鐵路信號(hào)綜合樓標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)初探

沙川

【摘 要】房屋建筑的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，是提高建筑設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量的發(fā)展方向，尤其是對(duì)于一些專業(yè)性比較復(fù)雜的建筑，更有價(jià)值。

當(dāng)今我國鐵路建設(shè)蒸蒸日上，鐵路信號(hào)綜合樓是保證鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)必不可少的建筑，擔(dān)負(fù)著重要的行車指揮職責(zé)。它的設(shè)計(jì)需要考慮較多的專業(yè)功能需求，空間組成也比較復(fù)雜。如何在鐵路項(xiàng)目建設(shè)周期緊，設(shè)計(jì)任務(wù)重的情況下，提高信號(hào)綜合樓的設(shè)計(jì)速度和質(zhì)量，是非常值得研究的課題。

本文從空間組成、流線布局、結(jié)構(gòu)選型、構(gòu)造措施等方面進(jìn)行分析，梳理信號(hào)綜合樓設(shè)計(jì)的特點(diǎn)和規(guī)律，提出信號(hào)綜合樓比較典型的平面和流線設(shè)計(jì)，以及其它設(shè)計(jì)中需要注意的典型問題，初步對(duì)此類建筑的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)進(jìn)行探討。

【關(guān)鍵詞】 鐵路信號(hào)綜合樓；設(shè)計(jì)；標(biāo)準(zhǔn)化

一、空間構(gòu)成的特點(diǎn)

（一）鐵路信號(hào)綜合樓的主要空間構(gòu)成

鐵路信號(hào)綜合樓，其主要空間是行車室（也叫運(yùn)轉(zhuǎn)室、控制臺(tái)室、綜合值班室）和信號(hào)設(shè)備室（機(jī)械室、電源室、微機(jī)室等）[1， 161]。行車室要求空間比較大（通常其軸線尺寸開間以4.5～7米、進(jìn)深5～6米為宜）、光線比較適中、環(huán)境相對(duì)安靜；此外，同時(shí)由于是指揮場(chǎng)所，還要求對(duì)整個(gè)車站的瞭望效果要好。因此，該空間通常布置在面朝鐵路的方向，并設(shè)置在二層以上，以獲得較好的視野[1，230-240]。信號(hào)設(shè)備室由于電子設(shè)備較多，設(shè)備高度較大，因此該空間要求高大寬敞，內(nèi)部一般不設(shè)置承重的墻和柱，并且根據(jù)目前使用部門的建議，信號(hào)機(jī)械室、電源室以及信號(hào)微機(jī)室可以合并為一個(gè)房間，根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，該房間軸線尺寸進(jìn)深以7.8米適宜，開間以6～7米為一柱距較合適。因?yàn)樾盘?hào)設(shè)備的電纜需要與行車室內(nèi)的電子顯示屏連接，從布線路徑簡(jiǎn)潔的角度來看，通常二者需要相鄰設(shè)置[3，15]（可以同層相鄰，也可以上下樓層相鄰）。此外，信號(hào)電子設(shè)備的使用有一定的期限，通常在十五年到二十年左右會(huì)進(jìn)行一次大修，此時(shí)，設(shè)備可以休息，但是鐵路運(yùn)輸不能中斷，所以常采用“倒替”的辦法來處理，即在樓內(nèi)選擇適當(dāng)?shù)霓k公房間，拆除隔墻，形成滿足新設(shè)備安裝的寬敞空間，安裝新的信號(hào)設(shè)備，待新設(shè)備投入使用后，再關(guān)閉和報(bào)廢舊設(shè)備，將原來的設(shè)備房間增加隔墻改為辦公房間。因此，除了上述主要空間外，信號(hào)樓內(nèi)設(shè)置一定的次要空間作為將來倒替使用是必要的。

（二）鐵路信號(hào)綜合樓的次要空間構(gòu)成

由于鐵路運(yùn)輸?shù)倪B續(xù)性，行車指揮人員通常是晝夜倒班，因此樓內(nèi)需要設(shè)置職工間休室。為了隨時(shí)應(yīng)對(duì)突發(fā)情況，間休室離運(yùn)轉(zhuǎn)室越近越好，便于指揮人員盡快就崗。間休室主要用于人員休息，每間空間不需要很大，開間進(jìn)深尺寸以3～3.6、4～5米為宜，但強(qiáng)調(diào)安靜性和私密性，適于布置在人員很少經(jīng)過的地方，比如走道盡端。

信號(hào)綜合樓內(nèi)還需要為信號(hào)設(shè)備檢修人員提供值班和辦公的房間，通常由信號(hào)值班室和信號(hào)工區(qū)組成。其空間不需要太大，類似間休室，但要求房間較多，以容納較多的信號(hào)維修定員。

以上次要空間，與主要空間一起，構(gòu)成了信號(hào)樓最基本的需求空間。

此外，為了節(jié)約建筑占地，減少外部管線敷設(shè)的長(zhǎng)度，信號(hào)綜合樓內(nèi)往往還會(huì)設(shè)置其他部門的辦公用房（僅指辦公或與辦公性質(zhì)類似的房間，例如車務(wù)辦公、貨運(yùn)辦公、車輛裝卸檢修所、駐站公安執(zhí)勤室等等），甚至于旅客站房等等功能空間。它們僅僅是從環(huán)保節(jié)能、節(jié)約土地資源和投資的角度，綜合進(jìn)來的，對(duì)鐵路行車指揮基本沒有作用。

通過上述分析，可以看出，信號(hào)綜合樓最主要的空間是行車室和信號(hào)設(shè)備房間，其次是信號(hào)值班室和信號(hào)工區(qū)，再次是其他部門的辦公用房，最后是其它功能空間。在空間布局上，行車室和信號(hào)設(shè)備房間、信號(hào)值班、信號(hào)工區(qū)應(yīng)集中布置；其他部門的辦公用房可以另行集中布置，旅客站房則應(yīng)完全自成體系，獨(dú)立布置。再仔細(xì)劃分，從方便今后信號(hào)設(shè)備“倒替”的角度考慮，信號(hào)設(shè)備用房可以和車站辦公、信號(hào)工區(qū)構(gòu)成樓上樓下關(guān)系，緊鄰行車室布置，這樣便于今后變換空間使用功能，完成設(shè)備的更換。而裝卸檢修用房和間休室、信號(hào)值班室可以集中，按間休、值班在上，裝卸檢修在下布置。

空間高度上，信號(hào)設(shè)備房間凈高以3～3.6米為宜（考慮結(jié)構(gòu)梁的影響），其它房間凈高以3米為宜。

二、流線組織的特點(diǎn)

首先，從部門上分析，行車室內(nèi)的人員和車務(wù)辦公人員（如站長(zhǎng)、值班員、調(diào)車員等）同屬于車務(wù)部門，信號(hào)值班員和維修人員，則屬于電務(wù)部門，貨運(yùn)辦公和裝卸檢修所的檢修人員則屬于貨運(yùn)和車輛部門，而旅客站房?jī)?nèi)的工作人員則屬于客運(yùn)部門。因?qū)儆诓煌牟块T，這些人員，通常希望能有獨(dú)立的進(jìn)出通道。此外，旅客站房中旅客則屬于社會(huì)人員，只會(huì)短時(shí)間出現(xiàn)在綜合樓內(nèi)，但是流量較大，更需要設(shè)置獨(dú)立的出入口。

其次，從動(dòng)靜方面考慮，行車室指揮、信號(hào)值班和車務(wù)辦公人員屬于靜態(tài)，長(zhǎng)時(shí)間留守在各自空間內(nèi)，對(duì)建筑出入口的使用頻率較低。貨運(yùn)、裝卸檢修和信號(hào)工區(qū)人員，則屬于半動(dòng)態(tài)狀態(tài)，在各自空間內(nèi)的時(shí)間較短，經(jīng)常出外業(yè)，對(duì)建筑出入口使用頻率較高。而旅客站房?jī)?nèi)的旅客，則屬于完全動(dòng)態(tài)狀態(tài)，即使候車也是短時(shí)間且走動(dòng)頻繁，對(duì)周圍人群干擾較大，對(duì)于他們，需要設(shè)置專門的通道，并與周圍空間隔離。

再次，從空間重要性分析，行車室是生產(chǎn)重地，工作人員責(zé)任重大，需要聚精會(huì)神工作，不能有外界的干擾。人員流線應(yīng)獨(dú)立，不與其他流線交叉。信號(hào)設(shè)備房間則是信號(hào)綜合樓內(nèi)的禁地，對(duì)溫度、濕度、灰塵、電磁等有著嚴(yán)格的要求，非專業(yè)人員不得進(jìn)入。其流線路徑應(yīng)隱蔽，獨(dú)立。除此之外，車站辦公、信號(hào)值班、信號(hào)工區(qū)、裝卸檢修所等空間則屬于重要性一般的空間，人員進(jìn)出可以共用一條流線，適當(dāng)交叉也不會(huì)產(chǎn)生較大影響。而旅客站房則完全屬于開放性空間，其面向社會(huì)人群，人群流線自然應(yīng)獨(dú)立于車站工作人員流線，并且有獨(dú)特之處。

綜上所述，設(shè)計(jì)包含前述功能空間的信號(hào)綜合樓時(shí)，至少應(yīng)考慮設(shè)置三個(gè)出入口。

第一個(gè)，滿足行車室指揮人員和信號(hào)值班人員流線的進(jìn)出，通過垂直交通空間（樓梯）進(jìn)入二層以上，同時(shí)作為進(jìn)出設(shè)備信號(hào)房屋的通道。行車指揮人員和信號(hào)值班人員及信號(hào)檢修人員，通過此出入口，可以直接到達(dá)行車室和信號(hào)設(shè)備房間，不與其他人員流線交叉，既獨(dú)立又安靜，保障了指揮活動(dòng)的進(jìn)行和設(shè)備的安全。第二個(gè)，滿足其他辦公人員和信號(hào)工區(qū)、裝卸檢修人員流線的進(jìn)出，同時(shí)，在二層以上，通過水平交通空間（走道），與第一個(gè)出入口連通，這樣，既能相對(duì)獨(dú)立于第一出口人流，減少對(duì)其干擾，同時(shí)又可以使兩股流線適當(dāng)交叉，滿足進(jìn)出衛(wèi)生間、開水間等輔助空間的需求，減少此類輔助空間的數(shù)量。同時(shí)為二層以上空間的消防疏散創(chuàng)造條件。第三個(gè)出入口則專門為旅客站房設(shè)置，成為旅客流線的專用通道，使其絕對(duì)獨(dú)立，完全避免和車站工作人員流線交叉，杜絕非生產(chǎn)人員進(jìn)出生產(chǎn)重地的可能性。

當(dāng)然，對(duì)于一些沒有客運(yùn)作業(yè)的車站，或者旅客站房單獨(dú)修建的車站，其信號(hào)綜合樓不需要設(shè)置旅客站房，也沒有相應(yīng)的旅客流線，出入口可以少設(shè)置一個(gè)。

三、最優(yōu)的結(jié)構(gòu)形式

對(duì)于鐵路信號(hào)綜合樓來說，選擇鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)是最優(yōu)方案，有以下優(yōu)點(diǎn)。

1、耐久性好。相對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)，鋼筋砼結(jié)構(gòu)耐候性、防火性、耐腐蝕性占優(yōu)。

2、空間布局靈活。通過之前的分析，可知信號(hào)綜合樓內(nèi)各空間的尺度差距較大，采用框架結(jié)構(gòu)，可以靈活設(shè)置柱網(wǎng)，根據(jù)空間需求增減柱子的數(shù)量和布置，從而在保證結(jié)構(gòu)合理與安全的前提下獲得不同尺度的空間。

3、有利于綜合防雷和電磁屏蔽的設(shè)計(jì)。綜合防雷和電磁屏蔽是信號(hào)綜合樓設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，其中對(duì)于防雷引線下，墻體鋼筋網(wǎng)格以及屏蔽籠天網(wǎng)和地網(wǎng)的設(shè)置都有需求。信號(hào)樓采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，則可以利用柱內(nèi)主筋作為引下線，同時(shí)可以利用樓板和頂板內(nèi)的鋼筋網(wǎng)作為屏蔽籠的天網(wǎng)和地網(wǎng)，一舉兩得。

4、有利于信號(hào)設(shè)備大修時(shí)的“倒替”。對(duì)此，框架結(jié)構(gòu)顯示出極大的優(yōu)越性，因?yàn)榭蚣芰?、柱作為承重?gòu)件，墻體僅僅作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)，不承受主體結(jié)構(gòu)的荷載，因此，隔墻可以隨意拆除增加，變換空間的尺度。若采用磚混結(jié)構(gòu)，因?yàn)榇藭r(shí)墻體是重要的承重構(gòu)件，拆除墻體，意味著建筑的主體結(jié)構(gòu)安全受到了威脅。

5、施工方便。鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)是早已成熟的結(jié)構(gòu)體系，施工工藝簡(jiǎn)單，幾乎所有的土建施工隊(duì)伍對(duì)其都輕車駕熟，并且施工周期短，質(zhì)量容易得到保障。

四、特殊的構(gòu)造措施

近年來，歷次事故表明鐵路信號(hào)綜合樓的防雷和電磁屏蔽設(shè)計(jì)極其重要，特殊氣象條件（例如雷電）對(duì)信號(hào)設(shè)備的運(yùn)行影響極大，因此防雷和電磁屏蔽是重點(diǎn)中的重點(diǎn)。此外，由于鐵路跨越地域長(zhǎng)，經(jīng)常穿越無人地帶或安保條件較差的地區(qū)，對(duì)于貴重設(shè)備和重要房間的防護(hù)也是不可忽視的重要設(shè)計(jì)內(nèi)容。最后，由于信號(hào)設(shè)備的需求，信號(hào)綜合樓還應(yīng)注意為滿足設(shè)備安裝運(yùn)行所需的條件。

（一）綜合防雷和電磁屏蔽

如前所述，信號(hào)樓采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，有利于綜合防雷及電磁屏蔽構(gòu)造的實(shí)施，其梁、板、柱內(nèi)的鋼筋均可以利用，作為電磁屏蔽法拉第籠的一部分。首先在外墻內(nèi)用不小于Φ12mm的鋼筋焊成不大于5*5m的網(wǎng)格，豎向主筋上部應(yīng)與避雷帶焊接、下部應(yīng)與基礎(chǔ)接地網(wǎng)焊接，露出墻體的鋼筋應(yīng)做防腐處理。放置信號(hào)設(shè)備房間的六面（墻、頂、地面或樓面）應(yīng)在墻內(nèi)用不小于Φ8mm的鋼筋焊成不大于0.6*0.6m的網(wǎng)格作法拉第屏蔽籠，0.6*0.6m的鋼筋網(wǎng)格與5*5m的鋼筋網(wǎng)格結(jié)合處應(yīng)焊接，門應(yīng)采用金屬防盜門，門窗玻璃應(yīng)采用金屬網(wǎng)覆蓋，金屬網(wǎng)網(wǎng)格應(yīng)不大于80*80mm，并與金屬門或屏蔽籠采用鉚接或栓接，栓接用電線截面不小于10m㎡。

根據(jù)使用部門的反映，信號(hào)設(shè)備房間地面應(yīng)鋪設(shè)防靜電地板，地板凈高度以0.3米為宜。防靜電地板的絕緣電阻不得小于105Ω，防靜電地板的各支架間應(yīng)可靠連接，并與墻面屏蔽籠冷壓栓接或焊接，至少每個(gè)墻角處應(yīng)連接，連接點(diǎn)間距應(yīng)不大于5m，焊接（栓接）所用多股絕緣軟線截面不小于10m㎡，或采用在地面用銅箔帶鋪設(shè)成與防靜電地板方格相同的網(wǎng)格，網(wǎng)格交叉點(diǎn)應(yīng)施焊或與各支座卡接。

信號(hào)綜合樓屋面避雷帶應(yīng)圍繞屋面周邊成閉環(huán)設(shè)置，距屋面頂面高度150mm。在避雷帶范圍內(nèi)的避雷網(wǎng)由不大于3m*3m的網(wǎng)格組成，避雷網(wǎng)與屋面（包括隔熱層）不得直接接觸。避雷帶、避雷網(wǎng)、支撐柱及水平拉帶各連接點(diǎn)應(yīng)焊接。屋面上的所有金屬物件應(yīng)就近與避雷帶或避雷網(wǎng)焊接，焊點(diǎn)不少于3個(gè)[2，5-6]。

（二）防盜、防火和防破壞

防盜主要是針對(duì)信號(hào)電子設(shè)備房間的外門和外窗，門應(yīng)采用金屬防盜門，之所以采用金屬材質(zhì)，也是有利于設(shè)備房間法拉第籠的完整。窗則應(yīng)在其外部安裝金屬防盜護(hù)欄，此時(shí)，外窗防盜護(hù)欄可以結(jié)合法拉第籠的設(shè)置，一并考慮。一般而言，信號(hào)設(shè)備房間外墻不開設(shè)直接對(duì)外的門，除非防火疏散需要，則應(yīng)設(shè)置金屬防火防盜門。

防火設(shè)計(jì)除了滿足人員的疏散要求和防火分區(qū)劃分之外，對(duì)于信號(hào)設(shè)備房間，其門必須選用防火門，防火等級(jí)至少是乙級(jí)，門扇寬度不小于1.2米，高度不小于2.2米[3，42]。在重要鐵路站段，信號(hào)設(shè)備房間采用氣體消防設(shè)施，此時(shí)，該房間如果設(shè)置外窗，則還應(yīng)采用密閉的防火窗（防火等級(jí)至少是丙級(jí)）。

近年來，維穩(wěn)和反恐要求日益提高，鐵路安全尤其重要，因此使用部門對(duì)信號(hào)綜合樓的安全提出了新的要求，除了一般的防盜門窗、護(hù)欄等措施外，還要求在重要的房間（通常是指設(shè)備房間）外窗外側(cè)安裝防拋網(wǎng)，目的是防止破壞分子向室內(nèi)拋擲雜物。防拋網(wǎng)采用金屬網(wǎng)格，網(wǎng)目規(guī)格應(yīng)較細(xì)密，不大于50x50mm。

（三）其它特殊構(gòu)造措施

對(duì)于行車室而言，由于其指揮行車的功能需求，要求其具備良好的全站區(qū)通觀瞭望條件，因此，行車室外窗面積較大，同時(shí)應(yīng)具備至少三面瞭望的條件，通常做法是行車室部分凸出整體建筑，形成三面布置外窗的格局。此時(shí)，外窗面積較大，對(duì)于節(jié)能和隔音要求較高，通常采用密閉性能和隔音性能較好的外窗，比如雙層外窗或中空玻璃外窗。另外，行車室監(jiān)控設(shè)備與信號(hào)設(shè)備通過密集電纜連接，因此行車室內(nèi)地面應(yīng)考慮電纜的鋪設(shè)，應(yīng)采用較厚地面墊層埋設(shè)電纜套管的做法（當(dāng)前，使用部門對(duì)行車室鋪設(shè)架空地板或開鑿地面電纜溝的做法較為抵觸，原因是地板和溝蓋板經(jīng)不起長(zhǎng)期踩踏，容易破損，以及地板下部容易積聚灰塵）。

對(duì)于信號(hào)設(shè)備房間，由于電子設(shè)備比較精密，對(duì)于灰塵較為敏感，因此設(shè)備房間的地面通常應(yīng)采用不起塵的地面，比如瓷磚地面和防靜電地板地面。墻面和頂棚同樣要求不起塵，同時(shí)顏色要求淺色，頂棚還要求抹灰層牢固，不容易掉落[3，15，42]。

設(shè)備房間的門，除了滿足前述要求外，為防止小動(dòng)物（如老鼠）進(jìn)入設(shè)備房間引起電子設(shè)備短路，門內(nèi)還應(yīng)設(shè)置高度不低于0.5米的防鼠板。

結(jié)語

上述內(nèi)容分析了鐵路信號(hào)綜合樓建筑設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)，現(xiàn)歸納如下：

1、空間分析。鐵路信號(hào)綜合樓核心空間組成是行車指揮功能空間。其余非主要功能空間均圍繞其布置，在無法避免干擾主要功能空間時(shí)，應(yīng)果斷將其布置在次要方位。當(dāng)然，對(duì)于直接為主要功能空間服務(wù)的輔助空間（如衛(wèi)生間、間休室、備品間等），其布置應(yīng)貼近主要空間。在布局上，主要空間絕對(duì)應(yīng)處于相對(duì)集中、獨(dú)立且通觀瞭望方便的位置，通常是樓上面臨鐵路一側(cè)。

2、流線組織。鐵路信號(hào)綜合樓的流線組織最主要的是不能互相交叉干擾，尤其應(yīng)保證行車指揮人員有獨(dú)立的出入口和進(jìn)出崗位路徑。行車室是指揮重地，責(zé)任重大，絕對(duì)不能有閑雜人員進(jìn)入；信號(hào)機(jī)械室屬于不能中斷運(yùn)行的設(shè)備房間，對(duì)運(yùn)行環(huán)境要求很高，因此非專業(yè)人員嚴(yán)禁出入。對(duì)于上述兩處重要空間，其人員出入路徑必須獨(dú)立，因此流線組織要以此為核心，首先解決這兩部分人群的進(jìn)出流線。其余非主要流線采用平行、上跨或下穿等方法物理分隔，絕對(duì)不能與主流線混雜。

3、結(jié)構(gòu)選型。鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)是信號(hào)綜合樓的首選。

4、特殊構(gòu)造措施。由于信號(hào)綜合樓在綜合防雷、電磁屏蔽、防火防盜等方面有較為嚴(yán)格的要求，因此，需要采取與一般建筑不同的構(gòu)造措施。其中綜合防雷與電磁屏蔽需要在設(shè)備房間四周設(shè)置法拉第籠，所有洞口應(yīng)設(shè)置屏蔽網(wǎng)。防盜方面，除了一般意義上的防盜措施外，還應(yīng)考慮防破壞措施，比如在外窗設(shè)置防拋網(wǎng)。此外，還應(yīng)按照信號(hào)設(shè)備的安裝和運(yùn)行需求以及行車指揮的環(huán)境要求，在防塵、放光照、防水、防噪音等方面進(jìn)行綜合考慮。

以上內(nèi)容，筆者認(rèn)為基本涵蓋了信號(hào)綜合樓設(shè)計(jì)的大部分內(nèi)容，可以作為比較標(biāo)準(zhǔn)的模式，用于實(shí)際項(xiàng)目中，以提高設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]鐵道部專業(yè)設(shè)計(jì)院主編，《鐵路工程設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè)---房屋建筑》（修訂本）中國鐵道出版社，1991.161，230-240.

[2]北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院，《鐵路信號(hào)設(shè)備雷電及電磁兼容綜合防護(hù)舉例設(shè)計(jì)》.2007.5-6.

[3]中華人民共和國鐵道部，《鐵路房屋建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》TB10011-2012.中國鐵道出版社，2012.15，42.