從北京地鐵亦莊線運營實踐談如何提高地鐵設(shè)計質(zhì)量

郭建平

(北京市市政工程設(shè)計研究總院 北京 100082)

1 工程概述

亦莊線是連接北京市中心城和亦莊新城的軌道交通線，在北京市軌道交通線網(wǎng)中為L2線，與M5、M10、京津城際鐵路及遠期規(guī)劃的M12、L5、S6線換乘。線路起點為豐臺區(qū)宋家莊，經(jīng)豐臺、朝陽、大興、亦莊開發(fā)區(qū)，終點為通州區(qū)亦莊火車站。線路全長23.23 km，線路兩端為地下區(qū)間，中間為高架區(qū)間，地下線長約8.59 km，高架線長約13.95 km，U型槽及路基段長約0.69 km，宋家莊出入段線長1.38 km，亦莊火車站出入段線0.77 km。亦莊線工程總投資約110億元。全線共設(shè)車站14座，其中地下車站6座，高架車站8座，分別為宋家莊站、肖村站、小紅門站、舊宮東站、亦莊橋站、亦莊文化園站、萬源街站、榮京東街站、榮昌東街站、同濟南路站、經(jīng)海路站、次渠南路站、次渠站、亦莊火車站，起點設(shè)宋家莊停車場(與5號線、10號線共建)，終點設(shè)臺湖車輛段(見圖1)。

圖1 北京市軌道交通亦莊線工程線路示意

北京亦莊線是典型的交通引導(dǎo)發(fā)展型TOD線路，該項目的建設(shè)將促進線路兩端朝陽區(qū)小紅門地區(qū)、大興舊宮地區(qū)和通州東南部地區(qū)的發(fā)展;同時也為亦莊開發(fā)區(qū)的經(jīng)濟增長提供有力的保障。亦莊線自2008年5月22日正式開工建設(shè)，2010年底通車試運營，其工程特色如下:

1)亦莊線采用國產(chǎn)CBTC核心技術(shù)，實現(xiàn)了軌道交通關(guān)鍵設(shè)備國產(chǎn)化，是首條國產(chǎn)信號技術(shù)示范線。宋家莊站采用站前折返，經(jīng)試驗行車間隔達到2 min的設(shè)計能力。

2)宋家莊站為三線換乘站，亦莊線采用一島兩側(cè)的車站形式，上下車客流分開，客流單方向流動，5號線、亦莊線T型同臺換乘，換乘時間僅需30 s。

3)在設(shè)備系統(tǒng)方面，綜合監(jiān)控系統(tǒng)的核心軟件國產(chǎn)化，站前折返采用60 kg/m鋼軌12號道岔交叉渡線，側(cè)向過岔速度可達到45 km/h。

4)車站建筑方面，高架站樓扶梯外掛，在很少增加車站規(guī)模和造價的條件下，使側(cè)式車站站臺有效寬度達4.5 m，改善了高架車站乘車條件。

5)全線車站全面考慮交通銜接，根據(jù)交通需求設(shè)計自行車停車場、站前廣場，確定公交站點、天橋等銜接設(shè)施，并實現(xiàn)同期實施。

6)亦莊線采用B型車，6輛編組，行車間隔為初、近期 4 min，遠期 2.5 min。

2 運營后客流量情況

亦莊線自2010年12月30日實現(xiàn)全功能開通以來，到2011年7月底已經(jīng)安全平穩(wěn)載客試運營了210天，3、4月份日均載客量達10.65萬人次(見表1)。

表1 亦莊線開通后客流與預(yù)測客流對比

到4月底統(tǒng)計，已經(jīng)有舊宮等3個站的客流超過初期預(yù)測客流，日均客流已經(jīng)達到初期的78%。由于北京市規(guī)劃調(diào)整，建設(shè)時序發(fā)生變化，通州區(qū)將開發(fā)重點調(diào)整到運河兩岸，所以亦莊線位于通州的3座車站周邊開發(fā)滯后，亦莊火車站未投入使用，故客流未出現(xiàn)激增，具體見表2。

表2 亦莊線各車站開通后客流與預(yù)測客流對比萬人次

3 需要進一步探討的問題

3.1 市郊線和市區(qū)線的銜接問題

目前市郊線和市區(qū)線銜接的主要方式有:兩線一站換乘、兩線多站換乘、一站多線換乘及貫通運營等。不同的換乘方式各有利弊，在規(guī)劃階段，應(yīng)結(jié)合客流特點、不同線的功能定位、運營管理、實施難度等綜合研究確定。

亦莊線與5號線的換乘，總體來說還比較便捷，從5號線換亦莊線實現(xiàn)同層換乘，換乘距離較近，走行用時約30 s;從亦莊線換到5號線需要從轉(zhuǎn)換層繞行，走行時間2～3 min。宋家莊站臺層平面圖見圖2。

圖2 宋家莊站臺層平面示意

考慮亦莊線和5號線客流量相差較大，且5號線線路較長，兩線分線運營具有合理性。但兩線車型和車輛編組相同，目前亦莊線下車客流80%是換乘5號線的，兩線是否貫通值得探討。宋家莊換乘客流預(yù)測見表3。

表3 宋家莊換乘客流預(yù)測 人次

亦莊線與5號線之間的客流交換是客流的主要方向。如果兩線采用貫通運營，可以為大量的乘客縮短出行時間，能充分體現(xiàn)以人為本的理念，有著明顯的社會效益。對于兩線客流量相差較大的問題，可以通過開行大、小交路來解決。另外，貫通運營更有利于實現(xiàn)有效資源共享，北太平莊、宋家莊、及臺湖車輛基地可以整合共用。由于5號線建設(shè)時間早，當(dāng)時亦莊線尚處于規(guī)劃研究初期，客流、設(shè)計標準、線路走向不明朗，未考慮與亦莊線的貫通運營問題，因而沒有預(yù)留貫通條件。在亦莊線規(guī)劃方案過程中，雖然對貫通方案進行過研究，但如按貫通實施將帶來一些其他不利后果，故最終放棄貫通方案。

目前，北京市郊區(qū)線與市區(qū)線銜接有代表性的線路為1號線和八通線、5號線和亦莊線、4號線和大興線，不同銜接方式反映出服務(wù)水平不一。1號線和八通線分段運營，通過樓梯-站臺-站廳-站臺的換乘方式換乘，運營以來客流高峰期擁擠、換乘困難，運營有安全隱患;5號線亦莊線分段運營，5號線換乘亦莊線T型站臺同層方便，亦莊線換乘5號線站臺-站廳-站臺時間較長;大興線與4號線貫通運營，小交路時同站臺換乘十分方便。

亦莊線開通后一些乘客仍向政府有關(guān)部門提出為何不能貫通運營的問題。建議在規(guī)劃階段對市區(qū)線與郊區(qū)線、市區(qū)線與支線的銜接方式進行深入細致的研究，達到相應(yīng)深度;銜接車站要千方百計預(yù)留規(guī)劃貫通運營的條件，同時滿足郊區(qū)線或支線獨立運營的條件，換乘方式盡可能設(shè)計成同臺換乘。像大興線與4號線之間實現(xiàn)貫通運營，既方便了乘客、提高了服務(wù)水平，又減少了運營管理風(fēng)險。

3.2 預(yù)留線位問題

北京經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)在建區(qū)規(guī)劃時就在區(qū)內(nèi)為亦莊線預(yù)留了線位，為項目實施創(chuàng)造了條件，這是成功的，但僅預(yù)留宏達路位置值得反思。

1)亦莊線過南五環(huán)后，進入亦莊開發(fā)區(qū)，貫穿開發(fā)區(qū)的線路方案有宏達路方案和沿榮華路方案。宏達路道路一側(cè)為公建，另一側(cè)為廠房、企業(yè);榮華路道路兩側(cè)均為公建、商業(yè)區(qū)。兩個方案各有優(yōu)勢:宏達路工程實施條件好，為城市次干路和路側(cè)40 m綠化帶;榮華路為城市主干路和路中心10 m綠化帶，宏達路在客流及未來線路兩側(cè)發(fā)展不如榮華路。但由于宏達路方案預(yù)留了軌道交通建設(shè)條件，軌道交通可以采用高架形式通過;而榮華路方案沒有預(yù)留高架條件，如果采用榮華路方案必須采用地下方式通過，同時因一些控制點在規(guī)劃階段未考慮地鐵建設(shè)，加大了工程投資和運營成本。因此，經(jīng)反復(fù)研究，最終選用宏達路方案。

2)亦莊線在開發(fā)區(qū)部分兩側(cè)基本上是建成區(qū)。開發(fā)區(qū)在道路、管線、橋梁建設(shè)及城市規(guī)劃方面嚴格執(zhí)行預(yù)留線路要求，工程建設(shè)及設(shè)計工作進展順利。設(shè)計時考慮與環(huán)境結(jié)合，橋梁及車站建筑均進行了景觀設(shè)計，做到了與周圍環(huán)境有機結(jié)合。根據(jù)線路兩側(cè)建成區(qū)及預(yù)留用地的實際情況，結(jié)合環(huán)境評價報告，進行相應(yīng)的環(huán)境保護設(shè)計，采取減振降噪等處理措施，設(shè)置高度3.0 m的雙面吸聲聲屏障1300 m，高度3.0 m的單面吸聲聲屏障1300 m，高度1.0 m的雙面吸聲聲屏障1700 m。全線開通后，沒有出現(xiàn)類似5號線北苑段高架線噪聲擾民大量投訴的現(xiàn)象。

通過方案比選，認為在開發(fā)區(qū)規(guī)劃建設(shè)階段，應(yīng)對預(yù)留方案再做深入實際的調(diào)查，分析對比兩線方案，對榮華路不預(yù)留高架條件，但對一些控制點考慮預(yù)留地下敷設(shè)方式更加合理一些，為未來建設(shè)時留有選擇余地。

3.3 從斷軌事件看習(xí)慣做法的接口管理問題

3.3.1 事情概述及原因

2010年12月17日下午，亦莊線小紅門站—舊宮站區(qū)間K4+977 km下行左股鋼軌折斷，因在冬天氣溫較低，斷軌后鋼軌斷縫達100 mm，斷縫外口軌腰部有一處均流線焊點(見圖3)。據(jù)統(tǒng)計，自12月17日近一個月內(nèi)，各線由于供電均流線、回流線在鋼軌腰部焊接原因，引起鋼軌完全折斷事故2起，重傷鋼軌2起。斷軌處為鋼軌焊接接頭，供電均流電纜焊接點在邊上約4 cm，采用放熱法單根焊接均流電纜。該處電纜丟失后又進行了二次焊接。因供電專業(yè)施工技術(shù)監(jiān)理人員不知道鋼軌接頭及熱影響區(qū)嚴禁二次焊接，此處鋼軌焊了3次，使內(nèi)部金相組織發(fā)生變化。多次焊接對該處鋼軌造成了明顯傷損，有裂紋但未發(fā)現(xiàn)，發(fā)生斷軌是必然的。焊接時軌道專業(yè)的施工人員也不在場，焊后對鋼軌未進行探傷檢查。

圖3 亦莊線小紅門站斷軌

3.3.2 反思及總結(jié)

在鋼軌上焊接均流電纜是直流供電鋼軌作為回流軌的一種習(xí)慣做法，沒有規(guī)范化、標準化，沒有形成統(tǒng)一的行業(yè)標準技術(shù)規(guī)程。各地因焊接均流電纜造成鋼軌傷損均按個案處理，未系統(tǒng)分析。

相關(guān)專業(yè)設(shè)計接口及相關(guān)現(xiàn)場管理沒有細致的規(guī)定，多年來的習(xí)慣做法是:軌道專業(yè)不知供電焊點位置，供電不知接頭位置，相關(guān)專業(yè)不進行圖紙會簽。由于專業(yè)知識限制，供電專業(yè)人員不了解鋼軌使用性能要求，僅從本專業(yè)的角度認為工藝成熟，對工藝過程未作詳細規(guī)定。如對焊后檢查均沒有規(guī)定，工藝一般不在設(shè)計文件中體現(xiàn)，認為施工單位應(yīng)知道。

在現(xiàn)場管理方面，場地移交后，供電施工單位在軌道部件上施工時，軌道施工單位不在場。軌道監(jiān)理只監(jiān)理軌道施工，供電監(jiān)理只監(jiān)理供電施工。焊后不探傷，對此項涉及安全的操作未規(guī)定持證上崗制度。

3.3.3 解決問題的建議

首先，行業(yè)中應(yīng)有一個部門牽頭組織研究，制定一套完整的設(shè)計及工藝施工技術(shù)標準及規(guī)程。對均流電纜采用單根焊接、銅排焊接、單根螺栓連接、魚尾板螺栓連接方式的可靠性、工藝穩(wěn)定性、現(xiàn)場可操作性、鋼軌傷損概率適用范圍及安全風(fēng)險進行系統(tǒng)評估，提出推薦意見。地下線軌溫恒定，斷軌后斷縫較小;但高架橋或地面線鋼軌溫差大，斷軌后軌縫較大，如亦莊線斷縫達100 mm，嚴重危及行車安全。

其次，完善、統(tǒng)一相關(guān)工藝規(guī)程，如采用單根焊接，要規(guī)定焊點大小、電纜焊點的間距、焊接后表面處理及檢查、預(yù)熱工藝、焊后保溫、作業(yè)條件時間限制等規(guī)定，明確探傷檢查要求及責(zé)任，落實供電專業(yè)施工配備的探傷專用工具。

第三，在設(shè)計上規(guī)定焊接限制范圍，道岔的高錳鋼整鑄轍叉禁止焊接。

3.4 做好與運營公司的溝通，了解運營需求

3.4.1 建立溝通機制，落實運營需求

配合亦莊線等新線建設(shè)，2007年北京地鐵運營公司設(shè)立“新線配合辦”，作為與建設(shè)方及設(shè)計單位的接口部門，很好地促進了三方溝通。亦莊線開通過程中的運營問題遠少于原來開通新線的問題。建議今后采用規(guī)范程序與運營公司溝通，落實運營公司需求機制，以便更好地促進建設(shè)與運營的銜接。

亦莊線在初步設(shè)計階段高架車站出入口采用玻璃門，征求運營公司意見時，運營部門提出:地鐵出入口多為拉閘門，要求更改，設(shè)計單位采納。但在工程驗收中和試運營中發(fā)現(xiàn)了問題:使用拉閘門后夏天下雨，雨水進入站廳;冬天穿堂風(fēng)造成站廳溫度偏低。目前，運營公司與建設(shè)單位正在溝通落實改造。今后設(shè)計單位要充分分析運營要求，對解決方案不盲從。

3.4.2 考慮運營維護的便捷性

高架站站廳層層高8 m，在吊頂內(nèi)凈高達3 m以上。感煙火災(zāi)探測器距離吊頂龍骨約4 m，距離地面8 m，探測器下方無檢修專用通道，并且吊頂龍骨按不上人的龍骨設(shè)計，這樣每年的探測器測試和定期檢修不方便。針對今后吊頂內(nèi)空間過高的車站，應(yīng)考慮龍骨按上人設(shè)計或研究吊頂內(nèi)設(shè)置檢修馬道。

舊宮等3座站臺開敞式高架站造型美觀，但在雨天雪天，站臺敞開處飄入雨雪，造成地板積雪、積水，濕滑影響乘客候車。為防雨雪，屋頂外挑6 m，但2011年6月23日暴雨依然飄進舊宮站臺，雨滴落在PIS顯示屏上，損壞了12塊顯示屏。因此，應(yīng)注意敞開式車站的防風(fēng)、防雨雪設(shè)計。

3.5 注重設(shè)計質(zhì)量，加強設(shè)計配合

3.5.1 設(shè)計質(zhì)量問題

在施工及驗收中，發(fā)現(xiàn)部分設(shè)計問題，需要引起設(shè)計人員的高度重視。如亦莊線高架站，外裝修采用玻璃幕墻，墻下部靠地面部分，為滿足車站通風(fēng)功能要求采用百葉窗。裝修專業(yè)為了安全(防止人員不慎碰撞玻璃幕墻)設(shè)置了欄桿，欄桿立柱之間用玻璃封閉。這樣雖通透美觀，但忽視了百葉窗的通風(fēng)功能，造成站臺地面百葉窗與屋頂百葉窗間沒有形成上升氣流，車站建成后通風(fēng)不好、夏天悶熱。

這是因為相關(guān)設(shè)計人員粗心、不認真看圖和核對互提的資料、圖紙會簽走過場、現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)問題不報告等諸多原因造成的。

圖4 百葉窗又用玻璃封閉

3.5.2 深化設(shè)計的接口管理

亦莊線出現(xiàn)部分公共區(qū)照度不足，低于設(shè)計標準。經(jīng)查，一些公共區(qū)在裝修設(shè)計階段相應(yīng)燈具布置少于估算指標;燈具布置由裝修設(shè)計單位確定，型號招標確定。裝修設(shè)計單位在燈具的招標書中提出:需要廠家開展深化設(shè)計，對燈具照度結(jié)合布置進行核算。實際上，中標燈具廠家未按要求進行核算，設(shè)計單位不知廠商未核算，致使部分車站裝修完成后才發(fā)現(xiàn)照度不足。今后設(shè)計單位應(yīng)注意深化設(shè)計部分的內(nèi)容管理，在交底和設(shè)計聯(lián)絡(luò)中，提醒相關(guān)單位要注意深化設(shè)計，同時將深化設(shè)計納入設(shè)計管理，落實深化設(shè)計要求。

3.5.3 設(shè)計與設(shè)備招標的配合工作

設(shè)備系統(tǒng)設(shè)備招標后，要經(jīng)過設(shè)計聯(lián)絡(luò)后才進行施工圖設(shè)計，建議今后設(shè)計計劃與設(shè)備招標計劃相協(xié)調(diào)。因土建在前，招標后應(yīng)避免對土建工程的影響和對相關(guān)設(shè)備專業(yè)接口的影響，避免招標后調(diào)整設(shè)計接口。例如車輛基地衛(wèi)生間座便器招標后的安裝尺寸與預(yù)留尺寸不一，造成土建預(yù)留預(yù)埋修改、上下水管的安裝設(shè)計變更。

建議今后建設(shè)單位與設(shè)計單位協(xié)調(diào)土建和設(shè)備的設(shè)計計劃，做到同步設(shè)計。

［1］GB 50157—2003地鐵設(shè)計規(guī)范［S］.北京:中國計劃出版社，2003.

［2］北京市市政工程設(shè)計研究總院.北京市軌道交通亦莊線工程可行性研究報告［R］.北京，2007.

［3］北京地鐵運營公司科研所.北京亦莊輕軌客流分析及預(yù)測［R］.北京，2006.

［4］北京市市政工程設(shè)計研究總院.北京市軌道交通大興線工程可行性研究［R］.北京，2007.

［5］北京市市政工程設(shè)計研究總院.北京市軌道交通亦莊線工程施工圖［R］.北京，2007.

［6］北京市軌道交通指揮中心.北京市五條新城線客流情況［R］.北京，2011.

［7］北京市市政工程設(shè)計研究總院.北京市軌道交通亦莊線工程初步設(shè)計:線路及行車組織［G］.北京，2008.

［8］北京市市政工程設(shè)計研究總院.北京市軌道交通亦莊線工程施工圖設(shè)計文件［G］.北京，2009－2010.