城市轨道交通设计要点分析

城市轨道交通设计要点分析

孟庆旻

深圳市地铁集团有限公司

摘要：随着我国城市轨道交通建设规模的进一步加大，在设计是应着重从两个方面进行考虑，一个是建设需求，另外是设计角度提出建设管理方面的需求。在这两个基础上，结合工作经验，对各个工作要点进行分析，并提出建议。

关键词：轨道交通；工程设计

前言

我国国内轨道交通技术水平与国际同步，但是建设资源一直是牵制国内轨道交通建设市场的发展。如工程设计、管理水平或经验，更是新兴城市轨道建设中面临的现实问题。下文就轨道交通设计的重点考虑问题及要点进行分析。

一、从建设需求分析设计工作要点

国内轨道交通工程设计管理模式多采用总体总包模式或设计总承包模式。许多城市在此基础上还增加了设计咨询，为项目决策与实施全过程独立、公正、科学地提供咨询和管理的智力服务。在工程建设的前期规划设计阶段，要突出总体设计与总体咨询单位的主体地位，尽量减少外部因素对技术决策的影响。总体设计与咨询单位从不同的角度共同把握线路在线网中的功能定位，结合城市总体规划分析确定线路技术标准与设计原则，为后续工程顺利建设奠定基础。重点应主要处理好以下几方面问题。

（一）重视设计原则及技术标准的研究

单条线路的设计原则、技术标准的正确把握至关重要，与工程投资、建设工期、运营效果密切相关。设计阶段要结合城市特点、站在线网高度全面研究制定，并保持全线方案的系统性与一致性，认真做好8个协调：安全可靠与科技创新相协调、经济适用与提高标准相协调、单条线路与整体线网相协调、以人为本与服务水平相协调、轨道交通建设与城市规划相协调、轨道交通建设与市政建设相协调、轨道交通与其他交通相协调、社会效益与经济效益相协调。

（二）加强总体设计单位的管理职能

轨道交通的设计涉及20多个专业、40多个子系统，专业跨度大，接口复杂，通常需由一家专业齐全且具有相当业务水平和资质的设计单位承担项目的设计总体牵头单位，在实施过程中，领衔、组织、检查、督促各分项设计工作的开展。总体单位应制定设计工作大纲作为总体筹划，该筹划是贯彻工程建设目标的指导性文件，必须在深刻理解工程对象特点和业主要求的基础上进行编制，突出策划环节，包括总体工程策划、年度目标、半年计划、月计划、周计划，并根据工程进展适时调整或采取相应措施。总体单位要高度重视管理工作，突出管理工作的地位和作用，以工作质量保证产品质量，做好质量、进度、人员、投资、合同、资料信息、对外协调及报建、勘察、测量、设计变更与配合施工等考核管理工作。将设计全过程的各项工作纳入有意识的目标管理，使之处于受控状态，有序推进，向管理要质量进度和效益。

（三）及早启动机电设备招标

接口管理工作贯穿工程始终，设计过程中相关各方应积极、及时做好沟通协调，投入大量的时间和精力，不断优化、完善、稳定技术方案，平衡接口因素，其处理的好坏直接反映着总体设计水平。总体单位要认真负责内部接口及外部接口。

内部接口为勘察与设计之间、土建与土建之间、土建与系统之间、系统与系统之间的接口。技术接口检查是总体设计管理的工作重点，总体单位应统一编制和下发技术接口检查表与实施细则表，并通过图纸专业会签制度来保证技术接口落实到位。

外部接口为本工程与城市外部条件的接口关系，包括规划、国土、文物、供电、市政、人防、消防、环境与景观、地质与地震灾害、交通、铁路等等。外部接口总体单位要积极协调稳定。

（四）各设计阶段力求完整

城市轨道交通建设是一项涉及面广、多专业相互协调配合的复杂系统工程。前期研究是设计工作的基础，做好前期研究工作尤为重要，对工程建设具有导向作用。完整的设计阶段应包括可行性研究、总体设计、初步设计（招标设计）、施工图设计等4个阶段。有的城市为赶工程进度，往往设计阶段交叉严重，且设计周期不合理。造成的后果是由于前期研究工作时间短，设计深度不足，设计输入条件不稳定，后期带来大量的设计变更，给工程投资及工期带来较大风险。因此，轨道交通工程设计阶段应力求完整，设计周期力求合理。尤其是建设首条轨道交通线路的城市，更应如此，且各阶段建议尽可能召开专家预评审，有利于稳定方案，有助于超前工作。

（五）加强大型枢纽的适应性设计

对于换乘枢纽来说，应根据换乘枢纽的定位，客流规模和特点等因素综合确定换乘方式，并非所有的换乘车站都是换乘距离越短越好［3］。对于换乘客流量大的换乘枢纽，应考虑采用通道换乘等具备较大缓冲条件和缓冲空间的换乘方式。设计应充分考虑高峰时段客流的适应性，加强枢纽的应急设计和限流设计。另外，在研究单条线的时候，建议应尽量考虑远期线网可能的调整，适当预留延伸条件。对于远期可能成为换乘站的车站也要尽量做好预留设计，为整个城市的线网调整留有余地。

（六）加强标准化设计

为提高工程的经济效益、简化设计、施工安装程序，并为后期运营维护创造良好条件，在设计阶段对轨道交通分项工程进行标准化设计就显得尤为重要。笔者认为，凡是通用性强的，均可编制各种使用范围和等级的标准设计图纸，覆盖勘察、设计、施工及质量验收等方面。以轨道交通标准车站的研究制定为例，通过设备系统优化和管理用房整合，形成车站的标准模块，制定每种类型车站的标准布局，实现车站设计标准化，简化设计施工，有效控制工程规模，控制投资，可为运营期的乘客使用及维护管理创造良好的基础。

同时，我国幅员辽阔，各地自然条件差别较大，建议各城市建设单位结合地区性的标准设计，适应地域特点，提早着手编制轨道交通标准图，将轨道交通建设成一个集社会效益与经济效益于一体的民心工程。

（七）重视管线综合设计

在地铁车站设计过程中，管线综合往往没有专职技术人员牵头管理，造成前期建筑结构方案考虑不足，后期设备安装缺乏总体布局，致使吊顶内各种风管、桥架、水管重叠交织，无法满足管线敷设空间要求，不但施工安装和设备调试困难，而且没有检修维修空间，同时也影响装饰装修方案与效果。

前文中提到的标准车站研究，应合理布置车站设备管理用房，按不同功能要求集中布置各种房间，为规划管线总体布局创造有利条件。对于弱电系统及低压配电等专业，尽量采用综合桥架进行整合，统一设计，统一选型。通风空调专业合理规划系统风管总体布局，尽量减少设备区走廊管线数量。各种水管应统一规定材质和连接方式，集中敷设，提高空间利用率。

综合管线施工现场的协调与统筹安排至关重要。应根据管线综合的总体规划布局分系统、分层次有序作业，避免争抢作业空间，工序倒置，以致造成综合施工工期比各系统预计安装工期长很多，这一点在总体工程筹划中应充分考虑。

（八）注重工程规模与工程投资的控制

投资控制贯穿于工程建设全过程，设计是影响投资的最大因素［4］。在保证工程使用功能和安全可靠的前提下，正确处理技术先进与经济合理间的关系，以满足投资控制在政府批复的概算范围内。在工程概算中，土建工程费用约占静态总投资的40%，车辆购置及机电设备安装费约占35%～40%，其他费用约占20%～25%。其中，土建工程变化多，但比较容易控制，设备系统价格不定等因素更多取决于市场。

对于土建工程，投资控制重在控制工程规模，以经济适用为原则，合理确定土建工程规模和标准，采用符合城市现状与规划的线路敷设形式，优化车站布局，合理选择工法与围护结构形式。

设备系统工程重在设备招标采购的控制，应充分了解国内其他城市地铁设备的应用情况，以采用成熟、经济适用的设备及车辆为原则，尽量选用标准化设计。其他费用主要在征地拆迁、交通疏解、管线迁改、树木移植等方面控制，同时争取政府在政策上的支持。

（九）做好车站装修设计

装修费用占车站总造价的4．0%～19．2%，变化幅度较大，说明该费用具有不确定性。这主要是由于车站公共区、设备区、出入口通道、各城市的装修标准不同。车站装修应从实际出发，首先满足交通功能，经济实用，再考虑美观大方，忌攀比豪华，做到节省费用，降低造价。装修不宜复杂，重点车站不宜太多，出入口方案与导向系统全线应尽量统一。装修施工阶段应强化精细化管理，以管理降造价，以管理求精品。材料采购全线尽量统一，单项施工单位不宜过多。

（十）关注施工期间地下水处理

我国幅员辽阔，各城市地质条件千差万别，施工期间地下水的处理措施地域性往往非常强。措施是否处理得当，直接影响施工期间的安全风险，轻则地面沉降超标，重则地面塌陷、建筑物开裂，甚至出现人员伤亡，造成重大损失。一般参与土建工程的设计单位来自全国各地，对当地的地质条件不是十分熟悉，往往把握不准确。因此，建议在设计阶段，由建设单位通过合法程序，确定有资质的单位，对全线施工降水方案开展专题研究，由地区经验丰富的降水队伍统一实施，提升降水效果，确保工程安全。

二、从设计角度提出建设管理要点

建成一条高质量的地铁线，离不开所有参建方的共同努力。作为设计单位除了提交出高质量的设计文件，还应提醒建设单位重视并配合好以下各方面工作。

（一）重视规划用地的落实，提前开展前期工作

轨道交通建设要和城市规划的稳定性相一致，应统筹规划、分步实施，避免城市规划的随意性。设计单位在工作过程中应及时提醒并积极配合建设单位，稳定规划条件及前期设计输入条件。

1.车辆段、停车场、控制中心、主变电站等大宗用地要及早稳定，这与一条线的方案稳定与否密切相关，对能否按期通车至关重要。

2.落实重要车站附属建筑用地，避免线路与车站方案的反复。有的车站因为出入口或风亭用地无法落实，协调困难；许多换乘站采用长通道换乘，极为不便；有些车站因一条管线或构筑物不能拆迁而加大车站埋深，对施工、运营极为不利，工法经常暗挖明挖不稳定，造成设计、施工及建设单位均比较被动。

3.初设方案稳定后，可提前着手征地拆迁、管线迁改、绿化迁移、交通导改等前期工作，此工作不确定的因素较多且往往控制工期。因此，借鉴其他城市经验，制定符合当地实际并有利于开展的工作模式非常重要。

（二）加强施工过程质量控制

轨道交通工程建设周期长、规模大、协调内容多，一旦在建成或施工过程中出现失误，往往难以纠正。因施工过程中导致失误，即便再好的设计也失去意义。设计单位在配合施工过程中应从设计的角度，及时发现问题，积极配合解决施工问题。国内曾出现由于施工不当导致隧道打偏、标高错误、限界不足等问题。轻微的失误可通过设计调线调坡等方式来纠正弥补，严重的则造成工程废弃及投资浪费，类似的教训很多。为此，加强施工过程控制及施工质量验收尤为重要，可避免出现施工问题之后，一味由设计进行整改补救，由于管理不到位，措施不及时，给工程留下永久遗憾。

（三）及早启动机电设备招标

机电项目主要由车辆、信号、供电、通信、通风空调、给排水及消防、FAS（火灾报警系统）、BAS（环境与设备监控系统）、AFC（自动售检票系统）、自动扶梯及电梯、车辆基地设备等10多个子系统组成。一般设备招标工作均在土建工程开工后，根据工程的初步设计文件及技术交底工作进行情况，按工程进度逐步开展。设计单位应建议机电设备招标及早进行，为稳定土建预留、合同谈判、设计联络、系统施工图设计、装修设计、管线综合留有足够的时间。其中，车辆是机电设备系统中最重要的设备之一，其投资巨大、技术含量高、生产周期长、系统复杂，更宜及早启动。

（四）提前策划交通衔接及周边一体化开发

结合轨道交通建设，做好轨道交通与地面交通的衔接，扩大车站及车辆段、停车场周边开发，注重公共服务设施、商业设施与轨道交通的耦合，把站点周边打造成容积率高、功能混合、步行友好、出行便捷的城市发展增长点已经成为各城市轨道交通发展的共识。一体化开发宜提前策划实施方案，早日开展对沿线区域的研究，明确区域设计总协调方，协调各不同地块业主单位委托的不同设计单位，落实与轨道交通站点的接口，确保规划的最终实现。在实际运作中，由于缺乏明确的政策引导和设计规范，以及受自身实力、资金和土地政策的限制，轨道交通与沿线开发难以同步，沿线资源开发目标难以实现。建议一是通过制定相关法规政策，赋予轨道交通建设、经营的主体，在轨道交通站点周边及上盖开发一定的优先权，争取做到轨道交通建设与物业开发四同步（即同步规划、同步设计、同步建设、同步经营），最大限度降低成本、提高效益，缓解建设和运营补亏的资金压力；二是为有利于节约、集约用地，并充分发挥轨道交通运输能力，出台鼓励站点周边在轨道交通承载力范围内进行适度高密度开发的相关政策。

（五）做好工程安全质量风险评估

近年来，我国轨道交通建设进入快速发展期，工程质量安全事关人民群众生命财产安全，事关改革开放、经济发展和社会稳定大局，以及党和政府的形象和声誉。为提高对轨道交通建设事故发生的预测和防控能力，应做好风险评估分析。为此，国务院下发《关于坚持科学发展安全发展促进安全生产形势持续稳定好转的意见》（国发〔2011〕40号）、住建部下发《城市轨道交通工程安全质量管理暂行办法》（建质〔2010〕5号），进一步加强了我国城市轨道交通工程质量安全管理。工程安全质量风险评估工作一般由建设单位单独委托，在实施过程中要全面落实建设、勘察、设计、施工、监理、工程监测、质量检测等单位的安全质量责任，做好安全质量事故应急预案。

（六）提前开展建设及运营筹备工作

轨道交通不同于其他城市基础设施项目，除投资大、建设周期长外，建设期就需要大量的专门人才，建成后还需运营人才才能投入有序运营。为使项目建设和运营良好衔接，运营筹备工作应与工程建设同步进行，确保工程按期开通。运营筹备一般包括架构与模式筹备（运营组织架构、维保模式、物资供应模式）、人员筹备、开通筹备等。运营筹备工作需要一个高效、团结、务实、专业的团队，经过长达3～5年的精心策划和实施才能完成。筹备组一般在投入运营前1～2年过渡为正式运营公司。其中，人员筹备是整个运营筹备中耗时最长、贯穿始终的一项关键工作。现阶段，我国轨道交通正值高速发展集中建设期，人才供需矛盾突出，尤其在西部地区，人才缺乏，储备不足，人才需求巨大与培训能力不足的矛盾更加突出。按照行业人才需求60人/km计算，“十三五”期间全国城轨交通行业从业人员缺口或将达到13万人。国内目前行业缺乏健全的培训体系，面临着投入不足、政策空白、标准缺失、培训机构匮乏等问题。建议充分利用各种社会资源，发挥行业协会、高等院校、科研院所的作用，建立培训基地和跨地区交流的培训机制，并制定落实相关的培训制度，增强城市轨道交通发展的后劲。在运营筹备期间，要有目的、有组织、有步骤地直接或间接参与到工程设计、用户需求书编制、设备监造、工程验收标准编制以及施工工程的协查、跟踪、验收等各个环节的工作中。在设备安装、单系统调试及综合联调期间，运营人员应同时介入，以便熟悉机电设备运行状况并处理有关技术问题。

三、结束语

当前，我国城市轨道交通事业正以前所未有的步伐快速发展，而设计是工程的灵魂，一条地铁线的最终使用效果如何，很大程度上取决于前期的工程设计是否科学合理。单条线的设计应站在线网高度，结合具体城市的建设特点，全方位充分考虑建设及运营的合理需求，准确把握功能定位，从而制定出单条线的设计原则、标准。设计人员要紧紧抓住不同阶段的工作要点，才能做好相关工作，更好地为建设、运营服务。同时，要实现最佳的工程效果，建设单位亦需要及时协调处理好与设计有关的外部工作，并提前开展建设及运营筹备工作。在各方的共同努力下，掌握工程项目的全貌，熟悉各阶段工作重点，抓好关键环节，促使我国轨道交通事业平稳顺利发展。

参考文献

［1］中国城市轨道交通协会．城市轨道交通2014年度统计分析报告［EB/OL］．（2015－05－13）

［2］中国水泥网研究院．城市轨道交通项目成批批复交通建设将成未来水泥需求新引擎［EB/OL］．［2015－10－29］．

［3］陈鹏．城市轨道交通枢纽规划建设探讨［J］．建筑工程技术与设计，2014（6）：656.