城市地下轨道交通

城市地下轨道交通（精选11篇）

城市地下轨道交通 篇1

近年来,国内各大城市掀起了建设轨道交通的高潮。笔者有幸参与了沪、津、渝、深等城市轨道交通地下防水设计或咨询工作,积累了一些认识,本文对上述四城市的轨道交通地下工程防水设计作一介绍,并提出个人看法,如有不当,敬请同行专家批评指正。

1 上海市轨道交通地下工程防水设计

上海市是国内城市轨道交通工程建设起步较早的城市之一,目前也是通车里程数最多的城市。上海的地基多为高水位下的淤泥质、粉质及粉砂质黏土。在建设之初,为了解决既要占地范围小、节约造价,又要在施工阶段保持基坑稳定、在使用阶段保证结构的耐久性等矛盾,地下车站大量采用了叠合式衬砌结构,在城市中心地带地下车站还采用了单层衬砌结构。图1和图2即为叠合式衬砌结构及单层衬砌结构的地下车站防水设计示意。

经过十几年的应用实践,证明上海的单层衬砌结构地下车站的渗漏状况普遍较叠合式衬砌结构严重。单层衬砌结构地下车站的防水质量完全取决于地下墙施工质量,但地下墙墙缝的渗漏却至今还没有一个较为完善的解决方案。由于地下墙的混凝土完全为水下浇筑,且地下墙施工期间成槽质量存在大量的不确定因素,因此施工质量(包括混凝土自防水)很难控制。为了弥补地下墙的先天不足,车站结构内侧,先后分别尝试使用“四层刚性抹面”[1]及喷射纤维混凝土等作为结构刚性内防水层[2]。后者无论在施工的可操作性、效率,还是抗渗防漏的效果上均优于前者,但前提条件是地下连续墙无明显渗漏或经堵水处理后无明显渗漏,而且还要处于稳定状态。目前,从结构耐久性角度考虑,除非不得已,基本不再考虑使用单层衬砌结构。

从结构角度看,叠合衬砌结构充分运用了地下墙的结构作用,即在施工阶段充当围护结构,在正常使用阶段充当抵抗水土压力及抗浮的永久结构,适合上海这种地下水位高且对钢筋混凝土结构无腐蚀性的地质环境。大多数叠合衬砌结构车站除了顶板以外,其他主体结构主要以混凝土自防水及接缝防水为主。随着上海轨道交通建设的发展,出现了很多埋深深、地基有承压水或微承压水土层、结构复杂的换乘车站,近年来此类车站的结构底板也出现了渗漏情况。因此,底板的外防水层也正逐步得到重视。

上海轨道交通地下车站的顶板防水层,目前主要还是以防水涂料为主。由于地下工程结构顶板经常会有一些较为复杂的结构构造,诸如上翻梁、斜坡、挡墙等,同时又要考虑防水层与顶板混凝土基面粘结的紧密性,因此应严格防止窜水现象的发生。防水涂料既在结构复杂构造中有良好的施工性,又可以和顶板基面紧密结合,是较为理想的顶板防水材料选择之一。传统的防水涂料以聚氨酯类和聚合物类两大类型为主。聚氨酯类防水涂料的缺点是对基面的潮湿比较敏感,因此施工周期会稍长一些;聚合物类防水涂料解决了潮湿基面施工的问题,但长期浸泡在水中防水性能会有所下降[3]。聚合物类防水涂料适合用于埋深较浅的、结构顶板处于干湿交替的环境。

自粘性防水卷材在较为规则的结构顶板上使用也是合理的。但城市中心地下车站的顶板往往开洞较多,不能大面积同时施工。因此,在上海地铁1号线之后,自粘性防水卷材就再没有大规模使用过。

由于喷涂聚脲技术的逐步成熟及其国家相关标准的制定,喷涂聚脲技术已在轨道交通地下工程中得到大规模应用。上海早在2005年地铁8号线的建设阶段,就开始在地下车站的顶板局部尝试应用,其在防水和缩短施工工期方面取得了令人满意的效果。现在地铁10号线的南京东路站主体结构顶板已经全部完成聚脲喷涂的施工,防水效果很好。但值得注意的是,喷涂聚脲对基面的粗糙度和干燥度要求较高,因此必须配有优质的基层处理剂;同时喷涂聚脲对施工设备、人员的技术要求也较高。

上海轨道交通地下车站结构底板所在土层如果是砂性土或有承压水土层者,则也要施作底板的外包防水层。防水层应优先选择膨润土防水毯和能与现浇混凝土粘结紧密的预铺自粘性防水卷材。由于膨润土防水毯不能上翻至叠合衬砌,因此要做图3所示的底板封边构造处理。

如上所述,上海轨道交通的地下结构由于叠合墙结构构造的限制,均无法采用柔性外包防水层进行全包防水。叠合衬砌的结构中,地下墙与内衬结构之间为刚性连接,且地下墙与内衬墙之间的变形无法协调统一;地下墙对内衬墙的约束,将不可避免地造成内衬墙体竖向裂缝、顶板加腋处斜裂缝等缺陷,所以内衬结构混凝土自防水就显得尤为重要。

早在上世纪80年代上海地铁1号线建设初期,上海就开始了高性能防水混凝土的研究。主要成果有:掺加粉煤灰及粒化高炉矿渣微粉替代部分水泥用量以减少混凝土水化热的“双掺”技术,合理使用“UEA”及“TMS”等混凝土膨胀剂,结合混凝土保温保湿的施工养护来控制混凝土收缩等。

目前,混凝土结构的耐久性已得到广泛重视。2007年,上海轨道交通行业结合《混凝土结构耐久性设计与施工指南》(CCE S01—2004)2005年修订版,制订了《上海轨道交通地下车站与地下区间钢筋混凝土结构耐久性设计通用文件》(以下简称《通用文件》),其核心是将高性能防水混凝土及结构混凝土耐久性有机地结合起来,严格控制混凝土的配比。主要措施有:(1)对上海环境类别作出一个基本的划分,并规定了不同环境须对应不同的混凝土要求;(2)严格控制混凝土的各种原材料;(3)采用“双掺”技术及掺加优质聚羧酸类高效减水剂来严格控制混凝土的胶凝材料(特别是水泥)及水的用量;(4)采用纤维混凝土(包括钢纤维及化学纤维)来控制混凝土的裂缝;(5)加强混凝土的抗渗、耐久性等性能指标的检测。对照今年刚开始执行的《混凝土结构耐久性设计规范》(GB/T50476—2008)来看,《通用文件》非但没有过时,在环境类别的划分、耐久性性能指标的检测等方面还更贴近上海本地的特点,也更有前瞻性。

值得一提的是,在上海地铁十号线的豫园站,还尝试了在结构内衬高性能防水混凝土中掺加水泥基渗透结晶型防水材料,以增强内衬混凝土的长期抗渗能力。水泥基渗透结晶型防水材料通过催化(激活)混凝土中的钙离子,生成枝蔓状的结晶体,结晶体充盈在混凝土的空隙(裂隙)中,使混凝土密实性增加,有效减少混凝土的渗漏,并增强结构的耐久性。当混凝土出现裂缝时,存在于混凝土中的催化剂被激活,使水与裂缝周边的钙离子生成络合物钙离子的结晶体,结晶体的形成对渗水位置具有自修复的功能。经过18个月(约540 d)对豫园站主体结构混凝土渗漏的跟踪观察,证明水泥基渗透结晶型防水材料的催化作用具有长效和重复作用,对混凝土出现的裂缝具有不断激活、不断自愈修复的作用效果。主体结构混凝土裂缝的自愈修复率在80%～87.5%,横缝的自愈修复率在66%～100%,平均为83%。

2 天津市地铁地下工程防水设计

天津市的地下水位及土质情况与上海市非常相似,有所不同的是,天津的地下水对钢筋混凝土结构有腐蚀性,所以天津地铁的地下车站全部采用复合衬砌结构形式,内衬结构外侧均采用柔性防水卷材进行全包防水,见图4。该设计中,柔性防水卷材既是结构的外包防水层,又起到结构外包防腐蚀层的作用,对保证混凝土结构的耐久性有着至关重要的作用。

对于结构外包防水层的选择,天津市地铁工程也经历了一个渐变的过程。早在2002年天津地铁1号线建设初期,虽然新建的地下车站和区间不多(多以既有线改造为主),但大部分新建地下工程的外包防水材料均选用了塑料防水板、三元乙丙防水卷材等不能和混凝土结构粘结或只能点粘和条粘的材料,少量使用了自粘性防水卷材,这对于高地下水位的天津地铁地下工程防水而言,是一个不小的挑战。

到了天津地铁2号线、3号线设计之初,吸取了1号线的经验,全部采用自粘性防水卷材作为地下结构外包防水层。尤其是在2号线红星路站采用了以日本进口的反应型丁基橡胶自粘型防水卷材(合成高分子类)作为外包防水层,真正做到了“预铺自粘”,在结构施工完成后,防水效果良好。

当然,早先“预铺自粘”的概念还比较模糊,各种检测还没有统一标准,与最新颁布的《预铺/湿铺防水卷材》(GB/T 23457—2009)检测要求相差很多。这样,对当时使用的这类材料无法从试验数据上判断其质量的优劣。但到目前为止,用水泥砂浆作为粘结剂与混凝土基面粘结的防水卷材,如果用于高水位的地下结构外防水,其水泥砂浆的变形能力是否能和卷材相匹配、耐久性方面是否也能和卷材同寿命,仍受到质疑。另外,还出现过改性沥青类防水卷材被误作为预铺自粘防水卷材来使用,其问题是,在气温较低的季节施工时,卷材与卷材之间的搭接都发生困难,更谈不上与现浇混凝土之间的紧密粘结了。

在混凝土防腐蚀方面,特别是在防硫酸盐对混凝土腐蚀方面,天津地铁通过在混凝土中掺加含有大量活性SiO2及Al2O3的活性矿物质、防腐剂、高效减水剂等措施,并严格控制混凝土的原材料及基本配合比,来实现结构混凝土的自防水及防腐蚀。

3 重庆市轨道交通地下工程防水设计

重庆市以山地为主,嘉陵江与长江在城中交汇。地质主要以围岩为主,围岩种类齐全、裂隙丰富,地下水分布复杂。重庆市轨道交通工程中的地下车站基本以明挖法施工为主,地下区间隧道主要以矿山法暗挖施工为主,图5—6为典型的重庆市轨道交通地下区间隧道的结构形式。

在防、排结合的山岭隧道中,传统设计采用塑料防水板既作为结构内衬与初衬的隔离、又作为内衬的防水层的情况较普遍。但在重庆,地下水情况复杂,有一般山岭的裂隙水,也有局部恒定水头压力的地下水。在这种情况下,如果采用塑料防水板作为防水层,其卷材接缝众多、焊接质量难以保证、与内衬结构无粘结导致渗漏后易窜水等缺点将显露无疑。

在否定了塑料防水板作为重庆市轨道交通地下工程外包防水层之后,设计提出要选择具备既能隔离结构内衬与初衬,又能直接和现浇混凝土粘结便于矿山法施工的防水卷材。工程最终选择了以高分子自粘性橡胶沥青防水卷材及自粘聚合物改性沥青防水卷材(聚酯胎基)这两类卷材作为重庆市轨道交通地下工程的外包防水卷材。为了加强施工阶段的保护和降低对基面的要求,设计要求在卷材迎水面增加一层复合无纺布,并在相关材料国家标准的基础上增加卷材与现浇混凝土粘结质量的力学性能检测指标。

矿山法施工的地下结构中,由于内衬结构混凝土的模筑主要依赖工程台车完成,因此要实现止水材料的预埋完好就非常困难。针对这一问题,对矿山法施工的地下结构施工缝统一采用了图7所示的防水措施。图7中,遇水膨胀密封胶、预埋注浆管以及两者之间的位置关系等3点特别需要注意[4]。

4 深圳市地铁地下工程防水设计

深圳市地铁地下工程防水设计非常特别。深圳市的地质情况复杂多变,有山岭、硬土、软土,地下水位有高有低,地下水对钢筋混凝土结构局部也有腐蚀性。但也许是移民文化的兼容并蓄使然,有着相类似地质情况的不同线路,由于业主管理、设计总体单位的不同,本文上述城市中地铁地下结构形式及防水模式(除了单层衬砌结构)在深圳地铁防水设计中同时存在。

深圳市地铁地下工程防水设计较为特殊之处在于盾构管片的外防水。考虑到地下水的腐蚀性,盾构管片作为单层衬砌,是国内较早大规模使用外防水、防腐涂料为数不多的城市之一,这对于提高盾构管片混凝土的防水及耐久性有很大帮助。

盾构管片外防水涂层多选择环氧类的涂料。作为国内最先使用盾构管片的上海,也早就研究过管片外防水的问题,曾采用过诸如环氧聚氨酯涂料、水泥基渗透结晶型防水涂料等材料,但均未大规模使用。不过,通过有关试验检测,涂刷外防水涂层的管片混凝土,相对于未涂刷的,其渗透系数、氯离子扩散系数及电通量等均有明显的降低,只是不同材料降低的程度有所不同。

同样受地下水腐蚀困扰的天津地铁,受深圳地铁的启发,也采用了同类型的环氧类涂料作为盾构管片的外防水、防腐措施。不过值得商榷的是,深圳气温常年偏高,较适合环氧类涂料的固化,而天津气温低的时间偏长,应用后能否达到深圳的效果还未有定论。

3)对于地下工程结构的防水投入,各地相差很大。从上海轨道交通的运营来看,尽管是少量的渗漏水,对于软土地基中地下结构的长期影响还是较为明显的,甚至可能直接导致结构的不稳定变形。因此加大对建设阶段的防水投入,比花更多财力用于运营期间对结构的渗漏治理,应该是明智的、事半功倍的。

4)对于变形缝(包括诱导缝、沉降缝、伸缩缝等)的防水措施,各地差异不大,限于篇幅,本文就不加赘述。

5 结语

1)各地的水文、地质情况、气候各不相同,防水材料的生产、供应情况也有区别,因此各地轨道交通地下工程还是要因地制宜、做好各自有地方特色的防水设计。

2)目前,防水材料发展日新月异,如何甄别防水材料的优劣、正确使用好不同的防水材料,是对工程防水设计提出的更高要求。

参考文献

[1]朱馥林.地下防水工程施工与验收手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2006.

[2]张勇.喷射纤维混凝土作为刚性内防水层的工程运用[J].中国建筑防水,2007(5):21-24.

[3]吴明.防水涂料使用中应慎重考虑的问题[J].中国建筑防水,2009(8):2-5.

[4]张勇.重庆市轨道交通地下工程防水设计概述[J].中国建筑防水,2009(4):30-34.

城市地下轨道交通 篇2

【关键词】城市轨道交通；融资

1.世界城市轨道交通

轨道交通系统包括：快速铁路、地下铁道、轻轨三种形式。快速铁路连接城市郊区与中心区，在郊区采取全立交的地面或高架方式，进入市中心区后进入地下运行。

1.1地下铁道

地下铁道是一种独立的有轨交通系统，不受地面道路情况的影响，能够按照设计的能力，快速、安全、舒适地运送乘客，能够满足大运量的要求。

1.2轻轨交通

轻轨交通是一种中等运量的城市轨道交通客运系统，运量在地铁与公共汽车之间。车型和轨道结构类似地铁，运量较地铁略小的轻轨交通称为准地铁；另一类为运量比公共汽车略大，在地面行驶，路权共用的新型有轨电车。

有轨电车以钢轮和钢轨为走行系统的交通方式，车辆的牵引动力为电力。是一种比较经济的客运方式。线路可以为地面、地下和高架。与地面道路可以部分混行，也可以完全隔离。世界上第一辆有轨电车是1881年德国柏林工业博览会期间展示的一列3辆电车编组的小功率有轨电车，只能乘坐6人，在400m长的轨道上往返运行。

2.我国城市交通现状及存在问题

当前，全国大中城市普遍存在着道路拥挤、车辆堵塞、交通秩序混乱的现象。概括起来，目前我们城市交通主要呈现出下列特点和问题：

（1）城市规模逐步扩大，运输压力沉重。改革开放以来的20多年，我国取得了持续高速经济增长和大规模城市化的辉煌成就。城镇化水平从1978年的17.9%提高到2002年的39.1%，年均增长0.88个百分点。而大量人员出行和物资交流频繁，使城市交通面临着沉重的压力。

（2）机动车增长加快，道路容量不足。最近几年城市机动车增长速度迅速，轿车、客车、面包车以至于摩托车增幅年平均在15%以上。而与之对应的人均道路面积一直处于低水平状态，虽然近十年已经有了较快发展，人均面积由2.8平方米上升到6.6平方米，仍赶不上城市交通量年均20%的增长速度。

（3）路网不合理，交通管理水平低下。我国现有城市路网一般都是密度低、干道间距过大、支路短缺、功能混乱，属于低速的交通系统，难以适应现代汽车交通的需要，交通控制管理和交通安全管理的现代化设施不能满足现实的需求。

（4）公共交通萎缩，出行结构不合理。从80年代后期开始，城市公共汽车交通持续萎缩，从运营效率到经营管理，从服务水平到经济效益，出现了全面的衰退。虽然公交车辆和线路长度增长许多，但公交车辆的运营速度不断下降，新增的运力被运输效率下降所抵消。由于公共交通受到冲击，被转移出来的乘客便要寻找其它出行方式，加剧出行结构的不合理。

3.城市轨道交通优势

城市轨道交通包括地铁、轻轨、单轨交通和磁悬浮交通等系统， 它们都能为居民提供优质快速的交通服务。地铁和轻轨交通具有客运量大、速度快、安全、正点、污染小、低能耗、乘坐方便舒适等优点，已被世界城市居民所认同， 通常称之为“绿色交通”， 其优势非常明显。

3.1运量大

地铁和轻轨是容量较大的交通运输工具， 大载客的地铁车厢， 每辆额定载客量为310人， 超员为410人， 编组采用每列6辆。中载客的轻轨铁路车厢， 每辆额定载客量为202人， 超员为224人， 编组采用2～4辆。据测算， 地铁单向高峰每小时载运30000～90000人次， 轻轨单向高峰平均每小时客运量10000～30000人次， 有轨电车和公共汽车单向高峰平均每小时载客量低于10000人次。地铁和轻轨受天气影响较小， 可以不分昼夜的全天候服务。

3.2速度快和正点率高

地铁和轻轨通常实行全隔离或大部分隔离的措施， 列车运行受外界干扰少，因而正点率高。国内地铁列车的最大行驶速度为120km/h， 运营速度为30～40km/h。轻轨线路受坡度、转弯半径等的限制， 最大行驶速度45km/h， 运营速度25～30km/h。

3.3污染少

交通运输排放的废气是大气污染的主要来源， 而城市废气的主要排放源是汽车。地铁和轻轨采用电力牵引， 污染少。而且地铁车站和线路深埋于地下， 振动的噪声对于外界的干扰较少。轻轨车辆采用了弹性车辆， 车轮上装有“旋转圆盘”， 可吸收车辆通过曲线时的噪声。在轨道上采用长距离无缝线路， 同时在轨道两侧设置了隔音板。轻轨的车速在50km/h 时， 两侧7.5m 处的距离以外噪声在76～80dB 范围内， 小于公共汽车的噪声。

3.4方便舒适

列车的发车间隔时间是衡量列车的方便性指标之一。地铁的发车时间间隔为2min，具备保护模块轻轨车辆的发车时间间隔为2.5min，发车间隔时间非常短， 给人们出行、工作、购物和生活带来了极大的便利。

3.5安全性好

所有的地铁系统都是封闭运行的（即完全专用通道）。轻轨系统也有自己的专用通道， 交叉干扰少， 因而安全性比公共汽车和有轨电车要好。

4.我国城市轨道交通建设的融资方法

北京地铁一线、环线及天津地铁是在计划经济时期建设的， 建设资金全部由中央政府承担。上海地铁1 号线共利用外资3194亿美元（以德国政府贷款为主，约占总资额的40%左右），其余部分地方政府自筹。上海地铁2号线一期工程采用三三制，即利用国外贷款约三分之一，市政府承担三分之一，沿线区政府承担三分之一。借鉴国外轨道交通建设的融资方式，我国在今后的建设中主要可以考虑以下几种渠道。

（1）政府财政投资。地方政府的财政投资应成为城市轨道交通建设资金中最稳定的、最可靠的组成部分。它主要来源于工商税、城市维护建设税、公用事业两项附加费、土地转让金和使用税、迁入人口增容费和铁路建设附加费等。

（2）土地开发收益。通过转让轨道交通沿线的土地使用权或将此土地从事房地产开发，也可获得建设资金，它可以弥补建设资金不足，但可靠性不高。广州1号线已将土地有偿转让作为筹资渠道之一。

（3）贷款。贷款又可分为外贷和内贷。外贷包括国际金融组织（如世界银行、亚洲开发银行、日本海外协力基金等）的长期低息贷款、外国政府的长期低息贷款或出口信贷，以及外国的商业贷款。内贷包括发行地铁或市郊铁路债券、向商业银行贷款等。

（4）BO T .曼谷的地铁以及马来西亚南北高速公路都成功地实现了BOT 的引资方式，我国也可进行尝试。

5.政策、法规对城市轨道交通建设融资的保证

（1）政策法规的保证。1995年6月，国家计划委员会、国家经济贸易委员会、对外经济贸易合作部联合发布了《指导外商投资方向暂行规定》。同年7月，国务院发布了《设立境外中国产业投资基金管理的办法》。在这些规定里都明确规定了外商在华进行交通基础项目投资的具体操作方法，其中也包括了一些优惠政策。

（2）税收减免政策。从建设初期开始，政府就有各项税收优惠政策，如进口设备时免关税；运营期的初期免收所得税和其他城市维护建设税等各项税费；后期若干年减收一定比例的所得税。

（3）财政补贴。由于轨道交通项目的社会公益性，企业经营很难盈利，因此在运营期内政府仍对运营公司有一定的财政补贴。补贴的数额依各个国家而定，有的国家进行全面补贴，即亏损多少补贴多少，有些则依亏损额进行一定比例的补贴，这种做法的优点是能够促进工作的积极性。

6.加快发展城市轨道交通

6.1轨道交通建设必要性

现代城市在一天的客运高峰期间，旅客高度集中、流向大致相同的客流现象已很普遍，低运量的交通工具已远远不能满足民众出行的需要。而相对于其他公共交通方式，城市轨道交通具有：用地省，运能大，节约能源、对环境的污染小、人均噪声小，乘座安全、舒适、方便、快捷等特点。

现代城市需要有一个与其现代化生活相适应的现代化交通体系，要形成一个与城市发展布局高度协调的综合交通格局。要把长远规划目标同近期调整改善结合起来。近期应做好与城市交通量基本相适应的道路网络系统，逐步改善常规公共交通的服务管理质量，有机地配合好综合交通规划，拓展空间利用条件，重点发展以轨道交通为骨干的公共交通网络，积极引入具有大、中客运量的地铁和轻轨交通方式。

6.2轨道交通发展现状与展望

近10年来，我国许多大城市都纷纷策划修建大、中运量的地铁或轻轨交通项目。已有20多个大城市都不断投人大量人力和物力，进行了不同程度的轨道交通项目建设前期工作和可行性研究。

【参考文献】

[1]世界轨道交通.

[2]中国城市轨道交通.

城市地下轨道交通 篇3

2016年4月20日晚24时,2016年5月14日凌晨1时,分别在北京地铁5号线宋家庄站和14号线金台路站开展火场排烟实地模拟测试。

1 实地测试站点火灾排烟系统介绍

1.1 5号线宋家庄站火灾排烟系统介绍

北京地铁5号线宋家庄站为地下两层侧式车站,其通风空调系统采用集成闭式系统,即车站公共区空调送、回排风机兼做车站公共区排烟风机,车站公共区送、回排风机兼做相邻区间隧道的火灾排烟风机,回排风道兼作排烟风道。

(1)防烟分区。5号线宋家庄站公共区划分为4个防烟分区:站厅划分为2个防烟分区,面积均为1 710m2;站台层划分为2个防烟分区,面积均为1 800m2。

(2)排烟系统。车站公共区通风空调系统设计为双风机系统,车站送、排风机(ZSF和ZPF)与隧道事故风机合用。车站送、排风机兼作车站公共区的排烟风机,送、排风道兼作车站排烟风道。站厅层发生火灾时,关闭空调水系统,转换车站公共区通风空调系统进入火灾模式。开启车站相应防烟分区的车站排风机,关闭站台层通风管,形成站厅层排烟、出入口自然进风的局面。站台层发生火灾时,关闭空调水系统,转换车站公共区通风空调系统进入火灾模式。车站两端的车站送风机反转运行,通过车站两端的区间风阀对站台排烟;车站两端车站排风机进入排烟工况,通过站台轨顶风道(部分车站设有集中排风道)进行排烟。形成火灾站台层排烟,出入口、楼梯口自然进风的局面。固定排烟风机采用大型轴流风机,功率为110kW,风量为252 000 m3/h,基本情况如表1所示。

(3)其他排烟系统。宋家庄站还设有附属用房区域排烟系统、出入口排烟系统、冷冻站排烟系统等,属于常规火灾排烟系统。

(4)排烟系统的控制。北京地铁5号线火灾排烟系统由FAS(火灾报警系统)控制,当两个点式火灾探测器报警、一个点式火灾探测器报警和一个手报报警时,FAS系统根据报警部位自动发出火灾排烟指令,通风系统按指令动作,进入火灾模式。

1.2 14号线金台路站火灾排烟系统介绍

北京地铁14号线金台路站为地下两层岛式车站,其通风空调系统采用集成闭式系统。14号线金台路站公共区划分为3个防烟分区,其中站厅划分为2个防烟分区,A端(包括2号换乘通道)面积为1 734m2,B端面积为1 320m2;站台层划分为1个防烟分区,面积为1 830m2,配备的4台排烟风机由车站送、排风机兼用,风量均为60m3/s。排烟系统及控制与地铁5号线宋家庄站类似。固定排烟风机选用大型轴流风机,功率90kW,风量216 000m3/h,基本情况如表2所示。

2 测试使用的移动排烟装备技术参数

(1)移动排烟机(燃油式)。主要用于增加救援现场能见度、冷却救援阵地空气、降低有毒烟气浓度。其负压排烟风量约10 000m3/h,正压送风风量约20 000m3/h。

(2)移动排烟车(泡沫车加载)。主要用于排除地下建筑物和密闭空间内的烟雾或有毒气体。其正压送风风量可达35 000m3/h,负压排风风量19 000m3/h。

(3)移动排烟车(涡轮风压式)。主要用于地下、大跨度空间、石油化工灾害现场的灭火和排烟。负压排风距离大于等于200m,正压送风距离小于200m,最大风量800 000m3/h。在单风筒延伸情况下,最大送风量和最大排风量理论值均为96 000m3/h。

3 5号线宋家庄站测试情况与结果分析

3.1 5号线宋家庄站测试情况

实地测试项目包括排烟车与移动排烟机联用排烟、地铁站固定排烟设施排烟两项内容,两项内容分开测试。

(1)热烟测试概况。通过热烟发烟装置模拟站台火灾,测量风速、烟气浓度。共设置两种工况:工况1为启动移动排烟设备,不启动地铁固定通风排烟系统;发烟物为8L酒精,100块烟饼。工况2为单独启动地铁固定通风排烟系统;发烟物为2L酒精,30块烟饼。

(2)移动排烟装备部署情况。现场测试共使用排烟车2部,机动排烟机26台。其中,20台移动排烟机排烟,自下而上经站台楼梯口、站厅至通道出口,负压排风。同时,一部排烟车沿站台楼梯口排烟;6台移动排烟机沿站台另一楼梯口自上而下至站台,正压送风。同时,1部排烟车送风至站厅。

(3)固定排烟设备动作情况。5号线宋家庄站4台风机(ZSF-I、ZSF-II、ZPF-I、ZPF-II)开启排风状态;防火卷帘门未参与动作。

3.2 测试理论基础

在4m宽、4m高的通道内分别模拟测试距离移动排烟机10、15m处的风速。测试结果为:距离10m处最高风速为1.5m/s,距离15m处最高风速为1m/s。参考地铁设计标准:当车站站台发生火灾时,应保证站厅到站台的楼梯和扶梯口处具有不小于1.5 m/s的向下气流。据此,测试方案中移动排烟机摆放距离定为10m间隔,确保排烟时风力能够连续接力,达到最低风速要求。

3.3 测试结果

3.3.1 烟气浓度

(1)工况1:启动移动排烟设备。烟气浓度测点位置:距发烟点水平距离10m,距地面高度约为3m;开始发烟时刻约为12时27分0秒,发烟持续时间约为900s;该测点检出烟气浓度值时刻为12时30分14秒;地铁风机启动时刻为12时36分10秒。记发烟时刻为0时,自烟气浓度检出时刻至烟气浓度检测结束时刻,该测点烟气浓度(CO体积分数)随时间变化趋势,如图1所示。可以看出,单独启动移动排烟设备的情况下,该测点浓度持续增高;由于地铁风机启动至满负荷需要一定的时间,烟气浓度在其启动过程中持续增高,但随后快速下降。

(2)工况2:单独启动地铁固定通风排烟系统。烟气测量位置不变,同工况1。由于地铁站台顶部为格栅,格栅上方为高度1m的蓄烟层,开启地铁固定通风排烟系统后,烟气基本蓄积在格栅上方,导致距地面3m处无烟气,测点及其以下高度烟气浓度(CO体积分数)为0。

3.3.2 断面风速

整个实验对站台与站厅间南、北侧楼梯及移动排烟车送风口及其5m外风速进行测量,其结果如表3所示。

(1)工况1:启动移动排烟设备。结合在移动排烟车送风口及距其5m外的测量结果,可推测:在单独启动移动排烟设备工况下,测点处设置移动排烟设备是导致所测风速值偏高的原因。北侧楼梯测量结果,如图2所示。

(2)工况2:单独启动地铁固定通风排烟系统。单独启动地铁风机的工况下,未能达到GB 50157-2013《地铁设计规范》关于站台发生火灾时,站台与站厅间楼梯和扶梯口处形成1.5m/s向下气流的要求。其测定结果如图3所示。

3.4 分析结论

通过实地测试,初步结论为:地铁站固定排烟设施排烟效果较为明显,移动排烟装备排烟效果不佳,不适合在地铁站等大体量空间内使用。建议地铁站排烟以固定排烟设施为主,移动排烟装备为辅,能达到较好的排烟效果。具体结论为:

(1)单独启动地铁风机的工况下,未能达到《地铁设计规范》关于站台发生火灾时,站台与站厅间楼梯和扶梯口处形成1.5m/s向下气流的要求。

(2)单独启动移动排烟设备可以满足《地铁设计规范》关于站台发生火灾时,站台与站厅间楼梯和扶梯口处形成1.5m/s向下气流的要求。

(3)由于烟气向上扩散速度较快,迅速在站台顶部形成蓄烟层,地铁固定通风排烟系统排烟口在顶部,且其功率较大,故其排烟效果良好。

(4)虽然移动排烟设备总功率较大,但由于各个排烟机使用时串联分布,单位空间内实际功率(排风量)较小,加之设置在地面,且无密闭排烟通道,难以形成有效的气流断面,产生的气流结构较为紊乱,导致排烟效果不明显,不宜单独作为地铁排烟的主要设备。

(5)地铁固定排烟设施在站台或站厅发生火灾进行排烟时,一般为排风工况,所有通道(含隧道)用来补风使用,出入通道为疏散通道,需要正压送风,方便被困人员迎风疏散。因此,不能使用移动排烟装备进行负压排烟,否则与地铁的内部排烟大循环相悖。

(6)单独启动移动排烟设备排烟效果不佳。因此,移动排烟设备在地铁固有通风排烟系统可正常开启的情况下,应设置在主要出入口作为正压送风辅助设备使用。

(7)当地铁站(地下)内发生火灾产生烟雾时,排烟行动关键在于启动站厅、站台内及列车通行区间的固定排烟设施,才能达到快速排除烟雾、快速组织人员救助及灭火救援的效果。消防部队现有排烟装备只适用于有限空间及狭小孔洞的排烟行动。

4 14号线金台路站测试情况与结果分析

4.1 14号线金台路站测试情况

实地测试项目包括开启地铁站站台层排风、关闭站厅层回排风管和开启站厅层送风、站台层排风排烟两项。

(1)热烟测试概况。通过热烟发烟装置模拟站台火灾,设计工况1为4台风机排风,工况2为2台排风、2台送风。选用的燃料为浓度75%的医用酒精2L,发烟材料为烟饼。测量的参数为风速、烟气浓度。风速测点位于面向善各庄方向的轨行区;烟气浓度测点位于面向善各庄方向的轨行区,测点垂直地面投影点与向善各庄方向的轨行区左端门距离L1、右端门距离L2,与屏蔽门距离H1,与对面屏蔽门距离H2。风速及烟气浓度测点布置,如表4、表5所示。

(2)固定排烟设备动作情况。14号线金台路站4台风机(ZPF/A、ZPF/B、ZSF/A、ZSF/B)首先开启排风状态;第二次测试2台风机(ZPF/B、ZSF/B)开启送风状态,2台风机(ZPF/A、ZSF/A)开启排风状态;换乘通道防火卷帘门均参与动作。

4.2 测试结果

4.2.1 烟气浓度

记发烟时刻为0点。测试结果如图4、图5所示。

工况2条件下,两台排风风机和两台送风风机在109s全部启动后,测点1、2的烟气浓度持续增高,直到150s发烟停止后才开始降低;工况1条件下,4台排风风机在404s全部启动后,测点1、2的烟气浓度迅速下降至0。

4.2.2 断面风速

记风机全部启动时刻为0点。测试结果如图6~图8所示。工况1条件下,4台排风风机全部启动后,测点1、2、3处的平均风速均在1.5m/s以上;工况2条件下,两台排风风机和两台送风风机全部启动后,测点1、2、3处的平均风速均在1.0m/s以下。

4.3分析结论

(1)工况1。4台风机排风,可以满足《地铁设计规范》关于站台发生火灾时,站台与站厅间楼梯和扶梯口处形成1.5m/s向下气流的要求。

(2)工况2。2台风机送风和2台风机排风,未能达到《地铁设计规范》关于站台发生火灾时,站台与站厅间楼梯和扶梯口处形成1.5m/s向下气流的要求。

(3)4台风机全排风(工况1)达到的排烟效果,优于2台风机送风、2台风机排风(工况2)的排烟效果。

参考文献

[1]GB 50157-2013,地铁设计规范[S].

[2]王丽晶,傅建桥.移动式排烟装备在地铁火灾中的应用研究[J].消防科学与技术,2005,24(5):592-595.

[3]梁晖.地铁火灾防排烟设计探讨[J].中国安全生产科学技术,2010,6(6):119-122.

[4]苏立勇.地铁车站防排烟系统设计刍议[J].暖通空调,2005,35(8):91-93.

[5]陈阳寿.地铁列车火灾烟气运动规律探讨[J].消防科学与技术,2013,32(1):36-40.

[6]孙晓乾,于芳.地铁换乘站火灾排烟模式和气流组织策略[J].消防科学与技术,2013,32(4):370-373.

[7]常磊,史聪灵,涂旭炜.地铁岛式车站火灾排烟模式的计算与验证[J].消防科学与技术,2010,29(8):664-667.

城市地下轨道交通 篇4

城市轨道交通建设前期工程的投资控制浅析

【摘要】本文概述了城市轨道交通项目的发展情况和建设内容，简要说明前期工程的内容、特点和投资情况，着重分析前期工程投资控制的现状，并据此提出若干解决对策，达到前期工程费用合理可控的投资目标。引言

1.1 城市轨道交通项目概述

随着国民经济的快速发展，大中型城市的交通状态日趋严峻，车辆堵塞已经成为城市的发展瓶颈，由此引发了能源损耗、大气污染和效率低下等各类社会经济问题，严重制约了城市的可持续发展之路。

为了化解上述城市症状，各个城市积极探索解决之道，其中城市轨道交通因其安全、高效、节能、环保等特点而占据一席之地。经过多年发展，城市轨道交通已经形成以地铁作为主导，轻轨作为辅助，单轨、直线机电、磁悬浮等进行补充，而多种类型并存的交通体系。

由于城市轨道交通能够有效化解城市交通堵塞，引导区域发展和客流流向，受到各个大中城市的极力推崇。目前，全国已有30余个城市正在建设或者筹建城市轨道交通项目，规划新建总里程近2500公里，总投资达上万亿元。除北京、上海、深圳等老牌地铁城市外，苏州、无锡、宁波、南昌、昆明、南宁、石家庄、大连、青岛等城市也

加入了地铁俱乐部之中。

1.2 城市轨道交通建设内容

城市轨道交通项目由于专业繁多、技术复杂，是一个庞大的系统工程，建设工作难度相对较大。究其建设施工而言，主要阶段及其工作内容包括前期工程、土建工程、机电工程、设备工程、轨道工程、装修工程、绿化工程等；并在所有工程最终完工之后，全线进行联合调试、试运行和试运营等。

从上述建设施工阶段能够看出，前期工程是城市轨道交通项目建设的始发站，只有前期工程完成具备条件之后，才能进行最重要的土建工程施工。土建工程完工之后，方可提供机电工程施工条件和设备工程安装界面，为后续的轨道工程、装修工程等打下良好的工作基础。

前期工程简述

2.1 前期工程内容

前期工程作为城市轨道交通项目建设的重要内容，其名词概念目前并无清晰的定义，更多源于工程建设之中约定俗成的说法。前期工程的功用主要为后续土建工程创造施工条件和工作界面，促进城市轨道交通项目顺利建设。

前期工程的具体内容随着城市和线路的差异而略有不同，但其核心内容相对统一，一般包括：建（构）筑物保护、管线保护、管线拆除、管线改移、临时用地及地上物拆除、交通导改、临电接口、临水引入、商业补偿等工程或事务。

2.2 前期工程特点

与房屋建筑或者市政工程的前期内容相比，城市轨道交通项目建设规模较大，通常长约20至40公里，多为地下和高架工程，穿越多个行政区域，在城市中呈带状蜿蜒布设。鉴于上述情况，其前期工程的特点如下：

一是涉及专业繁多，情况极其复杂。常见专业如：道路交通、房屋建筑、桥梁通道、河道湖泊、铁路、高速公路、给水、雨污水、燃气、热力、电力、电信、有线电视、广播、园林绿化等。

二是随同线路走向呈现带状分步，跨越多级行政辖区，如区政府、街道办、居委会等。由于各级政府指导方针和工作力度不一，前期工程的协调统一的难度极大，致使城市轨道交通项目建设速度不一，有的区段施工热火朝天，有的区段则是寸步难行，从而影响了工程的整体进展。

三是涉及众多权属、管理和使用单位，致使前期工作进展缓慢，难度倍增。如B市前期工程粗略统计即有20余家权属和使用单位，如园林局、交通局、自来水公司、污水厂、电信公司、有线电视公司、铁路局、公路局、河湖处、公园、收费停车场、公交公司、燃气公司、热力公司等不一而足。

四是多为地下工程，施工拆改难度极大，由此波及的周围居民数量较多。前期工程的施工方案需要慎重对待，保证科学合理，并在施工期间尽力减少环境影响和妥善处理居民关系，创造和谐的施工局

面。

五是对城市轨道交通项目的工期影响极大。有的线路因为前期工程没有打开局面，一拖再拖，轻松影响工期数月甚至半年之久，为轨道交通项目如期竣工造成非常大的压力。

2.3 前期工程投资

前期工程包括数十项工作内容，每项工作的费用均是价值不菲，少则数百万元多则几千万元，整条线路的前期合计费用更是非常高昂。综合分析多条线路的投资情况，前期工程投资所占城市轨道交通项目总投资的比重为10%左右。

如B市地铁9号线长约16.5公里，全线基本属于地下线路，建设周期约为5年，静态投资约为110亿元；动态投资约为128亿元。其前期工程包括临时用地和地上物拆除、交通导改、市政道路破复、空洞勘测、管线改移、既有建筑物加固、既有线及既有管线加固、商业补偿、河道改移等，总体费用约为16亿元，约占动态投资的 12.5%。

前期工程投资控制现状

3.1 行业垄断保护，进入机制僵硬

在现有建设管理模式之下，前期工程涉及的专业多为垄断性行业，如电力行业、燃气行业、园林绿化、热力行业、交通导改、自来水公司、雨污水厂等。上述行业由于历史原因以及经济考虑，通常成立了自有或下属的施工队伍，由其负责本行业的专业工程的施工和维修养护等。

城市轨道交通项目沿线施工时，不可避免地触及上述前期专业需要进行拆除或者改移等。由于行业的垄断保护，导致外围的施工单位进入机制僵硬。同时，内部的施工单位将会想方设法阻止外围单位进入，如设立行业许可证，强行上岗培训、设置验收障碍，拒绝接收管理等，致使外围单位即使勉强进来施工也会无法验收使用，从而造成工期延误和项目投资浪费。

3.2 权属指定承包，价格谈判困难

前期工程的发包承包模式杂乱无序，基本处于无人监管状态。部分行业的权属单位尚能按照招标投标法的规定，在行业内组织招标投标工作并确定中标人；更多的权属单位则为无论投资大小均是直接指定承包单位，由其统一负责前期专业工程的拆除改移等。

鉴于权属单位及其下设施工单位的强势介入，城市轨道交通项目的前期工程价格几乎缺乏有效的谈判定价制度。一个前期工程，多由建设单位向权属单位报请处理方案，并在多方协调之后方能通过，然后再由权属下设施工单位自由报价。由于建设单位处于弱势，价格谈判非常困难，往往虚有其表，无法有效地降低前期工程的投资成本。

3.3 缺乏统一标准，清单组价随意

前期工程由于专业众多，加之各个专业和各权属单位之间缺乏统一的规范标准，如工程量清单编制依据不同，工程量计算规则或者列项不同，费用或费率标准不同，定额依据不同等，造成工程量清单编制和组价工作的随意性较大，无法达到标准化的投资控制目标。

如同为管线的同等规模检查井，有的专业按“座”统一列项，按照建筑工程定额组价计算；有的专业则是分为几个分部分项工程（土方、混凝土、钢筋）等分别列项，按照市政工程定额组价计算。从列项、数量和组价计算过程分析，不同专业同一项目的精度和组价的合理性可见差异，部分同类项目的最终价格竟然相差数倍，严重影响了前期工程的投资精确性。

3.4 设计施工一体，扩大前期费用

依据目前城市轨道交通的前期工程情况分析，设计和施工往往由一家行业内部的单位统一负责实施。设计施工一体化本意在于进行设计优化降低施工成本，然而由于行业的垄断属性，此举反而进一步扩大了前期工程的投资费用。

由于前期工程的设计和施工均由一家单位或者具有关联关系的单位实施，在缺乏有效监督和控制的情况下，设计单位通过提高项目建设标准、增加措施项目或者随意修改设计图纸数据等，以使施工单位获得了不当的超额利润，致使城市轨道交通项目蒙受了不必要的投资损失。

3.5 过程支付失控，结算存在问题

前期工程由于相对土建工程而言，其费用金额相比较小，从而其计量和支付过程的监督和审查相对较弱。此外，由于权属单位的默认或者支持，下设的施工单位往往在关键环节挟持建设单位，要求拨付多少款项之后方能继续施工，从而造成计量和支付过程失控。

前期工程的结算同样存在大量的问题，一是结算资料混乱，各项报告和证据之间缺少有效的支持关系；二是工程数量的计算数据胡乱编制，虚报水份巨大；三是设计变更没有依据，没有发包人或监理人的许可，设计图纸可以随意修改；四是现场洽商单杂乱无章，没有按照一定的顺序进行整理归档，普遍缺乏当事人的签字或者日期，或者事后补签；五是一些结算资料事后补充，与现场情况不符，经不起推敲；六是索赔理由无法成立，索赔程序和时效处理不符合同约定。

前期工程投资控制对策

4.1 打破行业垄断，加强市场竞争

前期工程应当参考房屋建筑工程、市政公用工程、公路工程的管理模式，打破行业垄断，消除进入壁垒，如此方可引入行业之外的强大施工队伍，促进行业技术水平和施工水平的提高，淘汰技术落后或者实施成本高的工艺工法，从而保证了行业的健康发展。

由于打破行业垄断，进入的施工单位数量大增，将会进一步地加强行业内的市场竞争，届时前期工程的投资控制将会变得合理可行

4.2 引入投标机制，价格合理可行

《工程建设项目招标范围和规模标准规定》（国家发展计划委员会令第3号）第七条规定达到下列标准之一的，必须进行招标：

（一）施工单项合同估算价在200万元人民币以上的；

（四）单项合同估算价低于第（一）、（二）、（三）项规定的标准，但项目总投资额在3000万元人民币以上的。

城市轨道交通项目的前期工程，每个专业动辄数百万元，即使不足200万元，但因满足第（四）项3000万元的要求，依然应当按照法律规定组织招标投标工作。通过引入投标机制，施工单位通过一定范围的竞争，报价将更具有合理性和可行性，在合同履行时将更具有生命力。

4.3 编制前期定额，统一费用标准

城市轨道交通项目的建设单位，为能统一各条线路的前期工作费用标准，促进同一时期的同类项目的价格基本相当，可以组织工程造价咨询公司、前期工程实施单位编制企业定额，纳入各类前期专业，分门别类地编制定额细目。

同理，建设单位可以根据工程经验和其他费用标准，组织人员测算各类前期专业的费用项目，如不同情况下的措施费用（夜间施工费用、二次搬运费用、设备进出场费用、成品保护费用等等），特殊的机械台班费用，材料消耗水平，以及各类专业的造价指标等，便于宏观控制前期工程的投资合理性。

4.4 规范设计施工，强调履约检查

国家住房和城乡建设部正在推行设计施工一体化，前期工程无疑具备良好的实施条件，应当紧跟时代步伐，研究相应的管理方案，从而从制度上规范设计和施工一体化的行为。

此外，城市轨道交通前期工程的各方参建单位均应加强履约检查，按照约定处理合同事宜。施工单位应当遵循合同约定，依据一定

的程序提请设计变更、索赔、调整合同价格等，即要追逐企业利润，也应维护他人的合法权益。

4.5 加强结算审查，配合审计稽察

前期工程的施工单位应当做好日常资料的整理归档工作，避免事后补签，同时建立各项资料台账，保证结算资料的准确性和完整性。

建设单位应当加强前期工程的结算资料审查工作，对于不满足规范标准的报告资料不能放行，对于不满足合同约定的前期工程费用不能批准，切实做好前期工程的结算审查，尽力压缩结算中的虚报水份，保证前期工程投资的真实、科学、合理等。

城市轨道交通工程由于关系重大，各级审计和稽察工作随同项目建设同期进行。前期工程的施工单位应当主动配合审计和稽察机构，对前期费用的计量、支付、结算等过程中的情况进行解释澄清，并应按照审计和稽察结果清算前期工程投资费用。

结论

前期工程作为城市轨道交通项目的重要环节，所占投资费用的比例相对较高。为了有效控制前期工程的投资费用，解决目前杂乱无序的状况，需要建设行政部门、权属单位、建设单位和施工单位的共同努力，通过打破行业垄断，引入招标投标机制，编制前期定额和费用标准，规范设计施工行为，加强结算审查等系列措施，逐步达到前期工程费用合理可控的投资目标。

参考文献：

[1]盛琳，浅谈市政工程建设项目的前期准备，科技信息，2010（27）。

城市轨道交通信号系统探究 篇5

关键词：城市轨道交通；信号系统；构成；方案；方式

中图分类号：U284 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）24-0086-02

随着我国城市人数的急剧上升与车流量的大量增加，大部分城市交通负荷越来越重。在城市发展中，城市轨道交通作为城市交通的重要组成部分，其应用范围的不断扩展，已经成为解决城市交通压力的重要方式，城市轨道交通主要具有便捷、安全、舒适等优势，因此，越来越多的城市开始进行城市轨道的建设。目前城市轨道交通主要包括：地铁与轻轨，为了确保城市轨道运输的有效性及安全性，必须采用技术含量高的信号控制系统对城市轨道交通进行控制，在整个城市轨道交通系统中城市轨道交通信号系统是体现轨道交通运行安全、高效的关键部分。基于此，城市轨道交通工作人员必须了解城市轨道交通信号系统的构成因素、传送方式等，只有熟练掌握信号系统的规律及原理，才能确保人们出行的安全性。

1 城市轨道交通信号系统的构成

城市轨道交通信号系统主要由列车自动控制（ATC）系统、联锁设备、轨道电路等组成。

作为城市轨道交通信号系统最重要的组成部分，列车自动控制（ATC）系统主要功能就是对行车指挥及列车运行自动化的一种最大限度地实现，同时起到确保列车安全运行及提高运输效率的作用，只有这样才能降低工作人员的工作量，对城市轨道交通的通行能力进行充分发挥。

ATC（automatic train control）系统主要有三部分构成，包括：列车自动防护（ATP—automatic train protection）、列车自动运行（ATO—automatic train operation）及列车自动监控（ATS—automatic train supervision）。

ATP系统分为轨旁ATP和车载ATP，负责对列车的运行进行保护，对列车进行超速防護、车门监督和速度监督，保证列车的安全间隔。

ATO系统分为轨旁ATO和车载ATO，其应用的主要目的就是对“地对车控制”的一种实现，就是实现地面信息对列车运行情况的一种良好控制，并送出车门和屏蔽门同步开关信号。

ATS系统主要有两部分中央ATS与车站ATS，其应用的主要目的就对列车运行监督及控制，包括：列车运行情况和设备的集中监视、自动排列进路、自动列车运行调整、自动生成时刻表、自动记录实际列车运行图、自动进行数据统计以及各种报表的自动生成，辅助调度人员对全线进行管理。

联锁设备有中央联锁系统和车站联锁计算机，主要对室外设备信号机和道岔进行控制，排列列车进路并传送进路信息给轨旁ATC设备。

轨道电路主要用于传送轨道电路信息和ATP报文信息。

2 城市轨道交通信号系统方案

通常情况下在城市交通疏解任务中城市轨道交通线路承担着十分重要的任务，为确保人们出行的安全性，应采用完整的、先进的、高效的列车控制系统作为地铁信号系统。正线信号系统采用完整的列车自动控制（ATC）系统，由ATS、ATP、ATO、联锁设备组成。车辆段/停车场由联锁设备、微机监测设备、ATS分机等主要设备组成。目前城市轨道交通的信号系统主要有准移动闭塞和移动闭塞系统选择。

2.1 基于目标距离模式的准移动闭塞ATC系统

通常选用音频数字无绝缘轨道电路作为目标距离模式，这种模式的主要特点为信息传输量较大及抗干扰能力很强。列车车载设备依据由钢轨传输而接收到的联锁、轨道电路编码、线路参数、控制管理等报文信息，连续对列车追踪运行及折返作业进行速度监督，最大限度对其进行超速防护，控制列车运行间隔，以满足规定的通过能力。由于音频数字轨道电路具有极大的传输信息量，可以将目标速度、目标距离、线路状态等信息提供给车载设备，为计算出列车相适应的运行模式速度曲线，将ATP车载设备与固定的车辆性能数据进行充分地结合。

2.2 基于通信的移动闭塞系统（CBTC）

基于通信的移动闭塞列车控制系统具有极为先进的发展技术，是列车控制技术的发展趋势，是国际ATC先进水平的代表。是独立于轨道电路的高精度列车定位。

CBTC系统为实现车与地、地与车间之间的双向数据通信，可以选用自由空间无线天线、交叉感应电缆环线、漏泄电缆以及裂缝波导管等方式进行有效通信。依据列车的位置信息及进路情况轨旁ATP设备可以有效对每一列车的移动权限进行准确计算，同时根据列车位置速度的变化不断更新数据，利用连续车地通信设备向列车进行信息的发送。依据接收到的移动授权及本身的运行状态车载设备可以对列车运行速度曲线及防护曲线进行有效计算，在ATP子系统的保护防御过程中，在该速度曲线下ATO子系统或人工驾驶控制列车可以正常运行。可以最大限度地实现后续列与前行列车尾部的紧密性，并始终处于安全距离范围内。在确保安全的基础上，CBTC系统可以实现区间通过能力的有效提高，同时不受轨道电路区段分割的限制。

虽然CBTC系统在调试时因对现场环境要求高、调试周期较长等一些不尽如人意的地方，但是CBTC系统在具有自身优越性的同时已经成为城市轨道交通信号系统的首选方案。其相对于准移动闭塞系统的优越性是不可取代的。

3 城市轨道交通信号系统通信设备的传送方式

3.1 通过轨道电路进行传送

轨道电路不仅可以检测列车占用情况，也可以传递报文信息给车载设备。在轨道电路不忙的情况下，将轨道电路信息传送给联锁系统，当列车对轨道进行占用时，利用装置切换，并将发送轨道电路信息的作业进行停止，开始采用轨旁设备将ATP报文信息连续向钢轨进行发送，将接收和发送设备装置在列车底部，可将接收到的信息向车载设备进行传递，同时也可以向地面发送列车信息。

3.2 通过轨间电缆传送

单独沿着钢轨铺设一条线路，专门用于传送ATP报文信息，此方法安全可靠，但费用较高。

3.3 通过点式应答器传送

在轨道电路的部分地方进行应答器的设置，应答器的设置主要有两种形式：固定数据应答器与可变数据应答器。用于存储固定数据的应答器为固定数据应答器，可变应答器通过对中心进行控制来取得数据，将接收和发送天线安装在列车底部，当列车运行在应答器位置经过时可以感应到应答器的信息，然后进行双向数据交换，因为这种信息的传送不具有连续性，只能在一定位置才能进行接收，因此这些位置被叫做点式ATC。

3.4 通过无线方式进行传送

无线车地通信主要采用无线方式，由控制中心来实现车载ATP/ATO的功能，利用无线交换器和轨旁无线单元AP与车载无线通信设备进行时时数据的交换。

一般情况下一个控制中心可以实现对一条线路上所有车站的控制，当控制中心设备发生故障时，为了确保整条线路不出现瘫痪现象，可以将车站现地工作站和车站ATS远程控制单元设置在车站。这样当控制中心出现故障之后，车站工作人员可通过车站现地工作站进行操作来实现联锁计算机的功能，ATS远程控制单元可代替中央ATS系统向联锁系统和轨旁设备发送相关信息，此时ATS远程控制单元所具有的信息不全面，但能够保证列车在本站的正常运行。

4 结 语

综上所述，城市轨道交通信号系统的主要目的就是对列车进行有效控制，完善城市轨道交通信号系统不仅可以提高运输效率，还可以确保整个列车运行的安全性及有效性，实现整个城市轨道交通信号系统的功能。

参考文献：

[1] 侯艳霞.地铁列车自动监控系统的更新改造[J].都市快轨交通，2010，（2）.

城市地下轨道交通 篇6

1 地下车站潜在的环境健康风险因子

轨道交通地下车站内部空间相对密闭,主要依赖机械通风,且具有人员流动量大、人群聚集等特点,一旦通风不畅,内部环境质量易受到各种危险因子的影响,甚至造成疾病的产生和流行,威胁到地铁员工和广大乘客的身体健康。有研究表明,国内外的一些城市地铁站里不同程度地发现了空气被污染的情况,污染水平高于站外[2,3,4,5,6,7,8,9]。因此,轨道交通车站内部环境质量已日益引起相关部门和社会大众的关注。

1.1 化学性因子

地下车站的化学性风险因子主要包括各种空气污染物,主要来源于以下4个方面[10,11]:第一,车站外环境中的背景污染物和地面交通产生的污染物通过车站通风系统进入车站内部,比如颗粒物、一氧化碳、氮氧化物、臭氧、挥发性有机化合物等大气环境污染物;第二,车站内部建筑材料、装饰装修材料释放出来的甲醛以及多种挥发性有机化合物,如苯、甲苯、二甲苯等;第三,列车运行时车轮和铁轨碰撞产生的微小金属颗粒悬浮在空气中,可显著增加颗粒物中的有害金属成分含量,如铁、锰、铜、铬、镍等;第四,人员活动造成的污染,如吸烟产生的二氧化碳、颗粒物、尼古丁等。当人员密集或通风不良时,二氧化碳浓度往往也越高[12]。

1.2 物理性因子

温度、湿度和风速是影响人体舒适性的重要指标,是影响人体周围微小环境的重要因素,良好的新风量能调节室内空气品质,降低各种污染物的浓度水平[12]。但过高的温度和湿度不仅令人不适,还会促进霉菌的生长。同时,地下车站由于空间相对密闭,地铁的正常运营(尤其是列车进站时)产生的噪声可能会较强。车站员工由于在站内工作时间较长,可能更易遭受噪声相关的听觉损失,更有研究表明长期过度暴露于噪声环境还可影响心理健康状态[11]。列车运行不仅产生噪声,还会产生机械振动,长期处于振动环境中,也有可能也会影响员工的心身健康。另外,车站建筑材料、装饰装修材料释放出来的放射性氡以及行李安检仪,一旦防护不当,可能会对地铁人员和通过的乘客构成辐射污染,从而构成健康风险[11]。车站内的配电所和高压输电线路所产生的工频电场,也是可能影响相关工作人员的又一健康隐患。

1.3 生物性因子

地下车站内通风有限、人流量大,在此条件下,一旦存在空气传播的传染病患者,就有可能在短时间内扩散到整个车站环境中。同时,地下车站内环境潮湿,容易繁殖鼠虫,可能携带和传播致病性微生物。潮湿的环境也十分容易滋生各类霉菌,随气流污染整个车站环境。已有调查显示,地铁车站内的细菌总数超过站外,甚至还检出了溶血性链球菌。另外,地下车站主要依赖空调设备调节内部环境。空调系统一旦运行管理不善,也会引起诸如军团菌污染的健康危害[13,14,15],这些都给地铁里的工作人员和乘客带来了潜在的健康风险。

针对地下车站的这些潜在环境健康风险因子,国内外均无系统性、专门性的管理标准和法规。根据管理属性的不同,我们从职业卫生、室内空气质量、公共场所以及集中式空调通风系统的角度出发,了解地铁环境风险因子在其他领域里的管理情况,从而为保障地下车站环境卫生提供参考。

2 国内相关的管理标准和法规

2.1 职业卫生

在地下车站长期工作的工人和营运人员可能暴露于一些有害的职业因素,其主要为一些物理性因子,主要包括高温、非电离辐射(工频电场、超高频辐射、高频电磁场、微波辐射)、噪声、手传振动等。为保障作业工人的心身健康,《中华人民共和国职业卫生标准-工作场所有害因素职业接触限值》(GBZ 2.2-2002)对一些有害的物理因素做了职业接触限值和测量方法的规定,该标准中包含了上述物理性因子的控制要求。

地铁入口的行李安检系统所产生的电离辐射可能对周围人群,特别是安检员造成潜在的健康危害。国家卫生部发布了《X射线行李包检查系统卫生防护标准》(GB 2127-2002),规定了X射线行李包检查系统的技术要求,使用时的放射防护要求和检测检验要求。

2.2 室内空气质量

考虑到轨道交通地下车站是一个密闭的室内环境,世界各国在开展地铁卫生学评价时,大多参考室内空气质量标准。我国此前的一些地铁卫生调查大多基于《室内空气质量标准》(GB/T 18883-2002)。它是我国目前针对室内环境最为全面的技术标准,其中分别对 4项物理性指标(温度、相对湿度、空气流速、新风量)、13项化学性指标(二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、二氧化碳、氨、臭氧、甲醛、苯、甲苯、二甲苯、苯并[a]芘、可吸入颗粒物、总挥发性有机物)、1项生物性指标(菌落总数)和1项放射性指标(放射性氡)作出了详细的规定。

地下车站的建筑和装修材料可能释放一些有毒有害化学物质,如可挥发有机物,是造成地铁车站室内空气污染的重要原因之一。为预防和控制民用建筑工程中建筑材料和装修材料产生的室内环境污染,保障公众健康,我国颁布了《民用建筑工程室内环境污染控制规范》(GB 50325-2001)(现修订为2010版)。该规范不仅对民用建筑工程所选用的建筑材料和装修材料所释放的环境污染物做出了限量规定,更是强调民用建筑工程及装修工程验收时,室内空气质量必须经过第三方检测,不合格者不得交付使用。这是我国第一部控制室内环境污染的工程建设强制性标准,将控制室内环境污染作为民用建筑工程建设全过程的一个重要环节,作为衡量民用建筑工程质量的一个重要方面。同时,我国还在2001年颁布了《室内装饰装修材料有害物质限量》(GB 18580～18588-2001和GB 6566-2001),对10种常见的装饰装修材料中可能含有的污染物限量(如苯、甲醛、铅等)作出了强制性规定。

2.3 公共场所

轨道交通具有公共场所的属性。为保障广大人民群众的身体健康,国务院早在1987年就颁布了《公共场所卫生管理条例》及其实施细则,并于1991和2011年先后对实施细则进行了修订。目的是在人群聚集的公共场所防止疾病尤其是传染病的传播,防止有害物质对人群健康造成危害,不断提高环境舒适性。作为《公共场所卫生管理条例》的配套技术标准,我国于1988年发布了11个公共场所的卫生标准(GB 9663-9673),包括旅店业、文化娱乐场所、公共浴室、理发/美容店、游泳场所、体育馆、图书馆/博物馆/美术馆/展览馆、商场(店)/书店、医院候诊室、公共交通等候室、公共交通工具。1996年,卫生部又对1998年标准进行了修订,并增加了饭馆/餐厅的卫生标准(GB 16153)。国内部分地铁环境卫生调查参考了《公共交通等候室卫生标准》(GB 9672-1996)。《公共交通等候室卫生标准》与《室内空气质量标准》相比, 两者共有温度、相对湿度、风速、二氧化碳、一氧化碳、甲醛、可吸入颗粒物、细菌总数等8项指标,《公共交通等候室卫生标准》标准限值相对较低,但多了噪声和台面照度2项指标。

2.4 集中式空调通风系统

轨道交通地下车站空间密闭,自然通风不良,主要依靠集中式空调实现通风排风。同时,集中式空调通风系统对于预防空气传播性疾病传播,保证输送空气的卫生质量,具有重要意义。我国公共场所集中空调通风系统有“一法三规”。“一法”指《公共场所集中空调通风系统卫生管理办法》,是根据《中华人民共和国传染病防治法》和《公共场所卫生管理条例》制订的。“三规”指《公共场所集中空调通风系统卫生规范》、《公共场所集中空调通风系统卫生评价规范》、《公共场所集中空调通风系统清洗规范》。总的卫生要求包括:冷却水和冷凝水中不得检出嗜肺军团菌,不同的公共场所要满足相应的新风量要求,在送风(PM10、细菌总数、真菌总数、致病微生物)、风管内表面(积尘量、致病微生物、细菌总数、真菌总数)和净化消毒装置(臭氧、紫外线、总挥发性有机物、PM10)也规定了卫生要求。为规范建筑空调通风系统的运行管理,贯彻节能环保、卫生、安全和经济实用的原则,我国还颁布了《空调通风系统运行管理规范》(GB 50365-2005),从一般管理、技术和突发事件应急管理等方面做出了相应的要求。在工程验收时,还应遵照《通风与空调工程施工质量验收规范》(GB 50243-2002)执行。

3 国外相关的管理标准和法规

国内外在评估轨道交通地下车站卫生状况时大多基于一般室内空气质量标准或环境卫生标准,仅韩国政府制定了包含有轨道交通地下车站的公共场所室内空气质量标准。关于室内空气质量标准,世界各国做了不同的规定。世界卫生组织室内空气指导值规定了甲醛、苯、萘、二氧化氮、一氧化碳、氡、颗粒物、卤化物和多环芳烃(主要是苯并[α]芘)等污染物浓度限值,还对湿度、霉菌、通风、变应原做出了检测要求[16]。此外,加拿大、芬兰、德国、新加坡、英国、欧盟、日本、德国也对室内空气质量做了相应的规定[17]。韩国环保部门2003年发布了包含有轨道交通地下车站、地下商场、候车(机、船)室、图书馆、博物馆、公共浴池等公共设施室内空气质量管理标准。其中,颗粒物、二氧化碳、甲醛、细菌总数和一氧化碳为强制标准,二氧化氮、氡、挥发性有机物、石棉和臭氧为推荐标准[18]。

城市地下轨道交通 篇7

1 工程概述

上海轨道交通17号线是中心城向青浦区辐射的放射线, 是贯穿青浦区东西的重要公共交通客运走廊, 线路西起东方绿舟站, 东至虹桥火车站站, 沿沪青平公路——淀山湖大道——盈港路——崧泽大道走行, 全长约35.341 km, 设站13座, 平均站间距2 898 m[1]。

汇金路站位于青浦新城一站大型居住社区北部中心位置, 该站西接地下盾构区间, 东接地下、高架过渡段明挖区间。本站根据运营需要设2列位存车线1条, 车站有效站台长144.2 m, 车站总长受存车线控制达471 m, 车站总建筑面积约24 263 m2。

2 制约因素分析

汇金路站受线路、管线、周边现状环境等各方面条件综合制约, 必须选择适合的方案化解车站与线路、管线之间的矛盾。

2.1 周边环境

汇金路以西为青浦新城区, 道路两侧均为居住小区。北侧为宜达新居, 南侧为新城盛景。小区建造年代较近、建筑质量较好。小区沿街建筑红线退距较少, 特别是北侧宜达新居临街房屋距离红线较近, 规划绿线亦无条件实施, 因此该侧设置出入口、风井等地铁设施的条件很差, 若实施则必须拆迁。

汇金路以东用地尚未开发, 现状为绿化、水塘等空地, 该侧用地将随17号线建设以及盈港东路新建工程同步启动地块开发, 因此具备结合开发地块设置车站出入口、风井等设施的条件 (见图2) 。

2.2 线路条件

汇金路站东侧高架区间通过油墩港一级航道, 线路竖向高程及纵坡受油墩港通航净高影响, 即使将汇金路站东侧过渡段区间设置为接近3‰的极限坡度, 线路走行至汇金路站其标高亦无法满足常规地下2层车站的设置要求。考虑到线路埋深较浅又沿路中敷设, 车站只能采用地下一层侧式车站。

2.3 市政管线

沿汇金路南北向跨十字路口贯通敷设有φ800 mm大埋深污水管, 经实测该管内底标高约-1.05 m, 埋深约5.2 m。该管为该区域接入污水处理厂的污水总管, 管位难以改移, 由于是重力管其标高亦不具备抬高的条件。因此, 车站顶板需设置管廊保障管线的通行。

3 新型地下站厅站台一体化轨道交通车站设计

通过分析以上受限因素, 尤其是高架区间上跨通航河道需保证通航净高、地下线路需保障受控管线上跨通行车站这一对互为矛盾的控制条件, 最终提出地下一层、厅台同层方案, 通过着重复核线路埋深与车站限界及管廊设置的关系, 保障线路既定方案得以贯通。

3.1 总平面布局

本方案设在盈港东路、汇金路, 车站主体骑跨汇金路并沿盈港东路东西向布置。车站东端接明挖区间暗埋段, 西端接盾构区间, 采用地下一层厅台同层侧式车站方案 (见图3) 。

车站共设4个出入口、4组风井、2台无障碍电梯, 以及消防专用楼梯2座。其中汇金路以东的出入口、风井等与地块开发建筑及其下沉广场结合, 冷却塔、VRV室外机等地铁设备则利用待开发建筑沿街裙房的屋面进行设置, 结合设置可避免零星布置对城市景观的负面影响;汇金路以西的车站出入口、风井则利用道路绿化带进行布设。

方案充分考虑规划条件及现状环境, 对车站厅台及设备区布局、出地面设施布置等统筹优化处理, 如主要设备区布置在待建地块一侧, 风井、出入口充分利用条件优越的路旁绿化带、或结合规划建筑布置, 具有设施用地易于征用、避免对既有建筑的拆迁及施工影响等优点;方案还将城市市政过街设施纳入车站一体化考虑, 车站跨路口设置为环路口市政过街系统, 通过优化布局出入口, 巧妙地将城市过街设施与车站有机整合, 达到市政设施集约化设置和最大化利用, 有效节约城市公共设施投资。

汇金路站设计过程中, 通过对地面厅方案、一岛一侧方案及本方案的多方案比选, 最终推荐地下一层厅台同层方案, 有效化解前述受限因素, 具有兼顾市政过街功能、充分利用空间、相对节约投资的优点。方案比选如下:

3.2 建筑布局

和常规标准地下2层车站不同的是, 汇金路站平面呈现双向扩展的大平层形式 (见图4) , 因此结构受力体系亦针对性地采用10 m×10 m柱网纵横梁框架体系。

本方案建筑布局的特点是车站公共区布置在轨行区的南北两侧, 站厅、站台同层平接。由于厅、台同层, 站台和站厅之间的沟通及疏散无需通过楼 (扶) 梯、电梯等设施设备, 两者之间通过连通接口沟通。因此, 在某种程度上, 该种布局模式对于事故情况下的疏散无疑更为有利。

3.2.1 设备区布局

车站主要设备管理区设置在东南象限, 包括车控室、站长室、通信信号等弱电机房、空调机房、变电所等设备及管理用房。车站东北、西南象限布置环控机房、环控电控室等少量设备用房。西北象限受现状建筑制约, 在站台端部仅设置少量必要的设备用房, 该侧按侧站台受控宽度进行设计, 可避免拆迁和保障施工安全。

基于集约化布置原则, 地下一层同层车站宜在公共区的纵向中心位置布置通风空调机房, 使机房位于负荷中心从而兼顾两端。汇金路站由于受下凹管廊及线路埋深的制约, 管廊处能满足公共区空间净高及轨行区建筑限界的要求, 在管廊两侧公共区端头分别设置机房。其中, 管廊西侧的西北象限受现状建筑所限难以布置风井设施, 因此在西南象限设置通风空调机房并设置南北向过轨风道夹层, 实现大系统对下凹管廊以西公共区的通风控制;下凹管廊东侧, 考虑到轨行区两侧公共区面积较大, 分别设置通风空调机房负责各自区域的通风控制。由于本方案的通风空调机房只能设置在公共区两侧, 又因侧式站的原因, 最终形成机房布点多且需过轨服务的情况, 这是由现状环境、线路条件、管线等特殊制约条件造成的。

3.2.2 过轨通道布置

侧式车站站台之间的过轨沟通是需要重点解决的问题, 是便利乘客的重要设计内容。过轨沟通的方式分为上过轨、下过轨2种情况。由于本方案有效站台设置在管线密集的路口位置, 上过轨与管线冲突, 因此采用下过轨方式。方案在站厅付费区及非付费区内分别设置过轨轨通以及相应的楼 (扶) 梯, 并将2根过轨通道合并设置, 减少深挖范围。本方案从人性化出发, 过轨沟通兼顾付费区和非付费区的使用, 最大限度便于乘客使用及方便管理。同时, 方案结合非付费区过轨通道整合市政过街设施, 通过出入口的优化布局自然而然形成环路口的城市过街系统, 一体化的设计最大化节约城市市政设施的建设和运营投入。

3.2.3 下凹管廊设置

汇金路站为满足地下市政管线的通行, 在车站顶板设置横跨整个公共区的下凹管廊。正如前面分析的, 该站受线路埋深的制约, 管廊下方公共区净高只能按限值采用, 在综合线路条件及轨行区建筑限界要求以后, 该处板下净高确定为3.2 m, 刚刚满足限界和公共区净高的控制要求。

3.3 竖向设计

本方案有效站台中心里程轨面标高-6.188 m, 车站中心里程横剖面布局见图5。在设计线路标高条件下, 车站东侧明挖区间线路纵坡达2.85‰已接近极限坡度。经核算, 下凹管廊板顶标高为-1.129~-1.147 m, 凹廊下方结构距离轨顶4.28 m, 因此采取将凹廊结构约10 m宽度范围内的上排热风道取消, 最终得以满足轨面上方的建筑限界要求。

方案纵剖面局部下凹管廊、过轨通道与地下一层的关系见图6。

竖向方面, 除下凹管廊以外公共区范围的顶板纵横梁梁下净高为4.7 m, 吊顶下净高3.2 m, 满足公共区空间净高的设置要求[2,3]。车站底板下方设置的南北向过轨通道, 其板下土建高度按3.3 m、吊顶下净高按2.5 m进行控制, 通道及吊顶高度可满足乘客及小管线通行。

4 结语

本文详细介绍汇金路站车站建设条件、线路条件、市政管线等受限因素及设计方案, 总结该类型车站在工程设计中应注意的问题。文中针对诸多特定的因素, 设计过程中采取量身定制的方案, 提出并成功实施一种新颖的站厅站台一体化方案, 较好地化解周边环境、站位选择、线路埋深及城市管线等一系列局限条件, 具有埋深浅、竖向提升高度小、厅台平接利于疏散、实现城市过街设施一体化设置等优点。

参考文献

[1]上海市城乡建设和管理委员会.关于轨道交通17号线工程初步设计的批复[R].2014.

[2]GB 50157—2013地铁设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社, 2013.

城市地下轨道交通 篇8

1 轨道交通地下工程防水工程的重要性

对于轨道交通地下工程而言，“防水之害，防不胜防”。目前，在我国城市轨道交通地下工程防水施工中存在很多不足的地方，例如混凝土结构表面裂缝、蜂窝、麻面、孔洞等外观质量缺陷，有些渗漏点区间隧道结构多处存在着渗漏水现象相当严重，有的结构不仅是漏水，而且从泄水孔中“水流如柱”并存在一定压力(见图1);有的渗漏流带有明显的腐蚀性(见图2)。

近年来轨道交通工程已经运营的线路也因渗漏水严重发生过严重险情，如2011年8月2日晚8点左右，北京地铁1号线苹果园站折返线区间因区间结构渗水造成积水问题，导致地铁公司停止运营。事故发生后，北京地铁在2012年年初出台了《2012年轨道交通工程通车线土建与建筑设备安装工程验收监督工作方案》，将验收重点突出在狠抓渗漏水排查和治理上。然而这已经不是第一次，自2010年以来，上海、广州及武汉轨道交通运营线路也多次爆出因渗漏水问题造成的地铁运营中断或安全问题。由此可见，轨道交通地下工程首当其冲必须解决好结构防水问题。

2 轨道交通地下工程特点

轨道交通工程属于大型系统工程，其地下工程大部分长期在城市干道下或建筑物下修建，且穿越隧道、铁路、既有地铁及多种地下管线，其隧道结构均处于地下而埋置浅(一般在10 m～30 m左右)，所处地层内的水往往因降雨形成宜受污染、带压力的地下水和因城市地下管网(雨、污及给水管道)损坏产生的渗漏流，它们都带有很强的侵蚀性，对区间隧道混凝土结构损害极大。地下工程的防水问题是否有效不仅影响工程本身的坚固耐久性，而且直接影响到地铁的正常运营。

轨道交通地下工程建设至今已经有48年的历史了，早在1992年崔玖江先生通过考察日本隧道与地下工程的防水技术，主张城市地铁隧道采用全包防水做成不透水型隧道(见图3)。GB50299-1999地下铁道工程施工及验收规范[2]第一起草人任今浩先生就非常同意这个观点。崔玖江先生在《日本隧道与地下工程防水技术》[3]中提到“日本对不同类型的隧道采用不同的防水原则，如山岭隧道防水则是以排为主，堵排结合;对于海底隧道则是以堵为主，堵排结合。按上述原则修建的隧道，可称为排水型隧道”，但“对于城市地铁隧道则主张做成不透水型隧道(Water-tight Tunnel)，从而延长隧道结构使用寿命，减少运营排水费用和提高隧道使用的安全可靠性”。我非常赞同这种观点，即“城市轨道交通地下工程须采用全包防水技术，做成不透水型隧道”。

3 我国轨道交通地下工程的防水技术现状分析

从2008年开始，由于城市轨道交通工程建设骤然提速，导致很多原来铁路的建设单位、设计单位及施工单位进入到了城市轨道交通工程的建设中，他们认为，城市轨道交通某些区间虽然位于主城内，但是地面上乡村仍未进行开发，故可以采用铁路隧道的“以排为主，堵排结合”的排水型隧道，但我认为这是不允许的。

3.1 国家规范要求采用全包防水技术

根据GB 50299-1999地下铁道工程施工及验收规范、GB50157-2003地铁设计规范[1]、GB 50108-2008地下工程防水技术规范[4]及GB 50208-2011地下防水工程质量验收规范[5]等国家规范要求，地下结构防水应遵循“以防为主、刚柔结合、多道防线、因地制宜、综合治理”的原则，GB 50157-2003地铁设计规范2008年修订版的条文说明中专门对各原则进行了解释并再次强调“防排结合的提法仅限隧道处于贫水稳定的地层，围岩渗透系数小，可允许限排，结构排水不会对周围环境造成影响;当围岩渗透系数大，使用机械排除工程内部渗漏水需要耗费能源和费用，且大量的排水还可能引起地面和地面建筑物不均匀沉降和破坏，这种情况则不允许采取排水措施”。而根据TB 10003-2005铁路隧道设计规范可知，铁路隧道由于常常处于深山，采用“防、排、截、堵结合”的防水原则，故此城市轨道交通地下工程须采用全包防水技术。

3.2 百年工程要求采用全包防水技术

因为城市轨道交通按照百年工程设计，其建设周期长，在建设过程中沿线工程水文地质变化大，地下工程防水设计标准应有预见性地提高防水技术设计，即采用全包防水技术。轨道交通一条线路从立项到建成需要5年或更长的时间，工程沿线水文存在由单纯无污染地下水向污染重的渗透流转变情况。以重庆市渝北区的新牌坊地区为例，该地区原为城市郊区，从1998年开始城市化进程，5年的时间足够它从乡村蝶变为2003年的高档住宅小区集中地，而到2013年，这里已经集商务与高端居住区于一体，即将成为国际性地标，在这15年间，该地区的地下水明显增加了被污染的几率，并增加了城市渗漏流。而铁路建设与城市轨道交通建设最大的区别就在于铁路建设期间铁路沿线工程水文变化不大，以秦岭山区为例，我国铁路五穿秦岭，在这50多年间，地下水的水质变化不明显。故此城市轨道交通地下工程只能采取全包防水技术。

由于水无孔不入，防止结构渗漏水和提高其耐久性也是全包防水的主要目的，我国应用全包防水技术，利用“柔硬结合”，首先通过柔性防水材料来阻断水的通路;然后利用防水混凝土的自密性，增加结构自防水，以达到结构物防水、抗渗漏及耐久的能力，从而提高结构的使用寿命，适当提高结构的耐久性，后期堵漏维修费用减少。具体工艺流程见图4。

4 提高我国轨道交通地下工程全包防水质量的建议

通过对一些地下工程区间隧道工程施工过程及竣工后使用情况进行调查统计，数据显示结构渗漏水情况最为严重。如何做好轨道交通工程区间隧道的全包防水，我认为应该从以下几个方面做起。

4.1 在设计施工图中明确使用全包防水技术

由于城市轨道交通区间隧道位于城市地下，位置特殊性，周边的地下水和渗漏流都带有压力并受到污染，这是它不同于铁路隧道的清水的最大特点，对于这两种污染水源都必须严防死守不能放进我们的隧道中。故铁路隧道防水可以采用“防、排、截、堵结合”原则(TB 10003-2005铁路隧道设计规范)，但轨道交通隧道只能采用“全包防水”。忽视了城市的渗漏流危害，将山区隧道的做法照搬到了城市轨道交通工程上，这种做法决不应该允许和推广。

4.2 严格控制防水施工过程质量

1)防水层施工质量把关。所选用的防水材料的质保资料(厂家营业执照与生产资质及产品出厂合格证等)要齐全，进场抽样送检，合格后方可用于施工。应由专业施工单位安排有专业资格的施工人员按照国家规范的要求进行施工，重视基层平整度、表面光洁度和明水的处理，禁止基层凹凸不平、有粗骨料或铁件突出及明水。施工过程中，施工技术交底、验收三道防线及成品保护等施工工艺必须严格执行。

2)防水混凝土施工质量把关。a．混凝土应振捣到位。混凝土和易性差，或施工工序质量控制不严，如漏振和欠振都容易使混凝土结构产生蜂窝、麻面、孔洞等质量问题，形成各种形状的透水缝隙破坏混凝土的自密性，导致结构漏水。b．通过模板刷脱模剂和增加垫块来保证钢筋保护层厚度。防止因钢筋保护层厚度不够，地下水渗入混凝土表面细微的缝隙锈蚀钢筋，最终造成结构渗漏水。c．混凝土的养护要及时。混凝土水化不全是在混凝土内部形成毛细管道为渗漏水提供通道，进一步使混凝土的自密性降低导致结构漏水。d．施工缝(包含隧道变径结合处、车站和隧道的结合处及车站和出入口的结合处)的专项防水处理。施工缝混凝土振捣不到位、防水处理不到位(如止水带和止水条与混凝土不密贴)，也是最容易造成渗漏水的原因，需要施工单位提前做好专项方案，并由参建各方严格执行。e．防水层防水材料的保护。在实际施工过程中，防水材料会由于下列原因造成破损影响防水效果，如初期支护基面处理不到位，混凝土面凹凸不平、有凸出物、清理不干净;钢筋绑扎时未采取有效的保护措施，使防水材料整体性存在缺损;防水材料铺设时与初支基面不密贴，浇筑混凝土时受力破损;防水材料搭接处焊接质量有缺陷。f．需要安装模板严格执行GB 50299-1999地下铁道工程施工及验收规范(2003年修改)要求，使用模板拉杆螺栓连接(见图5)，禁止使用穿墙螺栓或穿墙管破坏混凝土自防水系统后为渗水提供通道。

轨道工程是百年工程，要真正杜绝区间隧道渗漏水问题的发生，只能把握最根本的两道防线，即隧道结构外包防水层和隧道混凝土结构自防水。国外“海恩法则”说“每一起严重事故的背后，必然有29次轻微事故和300起未遂先兆以及1 000起事故隐患”。所以要防微杜渐，工程技术人员要从防水设计、施工指导思想上重视隧道防水工程，施工单位将防水工程一次做好，重视薄弱环节，如施工缝等处，采取周密的措施，多道设防。从防水每道工序质量开始重视，保证施工前、施工中、竣工后和运营中符合规范要求，进而保证地铁运营安全。

摘要：就轨道交通地下防水工程的重要性,对轨道交通地下工程的特点进行了分析,并结合国内轨道交通地下工程防水技术的现状,对提高其全包防水质量提出了几点建议,以确保地铁安全运营。

关键词：轨道交通,防水,工程,隧道

参考文献

[1]GB50157-2003,地铁设计规范(2008年修订)[S].

[2]GB50299-1999,地下铁道工程施工及验收规范(2003年修改)[S].

[3]崔玖江.日本隧道与地下工程防水技术[J].施工企业管理,1992(5):25-27.

[4]GB 50108-2008,地下工程防水技术规范[S].

城市地下轨道交通 篇9

1 城市轨道交通联通型地下空间火灾的特点

(1)火灾发展迅速,烟气浓度大,升温快。地下商业建筑封闭性强,各种开口少,热量容易聚集,发生轰燃的概率大。而地下空间空气不足,燃烧不充分,发烟量较大,产生的热烟气难以扩散,导致火灾初期升温迅速,并产生较强的热冲击。

(2)疏散难度大。地下空间人员密集,人员的逃生方向和烟气的扩散方向都是自下而上,疏散困难。火灾事故发生后,地下商场内人员容易产生恐慌及焦虑心理。对通道较熟悉、逃生意识较强的乘客能采取相应的自救措施,安全逃生的可能性较大。但自救意识较差的乘客,大多具有从众心理,一起拥向出口时易被踩、挤、压而导致群死群伤事故。

(3)救援难度大。地下空间相对封闭,发生火灾后温度很高,短时间内基础设施会受到很大损坏,楼板随时有烧塌崩落的危险。由于出口较小,在浓烟、有毒气体的阻碍下,大型消防设备及消防员难以进入,并且一般的无线通信设备难以在地下空间使用,联络困难。

2 城市轨道交通联通型地下空间人员疏散行为研究

2.1 人员逃生意识研究

笔者曾参与相关课题对地下轨道交通设施内人员抽样进行了问卷调查,问卷问题包括人们对轨道交通地下空间内是否可能发生火灾的担忧、火灾情况下的第一反应、最佳的火情通知方法等。问卷调查结果显示,约29%的地铁乘客具有火灾的忧患意识,而大部分人员认为轨道交通地下空间内不会发生火灾。这一状况可能导致发生火灾时人员心理准备不足,响应时间长,错过疏散最佳时机。

火灾中人的行为特征是与心理特性密切相关的,面对突发事故,人们在非理性的心理反应下会产生一些非理性的行为反应,主要表现有回返行为、向群行为、趋光行为、判断失误行为、暂避行为。逃生方式调查结果显示,63%的人员偏于理性,选择听从区域内工作人员的安排,但有22%的人员自己找安全出口和25%的人员会随人群走,很可能导致局部疏散口拥堵,降低疏散效率。

2.2 人体特征与建筑空间对人员疏散的影响

人体特征与建筑空间会对人员疏散时间产生影响。研究火灾中人的行为主要通过疏散演习、日常数据采集统计等方法取得基础数据,应用统计学、生理学、心理学、行为学和人工智能等理论方法进行分析研究,指导安全疏散系统的设计。

2.2.1 步行速度

步行速度是决定人员疏散时间的重要因素之一,主要受人体的自身特征条件和环境的影响。经研究,一般健康成年人自由步行速度约为1.2~1.5m/s,到了60岁以后降低为原来的2/3,即0.8~1.0 m/s。男性步行速度约1.24m/s,女性为1.14m/s。

人员在行走中会受到环境因素的影响,在前方有障碍物时会保持一定间距,还可能出现侧超行为、回避行为、选择路径行为等。图1为不同间距时的人员疏散速度。人员间距越大,步行速度越快。间距过小时,人员会考虑超越或改变路径。

在步行过程中,人员会对不同级别的路径进行选择,主要的倾向性有最短距离倾向性和物理距离相同时的目的指向性。发现眼前楼梯利用比例高达80%以上时对指示标志有服从行为。建筑出口的布置、建筑内通道布置、装修材料的运用等都影响人员疏散速度,合理布置出口以及疏散标志对加快人员疏散起着至关重要的作用。

2.2.2 群集疏散行动

城市轨道交通地下空间是人员较为密集的场所,疏散时在某些区域会有群集疏散行动,了解群集的特性,对于人员疏散是十分重要的。

疏散中,群集流动应避免交叉、相向导致的人员的冲撞、接触甚至挤压、伤亡。理想状态下,群集疏散行动是同一方向流动,并水平层流,逐渐分散,是最有效的疏散行动,也是能保证人员疏散时间最短的疏散方法。群集流动状态如图2所示。建筑空间的设计(包括安全出口设计)应能引导人员群集疏散行动按此方式进行疏散。

在密度较低的情况下,朝一个方向行进的人员几乎不受他人行动影响,并可以按照适合自己的速度及路线自由步行。但是,一旦陷入拥挤的状态,因为受到他人的干扰,则有频繁地改变速度以及方向的必要。最终,作为群集的一员,进行与周围的人朝同一个方向、以相同速度行进的等质性行动。

密度、流速、流动系数是表示步行群集的流动状态的三个基本指标,建筑内不同的区域这三个指标各有差异。疏散初期流速较快,各处密度较为均匀。随着时间推移,人员会逐渐在出口处集中,流速降低,产生拥挤现象。表1是部分出口流动系数的实际测量资料。

3 某城市轨道交通联通型地下空间人员疏散分析

采用BuildingEXODUS软件分析某城市轨道交通联通型地下空间人员疏散,研究此类型建筑人员疏散。

3.1 某城市轨道交通联通型地下空间概况

某城市轨道交通联通地下空间集地铁、高铁、商业功能于一体,包括地铁站厅付费区、高铁出站区、商业区、及办公设备用房。其主要疏散路径如图3所示。

(1)人员可经由CZ1~CZ4几个疏散口进入相邻出租车候车区,出租车区域与地下空间有防火分隔,人员进入出租车候车区可视为安全。

(2)公共走道区人员可通过CZ5、CZ6向西疏散至相邻的西交通广场,通过CZ7、CZ8向东疏散至与磁悬浮区相连的通道。

3.2 假设条件及疏散场景设定

(1)疏散假设条件。疏散模拟的分析计算基于如下假设:人员均匀分布在地下空间各功能区内;人员清醒并且具有独立行动能力;不包括感知时间及响应时间;模拟中用到的出口宽度均为有效宽度。

(2)疏散场景设定。采用整体疏散的策略,疏散场景设置如表2、图4所示。

(3)疏散模拟结果。疏散移动时间模拟结果为983s。人员疏散过程如图5所示。可以看出,在疏散后期,各个出口处较为拥挤,密度较大。

3.3 疏散结果分析

图6为疏散场景中主要出口人员通过量。可以看出,地下空间不同区域人员数量不同,疏散距离不同,各个出口的通过人数、出口利用率不同。CZ1、CZ4、CZ5出口利用率较高,人员通过数量多,CZ7、CZ8利用率较低,通过人数较少。在实际的疏散过程中,综合人员的各类行为因素,可能出现部分出口无人使用、部分出口拥挤度较高的现象,对疏散的效率和安全性会造成较大的影响。

3.4 疏散优化策略

人员的疏散时间主要由步行到出口时间和疏散出口的等候时间组成,而两者的较长部分决定了最终人员疏散时间。控制人员的疏散时间,必须减少步行到出口时间或控制疏散出口等候疏散时间。针对案例进行优化方案比较。

3.4.1 增加有效宽度

针对部分出口在后期出现了人员瓶颈,增加主要出口的有效宽度,由原来的2.8m调整为4.0m,模拟结果为629s。

3.4.2 其他方法

除了策略的优化,也可通过减少疏散距离、增强人员引导等方式提高疏散的效率。地下空间一旦发生火灾,正常电源将被切断,可以通过增强应急照明、疏散指示标志及应急广播在类似城市轨道交通地下空间区域加强应急疏散指示系统,指引人们向远离火灾发生的区域疏散,保证人员的安全。

4 小结

解决轨道交通联通型地下空间疏散问题可以从增加出口的使用率、提高疏散效率着手,通过增加有效宽度、缩短疏散距离、增强引导、增强应急照明等措施解决该类型空间的人员疏散。实际的城市轨道交通联通型地下空间各有不同,针对不同类型的轨道交通联通型地下空间,应结合该区域的特点进行深入研究及分析,保证人员疏散安全。

摘要：分析城市轨道交通联通型地下空间火灾的特点及人员疏散过程中的心理特征、行走速度、人员密度、流动系数等。设定疏散场景,采用BuildingEXODUS软件分析人员疏散过程,评价消防设计的有效性。针对疏散瓶颈,提出将主要疏散出口由2.8m增加至4.0m,缩短疏散时间,保障人员安全。

关键词：轨道交通,联通空间,人员特征,群集疏散,数值模拟,BuildingEXODUS,疏散优化

参考文献

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[4]李明号.某地下综合交通枢纽防火设计及消防安全对策[J].消防科学与技术,2014,33(7):765-769.

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[10]宋娜娜.上海地铁一号线中山北路站人员疏散模拟[J].消防科学与技术,2007,26(4):390-392.

城市轨道交通自动折返方式研究 篇10

摘要：随着国内轨道交通的发展，对运营效率的要求越来越高。其中折返效率又是影响整个线路运营效率的关键因素之一。因此为了提高折返线的效率，满足运营需求，信号系统开发了一种基于CBTC运营模式下的新的折返功能-自动折返。本文就针对自动折返进行初步讨论，对功能需求，安全要求等提出解决方案。

关键词：轨道交通；效率；自动折返；安全；安全分析

引言

目前，国内各城市轨道交通的发展日新月异，同时，对运营效率的要求也越来越高。而在整个地铁线路的运营过程中，折返效率又是影响整个线路运行效率的一个重要环节。对此，一方面，在线路设计时，需要尽可能对折返线的配线设计的更合理；另一方面，从信号系统来说，也对折返功能进行尽可能地优化，并开发新的功能以满足要求。自动折返—一种新的折返方式便是为此而开发设计的，并已在部分开通线路中得到推广应用，对提高运营效率效果显著。

1功能定義

自动折返（Auto Turn Back）：指CBTC列车在折返过程中无需司机操作的情况下，由预定的自动折返区域自动由牵入进路进入折返线，自动完成驾驶室转换后，再由牵出进路自动到达预定目的地的过程。

如下图所示，CBTC列车在S站上行站台的自动折返区域（红色部分），经进路S3-S1自动到达折返轨G1，自动完成驾驶室转换后，经进路X1-X2自动达到下行站台。

Figure 1 自动折返

2 功能需求

为实现自动折返，有以下功能要求：

1.只有在特定的区域才允许司机选择自动折返功能（并自动给出灯提示），如图1中上行站台的红色区域；

2.司机通过操作司机台的折返按钮来激活自动折返功能；或，

3.司机通过操作站台的折返按钮来激活自动折返功能；

4.折返功能一旦被激活，整个折返过程不需要人工参与；

5.自动折返功能需为安全功能；

3 实现方式

图2和图3分别是司机台和站台折返按钮电路原理图：

Figure 2 司机台自动折返按钮原理图

注1：司控器钥匙关闭，即不选择驾驶室；

注2：将驾驶手柄放于零位；

Figure 3 站台自动折返按钮设置及信息传递方式

基于以上原理图，可以总结出软件功能/操作流程如下：

ATB 操作过程：

第一步 ATB模式选择

当以下条件具备时，信号系统ATB模式可用：

>列车在自动折返操作被授权的区域内停车

>乘客完成换乘

>列车站和屏蔽门关闭

>驾驶手柄置于0位

>关闭司机台钥匙

然后进入ATB运行，有两种方式可以激活ATB运行

>司机按压驾驶台ATO按钮，或

>按压站台ATB按钮

第二步 列车运行至折返区域

列车自动运行至折返区域并完成换端操作。

第三步 列车运行至目的站台

可以有以下几种操作方式：

>司机留在列车内，并在自动折返过程中走到列车另一端；或，

>司机等在目的站台，并在列车停稳后上车。

ATB模式自动完成（终止）的方式，有以下几种配置：

>在列车到达目的站台且正确停稳后自动终止，或

>当有司机台钥匙激活命令时（司机留在车内的情况）

4 安全要求

4.1 风险定义

因自动折返功能涉及乘客和司机的人身安全，所以以下安全风险需要考虑：

A.列车运动过程中导致的司机受伤；

B.列车运动过程中导致的乘客受伤；

C.非期望的屏蔽门关门导致的乘客受伤；

D.自动折返过程中列车故障后的救援；

4.2 风险矩阵定义

安全分析参考EN50126中定义的风险矩阵，风险的分类和可接受性主要基于以下定义：

事故或危害的严酷度等级（I 至IV），如表1中定义。

表1 风险分类及可接受度

风险接受矩阵

事故频率等级事故严酷度等级

I特大的II重大的III次要的IV轻微的

A频繁的INININUN

B经常的ININUNTO

C有时的INUNUNTO

D很少的UNUNTONE

E极少的TOTONENE

F几乎不可能的NENENENE

风险被分类为：

风险等级定义

不可接受的IN从安全观点来看风险是不可接受的，应该拒绝且消除。

应避免的UN应采取风险降低措施，以使风险达到可接受水平。

可容忍的TO在得到相关部门的批准后可以接受

可接受的NE可接受

表 2：风险可接受性

事故频率（A～F）定义如下：

事故频率

（列车/小时）10-3 ≤f10-5 ≤f< 10-310-7 ≤f< 10-510-8 ≤f< 10-710-9 ≤f< 10-8f< 10-9

ABCDEF

表3 严酷度等级定义

类别定义

I特大多人死亡，和/或是多人严重伤害，和/或对环境的较多损害.

II重大一人死亡，和/或是严重伤害，和/或对环境产生明显的损害。主系统失效.

III次要较小的伤害和/或对环境的明显影响。严重的系统损害。

IV轻微可能存在的较小的伤害。较小的系统损害。

4.3 安全分析

4.3.1 风险A：列车运动过程中导致的司机受伤

发生这种有以下几种情形：

-司机下车按站台ATB按钮

-一个司机下车按站台ATB按钮时，另一个司机上车

风险评估：

根据表3，严酷度等级定义为“重大”，且考虑到ATO软件失效的概率为10E-5，所以由表1可得出，该风险为不可接受。

因此，必须有消除风险的措施。

消除风险措施：

1 在自动折返区域设置一个安全区域，该区域平时为非激活状态，在非激活状态下如果有列车移动，ATC将产生紧急停车。

只有当司机台ATB模式选中（这时司机在车上），或站台ATB按钮按下时（司机已下车），安全区域才为激活状态，可消除司机由于上下车过程中列车移动使司机受伤的风险。或，

2 将司机室门串入列车门关且锁闭状态中。这样，当司机门未关闭是时，列车不会移动。或，

3 司机下车时将驾驶手柄置于快速制动位。

4.3.2 风险B：列车运动过程中导致的乘客受伤

由于乘客上下车过程中，列车门处于打开状态，且该安全输入由ATP SIL4级功能处理，所以该风险可以消除。

4.3.3 风险C：非期望的屏蔽门关门导致的乘客受伤

列车开关门方式与车辆有关，如有的车辆在司机激活驾驶室且完成自动折返后，会自动关门。

开关门操作方式一般有三种：自动，半自动，人工。

如果选择了自动或半自动方式，列车将在到达目的站台后自动打开车门；

如果选择了人工模式，列车在到达目的站台后，司机需进入司机室打开列车门。

只要司机不激活驾驶室，车门就不会关闭。根据车辆的不同，列车门可能存在司机激活驾驶室后，列车门非期望关闭的情况。

因此，在自动折返模式下，建议采用人工开关门模式。也可根据车辆的配置考虑是否采用。

4.3.4 风险D：自动折返过程中列车故障后的救援

如列车在运行过程中故障停车，这时需要维护人员对列车进行维修。假设在维护人员进入轨道或靠近列车后，故障消除，这时处于ATB模式的列车会自动发车。

风险评估：

根据表 1：风险分类及可接受度，对应分类为C/I，不可接受。必须消除该风险。

消除风险措施：

可以有以下几种方式消除风险：

-，通过站台紧急停车按钮。因为一般站台紧急停车只是针对站台区域，如通过该方案实现，则防护区域需要延长到整个ATB折返区域。如下图红色区域所示。

二，封锁。基于信号系统可提供区段封锁，道岔封锁或信号机封锁，如发生列车故障，可以设置封锁，这样列车将无法再移动。

信号机封锁-信号机变为禁止状态并且进路不能建立；

道岔封锁-信号机变为禁止状态并且进路不能建立且列车无法获得移动授权；

区段封锁-信号机变为禁止状态并且进路不能建立且列车无法获得移动授权；

通过设置封锁可以防止ATB模式的列车移动，可以防止其它CBTC列车进入ATB区域同时可以防止后备车或人工车进入ATB区域。

5 总结

本文给出了自动折返方案的硬件电路设计，软件功能需求以及具体实现中应该重点考虑的安全需求。通过安全分析，总结出了风险消除的措施。

同時，也对自动折返的操作流程给出了规定。

通过以上分析可以看出，自动折返既可以实现在驾驶室有人操作，可以在驾驶室没有司机的情况下通过站台折返换钮操作激活模式，系统自动完成换端并自动到达预定站台，在实现了文中提出的安全要求的前提下，较之其它折返方式，更高效，更省时，能有效地提高运营效率。

参考文献：

[1] Railway applications-The specification and demonstration of Reliability，Availability，Maintainability and Safety（RAMS），EN 50126-1999

城市地下轨道交通 篇11

1.1 地下工程概况

天津站交通枢纽轨道换乘中心工程位于天津站后广场新广路、华兴道、新兆路交口处,连接了包括东西向的地铁2、9号线车站、南北向的地铁3号线车站,2号、3号线联络线,2号线站后渡线和9号线交叉渡线。轨道换乘中心工程地下一层为地铁、城际铁路和其他市政交通的公共人流集散层,地下二层为地铁2、3、9号线站厅层,地下三层为2、9号线站台层和3号线设备层,地下四层为3号线车站站台层。工程总占地面积约6.7万m2,建筑面积为15.1万m2。地下三层结构底板埋深约24.8 m,地下四层结构底板埋深约30.2 m,基坑最深达到32 m。整个基坑宽度在80～180 m之间,形状极不规则。此外,本工程结构顶板上方还有同时施工的京津城际站房、公交中心枢纽、35 kV变电站。考虑到地上地下同时施工以及周边环境等因素,本工程采用了盖挖逆作法进行施工。

1.2 水文地质概况

1)表层潜水

本场地表层潜水地下水埋藏较浅,勘测期间地下水埋深0.5～2.9 m(高程-0.1～2.2 m),主要赋存于第I陆相层及第I海相层的粉土、黏性土与粉土互层的地层中。

2)承压水

分为浅层承压水和深层承压水。

本工程对防水设计有影响的水层主要是表层潜水和第一承压水层。

3)地下水腐蚀性评价

表层潜水一般对混凝土结构无腐蚀;对钢筋混凝土结构中的钢筋,一般在长期浸水的环境中无腐蚀性,在干湿交替的环境中具中等腐蚀性。第一层微承压水(主要含水层埋深24～31 m)一般对混凝土结构具中等腐蚀性,局部强腐蚀性;对钢筋混凝土结构中的钢筋具弱腐蚀性。各层地下水对钢结构均具中等腐蚀性。

2 防水设计原则及技术标准

地下结构防水遵循“以防为主、刚柔结合、多道防线、因地制宜、综合治理”的原则。

“以防为主”:主要以混凝土自防水为主,首先应保证混凝土、钢筋混凝土结构的自防水能力,为此应采取有效的技术措施,保证防水混凝土达到规范规定的密实性、抗渗性、抗裂性、防腐性和耐久性;其次应加强结构变形缝、施工缝、穿墙管、预埋件、预留通道、接头、桩头等细部构造的防水处理。

“刚柔结合”:从材料性能角度出发,要求在地下工程中刚性防水材料和柔性防水材料结合使用。

“多道防线”:除以混凝土自防水为主、提高其抗裂、抗渗性能外,应辅以柔性附加防水层,并在围护结构的设计与施工过程中创造条件来满足防水要求,最终实现整体工程的不渗、不漏。

“因地制宜”:天津站交通枢纽轨道换乘中心工程的环境和地层条件复杂,气候变化和温差大,地下水位高、补给来源丰富,临海地层渗透系数大,地下水对混凝土结构和钢筋混凝土结构具有不同程度的腐蚀作用等,确定采用全包防水是有效的防腐防水措施。城市修建地铁时,应根据环境保护、水资源保护的要求,对防排水设计采用“防”而不是“排”的原则,严禁将地下水引入车站。

“综合治理”:地下工程防水是一项技术性强、涉及面广的综合性工程,因此要求结构与防水相结合、结构防水与附加柔性防水层相结合、结构防水与细部构造防水相结合,并做好其他辅助措施。由于地下水对混凝土、钢筋、钢结构具有不同程度的腐蚀性,还应采用相应的防腐措施,保证混凝土、钢筋和钢结构的耐久性。

本工程防水设防等级为一级,要求不允许渗水、结构表面无湿渍。

3 结构防水体系设计及要求

3.1 结构自防水混凝土的要求

3.1.1 防水混凝土一般规定

1)本工程埋置深度在25～32 m之间,深度较深,因此设计防水混凝土抗渗等级为S10,主体结构顶板、侧墙、底板设计采用C30、S10防水钢筋混凝土。部分边墙由于采用了竖向预应力技术,因此设计采用C40、S10防水钢筋混凝土。

2)裂缝控制宽度

迎水面不大于0.2 mm,背水面不大于0.3 mm,并且不得有贯通裂缝。

3)防水钢筋混凝土钢筋保护层厚度

迎水面钢筋保护层厚度≥50 mm,背水面钢筋保护层厚度≥40 mm。

4)混凝土垫层的强度等级不应小于C25,厚度不应小于250 mm。

5)防水混凝土耐蚀系数不应小于0.8。

3.1.2 防水混凝土技术要求

本工程大体积混凝土技术重点是解决混凝土水泥水化热在各龄期的收缩变形值、收缩当量温差和弹性模量等,防止裂缝的出现。因此必须对原材料的选择(包括水泥、粉煤灰、细粗骨料、外加剂)、混凝土的配制技术以及混凝土的施工浇注等提出明确的规定和要求。天津站交通枢纽工程为此编制了《大体积混凝土技术要求》一书,要求搅拌站提供的混凝土的各项指标必须满足相关规定,才能进行混凝土的浇注施工。

1)水泥控制

(1)优先选用符合国家标准的普通硅酸盐水泥或32.5复合硅酸盐水泥;当使用42.5普通硅酸盐水泥时,可按已掺入矿物掺和料为20%进行计算。

(2)按水泥标准试验方法检测,水泥比表面积不超过350 m2/kg;用筛余量检测,筛余量不小于3%。

(3)要求水泥的出厂温度不高于60℃,夏季使用时水泥的温度不得超过大气温度10℃。

(4)现行水泥标准中未规定氯离子含量的限值和检测方法,有的水泥厂家使用了含氯盐的助磨剂。控制氯离子的含量,是保护钢筋的最重要条件,故应严格检验并要求水泥中的氯离子含量≯0.06%。

2)胶凝材料

(1)要求所配制的大体积混凝土的胶凝材料水化热3 d不大于250 kJ/kg,7 d不大于293 kJ/kg。

(2)当无法得到非碱活性骨料时,按JJG 14—2000《天津市预防混凝土碱集料反应技术管理规定(试行)》,需采用低碱水泥,或掺入矿物掺和料后总含碱量小于0.6%。

(3)本工程采用Ⅰ级或烧失量不超过5%的Ⅱ级粉煤灰,不得使用Ⅲ级粉煤灰。

(4)粉煤灰可与适量的磨细矿渣粉复合使用,不掺加硅粉;磨细矿渣应控制比表面积不超过400 m2/kg。

3)粗细骨料

砂:(1)应选用坚硬的强度高、抗风化、抗腐蚀、级配良好的洁净天然河砂,不得使用海砂。(2)砂子的细度模数不宜小于2.6,要求0.6 mm筛累计筛余量不小于70%,0.15 mm筛累计筛余量不小于95%。(3)砂中氯离子含量对钢筋混凝土应小于0.06%,对预应力钢筋混凝土应小于0.02%。(4)砂的含泥量应小于3%,泥块含量应小于1%。

石子:(1)选用坚硬、抗风化、抗腐蚀、无碱骨料反应活性的等径状、5～10 mm和5～25 mm两个单粒级的碎石,采取最大松堆密度法级配成空隙率最小的连续级配石子;优化级配的石子以不同砂率填充后,优选出砂石总空隙率最小的砂率;生产时按优化级配比例分级投料。(2)为便于进行骨料级配,砂石进场后应按标准取样,检测其表观密度和松堆密度。(3)碎石的主要质量指标要求为:针片状颗粒含量≤5%,压碎指标值≤10%,吸水率<1%,含泥量<1%。(4)砂、石骨料中严禁混入有害物质和泥土。

3.2 柔性防水层设计及要求

3.2.1 柔性防水层的选择标准

根据本轨道换乘中心工程的环境特点,要求柔性防水层具有防腐、防水、隔离(防裂)的功能;根据工程盖挖逆作施工方法的特点(工艺繁琐,施工困难,主体结构节点部位容易产生渗水通道),要求柔性防水层具有可操作性(施工简单方便,辅助材料少)、防水可靠性(材料本体防水,抗刺穿,搭接可靠)和耐久性(抗腐蚀、耐候性、抗微生物、抗水性优),同时要求价格合理。

3.2.2 柔性防水层设计

按照如上的各项要求,在本轨道换乘中心工程中共设计选用两种类型的防水材料,即预铺自粘型丁基橡胶类防水卷材和预铺自粘型高聚物改性沥青防水卷材。其中预铺自粘型丁基橡胶类防水卷材厚度为1.5 mm,预铺自粘型高聚物改性沥青防水卷材厚度为4 mm。铺设时要求防水卷材与主体结构粘结,与围护结构不粘结。

3.3 接缝设计

本工程设置了变形缝、施工缝和加强带,但不设置后浇带。

3.3.1 变形缝设计

1)变形缝的设置

根据本轨道换乘中心工程的结构形式、埋置深度以及结构顶板上方的不同建筑物的要求,本着尽量少设缝的原则,整个工程共设置了3道变形缝,缝宽在20～30 mm,将地下一层结构、三层结构和四层结构分为3大部分。设置变形缝后,结构最长边的长度均在300 m以下。

2)变形缝内防水材料

(1)中埋式钢边橡胶止水带:宽度350 mm,钢板厚0.8 mm,钢板两侧设有预留孔,用作固定钢边橡胶止水带。

(2)双组分聚硫密封胶:双组分聚硫密封胶只能与变形缝内壁两侧牢固粘结,不得与两端的其它材料直接相接,因此要求在双组分聚硫密封胶两端贴上牛皮纸进行隔离。

(3)柔性保护层:选用丙烯酸酯聚合物砂浆,其作用是保护双组分聚硫密封胶。

(4)防水加强层:采用与柔性防水层相同的材料,宽度80 cm(变形缝两侧各40 cm)。

(5)填充料:变形缝缝体内不得填充刚性的和耐久性差的材料,本工程设计选用发泡聚氨酯材料。

(6)注浆管。

变形缝防水设计见图1。

3.3.2 施工缝设计

1)施工缝的设置原则

(1)为了保证结构具有足够的纵向抗变形能力,并减低混凝土收缩和温差的影响,应设置纵向和横向施工缝,施工缝的位置应设在结构剪力较小且便于施工的部位。

(2)顶板和底板的纵向与横向施工缝要求布置在1/4～1/3跨度处,同时缝的位置应避开通道楼梯孔,以保证梁、扶梯梁的刚度。

(3)施工缝的设置应综合考虑防裂和施工浇注工艺等。

2)施工缝的设置间距

顶板、底板:纵向施工缝间距为30～35 m(30 m以下不设置纵缝),横向施工缝间距为16～20 m。

侧墙:垂直施工缝间距为12～16 mm,水平施工缝最下层第1条与第2条之间间距不宜大于4.5 m,其余不宜大于5 m。

3)施工缝内防水材料

(1)钢边橡胶止水带:宽度300 mm,钢板厚0.8mm,适用于顶板和底板结构。

(2)缓膨胀型遇水膨胀止水胶:适用于边墙结构。由于本工程均采用盖挖逆作法施工,结构边墙均为后做,因此边墙的施工缝不能采用钢边橡胶止水带,否则容易导致该处后浇的边墙混凝土浇注不实,产生渗水通道。

(3)防水加强层:位于施工缝的外侧、防水附加层的内侧,防水加强层设置宽度为80 cm。

(4)注浆管。

施工缝防水设计见图2。

3.3.3 结构加强带设计

由于施工工法及施工工期的控制,本工程不能设置后浇带,为减少混凝土收缩和结构不均匀沉降,防止混凝土的开裂,在车站主体结构内每隔40～50 m设置一处膨胀加强带。加强带的宽度宜在1.0～1.5 m,加强带内的钢筋应全部贯通,加强带混凝土的性能应满足填充用膨胀混凝土的各项性能。

3.4 节点防水设计

3.4.1 盖挖逆作顶板、底板与连续墙节点防水

顶板和底板的钢筋与连续墙的钢筋相连,此处的柔性防水层不能连续必须断开,因此须采取有效的防水措施。顶板、底板与连续墙相接部位,涂刷高渗透改性环氧防水涂料;底板与连续墙相接部位的预留钢筋处,用专用注胶器将缓膨胀型止水胶挤在每根钢筋周围,挤出量控制为宽度和厚度各5 mm,每根钢筋点的止水胶应连续、保证用量。详细的节点防水设计见图3。

3.4.2 盖挖逆作工程桩与底板(底梁)连接防水

钢管柱穿过底板和底梁伸入到工程桩,工程桩的主钢筋与底板(底梁)的钢筋相连接,因而底板的柔性防水层在工程桩位置断开,要求防水作特殊处理,以保证防水的可靠性。

1)钢管柱的防水要求:防止地下水沿钢管柱与底板(底梁)混凝土之间的收缩缝渗透。

(1)底板(底梁)内侧与钢管柱相交处设置预留槽(宽15 mm、高2 mm),预留槽体要求结构尺寸准确、干净、干燥、无钢筋侵入,槽体内嵌填双组分聚硫密封胶。

(2)预埋注浆管,以便进行化学注浆,注浆材料优先采用高渗透性改性环氧灌浆材料。

(3)底板(底梁)下部与钢管柱接触部位设置一道缓膨胀型止水胶,具体作法为沿钢管柱外缘涂15mm×8 mm止水胶,并采用专用密封胶条固定缓膨胀型止水胶。

2)底板(底梁)外缘与工程桩连接处防水(图4)

(1)按底板(底梁)结构和防水要求的尺寸开挖基坑,基坑应无渗漏和积水,做到无水作业。

(2)铺设C25混凝土垫层,垫层基底土体不得有扰动和水浸泡等现象,松动部分应铲除后回填同级混凝土。

(3)基坑侧面砌筑120砖墙。

(4)铺设柔性防水层。

(5)柔性防水层保护层的设置应根据柔性防水层的特点确定,柔性防水层的端头应做好封边处理。

(6)板底(梁底)与工程桩相交处涂刷高渗透改性环氧防水涂料,用量为1 kg/m2。底板(底梁)与工程桩的连接钢筋打5 mm×5 mm的缓膨胀型止水胶。

4 结语