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城市轨道交通设计论文:城市轨道交通设计论文
摘要:通过对传统地铁和直线电机地铁线路轨道标准、轨道强度及稳定性检算比较分析,了解国内一种新的城市轨道交通模式,探讨这种轨道交通无缝线路计算的特点。
关键词:城市轨道交通;无缝线路;强度及稳定性
1概述
城市轨道交通采用以旋转电机驱动为代表的传统地铁的历史源远,从1865年英国伦敦世界上及时条地铁(Metro)投入运营,迄今已经有140多年的历史。传统地铁主要依靠的是轮轨的作用力来传递牵引(制动)力的一种技术模式。城市轨道交通的另一种新的模式是直线电机驱动系统,此项技术从20世纪70年代后期,主要是国外(德国、日本等)开始研制,直到20世纪中才应用于铁路运输、煤矿、冶金等自动化生产各方面。其中直线电机在铁路运输方面的应用尤为引人关注。城市轨道交通用直线电机是采用直线同步电动机,实质就是把直线电机的初级(定子)安装在车上,次级(转子)铺设在线路上,需要接触轨和变流器牵引驱动的一种技术模式。
2003年广州市城市轨道交通地铁四号线在国内首次采用直线电机技术,2005年12月首通段已开始投入运营。之后的几年,广州市城市轨道交通五号线、六号线及北京市机场线均采用该项技术。笔者主要对两种运营模式下,对无缝线路的强度和稳定性做一个分析比较。
2线路轨道主要技术标准比较
2.1线路的较大坡度
传统地铁正线的较大坡度不宜大于30‰,困难地段可采用35‰。直线电机线路设计一般地段较大坡度为50‰,困难地段可采用55‰。直线电机理论计算的较大爬坡能力在100‰,但实际应用值到80‰。在无缝线路强度检算中,应注意轨道在制动的条件下,产生的制动附加力。
2.2最小曲线半径
时速100km/h条件下,传统地铁B型车正线最小曲线半径500m,困难的条件下为400m;直线电机车辆设计线路最小曲线半径200m,困难条件下为15m。在不同曲线半径条件下,轨道结构的强度稳定性需进一步的检算。
2.3车辆主要参数比较
传统地铁B型车辆及直线电机主要参数见表1。
其中,对于直线电机车辆应考虑其转子与定子间吸力,广州市四号线直线电机车辆采用日本技术,其吸力为20kN,纵向推进力较大可达到40kN,在轨道强度检算过程中均应考虑此部分的影响。
3无缝线路钢轨强度检算
依据《铁路轨道强度检算法》(TB—2034—88)将钢轨视为支承在等弹性的连续点支座上的连续长梁进行检算。钢轨轨底动拉应力与轨道结构刚度D、速度V、偏载系数β、曲线水平力系数f等因素有关。
直线电机车辆在动态运行的过程,为有效的保障输出功率,轨道结构刚度的连续性尤为重要。直线电机强度检算钢轨支承刚度40~50kN/mm;传统地铁其刚度均小于30kN/mm。由于传统列车重心高度比直线电机车辆大,因此传统地铁列车通过时,由于存在未被平衡的超高,所产生的偏载比直线电机列车大约12%。
按弹性支承连续长梁方法,在曲线半径400m、时速100km等同条件下,传统地铁轨底的拉应力δgd=107·5MPa,动位移yd=1.4mm。直线电机轨底的拉应力Md=98.9MPa,动位移yd=1.1mm。
直线电机车辆轴重轻,车辆重心底,其紧急制动减速度较传统地铁大,但综合的制动附加力又比传统地铁小。在列车运行的条件下,直线电机钢轨只是导向牵引作用,强度检算计算应力小,有利于延长钢轨的使用寿命。超级秘书网
4无缝线路稳定性检算
无缝线路稳定性检算其主要目的是通过力学模型研究胀轨跑道的轨道,以求保持轨道稳定。轨道胀轨跑道基本分成持续发展、胀轨渐变、胀轨跑道三个阶段。国内无缝线路稳定性分析研究理论很多,其中应用比较广泛有“统一无缝线路稳定性计算公式”和“波长不等模型”两种。
“统一无缝线路稳定性计算公式”采用等效道床阻力Q,最早较多的应用于50kg/m钢轨,后长沙铁道学院对60kg/m钢轨的原始弹性弯曲矢度foe、塑性矢度fop等参数进行优化研究,这些参数在秦沈跨区间无缝线路设计中得到应用。公式如下
“波长不等模型”采用幂函数模式回归横向阻力方程(Q=Q0-ByZ+Cyn)分析计算,运用势能的驻值理论,建立无缝线路的稳定计算公式,其允许温度力与钢轨压缩变形能τ1、轨道框架弯曲变形能τ2、道床变形能τ3、扣件的变形能τ4有关。该方法数学推导较为严密,但计算的过程比较的复杂,公式如下
应用VB程序对两种方法编程计算,程序结果与铁路工务技术手册《轨道》和《铁道工程》(西南交通大学)书中范例在同条件下结果一致。笔者主要是针对传统和直线电机的线路最小曲线半径标准,用两种不同的稳定性计算模型,采用1667根/kmⅢ型枕道床q=14.6-357.2y+784.7y0.75同条件下的横向阻力,计算曲线半径R=200m、R=500m钢轨的允许温度力P,计算结果见表2。
从两种稳定性计算公式可见,两种模式地铁在无缝线路稳定性计算方法上没有明显的差别。两种稳定性计算结果的差异原因可能在阻力的取值方式上,统一公式采用常阻力方式及安全系数K=1.25取值等因素。
由于直线电机可适应较小的曲线半径,为保障轨道平顺性,应尽量铺设无缝线路。由表2计算的允许温度压力可见,曲线半径越小允许的温度力越小,可允许温升也越小,因此直线电机轨道结构应尽量高温锁定。
5结语
直线电机做为国内一种新的城市轨道交通模式,由于车辆的转子安装在轨道线路中,轨道结构参数选取与车辆结构的匹配尤为重要。通过对比分析传统和直线电机地铁系统线路轨道标准、无缝线路强度、稳定性检算几个方面,直线电机曲线半径条件应做为无缝线路的控制因素。直线电机地铁由于车辆轻、转向架固定轴距小的特点,可适当提高锁定轨温,有利于轨道稳定。对于直线电机这种新的城市轨道交通模式,无缝线路设计的强度及稳定性检算的参数选取还需在实践中逐步优化。
城市轨道交通设计论文:城市轨道交通安全工程设计论文
一、城市轨道交通安全工程的概念
1.1定义
城市轨道交通安全工程，是影响城市轨道交通安全建造与安全运营的全部工作的总称。
1.2安全工程的设计范围
安全工程贯穿于各设计研究阶段，这包括：预可行性研究阶段；可行性研究阶段；总体设计阶段；初步设计阶段；施工图设计阶段；后续服务阶段。
1.3安全工程的设计内容
按照“安全及时、预防为主”的方针，在设计中采取有效措施，避免因设计不合理导致城市轨道交通工程在施工和运营中发生安全事故，这就是城市轨道交通安全工程的设计内容。对于下述安全事故，在设计时就应给予充分考虑，以避免或减少事故损失。
1.3.1火灾
在火灾情况下，人员的伤亡，主要有以下几方面：烧死烧伤；高温灼伤；缺氧窒息；烟气中毒；踩踏；不正确逃生方式造成的摔死、摔伤；引发其他并发症等。
1.3.2撞击
撞击事故，包括：车撞车；车撞物；车撞人。
车撞车：追尾事故或乘客列车与其他车辆相撞(当线路不封闭时)。
车撞物：列车与长期性物体相碰，如：在长期性建筑物及构筑物变形、断裂、松动、脱落时，侵入限界，未能及时处理，而导致与列车碰撞或剐蹭；列车与临时性物体相碰。
车撞人：列车与工作人员、乘客、闯入或穿越行车线路者、平交道口抢行者等相碰。
1.3.3电击
产生电击的因素很多，主要有：触及电气设备的带电体(裸露或绝缘破坏)；触及漏电电气设备的外壳(接触电位差超标)；电缆金属屏蔽层感应电压超标等。
1.3.4踩踏
在发生突发客流、突发事件、自动扶梯失控等情形下，处理不当，会造成不同程度的踩踏事故。产生突发客流的因素有：节假日(如北京清明节)、大型群众活动、恶劣气象等。
1.3.5人为袭击等
爆炸、纵火、毒气等。
1.3.6建筑物垮塌
运营期间，车站、隧道、其他建筑物或构筑物发生垮塌
1.3.7其他灾害
针对地震等地质灾害、透水、洪水、雨雪风雾、沙尘等，设计应考虑防震、防淹、防洪、防雷、防风等。
1.4施工期间
城市轨道交通工程，在施工安装期间，也会发生各种各样的安全事故，如：结构开裂、坍塌以及建设项目周边环境出现沉降或坍塌等。施工不当或设计失误会导致这些事故的发生。
1.5设计期间
项目前期决策失误，虽不会直接威胁到人身安全，但会给项目带来财产损失或影响项目经济效益。
二、安全工程的设计原则
主要原则城市轨道交通安全工程的设计，应以下述要求为目标，在正常使用时：
必须防止因乘客使用系统而造成对乘客的伤害与危险；必须防止系统对运营人员及其他人员的伤害与危险;必须防止运营设施及车辆遭受损害与损失。
城市轨道交通车辆和运营设备的选择，必须技术成熟、安全、满足功能、维修方便、经济合理。乘客使用或操作的设备，必须易于识别，设置在便于触及的地方，并保障不当的操作或使用也不会导致系统发生危险。必须为残疾人、老人、孕妇及带领儿童的人在使用该系统时提供安全舒适的措施。应当在轨道线路、隧道及车站站台、站厅、疏散通道、出入口、通风亭、列车车厢内及其他运营场所的醒目位置设置保障城市轨道交通安全运营的各类发光导向、疏散、提示、警告、限制、禁止等安全标志。对于起火风险大的设施必须加以围护，减少可能的火情蔓延；在对火情及有害燃烧气体与热量控制的基础上，应保障有效疏散措施；铺设在地下车站、隧道及车辆上的电缆应不含卤化物，并避免燃烧时产生有毒气体；一旦发生火灾，通风排烟系统应能进入火灾运行模式，以保障人员疏散或灭火。
三、防火设计的重点提示
在城市轨道交通工程的各种灾害中，火灾是首位的。所谓火灾，是指在时间和空间上失去控制的燃烧所造成的灾害。
3.1火源
在城市轨道交通工程中，引起火灾的火源是多方面的，归结起来，主要有以下几种。了解这些火源，将有利于防火设计。
电气火灾：绝缘老化、违反用电规定、电气设备设计或安装不当、过负荷、电气短路等，都可能导致火灾；生活用火引燃：如烟头等引燃可燃物；生产用火引燃：如施工中由电焊、气割、打磨、切割等的火花或其他火种引燃可燃物；人为破坏纵火。
3.2火灾应急处置预案的编制
在系统投入试运行前，设计单位应协助业主单位编制火灾应急处置预案。
3.3建筑防火的设计要素
疏散通道、疏散门、安全出口、疏散用楼梯及自动扶梯、隧道联络通道的设置；疏散能力；设备及管理用房的门至安全出口的距离。
3.4消防给水与灭火装置的设计要素
消防给水系统、灭火器配置、自动喷水(或喷雾)灭火系统、气体灭火系统、消火栓系统
3.5防烟、排烟与事故通风系统的设计要素
机械防烟、排烟设施的设置、防烟、排烟系统与事故通风的功能、防烟分区的划分、设备的排烟能力、排烟设备的耐热能力、送风量的要求
3.6防灾用电、应急照明与疏散指示的设计要素
消防用电的要求、应急照明的连续供电时间、应急照明的设置、疏散指示标志的设置
四、结语
城市轨道交通安全工程的设计工作，需要给与重点关注。这样做的目的在于，强化城市轨道交通安全工程设计的重要性，使城市轨道交通安全工程的设计更加系统化、程序化、规范化。为实现这个目的，只研究设计导则还不够，还应该建立一套安全工程的设计评价体系。
摘要：城市是一个复杂的人文与自然的复合系统,是人口、资源、环境和社会经济等要素高度密集的地理综合体。本文结合基本要求、设计原则、设计提示三个层次，来谈谈关于城市轨道交通安全工程的设计的几点建议。
关键词：城市；交通；安全；工程；设计。
城市轨道交通设计论文:城市轨道交通线网设计论文
内容提要：线网规划设计是进行轨道交通建设中其他工作的基础和先决条件。本文就北京快速轨道交通线网规划设计为例介绍一些思路和体会，希望对于我国城市轨道交通的发展起到一定的借鉴作用。
关键词：快速轨道交通线网规划
一、前言
随着我国经济的发展和城市化进程的加快，如何合理地解决城市迅速增长所引发的交通需求和有限的城市空间资源规划与管理是目前我国各大城市所关注的问题。国内外实践证明，发展以轨道交通系统为骨干、以公共交通为主体、各种交通方式相结合的多层次、多功能、多类型的城市综合交通运输体系是解决城市交通问题的主要途径。城市快速轨道交通工程是一项大型的系统工程，技术复杂、涉及专业多、投资大、建设周期长。快速轨道交通线网规划（以下简称“线网规划”）作为轨道交通发展的基础和先决条件，具有举足轻重的作用，是关系到今后地铁建设及运营能否顺利实施，并能否有效地节省投资的重要问题。
线网规划设计中所涉及的问题很多。最近，笔者有幸参加了关于北京快速轨道交通线网规划的设计工作。笔者将结合此工程实例和一些粗浅的体会，谈谈线网规划中的一些新思路和方法。本文将从线网规模的确定、线网规划合理的设计原则、线网详细的统计分析、多标准评价体系、方案的功能、技术和运营分析、方案分期实施计划等方面进行介绍。
二、线网规模的确定
线网的规划研究首先要确定城市轨道交通线网合理的规模，以此在宏观上判断一个城市大概的轨道交通规模范围。线网规模要以城市今后的发展、经济发展、城市交通发展政策和服务水平目标为依据，应当是出行需求与交通服务之间的结合点，坚持近远期相结合、定性定量分析相结合原则和经济性原则。线路走向尽可能满足城市布局结构和出行总量需要，并适当兼顾城市将要开发地区发展的需要。线网规模的把握应使其在不同阶段都能满足出行客流的要求，发挥较大的作用。线网的规模要包括不同阶段线网的编织密度和服务水平等级。
1定性的确定
（1）线网的规模与城市发展规划紧密结合
根据城市发展规划，结合城市特点、出行需求、客流预测，对重点发展地区、商业区、高新技术开发区等进行重点开发。对人口增长和就业岗位的分布进行科学的预测，以指导和帮助我们更合理地确定不同区域中线网的编织密度。北京目前的规划布局为，进一步加强由天安门广场、长安街、复兴门、建国门组成的“超级中心”；发展CBD商务区；发展王府井、西单、朝外等主要商业区；优先发展具有战略意义的海淀高新技术开发区以及上地、丰台、石景山、望京等技术园区、2008年奥运会在北京的举行将为增加北京的城市活力以及发展交通基础设施起到积极推动作用；积极推动边缘集团和卫星城发展；加强对绿化环带和市区的规划绿地建设；加大对北京文化遗产的保护力度。作为首都、国家政治文化中心、历史名城，在保护其特色的基础上，改善生活环境、交通状况，提高市民生活水平和出行需求。
（2）线网的规模与经济发展政策紧密相关
经济发展是支持城市进步，活跃城市社会活动和影响全市居民出行的重要因素之一。很显然，出行率与市民富裕程度休戚相关。同时，发展交通的投资力度也与经济发展紧密相连。
由于经济发展与机动化程度，总出行率和私人机动化出行率之间有紧密的联系，因此，未来GDP的增长趋势对交通发展有重大的意义。根据经济发展的预测，可推算出未来各种交通模式的综合投资潜力及未来公共交通的投资潜力，从而更好地确定不同时期线网的规模。
（3）线网的规模与城市交通发展政策紧密相关
进行的交通调查，掌握居民的出行情况。如进行出行方式、出行率、主要出行客流分配等调查，以此确定合理的交通发展政策。
积极发展公共交通，有效控制私人机动化出行，对自行车出行人员合理引导，使这部分人能转向公共交通。必须推行合理的总体交通发展政策，使各交通体系协调发展。
（4）轨道交通服务水平目标的制定
轨道交通服务水平目标的制定对线网规模的确定起到重要指导作用，很大程度上决定了线网的发展方向和未来建设速度。北京市轨道线网服务水平目标制定时考虑如下几点:
a.易达性：居民住所或上班地点距与其最近车站的距离不超过750m；
b.出行时间：在市区范围内，出行时间不超过60min；
c.候车时间：高峰小时候车时间不超过3min；
d.舒适度：除座位外，6人/m2标准。
2定量的分析
在定性确定设计原则后，可根据公共交通客流总量、人均指标测算法和面积密度测算公式分别定量计算轨道线网规模。
对线网规模的影响作用有的可以量化，有的无法量化，所以确定城市轨道交通线网规模要采用定量计算和定性分析相结合的方法。定性分析对线网规模具有宏观指导作用，而定量计算是对定性分析的一种合理验证和修正，在以往的工作中，由于技术手段和调查数据积累的不足，定量计算的可信度大打折扣。今后随着数据采集手段的提高和城市公共交通信息化平台的建立，将为城市轨道交通的合理规划提供有力的技术保障。
三、制定线网规划的原则
在线网规模确定的基础上，制定合理的轨道线网规划设计原则，为下一步规划线网提供依据。北京作为首都，是政治、经济和文化中心,人口繁多、地域面积很大、地下状况复杂，为达到较高的交通服务等级，制定了很多的设计原则，列举以下部分内容来说明。
1.支持城市多中心发展和经济发展的政策，重点支持CBD、金融街、主要商业中心、文化旅游中心、边缘集团、奥林匹克公园、高新技术开发区及卫星城等已建、在建和规划建设的地区的发展。按照SOD和TOD结合的方式合理规划线网，是其更加适应城市发展和经济发展的需要。
2.根据不同的标准对各种交通模式进行分类，选择适合不同城市的不同功能等级和交通服务等级的交通模式。北京作为特大城市，其人口较多，我们就选择了重型大运量的市域线和市区线的模式。市域线服务于市区和城郊，站间距相对较大、速度快、运量大，较好地吸引远程的客流。市区线主要服务于市中心区域，站间距相对小一些，发车间隔较小，较好的吸引近距离乘客，但较小的站间距就势必造成工程造价的升高。所以，有效的确定站间距对于线网的合理性也是很重要的。而对于小型的人口相对较少的城市，也许，发展有轨电车就可满足出行的需求。
a.按照线路的服务功能等级不同分为市域线、市区线、局域线。
b.按照运量的大小分为重型大运量的地铁、轻轨、有轨电车系统。
c.按照封闭形式分为混合交通、半封闭、全封闭线路。
d.为满足不同等级的交通服务，车站分为大型枢纽站、一般换乘车站和一般车站。
e.根据客流的要求选择不同的车辆类型，目前我国规范规定：有A、B、C三种车型。
3.依据城市的出行特征来确定线网的结构形式。经过科学的客流预测，分区域测算出城市中的主要交通走廊，是从市区-市郊的放射形出行、还是穿越市中心的穿越形出行；是优先考虑线路走向，还是先锚固住车站的站位；多种设计思路组合运用可构造出不同的线网结构形式。但无论以哪种思路为出发点来设计的结构形式都需要用客流预测来验证其适用性，并根据结果进行调整后，再进行测试，直到其合理为止。
4.线路的铺设形式需根据所处的地理位置、地质情况、城市景观等来确定地下、地面和高架形式。例如，北京在三环路以内规定均采用地下线形式；而颐和园地区虽处三环外，但由于景观原因，从其门口通过的线路需埋入地下。
5.对线网中线路和车站进行设计和施工的可行性研究，分析并选取方案。施工中针对不同情况选取与之相适应的施工方法，包括暗挖、明挖、盖挖；同时，车站设计中还需考虑站台的形式、站台和站厅的相对位置等问题。这些都是应该在线网规划中需考虑和确定的。线网规划作为前期工作，应该在大的原则上具有规范作用，一旦确定，就不应轻易改变。因此，在做这项工作，一定要慎之又慎，通盘考虑。
6.对于大型公交枢纽，我们应当根据枢纽站周边的环境条件及其所发挥的作用，以及对此区域的土地规划、预留发展和客流预测进行深入的研究，合理确定枢纽站的规模。并且优化其易达性，方便乘客进入车站或与其他交通模式的换乘（地面公交、出租车、自行车、步行），从而使其更有效地吸引客流。这就需要规划部门的大力支持，对于此规划区域得到合理安排和监控，尽量减少原则性的变动。
大型公交枢纽站的换乘形式多种多样，我们以前设计的车站换乘形式多为十字换乘、T型换乘和通道换乘，设计不够合理。一方面是设计上较为死板老套，另一个造成目前状况的重要原因是，规划和前期的准备工作做的不够细致深入，控制规划的后续工作执行的又不严格。比如多条线路在某一地段交汇，往往缺乏深入地综合分析和规划。在车站设计时，哪条线先设计，就把有利的土地资源占尽，很少为后续线路统筹考虑，从而导致土地资源的浪费、并使后续工程的施工设计难度加大、费用增加、换乘形式单一、换乘距离加长，甚至造成许多好的规划方案难以实施。因此，在开始建设时就需要统筹考虑,把大型枢纽站的土建结构一次建成，为后续工程的建设提供条件。例如：在西客站和东直门站的下方就已考虑和建成预留的地铁车站。
7.我们经常认为多线交汇的交通枢纽在设计上较为困难，因交汇线路越多，车站规模越大，投资越多。但为了提高乘客的换乘方便，对线路可进行适当合理的优化，使其换乘合理，同时有效降低投资。以3条线路交汇为例：图1(a)是有两条线路平行通过车站，形成换乘，另一条线路分别与其形成换乘，此形式为两层的较理想的车站线路形式。若遇到图1（b）的形式，即3条线路相互交叉，形成三层的规模较大的车站。我们可以对其进行合理的优化调整，使其中的两条线在同一标高平行通过交汇处，这样使其形成同站台换乘形式，即在同一站台上就可换乘其他线路上的车辆，大大地方便了乘客，在香港等许多城市都采用了这种换乘形式；也可使两条或更多的线路在此车站区域共用同一条线路和站台，形成共线运营的形式，德国法兰克福等城市的地铁就有许多车站采用这种形式，换乘极为方便，但同时对运营管理的要求大大提高，为图1（c）所示。
8.在规划阶段还应该考虑到线网中各条线路之间的联络线，使整个线网在各个阶段都能达到的运营效果，成为一个有机的整体，相互协调，资源共享。同时还应考虑到与外部铁路专用线的衔接，使外部的资源有效的通过铁路专用线运送进入线网中来。
四、线网的规划
线网规模确定后，依据所设定的设计原则，在分析研究的基础上，设计并规划出合理的线网，形成城市交通骨架。
五、对线网进行详细的统计
随后对所设计的线网进行详细的统计和分析，得出的统计数据反映了路网的各方面的特征，为下一步对各线网方案做出客观的评价提供了有利的依据。详细统计分析包括如下几个方面：
1.分类统计体现线网主要特征的数据。包括线网总长、不同类型线路（市域线、市区线、局域线）的总长度和数目、各种功能等级的车站总数，包括一般车站、一般换乘站和大型公交枢纽站的总数。
2.体现交通服务水平的数据。此项是由线网对各大型城市活动中心和公共设施的覆盖程度来体现，包括商务区、商业中心、体育设施、医院、学校、工业区、高新技术开发区以及旅游景区等。这些区域都是城市规划中大力支持的项目。
3.客流预测分析是评价线网结构质量的有力数据。包括出行结构、出行量、出行率、各交通模式的出行比例以及对公交产生的影响。
4.线路铺设形式。统计不同铺设形式（高架、地面、地下）的线路总长度和不同铺设形式车站总数。
5.车辆总数。按照高峰时段市区线、市域线的不同行车间隔、旅行速度及车辆编组等数据来计算每天运营线路所需的车辆总数和需备用的车辆数。
6.车辆段和维修车间。统计线网中，所需设置的车辆段和维修车间的总数量。
7.投资总额。对基础设施（线路、车站）和设备（车辆、沿线设备和车站设备）进行估算，计算出整个线网所需的投资总额。
六、多标准评价体系
对各备选方案进行了详细分析并获得了相关数据后，要对各方案进行客观的评价。评价的标准应由乘客、运营者、建设者、经营管理和市政府等各方商讨形成一个、客观的多标准评价体系。评价体系应由以下几个方面组成：
1．乘客要求高品质的交通服务，提出线网的吸引性指标。
2．运营者要求降低运营成本、增加收入，提出运营目标。
3．建设者要求施工的可行性和简便性，提出建设目标。
4．经营管理者需要降低投资，并使各种交通模式之间良好衔接，提出经营管理目标。
5．市政府要求维持城市可持续发展战略，提出发展战略和对资源的管理目标。
各个不同的城市所适用的评价体系不同，这需要在长期的实践中进行摸索，形成了一套适合本城市发展的多标准评价体系。这套评价体系对于我们今后城市的发展、轨道交通的发展都有极为深远的意义。
在形成了完善的评价体系后，我们就须依照该评价体系对各备选方案进行客观的评价比较计算，其中需要针对各指标的重要程度进行适当的加权处理。在经过综合评价比选过后，较客观地评选出的线网方案。
七、对方案进行作进一步的分析
对评选出的方案进行进一步详细的功能、技术以及运营管理方面的分析。对其进行总体评价，以检验这个线网是否符合所确定的相关原则。下面就从3个方面具体分析。
1．对各条线的长度、走向、车站定位、枢纽数目进行分析；对重点发展区域的覆盖、对城市布局、经济发展的支持程度等进行详细的功能分析。按公认的经验数据，市中心的线网覆盖率应在90%左右，线网的密度1~1.2km/km2，车站密度为1座/km2，即一个车站为市中心区1km2的市民出行服务，服务半径约为500m。
2．对线路走向、铺设形式及换乘车站的构成和组织形式进行详细的技术分析。尤其要对线网中的大型换乘枢纽进行深入的分析研究，如线与线间的换乘、地铁与城市公交的衔接、车站与城市地下空间的开发相结合等。例如:上海就在人民广场、徐家汇、静安寺、虹口体育场四大城市中心区组织了大量的人力、物力进行了方案研究，为下一步的设计、施工的顺利进行打下了坚实的基础。
3．检测线网在今后运营上是否能达到快捷、准点、安全、舒适；线路设计是否简便、灵活。科学的客流预测对确定合理的运营模式和选定合理的车型有很大的帮助。在运营中，可根据不同的线路特性和客流需求（各区段客流量不同）制定不同等级的服务（例如：常规服务、中间折返区间运营、支线运营、跨站运营等）；制定紧急事故处理方案；合理设置中间折返站和联络线；设置终点站折返区间和方案；设置运营规程、时刻表等问题。
在对方案进行详细的分析后，可对其不完善处进行适当的调整和优化，使其满足我们的设计原则和要求。
八、方案分期实施计划的研究
在对方案进行详细的分析和优化后，对此方案进行分期实施计划的研究。分期实施计划是使线网能够分阶段、有计划、有步骤、连贯协调的实施。对不同阶段制定不同的发展目标和实施计划。
首先，先确定已建和在建的线路；其次，再对建设资金的来源进行分析；针对不同阶段、不同投资额制定出切实可行的实施方案。
九、结束语
本文对快速轨道交通线网规划设计工作中，规划的主要制定过程和思路进行了简要的介绍，希望对于我国各大城市正在蓬勃发展的轨道交通事业，具有一定的借鉴作用。值得强调的是，轨道交通建设中，首先要做好线网规划工作，这是进行其他工作的基础和先决条件，对于轨道交通的全局建设具有举足轻重的作用。
城市轨道交通设计论文:牵引计算在城市轨道交通项目设计中的作用
摘 要: 按一般的设计惯例,牵引计算工作仅仅是在线路方案稳定后所作的列车运行模拟计算,从而得出列车在各个区间内的走行时间、走行速度以及能耗。但随着城市轨道交通项目综合技术要求的不断提高,如何从最经济合理的角度确定设计规模,以最小的投入得到较大的回报,这就存在各专业之间相互制约的一系列复杂关系,而牵引计算工作在这中间所起的作用,就是从经济运行的角度,找出最合理的技术参数,从而指导线路、车辆、信号、供电及环控专业的设计工作。
关键字:牵引计算、指导、线路、车辆、信号、牵引供电、环境控制、设计
1、指导线路专业对平、纵断面的优化设计
选线就是选择轨道交通路线,它是城市轨道交通工程设计的龙头。选线首先是经济
选线,或称行车路线的选择,然后是技术选线。经济选线就是选择行车路线的起讫点和经济据点,主要是站在吸引客流量,切实解决交通拥挤状况的角度出发的。行车路线的选择应结合城市规划,符合客流产生、流动和消失的规律,并要符合城市客流发展的规划。技术选线就是按照行车路线,结合有关设计规范,平纵断面设计要求,落实线路位置的技术工作。在城市轨道交通项目的设计中,由于城市已有道路的既有条件或管线埋设、地质结构的影响,使得线路定线工作难度颇大。牵引计算工作主要在技术选线过程中,根据列车在线路上的自由运行速度值,核算缓和曲线长度、夹直线长度的设置是否符合要求,以及曲线超高的设置是否满足速度要求,从而确定曲线超高的加宽值是否达到限界要求。反之,线路对缓和曲线长度、夹直线长度以及曲线超高、超高的加宽值的核算结果又影响牵引计算列车运行速度的确定。
以重庆跨座式单轨交通为例。由于跨座式单轨交通线路不同于钢轮钢轨,它的超高直接在轨道梁上反映,且必须在线路设计中结合列车在该地段的运行速度,将线路超高、限界加宽值一次设计到位,无法在施工完成后调整超高值。重庆轻轨滨江路段CK4+200~CK4+350地段,正好位于穿越嘉陵江匝道桥桥墩柱位置,由于既有匝道桥修建时未预留够轻轨双线位置,迫使线路右线绕行穿行于两匝道桥桥墩间,且有一段半径150m的小半径,如果列车以正常情况穿越该段,速度可达55km/h,但由于两匝道桥桥墩间间距无法满足55km/h速度超高的加宽要求,限制了列车在该段的运行速度,最终使得该段右线不能设置超高,列车运行速度仅达到30km/h。如下图所示。
2、指导车辆专业对车辆技术参数的选择
由于城市轨道交通车辆选型工作难度较大,既要考虑车辆的技术性能,又要考虑美观舒适实用,从建设方角度还要考虑经济合算,所以在设计中,车辆选型工作几乎贯穿整个设计过程。
为了保障拟定车辆技术指标能满足设计要求,我们可在拟定车辆技术条件前提下,利用牵引计算,先核算部分车辆技术指标是否达得到线路技术要求。例如,我们可以核算列车在定员或者超员状况下,如果失去一部分动力,能在多大的坡道上起动,能以多高的速度通过线路限坡等等。我们还可以在拟定的列车牵引特性下,完成整个线路的牵引计算工作,再求算出整个列车运营范围内所需的等效发热电流,或称均方根电流值(IRM),如果满足以下关系式:
IRM≤(0.8~0.9)Im
公式中:Im——为车辆电机的额定电流值。 则表示拟定车辆电机的额定功率选定是正确的,满足要求的。反之,不能满足上式要求,则说明拟定车辆电机的额定功率选定是不够的,不能满足要求,需重新选定。
3、指导信号专业进行闭塞分区的设计
轨道交通系统的能力大小,主要是靠信号系统的制式来保障的,先进的信号系统能较大程度地降低两列相邻列车的追踪距离,从而降低列车的折返时间,提高列车的追踪能力。同时,不同等级的轨道交通系统,其乘客输送能力差异大,线路、车辆条件有别,行车管理、运营组织方式也不同。因此,信号系统必须满足和适应这一特殊需要。在以上条件确定的前提下,我们要进行信号闭塞分区设计。信号闭塞分区长度的确定,以及信号速度码的确定必须在牵引计算工作的配合下完成。牵引计算不仅能直观的反映出列车在各个点所处的速度,而且还可以反映线路要求限速的位置、范围,从而有效地划分出闭塞分区的长度及速度码。闭塞分区长度的计算公式如下:
L=Lf+Lz+Ls 层式中:L——闭塞分区长度;
Lf——制动反映时间所走距离; Lz——列车从某一速度值制动为0速度所需制动距离;
Ls——安全保护距离。
其中Lz就靠牵引计算来测算。
在折返站信号闭塞分区设计时,我们也是根据不同的折返站布置形式,尽可能地用信号系统来满足折返能力要求。这一设计过程也与牵引计算工作密不可分。
4、指导牵引供电专业对主变电站规模的确定以及各牵引降压所数量与分布的确定
主变电所是轨道交通能源核心部位,它的容量大小直接影响整个轨道交通系统的运输能力。为了节省能源,我们在设计中又不能将它设计成无限大,如何正确合理选定主变电所容量及牵引降压所数量与分布,必需依靠列车牵引模拟计算,即牵引计算。只有在牵引计算工作完成之后,根据列车在不同的位置上所处的工况,确定在该位置时间矢量的耗电量大小,从而累计出列车在整个运营线路上的耗电量大小,为牵引供电专业提供设计依据。
5、指导环控专业对地下车站和地下区间的环控通风设计
列车在地下区间运行时,由于列车运动带动区间空气运动,造成活塞风,如何利用活塞风,保持地下空间的温度,是环控专业需要解决的问题,这个问题的解决,也必须在列车牵引计算工作完成后,才能有针对性地确定列车在不同的速度下通过地下区间造成活塞风的大小以及产生热量的大小,从而选定隧道风机和排热风机设置位置及风机功率大小。根据列车通过地下区间的频率以及每列车所散发的热量,来确定如何调剂地下区间的温度。
6、结论
当然,线路、车辆、信号、供电及环控专业的设计工作的制约因素还很多,牵引计算工作所起的指导和制约作用只是其中之一,但是正确、合理、经济地作好牵引计算工作对优化平、纵断面设计,经济合理地选择车辆类型、正确完成信号闭塞分区设计、选择经济合理的引供电系统容量以及正确合理地完成地下区间和车站的环控通风设计均具有指导作用。
城市轨道交通设计论文:城市轨道交通线网规划设计的探讨
内容提要:线网规划设计是进行轨道交通建设中其他工作的基础和先决条件。本文就北京快速轨道交通线网规划设计为例介绍一些思路和体会,希望对于我国城市轨道交通的发展起到一定的借鉴作用。
关键词:快速轨道交通 线网规划
一、前言
随着我国经济的发展和城市化进程的加快,如何合理地解决城市迅速增长所引发的交通需求和有限的城市空间资源规划与管理是目前我国各大城市所关注的问题。国内外实践证明,发展以轨道交通系统为骨干、以公共交通为主体、各种交通方式相结合的多层次、多功能、多类型的城市综合交通运输体系是解决城市交通问题的主要途径。城市快速轨道交通工程是一项大型的系统工程,技术复杂、涉及专业多、投资大、建设周期长。快速轨道交通线网规划(以下简称“线网规划”)作为轨道交通发展的基础和先决条件,具有举足轻重的作用,是关系到今后地铁建设及运营能否顺利实施,并能否有效地节省投资的重要问题。
线网规划设计中所涉及的问题很多。最近,笔者有幸参加了关于北京快速轨道交通线网规划的设计工作。笔者将结合此工程实例和一些粗浅的体会,谈谈线网规划中的一些新思路和方法。本文将从线网规模的确定、线网规划合理的设计原则、线网详细的统计分析、多标准评价体系、方案的功能、技术和运营分析、方案分期实施计划等方面进行介绍。
二、 线网规模的确定
线网的规划研究首先要确定城市轨道交通线网合理的规模,以此在宏观上判断一个城市大概的轨道交通规模范围。线网规模要以城市今后的发展、经济发展、城市交通发展政策和服务水平目标为依据,应当是出行需求与交通服务之间的结合点,坚持近远期相结合、定性定量分析相结合原则和经济性原则。线路走向尽可能满足城市布局结构和出行总量需要,并适当兼顾城市将要开发地区发展的需要。线网规模的把握应使其在不同阶段都能满足出行客流的要求,发挥较大的作用。线网的规模要包括不同阶段线网的编织密度和服务水平等级。
1定性的确定
(1)线网的规模与城市发展规划紧密结合
根据城市发展规划,结合城市特点、出行需求、客流预测,对重点发展地区、商业区、高新技术开发区等进行重点开发。对人口增长和就业岗位的分布进行科学的预测,以指导和帮助我们更合理地确定不同区域中线网的编织密度。北京目前的规划布局为,进一步加强由天安门广场、长安街、复兴门、建国门组成的“超级中心”;发展CBD商务区;发展王府井、西单、朝外等主要商业区;优先发展具有战略意义的海淀高新技术开发区以及上地、丰台、石景山、望京等技术园区、2008年奥运会在北京的举行将为增加北京的城市活力以及发展交通基础设施起到积极推动作用;积极推动边缘集团和卫星城发展;加强对绿化环带和市区的规划绿地建设;加大对北京文化遗产的保护力度。作为首都、国家政治文化中心、历史名城,在保护其特色的基础上,改善生活环境、交通状况,提高市民生活水平和出行需求。
(2) 线网的规模与经济发展政策紧密相关
经济发展是支持城市进步,活跃城市社会活动和影响全市居民出行的重要因素之一。很显然,出行率与市民富裕程度休戚相关。同时,发展交通的投资力度也与经济发展紧密相连。
由于经济发展与机动化程度,总出行率和私人机动化出行率之间有紧密的联系,因此,未来GDP的增长趋势对交通发展有重大的意义。根据经济发展的预测,可推算出未来各种交通模式的综合投资潜力及未来公共交通的投资潜力,从而更好地确定不同时期线网的规模。
(3) 线网的规模与城市交通发展政策紧密相关
进行的交通调查,掌握居民的出行情况。如进行出行方式、出行率、主要出行客流分配等调查,以此确定合理的交通发展政策。
积极发展公共交通,有效控制私人机动化出行,对自行车出行人员合理引导,使这部分人能转向公共交通。必须推行合理的总体交通发展政策,使各交通体系协调发展。
(4) 轨道交通服务水平目标的制定
轨道交通服务水平目标的制定对线网规模的确定起到重要指导作用,很大程度上决定了线网的发展方向和未来建设速度。北京市轨道线网服务水平目标制定时考虑如下几点:
a.易达性:居民住所或上班地点距与其最近车站的距离不超过750m;
b.出行时间:在市区范围内,出行时间不超过60min;
c.候车时间:高峰小时候车时间不超过3min;
d.舒适度: 除座位外,6人/m2标准。
2定量的分析
在定性确定设计原则后,可根据公共交通客流总量、人均指标测算法和面积密度测算公式分别定量计算轨道线网规模。
对线网规模的影响作用有的可以量化,有的无法量化,所以确定城市轨道交通线网规模要采用定量计算和定性分析相结合的方法。定性分析对线网规模具有宏观指导作用,而定量计算是对定性分析的一种合理验证和修正,在以往的工作中,由于技术手段和调查数据积累的不足,定量计算的可信度大打折扣。今后随着数据采集手段的提高和城市公共交通信息化平台的建立,将为城市轨道交通的合理规划提供有力的技术保障。
三、制定线网规划的原则
在线网规模确定的基础上,制定合理的轨道线网规划设计原则,为下一步规划线网提供依据。北京作为首都,是政治、经济和文化中心,人口繁多、地域面积很大、地下状况复杂,为达到较高的交通服务等级,制定了很多的设计原则,列举以下部分内容来说明。
1. 支持城市多中心发展和经济发展的政策,重点支持CBD、金融街、主要商业中心、文化
旅游中心、边缘集团、奥林匹克公园、高新技术开发区及卫星城等已建、在建和规划建设的地区的发展。按照SOD和TOD结合的方式合理规划线网,是其更加适应城市发展和经济发展的需要。
2. 根据不同的标准对各种交通模式进行分类,选择适合不同城市的不同功能等级和交通服务等级的交通模式。北京作为特大城市,其人口较多,我们就选择了重型大运量的市域线和市区线的模式。市域线服务于市区和城郊,站间距相对较大、速度快、运量大,较好地吸引远程的客流。市区线主要服务于市中心区域,站间距相对小一些,发车间隔较小,较好的吸引近距离乘客,但较小的站间距就势必造成工程造价的升高。所以,有效的确定站间距对于线网的合理性也是很重要的。而对于小型的人口相对较少的城市,也许,发展有轨电车就可满足出行的需求。
a.按照线路的服务功能等级不同分为市域线、市区线、局域线。
b.按照运量的大小分为重型大运量的地铁、轻轨、有轨电车系统。
c.按照封闭形式分为混合交通、半封闭、全封闭线路。
d.为满足不同等级的交通服务,车站分为大型枢纽站、一般换乘车站和一般车站。
e.根据客流的要求选择不同的车辆类型,目前我国规范规定:有A、B、C三种车型。
3. 依据城市的出行特征来确定线网的结构形式。经过科学的客流预测,分区域测算出城市中的主要交通走廊,是从市区-市郊的放射形出行、还是穿越市中心的穿越形出行;是优先考虑线路走向,还是先锚固住车站的站位;多种设计思路组合运用可构造出不同的线网结构形式。但无论以哪种思路为出发点来设计的结构形式都需要用客流预测来验证其适用性,并根据结果进行调整后,再进行测试,直到其合理为止。
4. 线路的铺设形式需根据所处的地理位置、地质情况、城市景观等来确定地下、地面和高架形式。例如,北京在三环路以内规定均采用地下线形式;而颐和园地区虽处三环外,但由于景观原因,从其门口通过的线路需埋入地下。
5. 对线网中线路和车站进行设计和施工的可行性研究,分析并选取方案。施工中针对不同情况选取与之相适应的施工方法,包括暗挖、明挖、盖挖;同时,车站设计中还需考虑站台的形式、站台和站厅的相对位置等问题。这些都是应该在线网规划中需考虑和确定的。线网规划作为前期工作,应该在大的原则上具有规范作用,一旦确定,就不应轻易改变。因此,在做这项工作,一定要慎之又慎,通盘考虑。
6. 对于大型公交枢纽,我们应当根据枢纽站周边的环境条件及其所发挥的作用,以及对此区域的土地规划、预留发展和客流预测进行深入的研究,合理确定枢纽站的规模。并且优化其易达性,方便乘客进入车站或与其他交通模式的换乘(地面公交、出租车、自行车、步行),从而使其更有效地吸引客流。这就需要规划部门的大力支持,对于此规划区域得到合理安排和监控,尽量减少原则性的变动。
大型公交枢纽站的换乘形式多种多样,我们以前设计的车站换乘形式多为十字换乘、T型换乘和通道换乘,设计不够合理。一方面是设计上较为死板老套,另一个造成目前状况的重要原因是,规划和前期的准备工作做的不够细致深入,控制规划的后续工作执行的又不严格。比如多条线路在某一地段交汇,往往缺乏深入地综合分析和规划。在车站设计时,哪条线先设计,就把有利的土地资源占尽,很少为后续线路统筹考虑,从而导致土地资源的浪费、并使后续工程的施工设计难度加大、费用增加、换乘形式单一、换乘距离加长,甚至造成许多好的规划方案难以实施。因此,在开始建设时就需要统筹考虑,把大型枢纽站的土建结构一次建成,为后续工程的建设提供条件。例如:在西客站和东直门站的下方就已考虑和建成预留的地铁车站。
7. 我们经常认为多线交汇的交通枢纽在设计上较为困难,因交汇线路越多,车站规模越大,投资越多。但为了提高乘客的换乘方便,对线路可进行适当合理的优化,使其换乘合理,同时有效降低投资。以3条线路交汇为例:图1(a)是有两条线路平行通过车站,形成换乘,另一条线路分别与其形成换乘,此形式为两层的较理想的车站线路形式。若遇到图1(b)的形式,即3条线路相互交叉,形成三层的规模较大的车站。我们可以对其进行合理的优化调整,使其中的两条线在同一标高平行通过交汇处,这样使其形成同站台换乘形式,即在同一站台上就可换乘其他线路上的车辆,大大地方便了乘客,在香港等许多城市都采用了这种换乘形式;也可使两条或更多的线路在此车站区域共用同一条线路和站台,形成共线运营的形式,德国法兰克福等城市的地铁就有许多车站采用这种形式,换乘极为方便,但同时对运营管理的要求大大提高,为图1(c)所示。
8. 在规划阶段还应该考虑到线网中各条线路之间的联络线,使整个线网在各个阶段都能达到的运营效果,成为一个有机的整体,相互协调,资源共享。同时还应考虑到与外部铁路专用线的衔接,使外部的资源有效的通过铁路专用线运送进入线网中来。
四、 线网的规划
线网规模确定后,依据所设定的设计原则,在分析研究的基础上,设计并规划出合理的线网,形成城市交通骨架。
五、 对线网进行详细的统计
随后对所设计的线网进行详细的统计和分析,得出的统计数据反映了路网的各方面的特征,为下一步对各线网方案做出客观的评价提供了有利的依据。详细统计分析包括如下几个方面:
1. 分类统计体现线网主要特征的数据。包括线网总长、不同类型线路(市域线、市区线、局域线)的总长度和数目、各种功能等级的车站总数,包括一般车站、一般换乘站和大型公交枢纽站的总数。
2. 体现交通服务水平的数据。此项是由线网对各大型城市活动中心和公共设施的覆盖程度来体现,包括商务区、商业中心、体育设施、医院、学校、工业区、高新技术开发区以及旅游景区等。这些区域都是城市规划中大力支持的项目。
3. 客流预测分析是评价线网结构质量的有力数据。包括出行结构、出行量、出行率、各交通模式的出行比例以及对公交产生的影响。
4. 线路铺设形式。统计不同铺设形式(高架、地面、地下)的线路总长度和不同铺设形式车站总数。
5. 车辆总数。按照高峰时段市区线、市域线的不同行车间隔、旅行速度及车辆编组等数据来计算每天运营线路所需的车辆总数和需备用的车辆数。
6. 车辆段和维修车间。统计线网中,所需设置的车辆段和维修车间的总数量。
7. 投资总额。对基础设施(线路、车站)和设备(车辆、沿线设备和车站设备)进行估算,计算出整个线网所需的投资总额。
六、多标准评价体系
对各备选方案进行了详细分析并获得了相关数据后,要对各方案进行客观的评价。评价的标准应由乘客、运营者、建设者、经营管理和市政府等各方商讨形成一个、客观的多标准评价体系。评价体系应由以下几个方面组成:
1. 乘客要求高品质的交通服务,提出线网的吸引性指标。
2. 运营者要求降低运营成本、增加收入,提出运营目标。
3. 建设者要求施工的可行性和简便性,提出建设目标。
4. 经营管理者需要降低投资,并使各种交通模式之间良好衔接,提出经营管理目标。
5. 市政府要求维持城市可持续发展战略,提出发展战略和对资源的管理目标。
各个不同的城市所适用的评价体系不同,这需要在长期的实践中进行摸索,形成了一套适合本城市发展的多标准评价体系。这套评价体系对于我们今后城市的发展、轨道交通的发展都有极为深远的意义。
在形成了完善的评价体系后,我们就须 依照该评价体系对各备选方案进行客观的评价比较计算,其中需要针对各指标的重要程度进行适当的加权处理。在经过综合评价比选过后,较客观地评选出的线网方案。
七、对方案进行作进一步的分析
对评选出的方案进行进一步详细的功能、技术以及运营管理方面的分析。对其进行总体评价,以检验这个线网是否符合所确定的相关原则。下面就从3个方面具体分析。
1. 对各条线的长度、走向、车站定位、枢纽数目进行分析;对重点发展区域的覆盖、对城市布局、经济发展的支持程度等进行详细的功能分析。按公认的经验数据,市中心的线网覆盖率应在90%左右,线网的密度1~1.2km/km2,车站密度为1座/ km2,即一个车站为市中心区1 km2的市民出行服务,服务半径约为500m。
2. 对线路走向、铺设形式及换乘车站的构成和组织形式进行详细的技术分析。尤其要对线网中的大型换乘枢纽进行深入的分析研究,如线与线间的换乘、地铁与城市公交的衔接、车站与城市地下空间的开发相结合等。例如:上海就在人民广场、徐家汇、静安寺、虹口体育场四大城市中心区组织了大量的人力、物力进行了方案研究,为下一步的设计、施工的顺利进行打下了坚实的基础。
3. 检测线网在今后运营上是否能达到快捷、准点、安全、舒适;线路设计是否简便、灵活。科学的客流预测对确定合理的运营模式和选定合理的车型有很大的帮助。在运营中,可根据不同的线路特性和客流需求(各区段客流量不同)制定不同等级的服务(例如:常规服务、中间折返区间运营、支线运营、跨站运营等);制定紧急事故处理方案;合理设置中间折返站和联络线;设置终点站折返区间和方案;设置运营规程、时刻表等问题。
在对方案进行详细的分析后,可对其不完善处进行适当的调整和优化,使其满足我们的设计原则和要求。
八、方案分期实施计划的研究
在对方案进行详细的分析和优化后,对此方案进行分期实施计划的研究。分期实施计划是使线网能够分阶段、有计划、有步骤、连贯协调的实施。对不同阶段制定不同的发展目标和实施计划。
首先,先确定已建和在建的线路;其次,再对建设资金的来源进行分析;针对不同阶段、不同投资额制定出切实可行的实施方案。
九、结束语
本文对快速轨道交通线网规划设计工作中,规划的主要制定过程和思路进行了简要的介绍,希望对于我国各大城市正在蓬勃发展的轨道交通事业,具有一定的借鉴作用。值得强调的是,轨道交通建设中,首先要做好线网规划工作,这是进行其他工作的基础和先决条件,对于轨道交通的全局建设具有举足轻重的作用。
城市轨道交通设计论文:城市轨道交通信息集中监控系统的设计与实现
摘要：目前的城市轨道交通管理信息系统都是针对某具体系统或某类型设备进行管理与控制，且各条线路相互之间不通任何信息，是孤立的系统。无法对各线各系统运行情况特别是设备故障情况迅速把握。针对这种情况，整合现有资源，设计了轨道交通信息集中监控系统。该系统采集现有各系统设备故障信息进行处理和故障报告，并进行了综合分析和预测，给集中监控增加了智能决策功能;且只需在原有的网管系统上提供或新增所需要的北向接口，并不需要改变原有网络的拓扑结构，只要新增采集系统和集中监管系统，在实现上很简洁，相对投资也不大。
关健词：城市轨道交通，信息集中监控，网络管理
目前，城市轨道交通的信息管理系统一般分为传输、公务电话交换、调度电话、电源、无线调度、广播、图像监控(安防系统)、时钟、自动售检票等9大子系统;每个子系统的管理网络自成体系，且都有自己相应的网管中心或数据采集系统。所以，目前的管理系统不能形成一个有机整体，宏观控制管理能力弱，而且各条轨道交通线的信息系统间也都相对独立。
针对上述网络管理现状，为提高城市轨道交通信息管理能力，提出信息集中监控的构想。即对所有轨道交通系统网络设备实施统一监视与必要控制、管理。该方案不只针对某类单一系统设备的监控和管理，而是一个对各条轨道交通线上的上述9大子系统设备实施综合监控和管理的系统。该方案也不是针对各系统的所有参数进行监控管理，而是初步对设备故障进行实时的监控管理。
1 概述
对于各个系统，原有的管理网络或维护方法不尽相同。象自动售检票系统等管理系统就可将原有系统重新整合进解决方案。而象传输系统等，比如sdh(同步数字多级)设备，处在多厂商环境中，将涉及多厂商的sdh网管系统。这种网络设备的多元化，加上有些不同厂家设备还不兼容，因此造成综合网管的困难。所以，设计信息集中监控系统时，仅简单地从原有网管系统进行整合还是不够的。
对于把传输系统复杂的网管系统整合成集中监管，大致有三种途径:①综合化方法—在已有网管系统之上再加一级管理系统;②翻译法—在有信息交互需求的网管系统之间进行两两翻译;③标准化法—已有的各网管系统采用公共信息模型和功能集。
第二种方法有现成的支持标准(snmp/cm ip /corba)互操作的静态规范描述和动态交互式转化方法，适用于信息量不大的情况。第三种方法是比较彻底的综合网管方法，但需要将所有的网管系统被统一标准替换，故暂时还只是一个想法。本文提出的信息集中监控解决方案主要针对故障信息进行处理，而且为了避免各厂商间的交涉，将采用综合化方法，做到与原有网管系统的平滑过渡;这也与那些通过简单整合就可以实现集中监控的系统的做法很类似，系统也比较容易整合。这样，在各系统原有管理系统或网管系统的基础上再添一层管理者，在新的管理层上实现信息集中综合监管，从而解决了各系统间的“信息孤岛”问题。
2 系统架构
系统架构分为三层:管理监控层、层和应用层(如图i)。应用层是现有的各种硬件系统，比如传输系统、自动售检票系统等。层是数据集中的中间层。包括数据采集硬件和软件。管理监控层将对采集的所有数据进行综合处理并形成新的业务模型。
架构中，上层管理者管理若干网络体系、网络协议异构的系统，异构子网各自维护一套专业管理信息库。它们向综合监管系统提供q3,corba接口。
为了实现综合监管的目标，利用层将原有系统(应用层)在数据接口上达到统一，这样层加上应用层组成的新的网络将是管理监控层所需要的“统一”网络，在概念上可以想象成一个虚拟网络。管理监控层通过由层组建的综合数据库，对大的方面(比如现在的告警系统，以后通过统一其他系统的数据接口就可以实现其他方面的监控)进行全局性调配与管理，细节留给原有系统的网管系统或者管理系统处理。各系统通过层的软件(数据采集软件)的映射，完成数据接口的统一。
3 解决方案
3.1 硬件系统解决方案
图2是以某地铁线为例的集中监控系统拓扑图。其中a11是从传输网管nm11，采集数据的pc ; a12是从自动售检票管理系统nm12采集数据的pc。所有系统经pc采集数据后，通过路由器r，把数据送到数据库服务器ds。其他地铁线的拓扑都与该线类似。mis1 , mis2，mis3凡等是信息集中综合监管系统。比如mis1管理1一4号线，mis2管理5一9号线，mis3管理10一13号线。mis1—mis3对数据库服务器中的数据进行综合处理、显示、告警，以及统计和分析。mis1一mis3放在一起，这样在多个处理机上进行监管可以扩大可视范围，也达到综合监管的目的。
设备网管所提供的北向接口，有的是q3接口，可以通过网口进行采集;有的是串口，可以通过串口接收。如果通过串口接收数据，可以根据图3所示，用一个1-8多串口卡，使用一台pc机进行多个串口数据收集。
上述方案的性:如果原有设备的网管系统提供的北向接口是串行方式，那么通过图3方式，一台pc机就可以采集8台网管的数据，但是串行方式的数据是通过重复机制来较大限度地确保信息的完整。所谓重复机制，是当信息没有被接收就重新发送，如果三次没有接收到就不再重发。这样的数据采集方式很不。而采用tcp/ip方式进行采集，如果数据包没有被正确接收，将等待到可以正确接收的时候重新发送。所以在可能的情况下，此方案需要厂商提供网管软件的q3北向接口。
在安全性方面，整个系统并不通过公网，局域网能保障数据的安全、不被截获、破坏等。
3.2软件解决方案
软件解决方案中包括数据采集和数据处理。两个独立的体系，并通过数据库使两者形成整体。数据采集建立数据库，数据处理管理数据库。
数据采集部分是针对各个不同的分立系统对不同类型的数据进行收集。由于不同系统的数据存储方式对外提供数据的方式不同，就算同一系统的不同厂商设备的网管系统所提供的北向接口也不同，所以数据采集部分将针对每个系统进行编程。数据采集方式的多样性会导致软件架构的杂乱无章。为避免不一致和保障软件系统的易扩展及易维护性，应根据数据处理部分所感兴趣的数据内容制定统一的数据接口。解决方案如图4所示:数据采集平台将根据不同系统不同设备加载特定的数据采集dll(动态链接库)。对于同一系统，数据采集平台和dll之间的数据接口相同，而且数据采集部分和数据处理部分也将以统一的数据接口进行数据汇总。这样一旦有新增设备，数据采集系统只要针对新增设备编写dll,整个系统就具备良好的可扩展性。图4中简单列举了数据采集dll采集数据的三种方法:tcp/ip, rs232及直接读取相关数据库db。这些差异性将在统一的数据接口处消失。
数据处理部分是软件解决方案的核心，对汇总的数据进行分类处理并形成新业务逻辑。数据处理部分的主要功能如图5所示。其中:安全管理系统是对使用该系统的所有用户的权限管理;该模块将保障系统的安全性。告警系统对采集系统收集的所有数据进行实时处理，对所有设备的现有故障进行报告，对消除的故障进行告警清除(使设备告警状态复位)。收发文系统是在系统有新增设备故障告警时，在行政上上级对负责维护的部门进行派工单发放的业务处理模块;相关部门维护完毕后对所收到的派工单进行回执，这样可以明晰责任，实现了该解决方案的行政“监管”目的。统计报表系统是对故障告警历史信息进行统计和简单计算形成特定形式的报表。分析预测系统对故障告警历史信息进行统计分析，采用经验法和曲线拟合法对设备近阶段的运行状况进行预测告警，这样可以对故障发生概率较高的设备进行重点维护，较大限度地避免运营事故。
4结语
本文设计的系统，只是通过从现有网管系统的北向接口提取故障信息，或从现有的管理系统直接提取故障信息进行综合。在原有的网管系统上提供或新增所需要的北向接口，并不需要改变原有网络的拓扑结构，只要新增采集系统和集中监管系统，相对投资也并不大。数据的集中处理，能对运营的整个网络系统的设备运行情况进行宏观把握，并有现存管理系统所没有的派工单业务流程，不仅对设备运行情况进行了集中监控，还能对设备维护进行统一调配和管理。系统的另一个价值在于，可以对综合的数据进行智能分析和预测，可以根据预测进行有目的的检修，增强整个系统运行的安全性和性。
城市轨道交通设计论文:深圳市城市轨道交通7号线动力照明系统设计
摘 要：通过对国内轨道交通动力照明系统设计及运行情况的调查研究，结合深圳地铁7号线的自身特点，提出本条线路动力照明系统的设计方案。
关键词：地铁车站；降压变电所；动力照明
1 工程概况
深圳市城市轨道交通7号线东西向横穿深圳市区，7号线西起于南山区丽水路，东至太安路，线路全长约30.173km。全线共设车站28座，全部为地下车站，其中设11座换乘站。本次工程参考深圳地铁1，5号线动力照明系统设计，对深圳市城市轨道交通7号线工程动力照明系统设计方案进行优化。
2 降压变电所
2.1 降压变电所的设置、分布及容量
车站动力照明设备由车站降压变电所供电，各车站均设置降压变电所，对于规模较大的地下车站，为了保障供电质量和减少大量的大截面低压供电电缆，车站两端设置一个降压变电所和一个跟随式降压变电所，分别供给半个车站和半个区间的电力负荷用电。对于车站规模较小，区间供电较短的车站设置一个降压变电所。
2.2 主接线及运行形式
2.2.1 降压变电所和跟随式降压变电所低压侧采用单母线分段中间加母联断路器的接线方式，并设三级负荷分母线。
2.2.2 跟随式降压变电所电力变压器35kv进线侧加隔离开关。电力变压器接线组别采用d，yn11。
2.2.3 正常时，两台电力变压器分列运行，同时供电。当一台变压器检修或故障时，可选择（手动或自动）切除三级负荷，低压母联断路器闭合；由另一台变压器向全所一、二级负荷供电。恢复正常后，母联自动切除。
2.3 继电保护
保护配置
（1）0.4kv进线设短路短路瞬动保护、短延时保护、过载保护、接地保护和失压脱扣保护。（2）0.4kv母联开关设短路瞬动保护、短路短延时保护。（3）三级负荷总开关设短路瞬动保护、短路短延时保护、过载保护。（4）0.4kv馈线设瞬时短路瞬动保护、过载保护。（5）为保障短路保护的选择性，除进行整定值与时限配合外，进线、母联、大截面短距离馈线回路间设区域联锁（zsi）。
3 动力照明配电系统
3.1 主要设计原则
3.1.1 供电方案
（1）地下车站设有一座降压变电所和一座跟随式降压变电所，负责半个车站及与之相邻的半个区间的动力照明负荷供电。对于车站规模较小，区间供电较短的车站设置一个降压变电所，负责整个车站及与之相邻的区间的动力照明负荷供电。（2）在车站两端站厅层环控机房附近设环控电控室，主要负责其所处的半个车站及与之相邻的半个区间的环控设备的供电和控制。环控电控室电源引自与之同侧的降压变电所。（3）在车站两端站厅、站台四个照明分区内设照明配电室，主要负责其所处的照明分区的照明系统供电，电源引自与之同侧的降压变电所或跟随所。
3.1.2 本系统采用三相四线制，接地形式采用tn-s系统。所有电气设备不带电的金属外壳均与pe线连接。系统电压偏差允许值：车站动力照明电压偏差允许值为±5%。
3.2 负荷等级划分与配电原则
3.2.1 动力照明系统负荷等级划分
根据地铁系统用电设备的重要程度，本站动力照明负荷划分为三级，具体如下：（1）一级负荷。变电所操作电源；通信系统设备；信号系统（atc）设备；弱电综合；防灾报警系统设备；环控系统机械风机、回排风机等与消防有关的风机；给排水系统消防泵、车站废水泵和区间主排水泵、出入口排水泵；银行系统设备；站厅、站台公共区正常照明；出入口及通道照明、地下区间照明；车站应急照明；屏蔽门；兼做疏散用自动扶梯等。（2）二级负荷。环控系统与消防无关的风机；给排水系统污水泵；车站设备区房屋正常照明；垂直电梯、车站自动扶梯等。（3）三级负荷。环控系统空调机；冷水机组、冷冻泵、冷却泵；电热设备；广告照明及清扫维修机械等。
3.2.2用电负荷配电原则
（1）一级动力负荷由两路互为备用的独立电源在末端切换供电，其中环控系统一级负荷设备在环控电控室通过“两进线一母联”方式进行双电源切换，从环控室至设备为单回路供电；站台站厅公共区照明、出入口及通道照明由两路电源交叉供电至均匀分组的灯具上；地下区间照明由应急电源和正常照明电源交叉供电至均匀分组的灯具上；应急照明由集中应急电源装置供电。（2）二级负荷一般采用由两路互为备用的电源在变电所母线切换供电；对于距变电所超过半
个站台有效长度的二级动力负荷采用双电源末端切换供电。（3）三级负荷由一路电源供电。
3.3 动力配电设计
3.3.1 配电方式
（1）动力设备配电主要采用放射式配电方式。（2）环控设备由环控电控室集中配电，环控电控室的一、二级负荷采用两路电源进线中间加母联的方式供电。环控电控室另设三级负荷母线段，采用单母线不分段的接线方式，为冷冻水泵、冷却水泵等三级负荷配电。（3）车站内冷水机组及大容量非环控设备由变电所直接配电。通信系统（atc）、信号系统、弱电综合、防灾报警系统和屏蔽门系统等与行车和旅客安全密切相关的重要负荷，从变电所两段母线各馈出一路专用放射式回路，末端切换。（4）在车站站厅站台公共区、设备用房、出入口通道等适当位置设插座箱或插座，供维修及清扫机械等用电。
3.3.2 控制方式
（1）车站内风机采用就地控制、车站控制和中央控制方式。（2）车站内水泵采用就地控制、车站控制、自动控制方式。（3）车站内环控设备（不包括非连锁风阀、防火阀）由环控电控室集中控制，在现场设置现场控制设备。（4）环控电控室采用低压智能配电，并纳入车站设备监控系统（bas）统一管理。（5）在环控电控柜内加装智能模块，根据不同馈出回路性质的不同，分别进行监控，以实现智能配电功能。（6）车站内55kw以上的大容量电机（除去采用变频控制设备）采用软启动方式，其它设备采用直接启动方式。（7）排热风机、组合式空调箱、回排风机、冷却泵、冷冻泵等均采用变频器控制。非连锁风阀采用现场控制。防火阀由bas系统配电控制。 3.4 照明配电设计
3.4.1 照明分类
本系统照明分为正常照明、应急照明、广告照明及安全电压照明等；其中站厅站台公共区正常照明包括工作照明和节电照明，应急照明包括备用照明、疏散照明。
3.4.2 照明设置
（1）正常照明的设置。为了保障地铁系统的正常运营，在站厅站台公共区、生产办公用房、设备用房、出入口通道和区间隧道等处设正常照明。在自动售票机，自动检票口处设置加强照明。（2）应急照明的设置。为了充分的利用资源、减少投资，保持美观，本工程在布置灯具时将备用照明和疏散照明作为正常照明的一部分进行设计。为了确保发生灾害或出现故障时，能正常工作，在站长室、重要值班室、公安用房、车站综合控制室、变电所、配电室、信号机械室和通信机械室设置备用照明，其中备用照明的照度根据其所处场所的需要按正常照明的10～50%设置。为了确保发生灾害或出现故障时，能及时顺利地疏散旅客，组织抢险救援工作，在站厅站台公共区、出入通道和楼梯间等处设置疏散照明。（3）广告照明的设置。为了充分地发挥地铁的投资效益，在地铁车站的站厅站台公共区、出入口通道及地面风亭等处设广告照明。（4）安全电压照明的设置。为了保障检修安全，在建筑净高小于1.8米的电缆通道设安全电压照明；安全电压照明由24v安全电压变压器供电，并在安全电压变压器的24v侧设过电压保护器。
3.4.3 照明的控制方式
车站公共区正常照明、车站导向、广告照明、出入口正常照明、公共区应急照明等由设在车站综合控制室的智能照明控制系统控制；设备区应急照明、其它照明采用就地或就近控制。发生灾害时应急照明系统可由防灾报警系统强启。
3.4.4 照明系统供电方式
（1）照明系统采用放射式与树干式相结合的供电方式。（2）应急照明由带逆变装置的应急照明电源柜供电，其蓄电池容量应满足90min以上供电的需要。
3.5 电缆、电线选型及敷设方式
3.5.1 动力照明配电系统的配线线缆均采用铜芯，其中与消防有关的动力设备和应急照明配线线缆采用耐火型，其它配线线缆采用阻燃型；用于室内和地下电缆采用低烟无卤型；
3.5.2 车站电力电缆采用沿电缆桥架敷设或穿管敷设，导线采用穿管明敷设或暗敷设；对明管敷设的线路采取防火措施。
3.5.3 站台板下电力电缆利用35kv供电系统的支架或挂钩敷设，导线采用穿管明敷设。
3.5.4 电缆竖井穿越楼板、站厅和站台板，电力母线、电缆桥架（支架）穿墙，线缆保护管穿越墙、楼板、站厅和站台板，线缆进出柜、屏、箱等处均采取防火封堵措施。
4 防雷与接地
4.1 动力照明供电采用三相四线制，接地形式采用tn-s系统。插座回路和插座箱均
漏电保护。所有电气设备不带电的金属外壳均与pe线连接。所有地面回路均加装浪涌保护。
4.2 地铁每个地下车站均采用综合接地系统，此设计应能同时满足牵引供电设备、车站机电设备、通信、信号等信息设备、给排水管及其它金属构件接地的要求，接地电阻≤0.5ω。
4.3 地下车站强（弱）电系统接地分别设置强（弱）电系统总接地母排，设于相应系统的设备房间内，供车站强（弱）电设备接地用。公用设施的金属管道等人体可触及的非用电金属件采用等电位接地，在车站站厅、站台适当位置设置等电位接线端子箱供车站等电位连接使用。
5 结束语
该设计已通过深圳市地铁集团有限公司设计部组织的专家评审。通过地铁车站动力照明系统的优化设计，使车站的供、配电系统更加合理，较大程度地降低了能耗，节省了能源，使车站机电系统有机地结合在一起，降低了工程的建设成本。
城市轨道交通设计论文:浅谈城市轨道交通供电设计
摘要：进入二十一世纪以来，随着国家经济的飞速发展和城市化进程的加快，城市轨道交通也进入大发展时期。轨道交通配电作为轨道交通的重要构成部分，起着非常重要的作用。
关键词：电源；电力监控；动照
城市轨道交通作为城市公共交通系统的一个重要组成部分，目前有地铁、轻轨、有轨电车以及悬浮列车等多种类型，号称“城市交通的主动脉”。 它具有节能、省地、全天候、运量大、安全等特点，属绿色环保交通体系，符合我国可持续发展的原则，特别适应于大中城市。
一、外部电源及主变电所
目前国内城市轨道交通的供电方式主要有两种类型：集中供电方式和分散供电方式。
当采用分散供电方式时，各牵引变电所、降压变电所分别由既有电网就近引两路相互独立的35kv或10kv电源供电，轨道交通不设主变电所。采用集中供电方式时，设主变电所，从电网引入的电源少、接入电源的电压等级高、一般不涉及城乡电网变电所改造、由城乡电网引至城市轨道交通主变电所的电缆径路数量少、电源性高、电源工程实施方便、使轨道交通自成供电系统、由于受电电压高，受城乡电网其它用户故障影响较少、运营管理方便，产生的高次谐波注入电网影响相对较少。
二、中压供电网络的构成及电压等级
根据接线形式的不同，中压网络有两种基本构成形式：一种是把全线的车站变电所划分成几个供电分区，每个分区通过最靠近主变电所（或电源开闭所）的车站从主变电所（或电源开闭所）引入两路电源，分区内的各车站变电所以环网形式连接；另一种是把两个相邻车站的变电所为一组，两个车站各从上级变电所取得一路主电源，从相邻站得到另一路电源。
根据网络功能的不同，为牵引变电所供电的中压网络可称为牵引网络；为降压变电所供电的网络可称为动力照明网络。
三、牵引网方式的选择
我国目前城市轨道交通的牵引网受流方式分为两种，一种是接触轨受流，另一种是架空接触网受流，接触轨受流方式又分为dc750v与dc1500v两种情况。
这两种相比较接触轨系统景观效果好，系统维护管理方便，但投资较大，且适应行车速度较低，在遇紧急情况时，存在一定的人身安全隐患。架空接触网系统技术成熟，投资小，适应行车速度较高，安全性高。
四、牵引变电所分布方案
正线牵引变电所的数量、位置及容量，需根据线路平纵断面资料、行车组织方案、车辆编组及负荷情况，通过牵引供电计算确定，牵引变电所之间采用双边供电，以提高供电质量和节省能源。
五、电力监控系统
电力监控系统是由设置在控制中心的主站监控系统、设置在各种变电所内的综合自动化子系统以及联系二者的传输通道及供电车间复示终端构成，系统采用计算机型监控装置，结构形式为1：n点对点结构形式。
（1）主站——设在控制中心内的主站监控系统。（2）被控站——设在主变电所、牵引降压混合所、牵引变电所、降压变电所等内的综合自动化系统。（3）传输通道——利用通信专业提供的数据传输通道。（4）供电车间复示终端——通过调度系统转发信息监视全线供电系统设备的运行情况。
各线分设电力监控系统，对本线的主变电所、牵引降压混合变电所、降压变电所、牵引网等主要供电设施的运行状态及杂散电流的相关参数进行实时监视、控制、数据采集及处理，在控制中心集中实现供电设备的自动化调度管理，以确保牵引供电系统和各线的电力变配电系统安全和经济运行。
六、接触网系统
接触网系统是向电动车组提供电能且无备用的供电设备，接触网研究和设计的原则应满足行车速度、提高技术经济性能、实现运行安全要求。
七、动力照明系统
1、降压变电所
车站可根据用电负荷的分布，在负荷集中的一侧设降压变电所，并与牵引变电所合建为混合变电所。车辆段、控制中心根据用电负荷的分布，设置室内降压变电所为用电负荷供电。
2、动力照明
（1）负荷等级划分。1）一级负荷。通信、信号、应急照明、消防设备、事故风机、防灾报警设备、计算机系统、重要排水泵、自动售检票设备、疏散用自动扶梯及垂直电梯、自动报警系统设备等。2）二级负荷。站台站厅公共区照明、附属房间照明、普通风机、一般给排水泵、自动扶梯、电梯、排污泵等。3）三级负荷。空调机、电热设备、广告照明、清扫及维修机械、锅炉设备等。
一级负荷应由双电源双回线路供电，在供电系统某些部分发生故障时也要保障对其供电。
二级负荷平时由变电所任意一段一、二级负荷母线供电。
三级负荷平时由一路电源供电，当只有一路电源时，应及时从电网中切除。
（2）动力照明配电及控制方式。1）动力设备配电及控制方式。动力设备主要采用放射式配电，部分容量较小、相对集中的二、三级负荷可采用树干式供电。重要一级负荷如信号、通信、车站综控室设备、变电所自用电、自动售检票、消防泵等直接由降压所采用双电源供电至设备末端。
动力设备控制方式：消防设备采用就地控制、车站控制室控制、控制中心远程控制三级控制方式；其它动力设备根据具体工艺流程的需要采用就地控制、车站控制室控制、自动控制等三种方式。2）照明设备配电及控制方式。车站照明按功能分为一般照明、应急照明(兼值班照明)、广告照明、标示照明、设备管理用房照明、安全照明等，其配电方式采用放射式与树干式相结合的方式。
应急照明及疏散诱导指示照明采用eps集中供电，容量满足90分钟供电的需要；车站一般照明光源以日光灯为主，公共场所的灯具选择应以建筑形式相配合；车辆段、停车场等室外场所采用弯灯及投光灯铁塔照明。
照明控制方式：附属房屋照明灯具采用就地控制方式；公共区一般照明采用智能照明控制系统控制；应急照明由防灾自动报警控制。
（3）综合接地系统。各车站均设置综合接地网，以满足牵引变供电设备、车站机电设备、通信信号等信息设备、给排水管及其它接地的要求，接地电阻一般情况下不大于1ω。对于地上车站综合接地网尽量利用建筑基础内的自然接地体，若不能满足设计要求时应敷设人工接地体。
为保障供电系统运行，必须有一个合理的供电方案，使性能价格比合理，操作方便，建设标准适中，机电设备等大部分采用国内技术成熟的产品，有效地控制了投资，国民经济效益显著。
城市轨道交通设计论文:浅谈咨询设计在城市轨道交通建设中的作用
摘要：工程咨询设计是利用适用的信息和专家的智慧及经验，运用手段、管理、和工程技术等方面的知识，为建设项目的决策和管理提供咨询的智力服务。城市轨道建设项目是大型的系统工程，有其自身的特殊性，本文针对当今城市轨道交通建设方兴未艾的形势，结合城市轨道交通项目的特点，重点论述了咨询设计在该特殊行业的作用及如何发挥其作用的。
关键词：轨道交通；咨询设计；项目管理
o引言-中国城市轨道交通建设方兴未艾
据统计，今后五年中国城市轨道交通将有大，将建成总长度四百五十公里左右的城市轨道交通线路。中国人口过百万的三十四个城市中，有二十个超大城市和特大城市正在建设和筹建自己的轨道交通。其中，北京、上海、广州在续建地铁。北京规划未来地铁总长将达到四百零八公里。上海目前已有三条地铁线投入营运，“十五”期间将建设包括磁悬浮、轻轨、地铁在内的十条轨道交通线路，全长超过二百公里；广州全长十八点四八公里的地铁一号线已在一九九九年六月通车，目前全长二十三公里的地铁二号线工程正在积极展开，预计到2010年将构成全长近一百三十公里的广州轨道交通网络。此外，深圳、南京已在动工兴建地铁。西安、沈阳、成都、大连、青岛、哈尔滨、郑州、天津、长春、重庆、武汉等城市已在拟建地铁及轻轨交通。中国城市轨道交通建设方兴未艾。据中国国家计委有关部门提供的资料显示，“十五”计划期间，中国城市轨道交通建设投资将达二千亿元人民币。
轨道交通建设项目是大型的综合性系统工程。它具有投资大、建设周期长、专业繁多、设计面广的特点，在其整个建设过程中，设计咨询起着至关重要的作用。设计咨询是一种高智能的技术服务活动，咨询设计的质量及效果直接项目的结果。咨询设计服务，将贯穿于建设项目的前期策划、设计、建设和运营管理过程中。随着中国加入wto的临近，建设项目的管理和设计咨询业务均必须与国际接轨，使之规范化、科学化、国际化，尤其是设计咨询更应超前，同时带动轨道交通项目建设管理的规范化。
1城市轨道交通建设项目的特点
城市轨道交通交通建设项目与一般的建设项目有很大区别，它主要表现在以下几个方面：投资大
一项轨道交通建设投资动辄几十亿、几百亿元，京、沪、穗近年来修建地铁的综合平均造价已高达每公里六亿至八亿元人民币。投资的巨大使得工程的资金风险很大。
工期长
一个轨道交通建设项目从筹划运作开始到运营使用一般需要5年左右的时间，如受政府审批和资金筹措等方面的因素影响，时间会更长。
涉及面广
轨道交通项目是一个城市的生命线工程，它直接关系到居民的生产、生活，关系到城市的国民经济发展，她除能解决沿线及周边地区的交通外，还能促进房地产市场、市场的开发，带动整个地区乃至城市的繁荣和发展。在建设过程中，会涉及到城市交通、建筑、市政、环保等方面，甚至带动相关产业的发展，它涉及到的方方面面及建设的意义，是一般建设项目远不能及的。
系统、专业多，接口繁杂
轨道交通项目包括土建、机电、运营管理和投资经济四大系统，下有二十几个子系统三十多个专业，有多个单独的分项分部工程，各系统、专业接口复杂。
由于城市轨道交通的上述特点，首先运作项目的业主必须具备专业的项目管理能力、宽泛的专业知识和较强的决策能力，但仅靠业主的实力是远远不够的，这就必须充分发挥设计咨询公司在城市轨道交通交通建设项目中的作用。
2设计咨询在城市轨道交通交通建设项目中的作用
城市轨道交通项目同其它建设项目一样，都必须经历从酝酿、策划开始，进而通过可行性、论证决策、计划立项之后，进入项目设计和施工阶段，直至竣工验收和交付使用的项目周期。从项目建议书开始，咨询设计贯穿于整个项目建设过程。在项目策划阶段，即参与项目的组织策划、项目融资策划、项目目标策划和项目管理策划。
项目组织策划指建立工程项目法人责任制（即项目甲方），按现代组织模式组建与项目建设有关的管理机构及人事安排；融资策划即为实现项目建设提供资金保障；目标策划即制定项目投资目标、质量目标和进度目标的体系设定与实现；项目管理策划是对项目实施的任务分解和任务组织工作的策划，着力于提出行动方案和管理界面的设计。
项目管理策划结构如下图：&nbs
p;
3优化项目管理模式，充分发挥咨询设计公司的作用
以上谈到城市轨道交通建设项目的系统性和行业特点以及设计咨询的作用。作为一个城市轨道交通博学的设计咨询公司，我们积累了近年来国内多个城市的轨道交通建设经验，近几年国内各个城市的轨道交通的建设及国外的建设模式，可以归纳为以下三种方式：
及时种方式：政府作为投资的主体，委托项目法人代行政府控制的职能。这种模式在已建成的地铁线路中采用，如北京地铁复八线、城市铁路；上海地铁一、二号线；广州地铁一号线。
第二种方式：采用多元投资体制，促进轨道商业化运作。这在正在建设的北京地铁5#线、上海正在建设的几条线路中采用。
第三种方式：交钥匙工程，即由工程总承包商负责整个项目的融资、设计咨询、施工及调试。这在国际上已是通行的建设模式，相信在加入wto后，建设模式会逐步与国际接轨，而在这方面，设计咨询公司有很大优势，这与建设部对勘察设计行业改制的要求也是一致的。
以上建设方式可在今后的实践中继续摸索，但不管采用怎样的建设方式，设计咨询的作用是不变的，甚至如果采用第三种方式，设计咨询公司将成为项目的主体。
轨道交通建设项目的管理，追求的是成本、质量和工期三大目标，咨询设计也是同样的，为实现上述三大目标体系，充分发挥咨询设计公司的作用，必须制定相应的管理模式，配置合理的组织机构，具体措施是：
实现工程咨询设计的相关主体单位：
a．甲方即业主或委托方，甲方应设专门机构对设计咨询系统实施全程监控，并根据设计方的主要技术要求，提供或配合设计方搜集所需的基础资料，编制并下达设计任务书，组织项目设计方案竞赛与设计招标策划。
b．乙方即设计方，对于大型系统工程，由于多系统、多单项工程，往往会涉及到多家设计单位，因此为实现项目设计的总体协调，必须设定一家有资质的设计单位作为总体单位，统一设计原则，协调系统接口。
c．监督方即设计监理方，由有资质的单位承担，代表甲方对设计方的设计质量进行监督，审查全套设计图纸。
项目咨询设计系统管理结构
a项目咨询设计的组织结构如图3。建设项目法人聘请设计技术决策机构、设计监理和专家组，后者代表业主对设计咨询成果进行评审决策，总体设计单位是设计咨询工作执行的主体，对整个项目各子系统起协调和统一的作用，分项设计单位可根据情况设置一个和多个，总体组由多个设计单位的博学专家组成。这样的层次结构能明确执行层和决策在技术和管理上的归属。
以上组织结构是实现项目咨询设计系统三大目标体系的组织保障。
规范的质量保障体系是实现项目质量控制的保障
咨询设计提供的产品为具有高含量的咨询设计成果。设计方案的优劣与质量的好坏决定整个工程建设的造价和质量，质量是建设项目追求的关键目标。
①严格按iso9001质量保障体系进行设计控制和管理，各分包单位也要制定相应的质量保障措施并交总体院和甲方审查备案；
②对单项工程的协调和管理建立专门制度和纪律规定，如方案审查制度；定期例会制度；文件审查会签制度；资料管理制度；相互来往联系单制度；统一软件环境制度等等。以上活动均以表格进行记录，并按照统一要求编号，使管理规范化。
③严格按工程质量控制程序进行设计。
高素质的人才是项目成功的保障
设计咨询业与其他行业的不同关键在于它具有较高的技术含量。因此，高素质的人才是项目成功的保障。在项目实施过程中，有三类人是非常关键的，他们是：既懂技术又懂管理的项目负责人；有较高业务素质、认真敬业的专业技术人员；懂、会经营、熟悉国际工程运作的经营管理人员。这三种人不论对设计咨询单位还是对业主，都是非常重要的。
咨询设计单位加强规范化管理，与国际接轨
总之，工程项目的咨询设计，包括投资机会、编制项目建议书、可行性研究、工程设计（包括初步设计、技术设计和施工设计）、建设阶段咨询、生产准备阶段咨询、生产阶段咨询包括后评估等。轨道交通工程作为大的系统工程，必须严格按照建设程序进行项目建设，并突出设计咨询系统的重要作用，使项目的建设更经济、更合理、更。
城市轨道交通设计论文:牵引计算在城市轨道交通项目设计中的作用
摘 要: 按一般的设计惯例,牵引计算工作仅仅是在线路方案稳定后所作的列车运行模拟计算,从而得出列车在各个区间内的走行时间、走行速度以及能耗。但随着城市轨道交通项目综合技术要求的不断提高,如何从最经济合理的角度确定设计规模,以最小的投入得到较大的回报,这就存在各专业之间相互制约的一系列复杂关系,而牵引计算工作在这中间所起的作用,就是从经济运行的角度,找出最合理的技术参数,从而指导线路、车辆、信号、供电及环控专业的设计工作。
关键字:牵引计算、指导、线路、车辆、信号、牵引供电、环境控制、设计
1、指导线路专业对平、纵断面的优化设计
选线就是选择轨道交通路线,它是城市轨道交通工程设计的龙头。选线首先是经济
选线,或称行车路线的选择,然后是技术选线。经济选线就是选择行车路线的起讫点和经济据点,主要是站在吸引客流量,切实解决交通拥挤状况的角度出发的。行车路线的选择应结合城市规划,符合客流产生、流动和消失的规律,并要符合城市客流发展的规划。技术选线就是按照行车路线,结合有关设计规范,平纵断面设计要求,落实线路位置的技术工作。在城市轨道交通项目的设计中,由于城市已有道路的既有条件或管线埋设、地质结构的影响,使得线路定线工作难度颇大。牵引计算工作主要在技术选线过程中,根据列车在线路上的自由运行速度值,核算缓和曲线长度、夹直线长度的设置是否符合要求,以及曲线超高的设置是否满足速度要求,从而确定曲线超高的加宽值是否达到限界要求。反之,线路对缓和曲线长度、夹直线长度以及曲线超高、超高的加宽值的核算结果又影响牵引计算列车运行速度的确定。
以重庆跨座式单轨交通为例。由于跨座式单轨交通线路不同于钢轮钢轨,它的超高直接在轨道梁上反映,且必须在线路设计中结合列车在该地段的运行速度,将线路超高、限界加宽值一次设计到位,无法在施工完成后调整超高值。重庆轻轨滨江路段ck4+200~ck4+350地段,正好位于穿越嘉陵江匝道桥桥墩柱位置,由于既有匝道桥修建时未预留够轻轨双线位置,迫使线路右线绕行穿行于两匝道桥桥墩间,且有一段半径150m的小半径,如果列车以正常情况穿越该段,速度可达55km/h,但由于两匝道桥桥墩间间距无法满足55km/h速度超高的加宽要求,限制了列车在该段的运行速度,最终使得该段右线不能设置超高,列车运行速度仅达到30km/h。如下图所示。
2、指导车辆专业对车辆技术参数的选择
由于城市轨道交通车辆选型工作难度较大,既要考虑车辆的技术性能,又要考虑美观舒适实用,从建设方角度还要考虑经济合算,所以在设计中,车辆选型工作几乎贯穿整个设计过程。
为了保障拟定车辆技术指标能满足设计要求,我们可在拟定车辆技术条件前提下,利用牵引计算,先核算部分车辆技术指标是否达得到线路技术要求。例如,我们可以核算列车在定员或者超员状况下,如果失去一部分动力,能在多大的坡道上起动,能以多高的速度通过线路限坡等等。我们还可以在拟定的列车牵引特性下,完成整个线路的牵引计算工作,再求算出整个列车运营范围内所需的等效发热电流,或称均方根电流值(irm),如果满足以下关系式:
irm≤(0.8~0.9)im
公式中:im——为车辆电机的额定电流值。 则表示拟定车辆电机的额定功率选定是正确的,满足要求的。反之,不能满足上式要求,则说明拟定车辆电机的额定功率选定是不够的,不能满足要求,需重新选定。
3、指导信号专业进行闭塞分区的设计
轨道交通系统的能力大小,主要是靠信号系统的制式来保障的,先进的信号系统能较大程度地降低两列相邻列车的追踪距离,从而降低列车的折返时间,提高列车的追踪能力。同时,不同等级的轨道交通系统,其乘客输送能力差异大,线路、车辆条件有别,行车管理、运营组织方式也不同。因此,信号系统必须满足和适应这一特殊需要。在以上条件确定的前提下,我们要进行信号闭塞分区设计。信号闭塞分区长度的确定,以及信号速度码的确定必须在牵引计算工作的配合下完成。牵引计算不仅能直观的反映出列车在各个点所处的速度,而且还可以反映线路要求限速的位置、范围,从而有效地划分出闭塞分区的长度及速度码。闭塞分区长度的计算公式如下:
l=lf+lz+ls 层式中:l——闭塞分
区长度;
lf——制动反映时间所走距离; lz——列车从某一速度值制动为0速度所需制动距离;
ls——安全保护距离。
其中lz就靠牵引计算来测算。
在折返站信号闭塞分区设计时,我们也是根据不同的折返站布置形式,尽可能地用信号系统来满足折返能力要求。这一设计过程也与牵引计算工作密不可分。
4、指导牵引供电专业对主变电站规模的确定以及各牵引降压所数量与分布的确定
主变电所是轨道交通能源核心部位,它的容量大小直接影响整个轨道交通系统的运输能力。为了节省能源,我们在设计中又不能将它设计成无限大,如何正确合理选定主变电所容量及牵引降压所数量与分布,必需依靠列车牵引模拟计算,即牵引计算。只有在牵引计算工作完成之后,根据列车在不同的位置上所处的工况,确定在该位置时间矢量的耗电量大小,从而累计出列车在整个运营线路上的耗电量大小,为牵引供电专业提供设计依据。
5、指导环控专业对地下车站和地下区间的环控通风设计
列车在地下区间运行时,由于列车运动带动区间空气运动,造成活塞风,如何利用活塞风,保持地下空间的温度,是环控专业需要解决的问题,这个问题的解决,也必须在列车牵引计算工作完成后,才能有针对性地确定列车在不同的速度下通过地下区间造成活塞风的大小以及产生热量的大小,从而选定隧道风机和排热风机设置位置及风机功率大小。根据列车通过地下区间的频率以及每列车所散发的热量,来确定如何调剂地下区间的温度。
6、结论
当然,线路、车辆、信号、供电及环控专业的设计工作的制约因素还很多,牵引计算工作所起的指导和制约作用只是其中之一,但是正确、合理、经济地作好牵引计算工作对优化平、纵断面设计,经济合理地选择车辆类型、正确完成信号闭塞分区设计、选择经济合理的引供电系统容量以及正确合理地完成地下区间和车站的环控通风设计均具有指导作用。
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城市轨道交通设计论文:浅析城市轨道交通高架型式设计探讨
摘要：城市轨道高架线路型式因其造价低、建设周期短而越来越受到决策者和建设者的青睐，正在建设的16条线路中，高架长度已占到约40%。本文即重点论述了高架结构型式选择的因素及高架结构设计应注意的。
关键词：轨道交通；设计；高架结构
1高架城市轨道交通建设现状
众所周知，伴随着新世纪的到来，的城市轨道交通建设也翻开了崭新的一页。中国人口过百万的三十四个城市中，有二十个超大城市和特大城市正在建设和筹建自己的轨道交通。目前在建的线路长度近400公里，这其中高架线路型式因其造价低、建设周期短而越来越受到决策者和设计者的青睐。据统计，在已建成通车的8条146.94公里的线路中，仅有一条高架线，长度占17%，而正在建设的16条线路中，高架长度已占到约40%。表1为已建项目高架线路情况统计。
城市快速轨道交通高架桥梁与一般城市高架道路桥梁不同，虽与铁路桥近似，但也有其特殊性，主要体现在以下几个方面：
①桥上铺设无缝线路无碴轨道结构，因而对结构型式的选择及上、下部结构的设计造成特别的影响；
②城市轨道交通特有的桥面系布置及接口关系；
③列车的运行较高速度为80km/h，运行密度大，维修时间短；
④建设地点一般位于城区或近郊区，对景观要求、施工工期及环保要求较高。
目前，正在建设高架轨道交通项目的北京、上海、武汉等地，业主和设计者已充分认识到了上述特点，并积极开展了工作，为高架结构的选择和设计积累了一定的经验，正在修编的《地下铁道设计规范》也特别加入了高架结构这一章。本文重点论述了高架结构型式选择的影响因素及高架结构设计应注意的问题，供大家探讨交流。
3高架结构设计应注意的问题
3.1特殊荷载
轨道交通高架桥因桥上铺设无缝线路，引起了一些特殊力。桥上铺设无缝线路因温度变化、列车荷载的作用以及冬季钢轨折断致使梁轨之间产生相对位移，因扣件纵向阻力的作用，梁轨相对位移受到约束，因此梁轨间产生大小相等、方向相反的纵向力。它们分别是：伸缩力、挠曲力、断轨力，制动力与铁路桥也不同。
3.2变形控制
由于城市轨道高架桥采用无渣无枕轨道结构，钢轨扣件调高量仅为40mm，即桥梁的后期变形不能大于40mm.桥梁设计时必须考虑变形控制。主要的变形包括予应力混凝土梁的徐变变形和基础的后期沉降。从1997年开始，笔者有幸参加了国内及时条高架城市轨道交通线路-上海明珠一期工程的设计及该工程对桥梁的徐变控制和基础沉降的课题，课题从设计、施工监测、到运营阶段对桥梁的徐变和沉降进行了深入研究，课题历时4年多。正在建设的北京城市铁路，也对桥梁的徐变进行了测试，工程实践表明，在设计和施工过程中采取一些适当措施，其变形是可以得到有效控制的。
控制徐变变形的措施：
1．设计时适当增加梁的刚度，减少弹性变形，从而减少徐变变形基数；
2．优化予应力钢束布置，控制张拉应力。
3．提高张拉时混凝土的龄期。
4．梁体设计预拱度时考虑徐变变形的。
5．施工加强对混凝土的养护，减低水灰比。
6．梁浇注完成后，要做好施工组织，尽量延迟承轨台开始浇注的时间。
7．加强监测，将测量信息及时反馈给设计。
基础变形控制
1．尽量采用桩基础；
2．增加桩长；
3．增加桩数；
4．选择持力层。
3.3桥梁结构形式的选择
长距离的高架桥结构形式的选择应遵循安全、、美观、便于施工，满足桥下道路交通及环保要求，因此，高架桥区间标准段桥式选择的成功与否，是高架线路建设能否成功的关键因素之一。
3.3.1合理跨径：从景观、经济和施工技术等各方面综合考虑确定。区间标准梁的合理跨度以25m-30m为宜。
3.3.2结构体系：城市中小跨度桥多采用简支梁体系或连续梁体系。简支梁结构简单,受力明确，容易做到设计标准化、制造工厂化、施工机械化，安装架设方便，施工速度较快。连续梁桥为超静定体系，其优点是结构刚度大，变形小，动力性能好，有利于改善行车条件，减小列车运行产生的噪音和振动。优先推荐简支梁体系。
3.3.3梁型
根据几条线的建设经验，区间标准梁的结构型式重点应考虑预应力混凝土箱梁、预应力混凝土槽形梁和预应力混凝土t形梁。
箱梁能适应各类条件，是国内广泛采用的高架结构形式之一，它具有闭合薄壁截面，抗扭刚度大，整体受力性能好、动力稳定性好。箱梁外观简洁、适应性强，在区间直线段、曲线段、折返线及渡线段等处均可采用，对于斜弯桥尤为有利。
t形梁属肋梁式结构的一种，其抗弯性能好。由于主梁为工厂或现场预制，故质量较高。桥梁上部结构由四片t梁相互联结而成，吊装重量轻，施工方便，且构件容易修复或更换。
槽形梁为下承式梁，与上承式梁相比，其较大优点是结构高度相对较低，且两侧的主梁可起到隔音作用。
表2列出了各种型式梁特性的综合比较。
3.4施工方式选择
对于标准区间桥梁，其施工主要有整孔预制方案、节段拼装和现浇三种方式。从表1可以看出，在目前国内建成和在建的线路中，桥梁施工方法多采用现浇，这是由于当时国内桥梁运输和吊装设备的限制及标段划分较小的原因造成的。但是，世界上桥梁技术迅速，桥梁的结构也在多样化，特别是由于桥梁架设施工技术的发展，促使各类桥梁的架设质量与进度不断提高。由于高速铁路桥梁和轻轨交通高架桥梁发展的需要，也使架桥设备与技术日新月异。修建城市轻轨高架桥，应采用预制简支梁吊运架设法，利用桥梁施工设备与技术，以流水作业方式进行建设施工。这种方法已在意大利、法国、南韩、墨西哥等国家被证明是保障桥梁外观质量、缩短工期、降低总成本、减少施工对的负效应的方式。
预制施工方案的特点：
1)在现场预制箱梁，通过运输机械将箱梁运到桥位，再利用架桥机械将箱梁安装就位。
2)对施工现场周边的城市环境影响较小。由于采用预制、吊装的施工方法，在桥墩及基础施工完成后即可对施工沿线现场进行清理，并在线上完成桥梁架设，可有效减小拆迁量，减少施工场地占用面积和时间以及对城市交通的影响。
3)桥梁上部结构为工厂化生产，施工工艺简单易行，技术成熟，桥梁的内部质量及外观都能得到保障，可有效避免全线现浇作业中桥梁质量参差不一，外观相差较大的现象。
4)整孔预制、运输、架设方案单工作面施工速度远远快于其他施工方案。如采取恰当运梁方式，更有利于减少施工对城市环境及城市交通的影响。
5)预制施工的发展-阶段拼装法：分段箱梁的运输、安装方便，采用跨越式架桥桁机，对交通和社区的干扰最小。此外桥梁跨度较大并可灵活调整。
3.5车站结构型式及减振措施
从结构形式上高架车站主要分三类：站桥分离式，桥从车站穿过，与车站的构件不发生任何关系；站、桥结合式，即行车道处设行车道梁，该梁简支在车站框架横梁上，支承点采取减振措施；站、桥合一式，即车站部分框架结构作为行车道，列车直接在框架梁板上行走。这三种结构形式有如下的优缺点：
高架车站结构型式比较表 表3
4需进一步研究的课题
虽然城市轨道交通高架桥的建设已有一些经验，但仍需解决以下：
1)桥梁结构耐久性及100年设计基准期的设计参数选择。
2)施工方法研究，如整孔预制运架技术、阶段拼装技术、先张预应力技术等。
3)车站型式及规模优化。
4)减振降噪技术。
5结语
综上所述，城市轨道交通高架型式的设计有其自身的特点，它涉及了线路、桥梁、轨道、建筑景观、建筑结构、环境保护、施工等多个领域，是一个综合的设计系统。作者在这里只是抛砖引玉，希望的高架城市轨道交通系统建设不断完善、持续创新。
城市轨道交通设计论文:城市轨道交通工程筹划设计文件编制探讨
摘 要:归纳了城市轨道交通工程设计文件中工程筹划章节的组成内容及框架结构,阐述了工程筹划的工程特点、工程建设总工期、分部分项工程的主要进度指标及关键项目之间的关联关系,以期推动城市轨道交通工程筹划设计文件编制的规范化。
关键词:轨道交通;工程筹划;编制
工程筹划是城市轨道交通工程设计文件中的必要组成部分,是对一项工程建设项目进行全程筹划的指导性文件,主要框架结构由工程概况及特点、工程建设总工期、分部分项工程进度计划、施工组织设计意见、工程招标及采购、工程监理、试运营计划等内容组成。
1工程概况及特点
1.1 工程概况
工程概况一般应说明工程项目的规模和特征,包括起迄站点、里程、沿途经过的站点名称;线路长度、车站座数,其中高架车站、地下车站、主变电所等工程项目的数量;车辆段及综合维修基地设置地点和数量。简要介绍全线工程总量,主要包括开挖土石方、回填土方、圬工、钢材等数量。
1.2 工程特点
城市轨道交通工程线路往往穿越客流密集、商贸发达的城市中心区,其施工组织措施特别需要关注以下几个问题:
(1)环保要求。如施工现场采用封闭式施工,场内须设置洗车槽,车辆须在场内冲洗干净后才可上路行驶;施工废水的排放须经沉淀达标后才可排入市政下水道;泥浆须疏干后才能运弃。施工工地要有防尘、降噪措施,尽量减少施工现场噪声与振动对周围环境的影响。
(2)工法要求。在轨道交通工程建设中经常会采取一些特殊的施工措施与方法,如在地铁工程施工中,在经济和地质条件允许的情况下,车站会尽量考虑采用暗挖、盖挖等施工方法,而地下区间也尽可能采用盾构法施工;对于高架线路,尽量采用施工进度快的支架现浇法,道路交通组织困难地段采用预制吊装法施工。
(3)时间要求。因城市轨道交通工程所处施工条件的特殊性,施工中必然会对周围的交通、居民的生活带来很大的负面影响,因此施工周期要求相对较短。
2 工程建设总工期
工程建设总工期包括工程勘察设计、施工前期准备、工程招投标、土建工程、设备安装调试和通车试运营6个阶段。
2.1 分部分项工程工期参考意见
国家建设标准规定,工程项目建议书(含预可行性研究)编制时间为6～8个月,工程可行性研究编制时间为8～10个月,总体设计编制时间为6～8个月,初步设计编制时间为10～15个月,施工图设计编制时间为12～18个月。但在实际操作中,由于时间关系及业主的要求,一般情况下预可行性研究编制时间为2～3个月,工程可行性研究编制时间为3～4个月,总体设计编制时间为4个月左右,初步设计编制时间为8～10个月。施工前期准备一般需6～12个月,每个分项工程招投标一般需4～5个月,设备安装调试一般需12～17个月,通车试运营一般需1～2年。
土建工程可根据各分项工程进度指标计算合理工期。根据这几年全国各大城市轨道交通工程施工情况及笔者工作经验的积累,关键分项工程主要进度指标可作如下考虑:
高架车站10～12个月/座;高架区间10～12个月/区间;一般地下车站18～22个月/座;特大型地下车站24～30个月/座;盾构法区间隧道180～210m/月(单洞);明挖区间双洞140～160m/月;矿山法施工单洞40～60m/月,双洞30～40m/月;轨道工程1300～2000m/月;车辆段施工一般需27个月。
2.2 分段分块发包意见
土建工程要综合考虑工程各单项工程的投资规模、施工方法、施工位置,以及专业差异等特点,根据总工期的安排及各单项工程开竣工时间,将线路分段,区间与车站工程组合招标,如2站2区间,3站2区间,4站3区间等,可便于设计过程中分项设计方对线路的优化,减少接口,达到工程利益优先之目的。换乘节点众多时,标段划分时注意以大带小,保障工程量与工程难度的均衡性。
设备系统为减少设计接口,保障设计质量。供电系统宜作为一个完整的系统标段;通信与afc作为一个标段;信号系统可作为一个标段,考虑到系统的整合,bas与fas系统宜作为一个标段;电梯、屏蔽门和防淹门作为一个标段;通风空调、给排水及消防宜作为一个标段。
2.3 工程建设总工期参考意见
由于项目时间难以确定,因此工程建设总工期没有一个确切的时间,但城市轨道交通工程施工总工期却相对明确,高架线路一般为2.5～3年;地下线路一般为3.5～4.5年。
3 分部分项工程进度计划
在工程筹划文件中,最重要的任务是根据各分项工程的施工特点、工期、进度指标,以及相互间的关联关系编制工程筹划进度图。工程筹划进度图不仅反映的是对工程进度的计划安排,更主要的是对技术接口、总体设计思想的体现。工程筹划进度图主要包括设计、前期准备、工程招投标、土建工程、机电设备安装与调试、车辆制造与运输、轨道铺设、工程初验、整改、验收,全线系统联调、试运营等项目的实施进度。
前期准备工作中的三通一平,原则上由建设方在施工前组织完成。但在实际施工中,一般是在土建工程招标后,由相应施工单位完成自己施工场地的三通与平整;征地拆迁由业主在初步设计阶段及土建工程开工前完成;管线搬迁在土建工程开工前完成。
工程招投标中的土建招标,一般在施工图设计开始后,具备一定招标条件后即可进行,有时根据业主要求,部分提前开工的工程,在初步设计完成后即可开始;设备安装工程招标可在土建工程施工到一定阶段后进行;车辆招标应考虑车辆制造22～28个月的时间要求,并须保障车辆制造运输在各系统设备安装调试完成前6个月完成;机电设备安装工程招投标,一般在大部分土建工程完工前进行,也可提前进行。
在土建工程中,对于高架线路,车站施工与区间桥梁施工一般互不牵制,施工工期容易控制,而在地铁施工中,区间盾构与地下车站施工关系密切,必须进行通盘考虑。一般情况下,盾构利用明挖车站作为盾构井可节省工程投资,盾构始发井施工一般需6～8个月的工期。也就是说,在车站施工6～8个月之后,相临区间盾构机才能下井掘进,而盾构过站则要求相应车站完成必要的主体结构后方能通过,盾构吊出井往往也利用明挖车站一端结构联合设置。盾构机下井一般需1个月左右,而盾构过站需2个月左右,盾构由车站掉头需1个月左右,一台盾构机一般施工4.3km左右即可摊销完成。此外,其它工程如主变电所、车辆段等工程的施工相对独立,受控因素也少得多。
铺轨工程是工程筹划工作中比较重要的一项内容,高架和地下线路均存在一些特殊的要求。由于采用整体道床,在高架线路中,为消除桥梁结构徐变上拱的影响,一般高架桥梁施工完成6个月后,才能进行铺轨施工。在地铁工程中,为防止铺轨中断(不通),铺轨与盾构施工重叠时间不应过长,一般在大部分盾构区间连通后,车站主体结构完工后,才能考虑开始铺轨,轨道工程应在车辆运输之前2～3个月完成。同时,铺轨基地的选择应结合工期要求、场地条件和车站与区间工法,统一考虑布设,可多工作面平行施工,一般情况下铺轨时间控制在10个月左右。
各系统设备安装与调试,在大部分土建工程完工后进行。
车辆制造与运输一般需28个月左右。
全线系统联调在土建工程、设备安装工程、机电设备安装调试工程、铺轨工程、车辆运输完成之后进行,一般需半年时间,有时长达1年以上。
4 施工组织设计意见
在工程筹划文件中,施工组织包括前期准备工作、技术准备、施工准备、施工组织。
前期准备工作、技术准备、施工准备工作主要由工程建设主管机构负责。征地、借地及建筑物的拆迁,施工相关地段的交通改道及管线改移,施工场地的落实及平整,施工用水、电、通信的落实等,由业主委托政府专业部门来统一协调和组织实施。弃碴场地的落实,应根据当地渣土排放部门的统一安排,选择有运输资质的单位运弃余土。
在初步设计阶段,施工组织中要将主要工程施工方法,如车站、区间主要施工方法、轨道铺设方法进行介绍;施工区段如何划分;土石方开挖及弃运如何安排;主要建筑材料供应方案;轨排基地设置及大型设备运输方案;机电设备安装调试及系统联调安排意见逐项进行说明;对预可研、可研阶段内容只作简单说明。
工程施工组织设计中,根据既有工程的施工经验,主要注意以下几点:
(1) 因盾构施工对工期的影响较大,特别是在总工期要求较短的情况下,新盾构机的招标、设计和制造时间须提前并严格控制工期。
(2) 征地拆迁、管线迁移是影响施工进度策划的另一主要因素,因此必须加大对施工前期准备工作的力度,加强对该部分工作的监督。
(3)施工场地及施工措施
施工场地的布置应充分利用车站的建筑面积,尽可能与开发地块、绿化带、广场等结合,但为临时施工用地,需经城市环保及规划部门的同意,场地布置困难及交通量较小地段,经交通管理部门同意后,可临时封闭道路或占用部分道路作为施工场地。
(4)盾构井尽可能作为盾构的拼装井及施工的出土井。采用矿山法施工的区间隧道,材料和土石方一般通过竖井进入和运出。
(5)为确保铺设轨道工作的顺利进行,应根据工程量的大小及场地条件,选择几处合适的轨排基地,进行铺轨作业。
5 工程招标、采购及工程监理
城市轨道交通工程的招投标主要包括设计招投标、土建工程和设备安装工程施工招投标、车辆和机电设备采购招投标、工程监理招投标4个部分。
在设计招投标中,应从设计投标单位的设计资质、以往工程的设计经验和设计实力等方面考虑。在工种设计方案合理、适用及经济的前提下,选择多家设计单位参与设计工作。
土建工程和设备安装工程施工招投标,应根据施工标段组织招投标工作,主要从以下几个方面考虑:
(1) 施工单位的资质、资信情况;
(2) 施工单位的类似工程经验和工程实例;
(3) 施工单位近期的财务状况和在施工程;
(4) 施工方案的合理性、可行性以及先进性;
(5) 工程报价和工期计划;
(6) 施工单位的技术力量和设备情况。
车辆和机电设备招投标主要考虑生产厂商的资质、资信情况、生产能力和生产技术,以及产品的性能、报价、稳定性、适应性、后期的维护和环境保护等因素。选择设备应根据工程的具体要求,有一定的先进性和余量,尽量采用国内的产品,提高设备的国产化率,降低工程造价,促进我国机电行业的发展。同时,车辆和机电设备的招投标,必须从全局的角度,充分考虑车辆和机电设备需要的生产周期,以及其调试安装后的土建工程的建设时间。此项工作在很大程度上影响和控制着工程的总工期,因此十分重要。
为了更好地保障工程质量、控制工期和工程款的划拨,通过招标选择一家或多家有类似工程监理经验的有资质的监理单位,负责控制工程进度、监督工程质量、分项工程的核验、隐蔽工程的检查和的竣工验收,以及施工过程中的变更、洽商等事宜。
6 试运行计划
试运营是工程项目建成后,正式运营前的一个阶段,为了确保工程建成后可立即投入试运行、发挥该项目的效益,运营管理部门派出不同人员跟踪工程各个阶段,从初步设计、施工图设计以及土建、机电安装工程,以了解设计的意图,掌握隐蔽工程实施情况,并根据设计意图及以往城市轨道交通运营的管理经验,制订运营管理模式,编制运营管理的规章制度;参与设备调试、大联调工作,为工程移交接管做好准备工作;提前做好人员的培训、机构配置工作,通过多方位的演练,使运营人员达到上岗要求。
7 结束语
如何编制城市轨道交通工程筹划设计文件,目前还没有统一的文件规定和相对固定的模式,尚处在摸索完善中。通过此文的经验介绍,希望能够推动城市轨道交通工程筹划设计文件编制的规范化。工程筹划设计文件的编制也将会进一步完善并日趋规范。
城市轨道交通设计论文:城市轨道交通项目设计管理模式分析
摘 要：本文主要从城市轨道交通项目设计工作的特点出发，介绍了目前常见的两种设计管理模式，并对这两种模式进行对比分析。在此基础上，进一步探讨设计总体管理模式在工程实例中的运用。
关键词：城市轨道交通项目；设计总包管理模式；设计总体管理模式
1 引言
在城市轨道交通项目建设中，设计作为前期工作中的一个复杂的子系统，是工程质量、进度、投资控制的重要环节，对项目的成功取着关键的作用。
城市轨道交通项目设计工作有其独特的特点。主要表现在4个方面[1][2]：（1）工作界面复杂。涉及已建和在建项目之间、城市建设和城市规划之间、各系统设计之间、各工点设计之间、系统与工点之间的技术问题和接口处理；（2）协调困难。设计单位在设计工作中不仅需要与规划、市政、供电、消防、交通、通讯等部门进行协调，还需与业主、设计监理或设计咨询单位及各设计单位之间进行协调；（3）专业系统多而复杂、接口问题多。城市轨道交通项目是涉及多个专业的系统工程，各专业既独立又存在许多接口关系，均需在设计过程中加以协调和解决；（4）设计服务期长，不确定因素多，期间因设计边界条件改变、施工现场条件变化、不可抗力、设计缺陷等各种主客观因素需进行设计变更和现场服务。 设计工作的以上特点显示了设计管理工作的难度和重要性。本文主要对目前城市轨道交通项目中两种主要设计管理模式进行分析对比，并探讨其在实际项目中的运用。
2 两种主要的设计项目管理模式
在城市轨道交通项目中，目前主要的两种设计项目管理模式是：设计总承包管理模式和设计总体管理模式。
2.1 设计总承包管理模式
在这种管理模式中，业主将项目设计全权委托给设计总承包单位，由设计总承包单位直接进行设计分包的发包。该设计总承包单位对项目设计向业主负全部责任。这种模式通过一个有经验的设计总承包单位，直接把参与项目设计的各分包单位有机地结合起来，形成一种自上而下的、严密的纵向合同管理体系。其管理模式见图1[3]。
设计总承包管理模式的特点在于设计总承包单位以总包方的身份负责整个项目的设计工作，并直接承担主要设计任务。总承包单位对参与设计的各分包单位的设计质量、设计进度、投资控制等项目目标实施多方位管理和调控，从而较大限度地确保设计工作的成果达到品质、高效、经济、合理的目标。
2.2 设计总体管理模式
在这种管理模式中，业主将设计总体工作和总体管理工作委托给一设计单位（通常被称为设计总体单位），由业主（通过设计监理）和设计总体单位对参与设计的各单项设计单位的设计工作实施管理与协调。这是一种双轨制的纵向管理体制，单项设计单位和业主存在合同关系。其管理模式见图2[3]。
设计总体管理模式的特点在于，业主直接对参与项目设计的各单项设计单位的设计工作和设计合同进行调控，同时，业主授权设计总体单位对各单项设计单位实施技术上的管理和总包管理，其中总包管理主要涉及合同管理、计划管理、质量管理、信息管理等方面。设计总体单位根据业主授权对单项设计单位进行管理，并承担责任。这样有利于业主根据自身的管理能力，对项目设计实行灵活的控制。
3 两种设计管理模式的对比分析
设计总包管理模式和设计总体管理模式较大的区别在于，业主与分包单位(或单项设计单位)是否存在合同关系。对业主来说，前者合同体系简洁明畅，通过分层分级的管理便于实施调控，后者，因为业主与各单项设计单位均存在合同关系，业主需花费大量的时间和精力对这些单位进行管理和协调，虽然，业主通过授权于设计总体单位的方式，委托设计总体单位具体实施管理，但在实施过程中，仍难免存在多头指挥、界面不清的问题。
在这两种设计项目管理模式中，设计总包单位和设计总体单位扮演的角色有根本的区别。前者的本质是“总包方”，后者的本质是“业主”。他们与业主的合同关系也有本质的区别，设计总包单位与业主之间的合同本质上是一份总承包合同，而设计总体单位与业主之间的合同更体现了服务合同的特点。
在设计总承包管理模式中，由于设计总承包单位与各分包设计单位之间存在直接合同关系，对总承包单位而言，一方面增加了其对分包设计单位的管理强度，另一方面也增加了总承包单位的管理工作量，加大了他的责任和风险。而设计总体管理模式中，设计总体单位对单项设计单位的管理强度直接取决于业主授权的范围，设计总体单位的责任和风险也与其管理权限成正比。
表1列出两种设计项目管理模式的利弊比较。在实际工程项目中，业主可根据自己的项目管理能力及对设计单位的项目管理能力的判断，做出选择[4]。
4 项目实例
下文以某城市地铁工程项目设计为例进行分析。考虑到目前国内综合性的可以从事地铁项目设计的设计单位，虽然具备大量高水平的专业技术人员，但其在总包管理方面尚缺乏专业人员和实际经验，为了减少项目综合风险，业主决定选用设计总体管理模式进行项目设计管理。
4.1 设计管理流程
业主所有指令通过设计监理传达到设计总体单位，设计总体单位再将指令传达到单项设计单位；反之，单项设计单位所有请求、报告等首先送达设计总体单位，设计总体单位根据合同规定在其权限范围内进行处理，对于需要请示业主的问题，由业主决策处理。这样，保障了指令的，避免了多头指挥。
4.2 设计总体单位的责权利
在本项目设计中，设计总体单位的工作主要包括两方面：设计总体工作和总包管理工作。业主通过合同赋予设计总体单位对单项设计单位管理的能力，同时约束之，使其责权利统一。设计总体单位对项目设计三大目标控制和设计成果向业主负总责。（1）在投资控制方面，设计总体单位负责投资分解和投资控制工作，对超出投资指标的单项设计，有权责成单项设计单位进行技术方案优化，确保限额设计目标的完成。（2）在设计质量方面，负责监督单项设计单位贯彻执行设计总体单位下达的技术指令，通过设计例会、月检巡检等方式检查单项设计单位的设计质量管理和控制。（3）在设计进度控制方面，设计总体单位负责制定总的设计进度计划，并将该进度计划下达到单项设计单位，总体单位有权检查和督促单项设计单位按进度计划开展设计。
除此之外，总体单位对单项设计单位的设计文件有审查的权利，审查不合格，可以退回。尚有对单项设计单位设计费的签证权利，设计变更费用统计申报的权利。
4.3 设计总体管理模式的优缺点
目前，对城市轨道交通项目设计，由于其专业性和系统性非常强，一家设计单位没有足够的技术和管理能力单独承担。由一家牵头，多家共同设计的方式，可以综合各家设计单位的强项，做到优势互补。在管理层次上，通过这样层层控制把关，有利于业主对项目的控制。业主通过这种管理模式，使得项目设计的整个风险得到了分担。但是，由于业主和各设计单位均存在合同关系，从业主角度看，业主管理工作量大，协调困难，易出现多边状态，造成管理的真空。而且，业主为了提高设计总体单位的积极性或者项目本身的特点，往往将部分单项设计委托给设计总体单位直接进行设计，这样，形成了设计总体单位既是设计者，又是管理者的双重身份，不利于业主的控制。
4.4 需进一步探讨的问题
设计总体单位是否作为一个合同主体，在单项设计单位和业主之间的合同协议书上签字，是一个值得探讨的问题。（1）设计总体单位除了管理工作外，还必须完成总体设计工作。总体设计工作贯穿项目设计的各个阶段，是开展单项设计的基础。设计总体单位既是设计工作的管理者，又是设计工作的实施者。（2）设计总体单位作为整个项目设计的统领，对单项设计单位的设计质量、设计进度及投资控制等向业主承担连带责任。从以上两点可见，设计总体单位基本具备合同主体的条件，宜在单项设计单位和业主之间的合同协议书上签字。
城市轨道交通设计论文:城市轨道交通工程规划与设计阶段的投资控制
摘 要 规划与设计阶段是控制工程投资的重点。从分析轨道交通工程投资构成入手,对投资控制重点进行分析。在线路敷设、车站建设规模和标准、机电设备选用、设计管理等方面提出了投资控制的措施和手段。科学规划线路和线站位布置类型,合理确定建设规模和标准,提高机电设备系统的国产化率,选用信息化控制程度高的设备及系统,精心组织设计,推行限额设计和标准化、模块化设计,能有效地降低城市轨道交通工程的建造成本。
关键词 城市轨道交通,规划与设计,投资控制
1 前期规划与设计对工程投资控制的重要性
城市轨道交通工程以其大运量、高效率、低污染等优势,成为许多大中城市解决交通问题的。但是,由于轨道交通工程初期投资巨大,运营维护成本高,导致城市轨道交通建设运营的经济效益差,制约了其持续、长远发展。因此,有效地控制与管理城市轨道交通工程建设投资,对其长远发展尤为关键。
在前期规划即投资决策阶段,决策者就要确定许多决定项目建设投资和运营成本的主要内容,因此,前期规划阶段对项目投资和运营成本控制至关重要。有资料研究表明:前期规划和设计阶段已经决定了项目全寿命周期80%的费用。
工程设计是工程建设的灵魂,是处理技术与经济关系的关键环节,是影响投资较大的阶段。在初步设计阶段,影响项目投资的可能性为75%~95%;在施工图设计阶段,影响项目投资的可能性为5%~35%。很显然,项目投资控制的关键在于施工以前的前期规划和设计阶段,而在项目作出投资决策后,控制项目投资的关键就在于设计。因此,规划与设计阶段对城市轨道交通工程的投资控制非常重要。
2 城市轨道交通投资构成与控制重点
城市轨道交通工程涉及的专业和系统较多,技术复杂,牵扯面较广,工程管理及投资控制有一定的难度。由于不同地区工程造价水平不同,地质条件不同,导致土建工程等费用存在一定的差异,因此选择同一地区不同线路的设计概算对投资构成作概略分析。某城市轨道交通工程投资组成见表1。其中,a号线路长14km,均为地下线路,设12座车站;b号线路长16km,其中地下线5.2km,地面和高架线5.8km,设9座车站,其中地下3座。
由表1可以看出,占静态投资比重较大的为土建工程,占总投资的23%~30%;其次为车辆购置费,约占总投资的13%;工程建设其他费用(主要为征地、拆迁、交通疏解、管线迁改等前期费用)约占总投资的15%;车辆段及综合基地约占总投资的9%;供电系统、通信信号、环境控制与通风及其他机电设备约占总投资的23%。从其他轨道交通项目也可以找到类似的比例关系。另外,地下线路的土建工程费用所占投资比例明显较地面和高架线路高。
土建工程费用受当地地质条件、工程造价水平和线路敷设形式的影响,不同线路或项目之间变化较大,缺乏一致性,然而却最容易控制,单位工程的价格变化幅度不大。设备系统费用相对来说有一定规律,但由于市场因素、竞争原因和技术标准要求等的差异,往往变化较大,价格不定因素也较多。因此,从投资控制的角度,土建工程重在线站位敷设形式和规模的控制;机电设备系统工程重在技术标准的确定和招标采购的控制;其他费用控制需要政策和当地政府的支持。
3 投资控制措施与手段
建设项目投资控制需要在投资决策、设计、招投标和建设实施等阶段实施。根据城市轨道交通工程投资构成与控制重点分析,在项目投资决策(即前期规划)阶段和设计阶段,应重点采取以下措施和手段实施投资控制。
3.1 投资决策阶段
3.1.1 选择适当的线路类别
在城市轨道交通规划阶段,线路走向、线路类别的选择对投资影响很大。一般说,高架线是地下线造价的1/3~1/2,地面线又是高架线造价的1/3~1/2左右。因此,在规划轨道交通线路时,一定要因地制宜,选择适当的线路类别。在国内,地铁的优越性已广为各界认可,但对城市高架铁路线还需进一步提高认识。在这方面国外有成功的先例:巴黎市中心有6个地面铁路车站;莫斯科市内有12个铁路车站;柏林有横穿市中心的高架铁路;东京有山手线在市中心形成环线,并穿越人口最密集、商业最繁华地区,日运量达350~400万人次。一个城市的轨道交通线网可以由地下线、地面线、高架线、轻轨(现代有轨电车)等组成。即使同一条线路也可既有地下线,又有地面和高架线。在条件许可的地段还可以进行半地下形式敷设,即站台层布置在地下,站厅层布置在地面。所以,根据线路周边情况,本着经济适用,公众效益较大化的原则,合理地规划轨道交通线路,适当地选择线路类别,是降低城市轨道交通工程造价的重要手段。
3.1.2 合理确定土建工程的规模和标准
对于占静态总投资约1/3的土建工程,其投资控制的重点是车站规模的控制。地铁车站断面比隧道断面大得多,结构也复杂得多,地铁车站每米的工程量是地铁区间工程量的10倍左右。不言而喻,地铁车站的造价也比隧道的造价大得多。同时,大体量车站的防水、防渗漏技术复杂,既提高造价,也增加了防护维修费用支出。因此,控制地铁车站的体量是降低地铁工程造价的关键之一。
影响车站规模的主要因素有:①客流;②设备用房和管理用房的面积;③车站埋深。客流将对车站站台、站厅有效宽度,以及出入口、电扶梯数量等有直接影响,这就要求做好前期规划,客流预测结果力求客观,能够反映实际情况,并在此基础上合理进行车辆选型,确定车辆编组数量,以便合理确定站台站厅的工程规模;设备用房及管理用房的面积尽量紧凑经济,可采用集成化布置,如将防灾报警系统(fas)、环境监控系统(bas)、监控和数据采集(scada)、机电设备监控系统(emcs)等集成到一个综合系统平台上,以有效减少设备用房面积。在地下车站内少设或不设次要的功能设施,如商业大厅、旅客集散大厅、售票大厅等。车站出入口设置保持3~4个为宜。若还需要更多的出入口,可预留接口待客流量成熟时再建。部分与相邻物业连通的出入口可由连通物业业主单位投资或部分投资的方式建设,达到降低建设成本的目的。车站建设标准要本着经济适用的原则合理确定,装修要大方、实用、经久耐用,避免盲目追求豪华导致的巨大浪费。
3.1.3 提高机电设备国产化率
地铁列车、机电设备、通信信号系统等投资占静态总投资的35%~40%。广州、上海、北京于20世纪90年代建成的3条地铁线,综合平均造价每公里均在6~8亿元。造价高的主要原因是机电设备系统依赖进口,特别是车辆、通信信号系统等从国外进口,不仅建设成本高,维护成本也高。深圳地铁一期工程在不降低技术标准、设备性能、质量和系统水平的前提下,机电设备国产化率达到70%以上,综合平均造价为每公里5.2亿元,大大降低了建设成本。广州地铁1号线建设全部机件都进口,造价高达每公里6.6亿元;从地铁2号线开始,地铁建设国产化达到70%,在水平不低于1号线的前提下,国产化使2号线每公里造价下降了2.1亿元。
无论是地铁列车,还是信号通信系统和自动售检票系统,我国目前均有能力生产。我国新近建成投入运营的国产化率较高的地铁线路,技术先进、设备系统性能稳定,这为地铁建设提高国产化率提供了技术保障。
3.1.4 选用信息化控制的设备及系统
随着现代科技的发展,信息化控制技术已广泛运用于各行业,地铁工程的机电设备系统已部分采用了变频控制技术。深圳地铁一期采用的无级变速电扶梯和变频环控系统,节能效果明显。首次将变频控制技术运用到车站环控系统的深圳地铁,通过一年多的运行,设备运转正常,环境质量稳定,经专家鉴定会鉴定,节能达70%以上,大大降低了运营成本。从投资效果上看,虽然采用创新技术的设备系统较通常设备系统的初期投资高2%左右,但该部分增加的投资可通过节约的运营费用在1~2年内全部回收。因此,在投资建设过程中,选择机电设备系统既要重视投资控制,又要注重投资效果,要尽量选用具有现代创新技术、信息化控制程度较高的设备及系统,以有效地降低运营维护成本,达到建设运营寿命期内经营效益。
3.2 设计阶段
设计阶段控制投资的关键在于确定合理的控制目标值、分项投资额度及控制标准,并用以指导设计。一般用项目决策阶段的投资估算作为方案设计的控制目标,用方案设计估算作为初步设计概算的控制目标,用初步设计概算作为施工图预算的控制目标。下面从限额设计以及模块化与标准化设计的角度分析城市轨道交通工程的投资控制。
3.2.1 推行限额设计
把限额设计作为设计阶段建设项目投资控制的重要手段,这在方案比较、设计优化、设备选型、提高工艺技术等实践工作中是切实可行的,也是国内外许多建设项目运用较多的管理控制手段。所谓限额设计,就是按照批准的投资估算(投资规模)控制初步设计,按照批准的初步设计总概算控制施工图设计;各专业在保障达到使用功能的前提下,按分配的投资限额控制设计,严格控制初步设计和施工图设计的不合理变更,保障总投资限额不被突破。限额设计的控制对象是影响工程设计静态投资(或及时部分工程费用)的项目。
推行限额设计可从以下两方面入手:
1)控制工程量,在设计过程中变“以量定价”为“以价定量”。将投资层层分解,先行分解到各专业,然后再分解到各单位工程和分部工程。地铁工程系统庞杂,投资要先按照土建、轨道、供电、通信信号、车辆段、工程建设其他费用、车辆购置费、其他机电设备等项目进行分解。土建工程再按各个车站、各个区间进行分解。供电系统工程可进一步分解为外部电源、变电所、环网电缆、接触网、杂散电流、电力监控、车站及区间动力照明等。通信工程可分解为传输系统、公务电话系统、专用电话系统、无线通信系统、闭路电视监视系统、广播系统、时钟系统、电源系统等。投资分解要做到尽量周全细致不漏项,各专业、各单位工程和分部工程以分解的投资额为设计目标,不得随意突破。一方面要严格控制已确定的规模;另一方面要优化设计,合理布置和配置功能设施。如某地铁车站站后设有一条存车线,采用明挖法施工后,其上形成了一定面积的自然空间;经过优化设计,将部分设备功能房布置在存车线上方的自然空间内,有效地减少车站面积1000多m2,降低了车站土建工程费用的10%。
2)确定合理的技术经济指标。通过采集、归纳工程技术资料,形成一套完善的分析系统。一方面通过对比分析各项经济指标,合理选用材料设备、工艺技术和结构形式;另一方面优化各项技术指标,如含钢量、混凝土强度等级、桩基入岩深度等,用具体的技术经济指标来控制设计,从而控制项目建设投资。确定合理的技术经济指标是推行限额设计和最终投资控制的关键。
3.2.2 模块化与标准化设计
在地铁工程设计中,建筑布置的紧凑合理性直接影响到车站的规模。它既是一门综合性较强的学问,也是设计人员历来面临的一个难题。要解决好这个难题,地铁车站必须推行模块化与标准化设计。所谓模块化设计,就是在对地铁车站进行功能分析的基础上,把对应车站基本功能的设施分解成站台、站厅、通道三个基本模块,把对应车站辅助功能的设施分为弱电及管理用房模块、水电机房模块、环控模块等。而标准化设计是将车站各功能设施、机电设备等标准化,用标准的功能组件组合设计车站。推行模块化与标准化设计,将大大减少各车站因设计单位和设计人员不同而产生的车站建筑布置和规模炯异,大大减轻设计工作量和审图工作量,有效防止不合理的布置和设计变更,避免产生浪费的建筑面积,从而达到控制投资的目的。
4 结语
综上所述,在我国城市轨道交通建设高潮中,要真正控制好工程投资,重点是抓好前期规划与设计阶段。科学规划线路和线站位布置类型,合理确定建设规模和标准,提高机电设备系统的国产化率,选用信息化控制程度高的设备及系统,精心组织设计,推行限额设计和标准化、模块化设计,是有效降低建造成本,节约运营费用的有效途径。
城市轨道交通设计论文:论咨询设计在城市轨道交通建设中的作用
摘要：工程咨询设计是利用适用的信息和专家的智慧及经验，运用手段、管理、和工程技术等方面的知识，为建设项目的决策和管理提供咨询的智力服务。城市轨道建设项目是大型的系统工程，有其自身的特殊性，本文针对当今城市轨道交通建设方兴未艾的形势，结合城市轨道交通项目的特点，重点论述了咨询设计在该特殊行业的作用及如何发挥其作用的。
关键词：轨道交通；咨询设计；项目管理
o引言-中国城市轨道交通建设方兴未艾
据统计，今后五年中国城市轨道交通将有大，将建成总长度四百五十公里左右的城市轨道交通线路。中国人口过百万的三十四个城市中，有二十个超大城市和特大城市正在建设和筹建自己的轨道交通。其中，北京、上海、广州在续建地铁。北京规划未来地铁总长将达到四百零八公里。上海目前已有三条地铁线投入营运，“十五”期间将建设包括磁悬浮、轻轨、地铁在内的十条轨道交通线路，全长超过二百公里；广州全长十八点四八公里的地铁一号线已在一九九九年六月通车，目前全长二十三公里的地铁二号线工程正在积极展开，预计到2010年将构成全长近一百三十公里的广州轨道交通网络。此外，深圳、南京已在动工兴建地铁。西安、沈阳、成都、大连、青岛、哈尔滨、郑州、天津、长春、重庆、武汉等城市已在拟建地铁及轻轨交通。中国城市轨道交通建设方兴未艾。据中国国家计委有关部门提供的资料显示，“十五”计划期间，中国城市轨道交通建设投资将达二千亿元人民币。
轨道交通建设项目是大型的综合性系统工程。它具有投资大、建设周期长、专业繁多、设计面广的特点，在其整个建设过程中，设计咨询起着至关重要的作用。设计咨询是一种高智能的技术服务活动，咨询设计的质量及效果直接项目的结果。咨询设计服务，将贯穿于建设项目的前期策划、设计、建设和运营管理过程中。随着中国加入wto的临近，建设项目的管理和设计咨询业务均必须与国际接轨，使之规范化、科学化、国际化，尤其是设计咨询更应超前，同时带动轨道交通项目建设管理的规范化。
1城市轨道交通建设项目的特点
城市轨道交通交通建设项目与一般的建设项目有很大区别，它主要表现在以下几个方面：投资大
一项轨道交通建设投资动辄几十亿、几百亿元，京、沪、穗近年来修建地铁的综合平均造价已高达每公里六亿至八亿元人民币。投资的巨大使得工程的资金风险很大。
工期长
一个轨道交通建设项目从筹划运作开始到运营使用一般需要5年左右的时间，如受政府审批和资金筹措等方面的因素影响，时间会更长。
涉及面广
轨道交通项目是一个城市的生命线工程，它直接关系到居民的生产、生活，关系到城市的国民经济发展，她除能解决沿线及周边地区的交通外，还能促进房地产市场、市场的开发，带动整个地区乃至城市的繁荣和发展。在建设过程中，会涉及到城市交通、建筑、市政、环保等方面，甚至带动相关产业的发展，它涉及到的方方面面及建设的意义，是一般建设项目远不能及的。
系统、专业多，接口繁杂
轨道交通项目包括土建、机电、运营管理和投资经济四大系统，下有二十几个子系统三十多个专业，有多个单独的分项分部工程，各系统、专业接口复杂。
由于城市轨道交通的上述特点，首先运作项目的业主必须具备专业的项目管理能力、宽泛的专业知识和较强的决策能力，但仅靠业主的实力是远远不够的，这就必须充分发挥设计咨询公司在城市轨道交通交通建设项目中的作用。
2设计咨询在城市轨道交通交通建设项目中的作用
城市轨道交通项目同其它建设项目一样，都必须经历从酝酿、策划开始，进而通过可行性、论证决策、计划立项之后，进入项目设计和施工阶段，直至竣工验收和交付使用的项目周期。从项目建议书开始，咨询设计贯穿于整个项目建设过程。在项目策划阶段，即参与项目的组织策划、项目融资策划、项目目标策划和项目管理策划。
项目组织策划指建立工程项目法人责任制（即项目甲方），按现代组织模式组建与项目建设有关的管理机构及人事安排；融资策划即为实现项目建设提供资金保障；目标策划即制定项目投资目标、质量目标和进度目标的体系设定与实现；项目管理策划是对项目实施的任务分解和任务组织工作的策划，着力于提出行动方案和管理界面的设计。
项目管理策划结构如下图：
3优化项目管理模式，充分发挥咨询设计公司的作用
以上谈到城市轨道交通建设项目的系统性和行业特点以及设计咨询的作用。作为一个城市轨道交通博学的设计咨询公司，我们积累了近年来国内多个城市的轨道交通建设经验，近几年国内各个城市的轨道交通的建设及国外的建设模式，可以归纳为以下三种方式：
及时种方式：政府作为投资的主体，委托项目法人代行政府控制的职能。这种模式在已建成的地铁线路中采用，如北京地铁复八线、城市铁路；上海地铁一、二号线；广州地铁一号线。
第二种方式：采用多元投资体制，促进轨道商业化运作。这在正在建设的北京地铁5#线、上海正在建设的几条线路中采用。
第三种方式：交钥匙工程，即由工程总承包商负责整个项目的融资、设计咨询、施工及调试。这在国际上已是通行的建设模式，相信在加入wto后，建设模式会逐步与国际接轨，而在这方面，设计咨询公司有很大优势，这与建设部对勘察设计行业改制的要求也是一致的。
以上建设方式可在今后的实践中继续摸索，但不管采用怎样的建设方式，设计咨询的作用是不变的，甚至如果采用第三种方式，设计咨询公司将成为项目的主体。
轨道交通建设项目的管理，追求的是成本、质量和工期三大目标，咨询设计也是同样的，为实现上述三大目标体系，充分发挥咨询设计公司的作用，必须制定相应的管理模式，配置合理的组织机构，具体措施是：
实现工程咨询设计的相关主体单位：
a．甲方即业主或委托方，甲方应设专门机构对设计咨询系统实施全程监控，并根据设计方的主要技术要求，提供或配合设计方搜集所需的基础资料，编制并下达设计任务书，组织项目设计方案竞赛与设计招标策划。
b．乙方即设计方，对于大型系统工程，由于多系统、多单项工程，往往会涉及到多家设计单位，因此为实现项目设计的总体协调，必须设定一家有资质的设计单位作为总体单位，统一设计原则，协调系统接口。
c．监督方即设计监理方，由有资质的单位承担，代表甲方对设计方的设计质量进行监督，审查全套设计图纸。
项目咨询设计系统管理结构
a项目咨询设计的组织结构如图3。建设项目法人聘请设计技术决策机构、设计监理和专家组，后者代表业主对设计咨询成果进行评审决策，总体设计单位是设计咨询工作执行的主体，对整个项目各子系统起协调和统一的作用，分项设计单位可根据情况设置一个和多个，总体组由多个设计单位的博学专家组成。这样的层次结构能明确执行层和决策在技术和管理上的归属。
以上组织结构是实现项目咨询设计系统三大目标体系的组织保障。
规范的质量保障体系是实现项目质量控制的保障
咨询设计提供的产品为具有高含量的咨询设计成果。设计方案的优劣与质量的好坏决定整个工程建设的造价和质量，质量是建设项目追求的关键目标。
①严格按iso9001质量保障体系进行设计控制和管理，各分包单位也要制定相应的质量保障措施并交总体院和甲方审查备案；
②对单项工程的协调和管理建立专门制度和纪律规定，如方案审查制度；定期例会制度；文件审查会签制度；资料管理制度；相互来往联系单制度；统一软件环境制度等等。以上活动均以表格进行记录，并按照统一要求编号，使管理规范化。
③严格按工程质量控制程序进行设计。
高素质的人才是项目成功的保障
设计咨询业与其他行业的不同关键在于它具有较高的技术含量。因此，高素质的人才是项目成功的保障。在项目实施过程中，有三类人是非常关键的，他们是：既懂技术又懂管理的项目负责人；有较高业务素质、认真敬业的专业技术人员；懂、会经营、熟悉国际工程运作的经营管理人员。这三种人不论对设计咨询单位还是对业主，都是非常重要的。
咨询设计单位加强规范化管理，与国际接轨
总之，工程项目的咨询设计，包括投资机会、编制项目建议书、可行性研究、工程设计（包括初步设计、技术设计和施工设计）、建设阶段咨询、生产准备阶段咨询、生产阶段咨询包括后评估等。轨道交通工程作为大的系统工程，必须严格按照建设程序进行项目建设，并突出设计咨询系统的重要作用，使项目的建设更经济、更合理、更。
城市轨道交通设计论文:城市轨道交通综合监控自动化系统平台设计技术
摘 要 基于轨道交通各类自动化与信息化系统拓广性、集成性及开放性需求,提出了一种基于分组、分层、分块的平台体系及构件化结构的,用于轨道交通综合监控自动化等系统设计的平台建设技术,详细阐述了三个软件子平台的结构及功能,指出在构造轨道交通各应用系统及其互连集成中,此平台技术体现更大的开放度及持续可扩性。
关键词 综合监控自动化系统,开放平台,软件子平台,开放度,可扩性
随着轨道交通自动化系统,如电力、环境、保安、辅助设施、列车监督等的应用范围不断拓广,自动化系统本身与应用多样化的适配性、系统向更大集成度发展所需的一体化互连性,以及互操作的低效与高成本等的不足体现得日趋明显。从自动化系统的开放系统环境(ose) 考虑,上述不足可定位于ose 的各项子集:应用的互操作性/ 互连性,应用的可移植性/ 可伸缩,以及应用的集成性/ 拓广性中。因此, 必须将一个轨道交通综合监控自动化的多方位开放系统定位于建设目标,以更大开放度地支持系统的支撑与应用,以及轨道交通企业网的横向与纵向建设。此举将是今后轨道交通及其他自动化应用系统的根本途径所在,也是当今国内外同类轨道交通综合监控自动化系统所应完备的定位目标。
1 平台建设内涵
传统基于功能应用设计的轨道交通自动化系统的有限的开放度,约束了系统的持续拓展。问题的本质是这类系统无体现开放性的平台建设,系统总体结构不清晰,导致了系统的不可扩性。
这里需要澄清的一个概念是,一个轨道交通综合监控自动化系统并不是基于了哪类世界级的计算机系统、网络设备、控制及执行设备就具备开放性。系统底层的开放性仅是其中一部分,更应注重中层及上层的开放性,特别强调以中层开放驱动上层应用级与用户级开放,从而以更大开放的综合自由度满足轨道交通综合监控自动化不断拓广的应用需求及企业网的建设。对于轨道交通综合监控自动化系统,真正的开放性体现在该系统的最上层,即应用层。通过应用层的可视化交互界面( gu i) 定义自己的各类应用,包括轨道交通综合监控自动化各系统的互连通信则是最为理想的。然而,应用层开放并不是空中楼阁,它必须要有位于其下的建设支撑。之所以称为建设支撑,是要体现建筑结构的层次化概念。这就是本文的平台建设内涵。
2 平台建设框架
平台总体设计为分层支撑模式。为使平台持续可扩,以及具有清晰的可用性及可复用性,可将其分为三个包容关系:组层-子平台(subplatform) 、子层(layer) 以及块层-组件/ 构件(component) 。每层相对独立,无严格的依附关系,且均为积木模块化的组件/ 构件单元构成。上层任一单元均体现与相对下层1∶n 的支撑关系。系统平台必须从过去的单一系统或单一网络的概念,提升到跨越网络透明访问异构设备的网络分布计算的高度,且此应作为轨道交通综合监控自动化系统平台建设的重点[ 1 ,2 ] 。
基于一个轨道交通综合监控自动化系统的分层定义,系统主要描述在现场操作层、设备/ 控制层及信息系统层中。现场操作层由各类位于现场的智能化仪表、传感器、执行机构及交互装置构成;在设备/ 控制层中,主要包括运程终端设备(r tu) 系统、电气控制系统、环境/ 保安/ 辅助设施分散控制系统、可编程逻辑控制(pl c) 总线/ 网络分布系统等;信息系统层主要含有控制中心等监控与信息管理系统。整个系统按控制要求配置冗余交换以太网、冗余总线、环形网等网络结构。
基于轨道交通自动化系统的应用与网络分划, 建立一个统一的硬件及软件平台体系,以支持上述多类不同应用系统的技术支持。系统平台层次结构见图1 。
图1 轨道交通综合监控自动化系统平台层次结构
图1 中最上层为面向轨道交通各类应用而生成的应用系统。中间为三个子平台层,以及支持子平台建设的构件层。构件层亦可称为中间件层,它又由n ×n 阶矩阵形式的各构件组成。构件层与子平台层之间可形成具有特定意义的构件库(图中未标出) 。图中央处的双箭头即代表构件对子平台层的支持关系,又代表构件和子平台层对硬件平台的支持与映射关系。图右方处的双箭头即代表硬件平台、构件及子平台层对各应用系统的支持关系,又代表应用层对硬件平台的支持与映射关系。
平台在不同层次上体现网络、图形、gu i 、dbms 、os 、应用系统构架技术等,与当今世界近期工业及国际标准相适应,并考虑扩充,从而为底层多平台及跨平台(如一个网段上不同操作系统、不同gu i 、异构数据库的各节点间) 的平滑应用奠定基础。
构件化是广义的概念,它包括原始设备制造商(oem) 的核心应用构件及开发工具构件。基于这些符合国际及工业标准的开放核心构件来实施自己的平台构件/ 构件组件建设,是保障平台开放性、可持续拓展的关键。
3 软件子平台的建设
通过对图1 系统平台结构的共性分析,可以归纳出3 个软件子平台:数据管理子平台,可视化交互子平台和网络通信子平台,以下详细阐述3 个子平台的建设。需要说明的是,对于轨道交通综合监控自动化系统而言,硬件平台具有与软件平台同等重要的意义。况且嵌入式软件必须要有硬件平台的良好支撑。现场操作层及设备/ 控制层中,存在多种类型i/ o 卡件、i/ o 智能设备、数据采集与处理装置、保护装置、电气与光纤网络集连/ 交换装置、可编程控制器、智能通信控制装置等。这些低端智能装置的基本属性是板卡件逻辑电路、网络/ 总线通信接口、电源模块、嵌入式软件、全球定位系统( gps) 、箱体结构件组成。将它们按独立分类的硬件子平台分划,并在每个子平台中构造基于组装模式的硬件构件,含与之相关连的嵌入式软件类及版本。在当今工业以太网向传统工业控制领域推进应用趋势下, 基于工业以太网及常规can 、profibus 等现场总线的互连硬件平台的建设十分必要。但硬件平台及其构件不作为本文讨论重点。
3. 1 数据管理子平台建设
数据管理子平台设计应以支持轨道交通综合监控自动化系统的高性、高集成性和高性能运行为准则。高性是基本要素;高集成性体现轨道交通综合监控自动化不同分布系统异构数据库(实时与历史库) 的互连共享;高性能则要体现数据访问、存储、动态触发的高效率。为此,该平台及其构件的生成工具必须具备开放性、成熟性,平台基于构件的层次尽可能少。
数据管理子平台不仅由数据管理自身构件支持,且还由构件层与子平台层之间可形成具有特定意义的构件库支持(如数据访问网络通信构件库), 从而构成分布数据管理子平台。
数据管理构件应是基于核心层数据库,如商用数据库sybase 、db2 等的标准内涵和外包(shell) ,采用如多线索结构、内部并行机制和有效的查询优化技术等,并充分利用sql 、j ava 等开放的开发环境来构造。轨道交通综合监控自动化系统的实时库分布接口构件亦可按此模式建设,从而为不同系统实时数据的访问与维护创造一致的支撑环境。
建立或利用java 或其它虚拟机,可在数据库中编写、存储与执行java 代码。可利用j ava 类,它们可在不对j ava 或数据库做任何修改下运行。基于此强大的标准编程语言来定义过程逻辑构件,如存储过程或触发器等,亦可包括自定义函数构件。此类构件在sql 表的列中以j ava 类的实例形式存储,并支持实例的方法调用。
基于数据库中支持的扩展标记语言(xml) ,可制作xml 文档管理形式下的各类构件,如数据库的备份与恢复、长期存储与复制等。这样在web 开发下使用xml , 则无须进行数据库编程,即可访问数据。数据库中的xml 和ht tp 支持构件将大大简化数据访问与交换。从而为轨道交通综合监控自动化系统间,以及轨道交通综合监控自动化系统与其它信息系统间的web 交互提供支持。
建立分布式分区视图构件,将数据按应用分布到多个服务器上,并协调查询过程,从而实现数据库扩展的分布应用,这对轨道交通自动控制的多样性应用的集中数据源的一致性与分布应用数据的管理很有必要。
3. 2 可视化交互子平台建设
平台建设建立在两个层面上:一是基于任务的流程管理,二是基于对象的单元管理;两者更高层次的组合形成可视化交互子平台。此举体现了面向对象的逻辑与过程一体化软件工程,即过程的实现是对轨道交通自动化控制的可视化方式的具体映射。
广义组态是为适合于更广的轨道交通综合监控自动化应用对象面定义的。控制语言是广义组态工具。控制语言是一种类j ava 等的开放语言,它可体现与过去常规组态工具的不同点,即异种机或异构网的互操作性。为适应系统应用更大程度上的系统开放,除设计通常的计算语言系统外,还应具备面向上层应用的计算与控制表达定义以及解释的多样化应用的组态环境。如提供下述语言元语: ① 计算、② 逻辑、③ 控制、④ 过程, 可生成上层的计算库(l ib) 、逻辑l ib 、过程控制l ib , 以及知识l ib 。这些l ib 即为构件库。例如通过逻辑定义语言,可自定义智能化过程;通过控制定义语言,可自定义控制序列过程,并将其包装在数据库外层,用于轨道交通系统各类操作命令序列控制、智能操作票的生成、培训仿真等应用。
3. 3 网络通信子平台建设
网络通信子平台建设之目的在于形成网络级中性服务平台,或称之为抽象服务映射平台,服务于主动发出及客户请求的中性数据,而无须考虑数据的应用,使应用者可自行灵活定义拓广的应用,并自动接入各系统及实现系统间通信。
需要指出的是,网络通信平台的概念反映了以往轨道交通自动化控制装置与现在乃至今后轨道交通综合监控自动化系统的关键不同点。将过去的通信架构直接应用于现在的多应用、多控制、多互连的集成系统,将导致潜在的系统运行与拓展问题,因为本质上它是一个面向具体单项应用的非面向对象机制的集中式系统。
中间件技术是网络环境下的通用规则、转换及服务的“软集合体”。中间件技术提供了非直接(大于两层) 的分布式计算环境下的客户/ 服务器跨平台及跨网络的透明通信框架,为系统的可扩性、安全性、透明性、灵活性、规范性奠定基础。其构架应为分层的构件化平台,平台的层次化由系统支撑平台、系统应用平台及网络逻辑平台三大组类构成。前一组应采用不同类别的商用/ 标准中间件:数据库访问中间件(odbc 、sql) 、群件中间件与面向对象中间件(corba 、j ava) 、网络协议中间件等,以构成对不同硬件、操作系统、数据库和网络之间差异的屏蔽;后两组则为应用于不同的任务需求所定义的客户端访问数据源的中间件。该层中间件提供了两个基本接口: ① 客户应用程序接口,定义应用程序与中间件的交互,包括编程语言、系统环境等; ② 对数据源接口,定义数据格式、存取机制和异构数据源透明访问。
采用分布对象通信机制是一种好的途径。它是建立在分层构件概念之上。构件对象是一个封装的代码和数据的集合体。不同的应用可构造不同的对象,对象的操作能对各自的数据进行响应的操作。这种构件分层对象技术可令用户构建自己的应用: 网络通信接口,实现无缝连接的目标。从而提高系统互连的透明性、交互友好性及性,实现真正意义上的分布分散式轨道交通综合监控自动化与信息化应用系统。
对于轨道交通综合监控自动化系统而言,网络通信子平台建设的好坏将直接影响系统总体规划与运行。网络通信子平台应支持的系统纵向上尽可能扁平化,横向尽可能分段化。通俗讲,这是网络通信(内部网及外部网) 的软总线(sof tbus) 模式。
网络通信子平台构件可建立多样化模式,如商用数据库固有网络客户/ 服务口( cl ien t/ serv2 er) 通信模式、实时库sql 访问模式以及无数据结构的外层应用模式。即按应用分布,建立分布及可互操作的对象机制。分布于网上的全部资源是可共享的对象集合,网上客户可通过系统所定义接口构件或自定义接口构件访问系统分布对象。为此要建立系统分布对象模型、对象请求的分层中间件及应用层交互对象模型。网络通信的gu i 形象化交互可以透明地体现一对多的开放关系。
一个网络子平台的应用示例是轨道交通电力监控自动化系统实时数据的传输。同一系统中的不同节点,以及不同网段异构系统,都会要求不同节拍的数据断面。常规简易的做法是,实时数据采集通信服务节点按采集节拍向全网乃至通过网关向其它网段发送广播数据。此举不仅增大网络负担,且随节点及网段增多极易形成网络风暴。实际中,各应用节点及网段所要求的数据断面从秒级到分钟级不尽相同。这里设计一个基于标准sql 及开放语言的网络通信(agent) 构件,并贴附于实时数据库服务器内。服务网络通信通过实时数据库外包应用接口(api) 构件访问实时数据库。这样无论本地或其它网段客户只要通过定义并激活服务网络通信进程,即可得到实际所需的数据断面。访问历史数据库亦可通过此方式实现。图2 为一个网络通信示例。
图2 网络通信agent 示例
为适合现场设备与控制的多样性通信需求,作为联结监控系统与现场工业过程端的中间层,即数据采集、处理与网络通信的分散处理单元的上端,为tcp/ ip/ et hernet 冗余网络接口, 下端应建立一个集成工业总线和系统网络的统一接口平台。该平台可含profibus 、can 、工业以太网等接口,接口以模块构件形式构造,便于随应用可选及可维护。以太网技术与应用快速发展已对传统工业控制网络架构(设备层与控制层) 提出挑战,因此接口构件还可做成工业以态网物理硬接口与现场总线协议软接口混合模块。
4 结语
本文提出了一种开放度持续可扩的轨道交通综合监控自动化系统平台建设模式。总的原则是,分组、分层、分块的平台体系结构,具有结构清晰性、易扩性;网络平台体系应体现自适应网络互连性;分层各构件/ 中间件,应为应用层提供薄的透明的应用支持及“一对多”应用开放性,即一个平台多项应用,以适应应用不规范性与需求动态性。重要的是,各构件/ 中间件库均基于国际与开放的工业标准环境建设。平台各层,除了应用层的应用对象定义外,均体现中性构件,因此易拓广轨道交通综合监控自动化各应用系统及其它领域自动化应用的支撑。此优势已在上海轨道交通5 号线及1 号线北延伸项目中体现出。
需要说明的是,轨道交通综合监控自动化系统的开放性不是的,不能讲一个系统是开放的。开放性是由开放度体现的。因此实现一个轨道交通综合监控自动化系统的开放性是一个长期的实施任务。轨道交通综合监控自动化系统平台为应用系统构架的基础,必须要有一个开放性/ 健壮性/ 可拓性的建设目标。
综上所述,轨道交通综合监控自动化系统平台建设并不只着眼于一个平台,它是轨道交通综合监控自动化应用的不断拓广与相关技术发展的结合点,即其基本属性是应用与技术。这一点应贯穿在规划平台建设阶段性目标中。
城市轨道交通设计论文:关于城市轨道交通安全工程的设计的几点思考
摘 要：城市是一个复杂的人文与自然的复合系统, 是人口、资源、环境和社会经济等要素高度密集的地理综合体。本文结合基本要求、设计原则、设计提示三个层次，来谈谈关于城市轨道交通安全工程的设计的几点建议。
关键词：城市；交通；安全；工程；设计。
城市作为社会文明进步标志之一, 在国家政治、经济及文化诸多方面的作用日益突出, 可以说城市化水平的高低是一个国家文明程度、社会进步和经济发达的重要参数所以大力发展城镇建设, 对城市进行合理而健康的规划和管理极为重要，城市轨道交通安全问题，贯穿于设计、施工、运营等全过程。在城市轨道交通安全问题越来越受到重视的今天，设计作为城市轨道交通安全建造与安全运营的首要环节，设计单位及其广大设计人员，应如何面对轨道交通“安全问题”？本文就此几方面进行探讨。
一、城市轨道交通安全工程的概念
1.1 定义
城市轨道交通安全工程，是影响城市轨道交通安全建造与安全运营的全部工作的总称。
1.2 安全工程的设计范围
安全工程贯穿于各设计研究阶段，这包括：预可行性研究阶段；可行性研究阶段；总体设计阶段；初步设计阶段；施工图设计阶段；后续服务阶段。
1.3安全工程的设计内容
按照“安全及时、预防为主”的方针，在设计中采取有效措施，避免因设计不合理导致城市轨道交通工程在施工和运营中发生安全事故，这就是城市轨道交通安全工程的设计内容。对于下述安全事故，在设计时就应给予充分考虑，以避免或减少事故损失。
1.3.1火灾
在火灾情况下，人员的伤亡，主要有以下几方面：烧死烧伤；高温灼伤；缺氧窒息；烟气中毒；踩踏；不正确逃生方式造成的摔死、摔伤；引发其他并发症等。
1.3.2撞击
撞击事故，包括：车撞车；车撞物；车撞人。
车撞车：追尾事故或乘客列车与其他车辆相撞(当线路不封闭时)。
车撞物：列车与长期性物体相碰，如：在长期性建筑物及构筑物变形、断裂、松动、脱落时，侵入限界，未能及时处理，而导致与列车碰撞或剐蹭；列车与临时性物体相碰。
车撞人：列车与工作人员、乘客、闯入或穿越行车线路者、平交道口抢行者等相碰。
1.3.3电击
产生电击的因素很多，主要有：触及电气设备的带电体(裸露或绝缘破坏)；触及漏电电气设备的外壳(接触电位差超标)；电缆金属屏蔽层感应电压超标等。
1.3.4踩踏
在发生突发客流、突发事件、自动扶梯失控等情形下，处理不当，会造成不同程度的踩踏事故。产生突发客流的因素有：节假日(如北京清明节)、大型群众活动、恶劣气象等。
1.3.5人为袭击等
爆炸、纵火、毒气等。
1.3.6 建筑物垮塌
运营期间，车站、隧道、其他建筑物或构筑物发生垮塌
1.3.7 其他灾害
针对地震等地质灾害、透水、洪水、雨雪风雾、沙尘等，设计应考虑防震、防淹、防洪、防雷、防风等。
1.4 施工期间
城市轨道交通工程，在施工安装期间，也会发生各种各样的安全事故，如：结构开裂、坍塌以及建设项目周边环境出现沉降或坍塌等。施工不当或设计失误会导致这些事故的发生。
1.5设计期间
项目前期决策失误，虽不会直接威胁到人身安全，但会给项目带来财产损失或影响项目经济效益。
二、安全工程的设计原则
主要原则城市轨道交通安全工程的设计，应以下述要求为目标，在正常使用时：
必须防止因乘客使用系统而造成对乘客的伤害与危险；必须防止系统对运营人员及其他人员的伤害与危险;必须防止运营设施及车辆遭受损害与损失。
城市轨道交通车辆和运营设备的选择，必须技术成熟、安全、满足功能、维修方便、经济合理。乘客使用或操作的设备，必须易于识别，设置在便于触及的地方，并保障不当的操作或使用也不会导致系统发生危险。必须为残疾人、老人、孕妇及带领儿童的人在使用该系统时提供安全舒适的措施。应当在轨道线路、隧道及车站站台、站厅、疏散通道、出入口、通风亭、列车车厢内及其他运营场所的醒目位置设置保障城市轨道交通安全运营的各类发光导向、疏散、提示、警告、限制、禁止等安全标志。对于起火风险大的设施必须加以围护，减少可能的火情蔓延；在对火情及有害燃烧气体与热量控制的基础上，应保障有效疏散措施；铺设在地下车站、隧道及车辆上的电缆应不含卤化物，并避免燃烧时产生有毒气体；一旦发生火灾，通风排烟系统应能进入火灾运行模式，以保障人员疏散或灭火。
三、防火设计的重点提示
在城市轨道交通工程的各种灾害中，火灾是首位的。所谓火灾，是指在时间和空间上失去控制的燃烧所造成的灾害。
3.1火源
在城市轨道交通工程中，引起火灾的火源是多方面的，归结起来，主要有以下几种。了解这些火源，将有利于防火设计。
电气火灾：绝缘老化、违反用电规定、电气设备设计或安装不当、过负荷、电气短路等，都可能导致火灾；生活用火引燃：如烟头等引燃可燃物；生产用火引燃：如施工中由电焊、气割、打磨、切割等的火花或其他火种引燃可燃物；人为破坏纵火。
3.2火灾应急处置预案的编制
在系统投入试运行前，设计单位应协助业主单位编制火灾应急处置预案。
3.3建筑防火的设计要素
疏散通道、疏散门、安全出口、疏散用楼梯及自动扶梯、隧道联络通道的设置；疏散能力；设备及管理用房的门至安全出口的距离。
3.4消防给水与灭火装置的设计要素
消防给水系统、灭火器配置、自动喷水(或喷雾)灭火系统、气体灭火系统、消火栓系统
3.5防烟、排烟与事故通风系统的设计要素
机械防烟、排烟设施的设置、防烟、排烟系统与事故通风的功能、防烟分区的划分、设备的排烟能力、排烟设备的耐热能力、送风量的要求
3.6防灾用电、应急照明与疏散指示的设计要素
消防用电的要求、应急照明的连续供电时间、应急照明的设置、疏散指示标志的设置
四、结语
城市轨道交通安全工程的设计工作，需要给与重点关注。这样做的目的在于，强化城市轨道交通安全工程设计的重要性，使城市轨道交通安全工程的设计更加系统化、程序化、规范化。为实现这个目的，只研究设计导则还不够，还应该建立一套安全工程的设计评价体系。
