件與面向對象中間件(corba 、j ava) 、網絡協議中間件等,以構成對不同硬件、操作系統、數據庫和網絡之間差異的屏蔽;后兩組則為應用于不同的任務需求所定義的客戶端訪問數據源的中間件。該層中間件提供了兩個基本接口: ① 客戶應用程序接口,定義應用程序與中間件的交互,包括編程語言、系統環境等; ② 對數據源接口,定義數據格式、存取機制和異構數據源透明訪問。
采用分布對象通信機制是一種好的途徑。它是建立在分層構件概念之上。構件對象是一個封裝的代碼和數據的集合體。不同的應用可構造不同的對象,對象的操作能對各自的數據進行響應的操作。這種構件分層對象技術可令用戶構建自己的應用: 網絡通信接口,實現無縫連接的目標。從而提高系統互連的透明性、交互友好性及性,實現真正意義上的分布分散式軌道交通綜合監控自動化與信息化應用系統。
對于軌道交通綜合監控自動化系統而言,網絡通信子平臺建設的好壞將直接影響系統總體規劃與運行。網絡通信子平臺應支持的系統縱向上盡可能扁平化,橫向盡可能分段化。通俗講,這是網絡通信(內部網及外部網) 的軟總線(sof tbus) 模式。
網絡通信子平臺構件可建立多樣化模式,如商用數據庫固有網絡客戶/ 服務口( cl ien t/ serv2 er) 通信模式、實時庫sql 訪問模式以及無數據結構的外層應用模式。即按應用分布,建立分布及可互操作的對象機制。分布于網上的全部資源是可共享的對象集合,網上客戶可通過系統所定義接口構件或自定義接口構件訪問系統分布對象。為此要建立系統分布對象模型、對象請求的分層中間件及應用層交互對象模型。網絡通信的gu i 形象化交互可以透明地體現一對多的開放關系。
一個網絡子平臺的應用示例是軌道交通電力監控自動化系統實時數據的傳輸。同一系統中的不同節點,以及不同網段異構系統,都會要求不同節拍的數據斷面。常規簡易的做法是,實時數據采集通信服務節點按采集節拍向全網乃至通過網關向其它網段發送廣播數據。此舉不僅增大網絡負擔,且隨節點及網段增多極易形成網絡風暴。實際中,各應用節點及網段所要求的數據斷面從秒級到分鐘級不盡相同。這里設計一個基于標準sql 及開放語言的網絡通信(agent) 構件,并貼附于實時數據庫服務器內。服務網絡通信通過實時數據庫外包應用接口(api) 構件訪問實時數據庫。這樣無論本地或其它網段客戶只要通過定義并激活服務網絡通信進程,即可得到實際所需的數據斷面。訪問歷史數據庫亦可通過此方式實現。圖2 為一個網絡通信示例。
圖2 網絡通信agent 示例
為適合現場設備與控制的多樣性通信需求,作為聯結監控系統與現場工業過程端的中間層,即數據采集、處理與網絡通信的分散處理單元的上端,為tcp/ ip/ et hernet 冗余網絡接口, 下端應建立一個集成工業總線和系統網絡的統一接口平臺。該平臺可含profibus 、can 、工業以太網等接口,接口以模塊構件形式構造,便于隨應用可選及可維護。以太網技術與應用快速發展已對傳統工業控制網絡架構(設備層與控制層) 提出挑戰,因此接口構件還可做成工業以態網物理硬接口與現場總線協議軟接口混合模塊。
4 結語
本文提出了一種開放度持續可擴的軌道交通綜合監控自動化系統平臺建設模式。總的原則是,分組、分層、分塊的平臺體系結構,具有結構清晰性、易擴性;網絡平臺體系應體現自適應網絡互連性;分層各構件/ 中間件,應為應用層提供薄的透明的應用支持及“一對多”應用開放性,即一個平臺多項應用,以適應應用不規范性與需求動態性。重要的是,各構件/ 中間件庫均基于國際與開放的工業標準環境建設。平臺各層,除了應用層的應用對象定義外,均體現中性構件,因此易拓廣軌道交通綜合監控自動化各應用系統及其它領域自動化應用的支撐。此優勢已在上海軌道交通5 號線及1 號線北延伸項目中體現出。
需要說明的是,軌道交通綜合監控自動化系統的開放性不是的,不能講一個系統是開放的。開放性是由開放度體現的。因此實現一個軌道交通綜合監控自動化系統的開放性是一個長期的實施任務。軌道交通綜合監控自動化系統平臺為應用系統構架的基礎,必須要有一個開放性/ 健壯性/ 可拓性的建設目標。
綜上所述,軌道交通綜合監控自動化系統平臺建設并不只著眼于一個平臺,它是軌道交通綜合監控自動化應用的不斷拓廣與相關技術發展的結合點,即其基本屬性是應用與技術。這一點應貫穿在規劃平臺建設階段性目標中。
城市軌道交通設計論文:關于城市軌道交通安全工程的設計的幾點思考
摘 要：城市是一個復雜的人文與自然的復合系統, 是人口、資源、環境和社會經濟等要素高度密集的地理綜合體。本文結合基本要求、設計原則、設計提示三個層次，來談談關于城市軌道交通安全工程的設計的幾點建議。
關鍵詞：城市；交通；安全；工程；設計。
城市作為社會文明進步標志之一, 在國家政治、經濟及文化諸多方面的作用日益突出, 可以說城市化水平的高低是一個國家文明程度、社會進步和經濟發達的重要參數所以大力發展城鎮建設, 對城市進行合理而健康的規劃和管理極為重要，城市軌道交通安全問題，貫穿于設計、施工、運營等全過程。在城市軌道交通安全問題越來越受到重視的今天，設計作為城市軌道交通安全建造與安全運營的首要環節，設計單位及其廣大設計人員，應如何面對軌道交通“安全問題”？本文就此幾方面進行探討。
一、城市軌道交通安全工程的概念
1.1 定義
城市軌道交通安全工程，是影響城市軌道交通安全建造與安全運營的全部工作的總稱。
1.2 安全工程的設計范圍
安全工程貫穿于各設計研究階段，這包括：預可行性研究階段；可行性研究階段；總體設計階段；初步設計階段；施工圖設計階段；后續服務階段。
1.3安全工程的設計內容
按照“安全及時、預防為主”的方針，在設計中采取有效措施，避免因設計不合理導致城市軌道交通工程在施工和運營中發生安全事故，這就是城市軌道交通安全工程的設計內容。對于下述安全事故，在設計時就應給予充分考慮，以避免或減少事故損失。
1.3.1火災
在火災情況下，人員的傷亡，主要有以下幾方面：燒死燒傷；高溫灼傷；缺氧窒息；煙氣中毒；踩踏；不正確逃生方式造成的摔死、摔傷；引發其他并發癥等。
1.3.2撞擊
撞擊事故，包括：車撞車；車撞物；車撞人。
車撞車：追尾事故或乘客列車與其他車輛相撞(當線路不封閉時)。
車撞物：列車與長期性物體相碰，如：在長期性建筑物及構筑物變形、斷裂、松動、脫落時，侵入限界，未能及時處理，而導致與列車碰撞或剮蹭；列車與臨時性物體相碰。
車撞人：列車與工作人員、乘客、闖入或穿越行車線路者、平交道口搶行者等相碰。
1.3.3電擊
產生電擊的因素很多，主要有：觸及電氣設備的帶電體(裸露或絕緣破壞)；觸及漏電電氣設備的外殼(接觸電位差超標)；電纜金屬屏蔽層感應電壓超標等。
1.3.4踩踏
在發生突發客流、突發事件、自動扶梯失控等情形下，處理不當，會造成不同程度的踩踏事故。產生突發客流的因素有：節假日(如北京清明節)、大型群眾活動、惡劣氣象等。
1.3.5人為襲擊等
爆炸、縱火、毒氣等。
1.3.6 建筑物垮塌
運營期間，車站、隧道、其他建筑物或構筑物發生垮塌
1.3.7 其他災害
針對地震等地質災害、透水、洪水、雨雪風霧、沙塵等，設計應考慮防震、防淹、防洪、防雷、防風等。
1.4 施工期間
城市軌道交通工程，在施工安裝期間，也會發生各種各樣的安全事故，如：結構開裂、坍塌以及建設項目周邊環境出現沉降或坍塌等。施工不當或設計失誤會導致這些事故的發生。
1.5設計期間
項目前期決策失誤，雖不會直接威脅到人身安全，但會給項目帶來財產損失或影響項目經濟效益。
二、安全工程的設計原則
主要原則城市軌道交通安全工程的設計，應以下述要求為目標，在正常使用時：
必須防止因乘客使用系統而造成對乘客的傷害與危險；必須防止系統對運營人員及其他人員的傷害與危險;必須防止運營設施及車輛遭受損害與損失。
城市軌道交通車輛和運營設備的選擇，必須技術成熟、安全、滿足功能、維修方便、經濟合理。乘客使用或操作的設備，必須易于識別，設置在便于觸及的地方，并保障不當的操作或使用也不會導致系統發生危險。必須為殘疾人、老人、孕婦及帶領兒童的人在使用該系統時提供安全舒適的措施。應當在軌道線路、隧道及車站站臺、站廳、疏散通道、出入口、通風亭、列車車廂內及其他運營場所的醒目位置設置保障城市軌道交通安全運營的各類發光導向、疏散、提示、警告、限制、禁止等安全標志。對于起火風險大的設施必須加以圍護，減少可能的火情蔓延；在對火情及有害燃燒氣體與熱量控制的基礎上，應保障有效疏散措施；鋪設在地下車站、隧道及車輛上的電纜應不含鹵化物，并避免燃燒時產生有毒氣體；一旦發生火災，通風排煙系統應能進入火災運行模式，以保障人員疏散或滅火。
三、防火設計的重點提示
在城市軌道交通工程的各種災害中，火災是首位的。所謂火災，是指在時間和空間上失去控制的燃燒所造成的災害。
3.1火源
在城市軌道交通工程中，引起火災的火源是多方面的，歸結起來，主要有以下幾種。了解這些火源，將有利于防火設計。
電氣火災：絕緣老化、違反用電規定、電氣設備設計或安裝不當、過負荷、電氣短路等，都可能導致火災；生活用火引燃：如煙頭等引燃可燃物；生產用火引燃：如施工中由電焊、氣割、打磨、切割等的火花或其他火種引燃可燃物；人為破壞縱火。
3.2火災應急處置預案的編制
在系統投入試運行前，設計單位應協助業主單位編制火災應急處置預案。
3.3建筑防火的設計要素
疏散通道、疏散門、安全出口、疏散用樓梯及自動扶梯、隧道聯絡通道的設置；疏散能力；設備及管理用房的門至安全出口的距離。
3.4消防給水與滅火裝置的設計要素
消防給水系統、滅火器配置、自動噴水(或噴霧)滅火系統、氣體滅火系統、消火栓系統
3.5防煙、排煙與事故通風系統的設計要素
機械防煙、排煙設施的設置、防煙、排煙系統與事故通風的功能、防煙分區的劃分、設備的排煙能力、排煙設備的耐熱能力、送風量的要求
3.6防災用電、應急照明與疏散指示的設計要素
消防用電的要求、應急照明的連續供電時間、應急照明的設置、疏散指示標志的設置
四、結語
城市軌道交通安全工程的設計工作，需要給與重點關注。這樣做的目的在于，強化城市軌道交通安全工程設計的重要性，使城市軌道交通安全工程的設計更加系統化、程序化、規范化。為實現這個目的，只研究設計導則還不夠，還應該建立一套安全工程的設計評價體系。
