第一篇：SES在地鐵典型區(qū)間環(huán)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

SES在地鐵典型區(qū)間環(huán)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

【摘 要】選取兩個(gè)地鐵工程作為分析案列，通過(guò)對(duì)該地鐵工程典型區(qū)間環(huán)控設(shè)計(jì)中的土建配合方案和設(shè)備布置位置方案的比選優(yōu)化，簡(jiǎn)要分析了SES模擬在地鐵典型區(qū)間環(huán)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。結(jié)果表明借助于SES模擬結(jié)果可以驗(yàn)證所選定的地鐵典型區(qū)間通風(fēng)系統(tǒng)構(gòu)成方案及區(qū)間設(shè)備設(shè)置位置的合理性，優(yōu)化環(huán)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，保證地鐵通風(fēng)系統(tǒng)的安全有效運(yùn)行，保障地鐵系統(tǒng)的正常運(yùn)營(yíng)。

【關(guān)鍵詞】SES；地鐵；典型區(qū)間；環(huán)控系統(tǒng)

引言

地鐵具有運(yùn)量大、速度快、無(wú)污染以及方便、舒適、準(zhǔn)時(shí)的優(yōu)點(diǎn)，已成為緩解城市交通壓力、降低環(huán)境污染的首選交通工具[1]。目前在我國(guó)地鐵建設(shè)的快速發(fā)展過(guò)程中，地鐵環(huán)境控制問(wèn)題也越來(lái)越引起人們的重視。地鐵環(huán)控系統(tǒng)的目的就是要把車(chē)站和區(qū)間隧道的環(huán)境維持在舒適范圍內(nèi)，同時(shí)保證列車(chē)的正常運(yùn)行。地鐵中的活塞風(fēng)、列車(chē)產(chǎn)熱、顆粒物等污染、噪聲主要來(lái)自區(qū)間隧道，而且由于區(qū)間隧道的特殊性和封閉性，當(dāng)列車(chē)在區(qū)間在發(fā)生事故時(shí)，必須借助于有效的通風(fēng)排煙措施來(lái)保證人員安全疏散。因此區(qū)間環(huán)控系統(tǒng)顯得尤為必要。目前地鐵區(qū)間的活塞風(fēng)特性、機(jī)械通風(fēng)方案、火災(zāi)時(shí)煙氣控制等方面都成為地鐵環(huán)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的主要研究?jī)?nèi)容。

地鐵的結(jié)構(gòu)和環(huán)境復(fù)雜性及特殊性決定了地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及計(jì)算需要采用計(jì)算機(jī)輔助模擬計(jì)算來(lái)進(jìn)行[2]。地鐵區(qū)間通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中會(huì)有多種可選方案，計(jì)算機(jī)模擬的功能之一就是對(duì)各種方案的比選優(yōu)化。目前國(guó)際常用地鐵環(huán)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)和模擬軟件為SES軟件，它可以驗(yàn)證設(shè)計(jì)者所選定的地鐵區(qū)間通風(fēng)系統(tǒng)構(gòu)成方案及系統(tǒng)運(yùn)行模式的合理性，以便完成地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

本文通過(guò)兩個(gè)工程案列，簡(jiǎn)要探討了SES軟件在地鐵典型區(qū)間環(huán)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

1.SES在地鐵典型區(qū)間環(huán)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析

SES地鐵環(huán)境模擬計(jì)算軟件全稱Subway Environment Simulation，是由美國(guó)交通部開(kāi)發(fā)的，模擬原理是連續(xù)方程及伯努利方程（Bernoulli’s Equation）[3]。SES是用于設(shè)計(jì)、分析地鐵通風(fēng)系統(tǒng)的工具，包括對(duì)常規(guī)通風(fēng)及發(fā)生事故時(shí)通風(fēng)的氣流和溫度的分析。在國(guó)外隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)中，SES模擬計(jì)算軟件得到了廣泛的應(yīng)用，并針對(duì)多個(gè)地鐵系統(tǒng)對(duì)SES模擬計(jì)算軟件進(jìn)行過(guò)調(diào)試。SES模擬計(jì)算軟件的有效性已經(jīng)在模型測(cè)試和實(shí)際應(yīng)用中得到驗(yàn)證[4]。

1.1 SES在地鐵典型區(qū)間環(huán)控系統(tǒng)土建配合中的應(yīng)用

1.1.1工程概況

該地鐵線全長(zhǎng)59.9km，全部為地下線。在全線中部某一區(qū)間長(zhǎng)度為1084m，車(chē)站端部存在停車(chē)線，該區(qū)間線路示意圖如圖1 所示。

該區(qū)間內(nèi)的停車(chē)線和下行線為單洞雙線區(qū)間，在地鐵區(qū)間設(shè)計(jì)時(shí)，土建存在兩種方案，分別是在下行線（左線）和停車(chē)線之間設(shè)置隔墻和不設(shè)置隔墻。當(dāng)下行線和停車(chē)線之間設(shè)置隔墻時(shí)，下行線的區(qū)間斷面面積均為22.6m2；當(dāng)下行線和停車(chē)線之間不設(shè)置隔墻時(shí)，下行線的區(qū)間斷面面積為55.4m2。上行線區(qū)間斷面面積為22.6m2。

根據(jù)相關(guān)規(guī)定[5]，當(dāng)列車(chē)阻塞在區(qū)間隧道時(shí)，通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)向阻塞區(qū)間提供一定的送、排風(fēng)量，保證阻塞處的有效通風(fēng)功能，以保證列車(chē)的空調(diào)冷凝器等設(shè)備能正常運(yùn)行。當(dāng)列車(chē)在區(qū)間隧道發(fā)生火災(zāi)事故時(shí)，通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)保證防災(zāi)排煙及通風(fēng)功能，向乘客、工作人員和消防人員提供必要的新風(fēng)量，形成不小于2m/s的迎面風(fēng)速，誘導(dǎo)乘客安全撤離，并具有有效的排煙功能，避免煙氣的蔓延。

下行線和停車(chē)線之間不設(shè)置隔墻時(shí)，該段區(qū)間斷面面積較大，在通風(fēng)量一定的情況下，可能難以達(dá)到火災(zāi)工況下2m/s的臨界排煙風(fēng)速要求，而不設(shè)置隔墻可以減小土建工程量。因此需對(duì)在該區(qū)間發(fā)生阻塞和火災(zāi)時(shí)，下行線區(qū)間內(nèi)的溫度和斷面風(fēng)速情況進(jìn)行模擬分析，比較兩種土建方案的優(yōu)劣，進(jìn)而綜合考慮確定是否需要設(shè)置隔墻。

1.1.2方案SES模擬

該區(qū)間的通風(fēng)方案為車(chē)站站端各設(shè)置2 條機(jī)械風(fēng)井，每條風(fēng)井內(nèi)各設(shè)置1 臺(tái)可逆轉(zhuǎn)的隧道風(fēng)機(jī)（TVF），其中一臺(tái)TVF風(fēng)機(jī)兼做車(chē)站UO排熱風(fēng)機(jī)，單臺(tái)風(fēng)機(jī)最大風(fēng)量為60 m3/s，在該區(qū)間的左右線各設(shè)置兩組射流風(fēng)機(jī)，每組兩臺(tái)，射流風(fēng)機(jī)最大風(fēng)量42120m3/h，推力437N，全線同一時(shí)間只考慮一個(gè)事故點(diǎn)，隧道風(fēng)機(jī)和射流風(fēng)機(jī)布置如圖2所示。

風(fēng)機(jī)運(yùn)行模式為：當(dāng)列車(chē)在下行區(qū)間發(fā)生阻塞時(shí)，B車(chē)站大里程和小里程端機(jī)械風(fēng)井內(nèi)的2 臺(tái)TVF 風(fēng)機(jī)并聯(lián)送風(fēng)，A車(chē)站大里程和小里程端機(jī)械風(fēng)井內(nèi)的2 臺(tái)TVF 風(fēng)機(jī)并聯(lián)排風(fēng)，關(guān)閉A、B兩站UO（排熱）風(fēng)機(jī)，射流風(fēng)機(jī)由B站向A站方向送風(fēng)；列車(chē)頭部區(qū)域著火時(shí)，B車(chē)站大里程和小里程端機(jī)械風(fēng)井內(nèi)的2 臺(tái)TVF 風(fēng)機(jī)并聯(lián)送風(fēng)，A車(chē)站大里程和小里程端機(jī)械風(fēng)井內(nèi)的2 臺(tái)TVF 風(fēng)機(jī)并聯(lián)排風(fēng)，關(guān)閉A、B兩站UO（排熱）風(fēng)機(jī)，射流風(fēng)機(jī)由B站向A站方向送風(fēng)；列車(chē)尾部區(qū)域著火時(shí)，B車(chē)站大里程和小里程端機(jī)械風(fēng)井內(nèi)的2 臺(tái)TVF 風(fēng)機(jī)并聯(lián)排風(fēng)，A車(chē)站大里程和小里程端機(jī)械風(fēng)井內(nèi)的2 臺(tái)TVF 風(fēng)機(jī)并聯(lián)送風(fēng)，關(guān)閉相鄰兩站UO（排熱）風(fēng)機(jī)，射流風(fēng)機(jī)由A站向B站方向送風(fēng)。圖3和圖4分別是下行線線和停車(chē)線之間不設(shè)置隔墻和設(shè)置隔墻時(shí)的通風(fēng)示意圖。

根據(jù)風(fēng)機(jī)運(yùn)行模式，分別對(duì)列車(chē)在下行區(qū)間發(fā)生阻塞，車(chē)頭區(qū)域著火，車(chē)尾區(qū)域著火三種工況時(shí)，區(qū)間的溫度和風(fēng)速進(jìn)行情況模擬，模擬結(jié)果如表1所示。

1.1.3模擬結(jié)果分析

在現(xiàn)有通風(fēng)方案情況下，對(duì)下行線和停車(chē)線之間設(shè)置隔墻和不設(shè)置隔墻的兩種土建方案進(jìn)行了分析比較。根據(jù)SES模擬結(jié)果，在設(shè)置隔墻時(shí)，阻塞工況下區(qū)間的溫度略微高于不設(shè)置隔墻情況的區(qū)間溫度，而在火災(zāi)工況下區(qū)間風(fēng)速大于不設(shè)置隔墻的區(qū)間情況下的區(qū)間風(fēng)速；下行線和停車(chē)線之間設(shè)置隔墻和不設(shè)置隔墻，當(dāng)列車(chē)在該區(qū)間發(fā)生事故時(shí)，均可以滿足阻塞工況下的溫度要求和火災(zāi)工況通風(fēng)排煙臨界風(fēng)速要求。因此兩種方案都是可取的，但是從線路和土建條件，以及安全、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)上綜合比較投資，下行線線和停車(chē)線之間不設(shè)置隔墻的方案是最優(yōu)方案，可以減少土建工程量，節(jié)省建設(shè)投資。

1.2 SES在地鐵典型區(qū)間環(huán)控系統(tǒng)設(shè)備布置位置中的應(yīng)用

1.2.1工程概況

該工程為某地鐵的延伸線工程，共一站一區(qū)間，為地下站，A站為該地鐵線路的起始站，區(qū)間長(zhǎng)度1198m，該區(qū)間線路示意圖如圖5所示。

在該區(qū)間中部各有一條停車(chē)線分別與上下行線相連。該區(qū)間環(huán)控系統(tǒng)通風(fēng)方案為，在上下行線分別設(shè)置兩組射流風(fēng)機(jī)，每組兩臺(tái)，上下行線的一組射流風(fēng)機(jī)設(shè)置在斷面A處（圖5），另外一組射流風(fēng)機(jī)設(shè)置在上下行線的斷面B或者斷面C處（圖5），B處斷面面積為25m2，C處斷面面積為44.97m2。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的施工條件，由于B處有其他設(shè)備和管線，高度和空間有限，造成射流風(fēng)機(jī)安裝受到限制，而C處則斷面面積較大。射流風(fēng)機(jī)分別安裝在B和C斷面處，當(dāng)列車(chē)在該區(qū)間發(fā)生阻塞和火災(zāi)時(shí)，是否可以滿足規(guī)定溫度和風(fēng)速要求，需要進(jìn)行分析研究，從而再結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)條件，綜合考慮確定射流風(fēng)機(jī)的最優(yōu)安裝位置。因?yàn)樵搮^(qū)間內(nèi)停車(chē)線存在區(qū)段的斷面面積最大，此處發(fā)生火災(zāi)時(shí)，人員疏散要求的2.0m/s臨界風(fēng)速也最難到達(dá)，為最不利點(diǎn)，因此假設(shè)列車(chē)在該段區(qū)間內(nèi)發(fā)生事故。

1.2.2方案模擬

該區(qū)間的通風(fēng)方案為車(chē)站大里程和小里程站端各設(shè)置2 條機(jī)械風(fēng)井，每條風(fēng)井內(nèi)各設(shè)置1 臺(tái)可逆轉(zhuǎn)的隧道風(fēng)機(jī)（TVF），單臺(tái)風(fēng)機(jī)的最大風(fēng)量為60 m3/s，在該區(qū)間的上下行線各設(shè)置的兩組射流風(fēng)機(jī)，單臺(tái)射流風(fēng)機(jī)最大風(fēng)量42120m3/h，推力437N，全線同一時(shí)間只考慮一個(gè)事故點(diǎn)。圖6和圖7分別是射流風(fēng)機(jī)設(shè)置在斷面B和斷面C處時(shí)的區(qū)間通風(fēng)示意圖。

風(fēng)機(jī)運(yùn)行模式為：當(dāng)列車(chē)在停車(chē)線區(qū)段發(fā)生阻塞時(shí)，后方車(chē)站大里程和小里程端機(jī)械風(fēng)井內(nèi)的2臺(tái)TVF 風(fēng)機(jī)并聯(lián)送風(fēng)，前方車(chē)站大里程和小里程端機(jī)械風(fēng)井內(nèi)的2臺(tái)TVF 風(fēng)機(jī)并聯(lián)排風(fēng)，關(guān)閉相鄰兩站UO（排熱）風(fēng)機(jī)，列車(chē)行駛線路上的兩組射流風(fēng)機(jī)由后方車(chē)站向前方車(chē)站方向送風(fēng)；列車(chē)頭部區(qū)域著火，后方車(chē)站大里程和小里程端機(jī)械風(fēng)井內(nèi)的2臺(tái)TVF 風(fēng)機(jī)并聯(lián)送風(fēng)，前方車(chē)站大里程和小里程端機(jī)械風(fēng)井內(nèi)的2臺(tái)TVF 風(fēng)機(jī)并聯(lián)排風(fēng)，關(guān)閉相鄰兩站UO（排熱）風(fēng)機(jī)，列車(chē)行駛線路上的兩組射流風(fēng)機(jī)由后方車(chē)站向前方車(chē)站方向送風(fēng)；列車(chē)尾部區(qū)域著火，后方車(chē)站大里程和小里程端機(jī)械風(fēng)井內(nèi)的2臺(tái)TVF 風(fēng)機(jī)并聯(lián)排風(fēng)，前方車(chē)站大里程和小里程端機(jī)械風(fēng)井內(nèi)的2臺(tái)TVF 風(fēng)機(jī)并聯(lián)送風(fēng)，關(guān)閉相鄰兩站UO（排熱）風(fēng)機(jī)，列車(chē)行駛線路上的兩組射流風(fēng)機(jī)由前方車(chē)站向后方車(chē)站方向送風(fēng)。

根據(jù)風(fēng)機(jī)運(yùn)行模式，分別對(duì)列車(chē)在上下行區(qū)間發(fā)生阻塞，車(chē)頭區(qū)域著火，車(chē)尾區(qū)域著火三種工況時(shí)，區(qū)間的溫度和風(fēng)速進(jìn)行情況模擬，模擬結(jié)果如表2所示。

.2.3結(jié)果分析

利用SES軟件分別對(duì)射流風(fēng)機(jī)設(shè)置在上下行線區(qū)間斷面B和斷面C時(shí)，區(qū)間的溫度和風(fēng)速情況進(jìn)行模擬分析，根據(jù)表2的模擬結(jié)果可知兩種方案，當(dāng)列車(chē)在該區(qū)間發(fā)生阻塞和火災(zāi)時(shí)，均可以滿足阻塞工況下的溫度要求和火災(zāi)工況通風(fēng)排煙臨界風(fēng)速要求。當(dāng)射流風(fēng)機(jī)設(shè)置在斷面B處時(shí)，在列車(chē)發(fā)生阻塞時(shí)，區(qū)間斷面風(fēng)速高于射流風(fēng)機(jī)設(shè)置在斷面C處的風(fēng)速，區(qū)間溫度則低于后一種方案，當(dāng)列車(chē)在該區(qū)間發(fā)生火災(zāi)時(shí)，通風(fēng)排煙風(fēng)速也高于射流風(fēng)機(jī)設(shè)置在斷面C處時(shí)的風(fēng)速。即從保證事故工況情況下區(qū)間溫度和通風(fēng)排煙臨界風(fēng)速角度考慮，將射流風(fēng)機(jī)設(shè)置在斷面B處是最佳方案。但是從射流風(fēng)機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)安裝施工條件以及以后的檢修維護(hù)方面綜合考慮，將射流風(fēng)機(jī)設(shè)置在C處是最優(yōu)方案。

2結(jié)論

借助于SES模擬可以對(duì)地鐵典型區(qū)間通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的多種可選方案進(jìn)行比選優(yōu)化，驗(yàn)證設(shè)計(jì)者所選定的地鐵典型區(qū)間通風(fēng)系統(tǒng)構(gòu)成方案及系統(tǒng)運(yùn)行模式的合理性，完成如土建配合和設(shè)備安裝位置優(yōu)化等地鐵典型區(qū)間環(huán)控系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)。達(dá)到優(yōu)化環(huán)控系統(tǒng)方案，保證地鐵通風(fēng)系統(tǒng)的有效運(yùn)行，進(jìn)而保障地鐵系統(tǒng)的正常安全運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

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第二篇：地鐵地下車(chē)站環(huán)控設(shè)計(jì)問(wèn)題分析

地鐵地下車(chē)站環(huán)控設(shè)計(jì)問(wèn)題分析 摘要通過(guò)對(duì)工程實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)總結(jié),提出地鐵地下車(chē)站環(huán)控設(shè)計(jì)中存在的一些共性問(wèn)題,并給出改進(jìn)意見(jiàn)。

關(guān)鍵詞地下車(chē)站 環(huán)控設(shè)計(jì) 機(jī)房 風(fēng)亭

地鐵工程設(shè)計(jì)中環(huán)控專(zhuān)業(yè)的任務(wù)是:當(dāng)列車(chē)正常運(yùn)行時(shí)保證地鐵內(nèi)部環(huán)境的空氣質(zhì)量、溫濕度、氣流組織、氣流速度和噪聲等均能滿足人員的生理及心理?xiàng)l件要求和設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn);當(dāng)列車(chē)阻塞在區(qū)間隧道內(nèi)時(shí)向阻塞區(qū)間提供一定的送、排風(fēng)量,以保證列車(chē)空調(diào)冷凝器的繼續(xù)運(yùn)行,從而維持列車(chē)內(nèi)部乘客能接受的熱環(huán)境條件;當(dāng)軌道交通系統(tǒng)發(fā)生火災(zāi)時(shí),根據(jù)火災(zāi)發(fā)生的具體位置,能提供有效的排煙措施,為乘客和工作人員提供足夠的新風(fēng),并形成一定的迎面風(fēng)速,引導(dǎo)乘客安全撤離。環(huán)控方案的優(yōu)劣不僅影響本專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)目的的實(shí)現(xiàn),還與建筑、結(jié)構(gòu)、工藝、規(guī)劃及車(chē)站總體造價(jià)直接相關(guān)。近年來(lái)筆者所在單位參與了國(guó)內(nèi)外多個(gè)地鐵工程的投標(biāo)、設(shè)計(jì)總包、監(jiān)理,根據(jù)工程實(shí)踐,筆者對(duì)環(huán)控設(shè)計(jì)存在的一些較為共性問(wèn)題進(jìn)行分析論述并提出改進(jìn)意見(jiàn),供同行參考。

1環(huán)控機(jī)房?jī)?yōu)化

地下車(chē)站環(huán)控機(jī)房包括:區(qū)間隧道風(fēng)機(jī)(ＴＶＦ,ｔｕｎｎｅｌｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎｆａｎ)風(fēng)道、軌頂軌底排熱Ｕ/Ｏ風(fēng)機(jī)風(fēng)道、環(huán)控大小系統(tǒng)空調(diào)機(jī)房與新回風(fēng)道、冷水機(jī)房等。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的地下兩層島式車(chē)站,例如有效站臺(tái)長(zhǎng)140ｍ,寬12ｍ,其車(chē)站面積約8000～10000ｍ2,其中環(huán)控機(jī)房面積至少2000ｍ2,占車(chē)站總面積的1/5以上。筆者認(rèn)為環(huán)控機(jī)房的優(yōu)化十分必要且大有節(jié)能潛力,本文從以下兩點(diǎn)分析。

1)與建筑、結(jié)構(gòu)方案密切配合地鐵環(huán)控有別于地上公共建筑,其公共區(qū)大系統(tǒng)無(wú)論平時(shí)的通風(fēng)空調(diào)負(fù)荷還是火災(zāi)時(shí)的排煙負(fù)荷都相對(duì)較大;設(shè)備管理用房小系統(tǒng)因有牽、降變電所,設(shè)備發(fā)熱量大,為滿足工藝要求

其通風(fēng)空調(diào)負(fù)荷也相對(duì)較大。因此,大、小系統(tǒng)均存在著設(shè)備尺寸和送排風(fēng)道相對(duì)較大的問(wèn)題。這樣機(jī)房面積小了滿足不了其功能要求和日常維修管理的需要,這是絕不允許的;面積大了又會(huì)造成浪費(fèi)(土建造價(jià)約為1萬(wàn)元/ｍ2)。環(huán)控機(jī)房要達(dá)到設(shè)備布置、系統(tǒng)安裝、氣流組織的合理優(yōu)化須由暖通、建筑、結(jié)構(gòu)、工藝等各專(zhuān)業(yè)綜合協(xié)調(diào)及互相配合。建筑布局的合理是其方案優(yōu)化的前提,而建筑方案受限于城市規(guī)劃與地鐵線路等諸多因素。環(huán)控專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)人員應(yīng)主動(dòng)參與各階段建筑方案設(shè)計(jì)與調(diào)整,密切配合各環(huán)節(jié)接口方案優(yōu)化。上海9號(hào)線宜山路站為地下四層島式站,建筑面積24500ｍ2。四層站環(huán)控方案本來(lái)比一般兩層車(chē)站復(fù)雜,但設(shè)計(jì)時(shí)巧妙地利用了空間,其特點(diǎn)是:平面布置緊湊,各系統(tǒng)與設(shè)備的設(shè)置打破常規(guī)的思路,利用機(jī)房層高局部設(shè)置設(shè)備夾層,通過(guò)設(shè)備、風(fēng)道、風(fēng)室、風(fēng)閥的功能協(xié)調(diào),實(shí)現(xiàn)了設(shè)備布置與氣流組織的合理化。特別是區(qū)間機(jī)械ＴＶＦ風(fēng)道與軌頂軌底排熱Ｕ/Ｏ風(fēng)機(jī)風(fēng)道的設(shè)置,其特點(diǎn)是每一端的每一臺(tái)風(fēng)機(jī)都能設(shè)置在最佳位置,有的利用空間,有的則利用延長(zhǎng)風(fēng)道,真正實(shí)現(xiàn)了機(jī)房和風(fēng)道面積最小化。上海明珠線浦東大道站為標(biāo)準(zhǔn)地下兩層島式曲線站,建筑面積9850ｍ2。該站環(huán)控設(shè)計(jì)值得借鑒的是工藝設(shè)備用房的建筑平面布置。主要工藝用房牽、降變電所等設(shè)置在有利于環(huán)控送回風(fēng)的最佳位置,這樣氣流順暢,同時(shí)節(jié)省機(jī)房面積及建筑空間。筆者認(rèn)為以上兩個(gè)地鐵車(chē)站的環(huán)控設(shè)計(jì)較理想,實(shí)現(xiàn)了環(huán)控與建筑、結(jié)構(gòu)等專(zhuān)業(yè)的最佳配合。由于設(shè)計(jì)圖紙較復(fù)雜,此處未給出詳圖,感興趣的同仁可與筆者進(jìn)一步討論交流。

2)建集中制冷站

這是近期經(jīng)常提出的研討課題。目前國(guó)內(nèi)地鐵多為各站分設(shè)冷水機(jī)房。建集中制冷站有兩種方案:一是橫向即一條線多個(gè)車(chē)站的制冷站合建。冷水通過(guò)管網(wǎng)(敷設(shè)在地下或地鐵隧道內(nèi))送至各車(chē)站。此方案需要根據(jù)不同線路和車(chē)站的方案具體從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、安全、節(jié)能、城市規(guī)劃等方面進(jìn)行利弊分析比較確定。二是縱向即換乘站集中合建。目前國(guó)內(nèi)大城市均在大力興建地鐵,大型換乘站越來(lái)越多,且多條線縱向交叉。換乘站一般分為既有制冷站和新建制冷站。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念是不同線路分別建制冷站,這樣造成機(jī)房多、冷卻塔多。如果拆除既有制冷站并與新建線路制冷站合建,只要實(shí)施社會(huì)化管理,對(duì)不同部門(mén)進(jìn)行用冷計(jì)量,集中

制冷站的方案完全可行,并具有明顯的優(yōu)勢(shì):供冷半徑小,節(jié)約機(jī)房面積,減少站外冷卻塔與膨脹水箱數(shù)量,從而減少噪聲污染,美化城市景觀,精減運(yùn)行管理人員以節(jié)省人員開(kāi)支,提高制冷機(jī)ＣＯＰ值,節(jié)約能源及運(yùn)行費(fèi)用。

2004年筆者所在單位對(duì)上海徐家匯大型換乘站建集中制冷站作了論證與研討,提出了分析數(shù)據(jù)與論點(diǎn)。徐家匯站是即將建設(shè)的地鐵Ｒ3,Ｒ4線與現(xiàn)有地鐵1號(hào)線在徐家匯的換乘樞紐站,分散方案中徐家匯各制冷機(jī)房的冷水機(jī)組設(shè)置情況為:1號(hào)線車(chē)站采用兩臺(tái)螺桿冷水機(jī)組,單臺(tái)制冷量為581ｋＷ(既有);Ｒ3線車(chē)站采用兩臺(tái)螺桿冷水機(jī)組,單臺(tái)制冷量為1044ｋＷ(新建);Ｒ4線車(chē)站采用兩臺(tái)螺桿冷水機(jī)組,單臺(tái)制冷量為1044ｋＷ(新建)。根據(jù)徐家匯站全年冷負(fù)荷時(shí)間頻數(shù)、各制冷機(jī)部分負(fù)荷的性能曲線及系統(tǒng)在各負(fù)荷下的運(yùn)行方案對(duì)全年系統(tǒng)運(yùn)行能耗費(fèi)用進(jìn)行初步比較,結(jié)果見(jiàn)表1。

由表1可得出,初投資方面,徐家匯站采用集中制冷站比各新建站分別設(shè)置制冷機(jī)房增加投資60萬(wàn)元,機(jī)房面積增加60ｍ2,如果考慮1號(hào)線既有系統(tǒng)的造價(jià),集中制冷站方案的初投資會(huì)低于分散方案;運(yùn)行能耗費(fèi)用方面,采用集中制冷站,系統(tǒng)每年可節(jié)電43.2萬(wàn)ｋＷｈ,年節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用27萬(wàn)元,經(jīng)濟(jì)效益顯著,并且運(yùn)營(yíng)管理與維護(hù)人員相對(duì)減少,設(shè)備維護(hù)集中方便,可進(jìn)一步節(jié)約運(yùn)營(yíng)管理與維護(hù)費(fèi)用;社會(huì)效益方面,可以取消大量分散的冷卻塔及膨脹水箱,減少噪聲污染,優(yōu)化環(huán)境。

因此,按集中制冷站方案,雖然既有1號(hào)線徐家匯站的冷水系統(tǒng)被拆除,造成一定程度的浪費(fèi),但與采用該方案所帶來(lái)的各種效益比可以接受。

2室外風(fēng)亭、冷卻塔設(shè)置的優(yōu)化

一個(gè)地鐵車(chē)站至少要設(shè)置活塞ＴＶＦ風(fēng)井4個(gè)(排活塞風(fēng)方案)、排風(fēng)井2個(gè)(Ｕ/Ｏ與回、排風(fēng)合用方案)、新風(fēng)井2個(gè)、冷卻塔2個(gè)。風(fēng)亭設(shè)計(jì)形式有高、低風(fēng)亭,獨(dú)立與合建風(fēng)亭。

無(wú)論哪種方案都須使設(shè)計(jì)達(dá)到兩個(gè)條件:一是保證環(huán)控氣流組織合理并使風(fēng)道最短以減少沿程與局部阻力;二是滿足室外與城市規(guī)劃的完美結(jié)合及噪聲達(dá)標(biāo)。目前國(guó)內(nèi)已運(yùn)行和正在建設(shè)的地鐵站的風(fēng)亭與冷卻塔的設(shè)置均不是很理想。其原因是:風(fēng)亭設(shè)計(jì)方案與站內(nèi)平面布局密切相關(guān),而平面布局受限于當(dāng)?shù)匾?guī)劃與建筑形式;設(shè)計(jì)前期建筑專(zhuān)業(yè)側(cè)重于城市規(guī)劃而環(huán)控專(zhuān)業(yè)參與配合滯后,往往建筑布置滿意、規(guī)劃也審批了,卻發(fā)現(xiàn)環(huán)控氣流存在問(wèn)題。歸納一些地鐵審查意見(jiàn),較普遍的問(wèn)題為:1)新風(fēng)亭、冷卻塔、排風(fēng)亭與出入口距離較近,造成熱濕空氣或車(chē)站排煙倒流至車(chē)站。2)城市內(nèi)多為合建風(fēng)亭?！兜罔F設(shè)計(jì)規(guī)范》(ＧＢ50157—2003)第1

2.2.43條規(guī)定:“當(dāng)進(jìn)排風(fēng)亭合建時(shí),排風(fēng)口應(yīng)比進(jìn)風(fēng)口高出5ｍ,或錯(cuò)開(kāi)方向布置,且進(jìn)排風(fēng)口最小間距應(yīng)大于5ｍ?！币话阍O(shè)計(jì)進(jìn)排風(fēng)口均能錯(cuò)開(kāi)布置,但不易做到最小間距5ｍ,此時(shí)環(huán)控專(zhuān)業(yè)必須給建筑專(zhuān)業(yè)提供經(jīng)計(jì)算得到的風(fēng)口格柵及其安裝高度尺寸。此問(wèn)題看似簡(jiǎn)單,但在實(shí)際配合中往往容易出現(xiàn)問(wèn)題,即該配合滯后于建筑規(guī)劃的審定,從而造成實(shí)施的困難。筆者計(jì)算得到的上海Ｍ8線中興路站的結(jié)果為:西端新風(fēng)口尺寸為3ｍ(寬)×4ｍ(高),風(fēng)速3.7ｍ/ｓ;排風(fēng)口5ｍ(寬)×4ｍ(高),風(fēng)速3.8ｍ/ｓ;設(shè)室外地面為±0.0,新風(fēng)口底2.0ｍ,頂6.0ｍ;排風(fēng)口底11.0ｍ,頂15.0ｍ。3)室外風(fēng)亭、冷卻塔噪聲超標(biāo)。設(shè)計(jì)必須對(duì)噪聲敏感點(diǎn)作現(xiàn)場(chǎng)勘察與環(huán)境影響評(píng)價(jià),以此作為設(shè)計(jì)依據(jù),合理選擇消聲設(shè)備,制定消聲方案。上海楊浦線環(huán)境影響評(píng)價(jià)結(jié)果提出:全線選擇低噪聲優(yōu)質(zhì)冷卻塔;排風(fēng)口背向居民區(qū);排風(fēng)道消聲器加長(zhǎng)至3.0ｍ。3設(shè)備選型優(yōu)化

地鐵車(chē)站環(huán)控設(shè)備負(fù)荷大,動(dòng)力電耗相對(duì)較大。標(biāo)準(zhǔn)地下兩層島式站和一島一側(cè)站環(huán)控總電耗分別約為1200～1360ｋＷ和1500～1650ｋＷ。環(huán)控設(shè)計(jì)應(yīng)該嚴(yán)格、合理地進(jìn)行各系統(tǒng)計(jì)算,優(yōu)化設(shè)備選型,舉例如下。

1)用于隧道機(jī)械通風(fēng)的可逆轉(zhuǎn)耐高溫軸流風(fēng)機(jī)(ＴＶＦ)(參數(shù)如表2所示)

由表2可見(jiàn),風(fēng)量相同僅全壓降低100Ｐａ,電耗就減少22ｋＷ,如果設(shè)計(jì)時(shí)既優(yōu)化風(fēng)道又嚴(yán)格計(jì)算每個(gè)ＴＶＦ系統(tǒng),使其阻力降低100Ｐａ,那么一個(gè)車(chē)站4臺(tái)ＴＶＦ風(fēng)機(jī)就可節(jié)電88ｋＷ。

2)用于車(chē)站公共區(qū)大系統(tǒng)回、排風(fēng)與火災(zāi)排煙的單向運(yùn)轉(zhuǎn)耐高溫軸流風(fēng)機(jī)(ＨＰＦ)某地下車(chē)站初步設(shè)計(jì)中車(chē)站每端選用2臺(tái)雙速12Ａ型風(fēng)機(jī)(參數(shù)見(jiàn)表3),運(yùn)行方式為:每端平時(shí)2臺(tái)風(fēng)機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn),火災(zāi)時(shí)切換成1臺(tái)風(fēng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn);施工圖設(shè)計(jì)時(shí),筆者將此改為車(chē)站每端選用2臺(tái)單速12Ａ型風(fēng)機(jī)(參數(shù)見(jiàn)表3),運(yùn)行方式為:平時(shí)與火災(zāi)時(shí)每端均運(yùn)轉(zhuǎn)2臺(tái)風(fēng)機(jī)。分析以上兩種方案(該系統(tǒng)風(fēng)道合用一套)可得,平時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)風(fēng)量、風(fēng)壓相同的4臺(tái)單速風(fēng)機(jī),其電耗共減小12ｋＷ;火災(zāi)時(shí)2臺(tái)單速風(fēng)機(jī)并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn),衰減后風(fēng)量與單臺(tái)高速風(fēng)量基本相同,風(fēng)壓也能滿足要求,此時(shí)4臺(tái)風(fēng)機(jī)電耗共減少14ｋＷ,還避免了火災(zāi)時(shí)的控制切換。由以上兩例不難看出設(shè)備的設(shè)計(jì)優(yōu)化的必要性。

3)重視專(zhuān)業(yè)配合地下車(chē)站要達(dá)到設(shè)計(jì)方案優(yōu)秀、施工問(wèn)題最少、運(yùn)營(yíng)最滿意,需要各專(zhuān)業(yè)相互配合。筆者就環(huán)控專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)如下:①孔洞預(yù)留。確定設(shè)計(jì)方案后,孔洞預(yù)留是一項(xiàng)非常重要的工作。地下四層站僅結(jié)構(gòu)各層板上的環(huán)控孔洞約80個(gè),地下兩層站至少也要40～50個(gè),其中最大尺寸為5ｍ×4ｍ。結(jié)構(gòu)中板和頂板一般分別為450ｍｍ和800ｍｍ厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土板,對(duì)每一個(gè)孔洞的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)均要計(jì)算后對(duì)板做特殊處理,如果在提取資料時(shí)忘記給結(jié)構(gòu)留孔,從設(shè)計(jì)與施工程序上往往不易發(fā)現(xiàn),一般待土建完后的設(shè)備安裝階段才會(huì)發(fā)現(xiàn),這時(shí)問(wèn)題就已嚴(yán)重:首先從施工周期上補(bǔ)洞是不可能的,影響了施工進(jìn)度,造成很壞的專(zhuān)業(yè)影響;結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)補(bǔ)洞處理先要在板上剔洞,經(jīng)計(jì)算后現(xiàn)澆補(bǔ)梁,還可能影響其他專(zhuān)業(yè)。因此,須注意孔洞的預(yù)留。②車(chē)輛限界。地下鐵路與地上鐵路一樣,車(chē)輛限界是設(shè)計(jì)中的法律性問(wèn)題。任何設(shè)備、設(shè)施的安裝

一定不能超出界限,這是基本原則。設(shè)計(jì)時(shí)首先要畫(huà)上限界圖,設(shè)備與限界之間至少要預(yù)留200ｍｍ,因?yàn)橥两ㄖＪ┕ぞ姓`差。當(dāng)工程竣工后測(cè)限界時(shí),不管什么原因只要超了限設(shè)備均要拆除。地鐵有效站臺(tái)車(chē)輛上方均有環(huán)控軌頂排熱風(fēng)道,風(fēng)道下掛有電力接觸網(wǎng);車(chē)站區(qū)間有些區(qū)段在軌頂或軌側(cè)設(shè)有環(huán)控射流風(fēng)機(jī);車(chē)站有效站臺(tái)外根據(jù)需要在軌頂設(shè)有環(huán)控風(fēng)道等,設(shè)計(jì)以上設(shè)施時(shí)均需計(jì)算限界并配合其他專(zhuān)業(yè)注意是否超限。③綜合管線。車(chē)站內(nèi)的綜合管線,無(wú)論在設(shè)計(jì)階段還是在施工后期裝修階段都是工程例會(huì)時(shí)問(wèn)題最多的內(nèi)容。管線混亂會(huì)浪費(fèi)層高,不利于維修,還會(huì)影響車(chē)站最終的裝飾效果。環(huán)控風(fēng)道是綜合管線的主角,其次是電力、電信的電纜橋架、消防噴淋管道。環(huán)控設(shè)計(jì)首先要重視自己的系統(tǒng)管線,風(fēng)道斷面的大小要綜合計(jì)算并與設(shè)備選型協(xié)調(diào)至最經(jīng)濟(jì)、最合理。一個(gè)車(chē)站的環(huán)控大、小系統(tǒng)風(fēng)道與冷水管道交叉有時(shí)會(huì)有三四層界面,管線的合理分布與建筑平面、環(huán)控機(jī)房、孔洞預(yù)留位置的合理性分不開(kāi)。因此,設(shè)計(jì)時(shí)環(huán)控先要做好綜合管線優(yōu)化方案,在此基礎(chǔ)上與其他各專(zhuān)業(yè)配合,才能做到心中有數(shù)。對(duì)要求的層高、立管孔位及需特殊處理的結(jié)構(gòu)梁、柱等均能主動(dòng)提出,這樣既保證了本專(zhuān)業(yè)方案的實(shí)施,也為建筑的最終裝飾效果提供了保證。

參考文獻(xiàn)

[1] 北京城建設(shè)計(jì)研究總院.ＧＢ50157—2003 地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范[Ｓ].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社,2003

第三篇：工業(yè)設(shè)計(jì)中地鐵車(chē)輛設(shè)計(jì)應(yīng)用論文

摘要：工業(yè)設(shè)計(jì)是集工學(xué)、美學(xué)等為一身的設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)，涉及到人類(lèi)社會(huì)發(fā)展的各個(gè)方面，與手工業(yè)時(shí)期以單件產(chǎn)品為制作周期的手工藝品有所不同，工業(yè)設(shè)計(jì)從批量生產(chǎn)出發(fā)，目的是批量生產(chǎn)高效產(chǎn)品，并且滿足人們生理及心理等各方面的需求及生產(chǎn)和生活的需要，所以說(shuō)，工業(yè)設(shè)計(jì)是現(xiàn)階段下滿足社會(huì)需求的現(xiàn)代產(chǎn)物。地鐵車(chē)輛的產(chǎn)生是現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，作為一種有利的交通工具，地鐵車(chē)輛對(duì)人們的生活越來(lái)越重要，因此，對(duì)地鐵車(chē)輛的設(shè)計(jì)需要從安全、美觀以及滿足人們多種需求等各方面角度出發(fā)，而工業(yè)設(shè)計(jì)無(wú)疑對(duì)地鐵車(chē)輛的設(shè)計(jì)有著獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，能夠發(fā)揮出至關(guān)重要的作用。

關(guān)鍵詞：工業(yè)設(shè)計(jì)；地鐵車(chē)輛設(shè)計(jì)；應(yīng)用

0引言

工業(yè)設(shè)計(jì)是為現(xiàn)代社會(huì)服務(wù)的一種手段，所以首先它需要滿足人們的各種要求，工業(yè)設(shè)計(jì)需要通過(guò)對(duì)一種物品的合理規(guī)劃與設(shè)計(jì)，進(jìn)行有組織的團(tuán)體活動(dòng)，進(jìn)行勞動(dòng)分工，提高效率，使人們能夠更好地通過(guò)它獲得方便，促進(jìn)社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步，還要使得設(shè)計(jì)與社會(huì)發(fā)展相協(xié)調(diào)，促進(jìn)人與社會(huì)和諧發(fā)展。而在地鐵車(chē)輛中，工業(yè)設(shè)計(jì)則需發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)，使地鐵車(chē)輛在美觀性、適用性、人性化等方面更加突出，便利其在社會(huì)中的應(yīng)用與發(fā)展。

1工業(yè)設(shè)計(jì)與地鐵車(chē)輛設(shè)計(jì)的關(guān)系

從表面來(lái)看，工業(yè)設(shè)計(jì)似乎與地鐵車(chē)輛設(shè)計(jì)并沒(méi)有什么直接的聯(lián)系，但事實(shí)上，工業(yè)設(shè)計(jì)滲透于地鐵車(chē)輛設(shè)計(jì)的方方面面，無(wú)論是地鐵車(chē)輛的長(zhǎng)度、容客量，還是各項(xiàng)功能，亦或是地鐵車(chē)輛的外觀設(shè)計(jì)，都與工業(yè)設(shè)計(jì)有著直接或間接的作用。廣州十三號(hào)線項(xiàng)目為中車(chē)大連機(jī)車(chē)車(chē)輛有限公司為廣州地鐵公司制造的A型地鐵項(xiàng)目，項(xiàng)目共17列，鋁合金車(chē)體，每列8節(jié)編組，全長(zhǎng)186m、寬3m，設(shè)計(jì)時(shí)速100km/h，相較于B型地鐵列車(chē)而言，該列車(chē)載客量更大，載客量達(dá)到3456人，在列車(chē)制造過(guò)程中，中車(chē)大連公司投入大量高水平專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員，摒棄原有的落后思想，采用了全新的車(chē)輛工業(yè)設(shè)計(jì)理念，力求達(dá)到運(yùn)行安全穩(wěn)定、乘坐舒適、環(huán)保節(jié)能的要求。列車(chē)采用輕量化設(shè)計(jì)，內(nèi)外部照明均采用LED方案，較以往傳統(tǒng)照明燈光節(jié)能30%以上。車(chē)身填充吸音材料、噴涂阻尼漿等措施降低了列車(chē)在運(yùn)行中的振動(dòng)和噪音，提高了乘坐舒適性。值得一提的是，列車(chē)外觀和內(nèi)飾設(shè)計(jì)充分考慮了廣州文化特色，外形輪廓以圓潤(rùn)凌厲相結(jié)合方式，配合車(chē)燈涂裝，充分展現(xiàn)出羊城羊角的設(shè)計(jì)元素?？褪覂?nèi)部簡(jiǎn)約的設(shè)計(jì)，即體現(xiàn)了以乘客為中心的人文理念，又具有廣州國(guó)際化大都市的現(xiàn)代化感觀，整體風(fēng)格追求展望、求新、變革。對(duì)于此項(xiàng)目而言，充分體現(xiàn)了工業(yè)設(shè)計(jì)是現(xiàn)代科技與人文理念相結(jié)合的產(chǎn)物，它不僅體現(xiàn)了產(chǎn)品的方便性與適用性，對(duì)產(chǎn)品的美觀要求也十分新穎得宜，就此來(lái)看，工業(yè)設(shè)計(jì)與地鐵車(chē)輛設(shè)計(jì)中的方方面面都息息相關(guān)。

2工業(yè)設(shè)計(jì)在地鐵車(chē)輛設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

2.1工業(yè)設(shè)計(jì)在地鐵車(chē)輛舒適性設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

隨著人們生活水平的提高，生活節(jié)奏的加快，人們對(duì)出行要求已經(jīng)不再是快速的從一點(diǎn)到另一點(diǎn)，而是有了簡(jiǎn)單、便捷、舒適的品質(zhì)要求。地鐵車(chē)輛作為以給市民帶來(lái)便利的出行工具，以乘客各方面合理需求為依托，盡可能給乘客帶來(lái)最大便利。地鐵車(chē)輛乘坐雖簡(jiǎn)單、快捷，但由于某些設(shè)計(jì)時(shí)的不合理，為乘客造成了一些不便，同時(shí)也給地鐵運(yùn)營(yíng)公司造成了被投訴的麻煩。扶手桿布置不合理，導(dǎo)致部分區(qū)域乘客沒(méi)有扶手把持，而部分區(qū)域扶手空閑無(wú)人使用，如果扶手桿過(guò)高，矮個(gè)乘客夠不到；如果扶手過(guò)低又會(huì)磕碰到高個(gè)乘客，給乘客造成了不便。就此工業(yè)設(shè)計(jì)通過(guò)人機(jī)工程分析，找出不符合人機(jī)工程的相關(guān)設(shè)計(jì)，對(duì)其優(yōu)化、改良，最終提供便于乘客使用的扶手布局，合理的扶手桿高度。給乘客創(chuàng)造一個(gè)舒適便捷的乘車(chē)環(huán)境。地鐵車(chē)輛作為一個(gè)密封環(huán)境，空調(diào)為乘客提供了一個(gè)溫度適宜的乘車(chē)環(huán)境，但是在炎熱的夏季，由于空調(diào)出風(fēng)口的局現(xiàn)性造成出風(fēng)口周?chē)植繙囟冗^(guò)低，遠(yuǎn)離出風(fēng)口的客室空間溫度依舊偏高，為了避免這種情況發(fā)生，工業(yè)設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)頂棚的時(shí)候可以采用鏤空式中頂紋案并作為空調(diào)出風(fēng)口，最大限度上避免了車(chē)內(nèi)溫度不均的情況，并其使功能性和裝飾性高度統(tǒng)一，為乘客在乘坐地鐵車(chē)輛的過(guò)程中獲取更多便利。

2.2工業(yè)設(shè)計(jì)在地鐵車(chē)輛信息化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

近年來(lái)，軌道交通建設(shè)的快速發(fā)展帶來(lái)了運(yùn)營(yíng)規(guī)模的增加、員工隊(duì)伍的壯大、客流量的猛增、車(chē)輛超負(fù)荷運(yùn)行等諸多問(wèn)題，使得管理幅度不斷擴(kuò)張、工作標(biāo)準(zhǔn)不斷提升、管理精細(xì)化水平不斷提高，促使我們必須打破傳統(tǒng)、積極應(yīng)對(duì)，更新觀念去解決、去創(chuàng)新。信息化技術(shù)在社會(huì)生活中迅速發(fā)展，并被應(yīng)用于各個(gè)方面，在工業(yè)設(shè)計(jì)中，也可將信息化設(shè)計(jì)應(yīng)用于地鐵車(chē)輛設(shè)計(jì)中。地鐵車(chē)輛由凸輪調(diào)阻車(chē)發(fā)展到調(diào)頻調(diào)壓車(chē)，技術(shù)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。雖然在車(chē)輛設(shè)備、維修工裝上逐步引進(jìn)了各種先進(jìn)的技術(shù)和手段，但傳統(tǒng)的維修模式多以人員和設(shè)備獨(dú)立操作為主，對(duì)員工的個(gè)人技能及經(jīng)驗(yàn)要求較高，從而在車(chē)輛維檢修過(guò)程中存在著維修過(guò)程不便于管控與追溯；受員工技能和經(jīng)驗(yàn)影響存在著維修結(jié)果不確定性；數(shù)據(jù)需人工進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，未完全形成智能化分析等等各種局限性。為了克服傳統(tǒng)車(chē)輛維修模式的諸多局限，工業(yè)設(shè)計(jì)定制開(kāi)發(fā)的地鐵車(chē)輛維修信息平臺(tái)應(yīng)運(yùn)而生，為創(chuàng)新地鐵車(chē)輛維修模式、構(gòu)建車(chē)輛維修信息平臺(tái)創(chuàng)造了有利條件。

2.3工業(yè)設(shè)計(jì)在地鐵車(chē)輛美觀性設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

隨著時(shí)代的進(jìn)步和社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)美觀的要求越來(lái)越高，無(wú)論是生活環(huán)境還是衣食住行，都力求賞心悅目，實(shí)用性與美觀性相結(jié)合，因此，工業(yè)設(shè)計(jì)也加深了美觀性在地鐵車(chē)輛設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。沈陽(yáng)9號(hào)線地鐵列車(chē)以傳統(tǒng)書(shū)法筆畫(huà)為車(chē)輛造型的主要標(biāo)志，以“撇捺”為靈感提取優(yōu)美柔和的設(shè)計(jì)線條，使地鐵車(chē)輛的車(chē)頭設(shè)計(jì)線條飽滿，設(shè)計(jì)圓潤(rùn)，給人朝氣蓬勃的感覺(jué)，而在車(chē)身的設(shè)計(jì)中，以通體不銹鋼拉絲原色的車(chē)身與清新藍(lán)色相搭配，給人以明亮歡快的視覺(jué)感受，是人們即使在較遠(yuǎn)的距離也能觀察到色帶。車(chē)體內(nèi)部更是用淺色系相協(xié)調(diào)搭配，給乘客清新淡雅的感覺(jué)?，F(xiàn)如今，美觀性已成為工業(yè)設(shè)計(jì)在地鐵車(chē)輛設(shè)計(jì)中應(yīng)用的重要要求，積極把握社會(huì)發(fā)展的潮流趨勢(shì)，把握人民大眾的審美要求隨之對(duì)地鐵車(chē)輛的外觀不斷改進(jìn)，并應(yīng)用于地鐵車(chē)輛設(shè)計(jì)中，不僅形成了一道亮麗的風(fēng)景線，也在無(wú)形中拉近了地鐵車(chē)輛與乘客間的距離，使之產(chǎn)生親近之感。

3結(jié)語(yǔ)

工業(yè)設(shè)計(jì)涉及十分廣泛，并且貫穿于產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的方方面面，從而提高了產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。就地鐵車(chē)輛設(shè)計(jì)而言，無(wú)論是對(duì)其不安全因素的改善，還是加強(qiáng)信息個(gè)性化管理，或是加強(qiáng)地鐵車(chē)輛內(nèi)外部的美觀性，都無(wú)疑增加了地鐵車(chē)輛的附加價(jià)值，提高了地鐵車(chē)輛的安全性、適用性與舒適性，從內(nèi)到外都對(duì)地鐵車(chē)輛進(jìn)行了極大的改善，促進(jìn)了地鐵車(chē)輛在社會(huì)與公民間更好的應(yīng)用與發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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第四篇：凍結(jié)施工在地鐵中的應(yīng)用

土體凍結(jié)加固技術(shù)在地鐵施工中的應(yīng)用

閆 磊

關(guān)鍵詞：在地下工程施工中，面對(duì)軟土和含水率高的土質(zhì)，土體凍結(jié)加固技術(shù)作為一種封水性好、強(qiáng)度高、復(fù)原性好的環(huán)保型施工技術(shù)在工程中的應(yīng)用逐漸增加，特別是在煤礦礦井建設(shè)中大量應(yīng)用。目前，在地鐵施工領(lǐng)域也大量應(yīng)用了凍結(jié)加固技術(shù)。

摘 要：凍結(jié)技術(shù) 地鐵施工 應(yīng)用

一 技術(shù)現(xiàn)狀

地層凍結(jié)加固技術(shù)是一種封水性好、強(qiáng)度高、復(fù)原性好的環(huán)保型施工技術(shù)，在我國(guó)礦山鑿井領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。近幾年也因?yàn)槠浼庸绦Ч谩?duì)地面影響小被城市地下工程廣泛接受。隨著凍結(jié)技術(shù)工藝的改進(jìn)，地層凍結(jié)工法在地下工程中逐漸顯現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)力，是解決城市水資源浪費(fèi)、環(huán)境污染和交通干擾的一種新技術(shù)，它將對(duì)城市地下工程設(shè)計(jì)和施工帶來(lái)進(jìn)步。

盾構(gòu)法施工已經(jīng)成為地鐵隧道施工的主要工法，盾構(gòu)法適合長(zhǎng)距離、單一斷面結(jié)構(gòu)的隧道施工，對(duì)地面交通和環(huán)境影響小。但盾構(gòu)法也離不開(kāi)其他工法的輔助。例如盾構(gòu)進(jìn)出洞的工作井、區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道等都需要研究配套的輔助工法施工。

上海地鐵2號(hào)線的4個(gè)旁通道均采用地層水平凍結(jié)和暗挖施工，解決了重要建筑物、交通要道和黃浦江下連通道暗挖施工的技術(shù)難題。2001年廣州地鐵紀(jì)越區(qū)間隧道采用水平凍結(jié)施工通過(guò)斷層帶，凍結(jié)長(zhǎng)度61ｍ也相繼成功。目前正在建設(shè)中的上海地鐵2 號(hào)線西延伸段，絕大多數(shù)的旁通道地層加固均采用凍結(jié)法。地層凍結(jié)加固技術(shù)為我國(guó)的城市隧道施工開(kāi)創(chuàng)了新的途徑。下面分析一下地層凍結(jié)應(yīng)用的技術(shù)形式。

二 地層凍結(jié)的幾種運(yùn)用形式

2.1工作井垂直孔凍結(jié)

垂直孔凍結(jié)在礦山豎井施工中是相當(dāng)成熟的特殊施工技術(shù)，既能適合松軟流動(dòng)表土的封水和加固，又能用于風(fēng)化含水巖層的封水，國(guó)內(nèi)最深的表土凍結(jié)深度達(dá)到383ｍ。垂直孔地層凍結(jié)施工可移植到城市工作豎井施工中，該技術(shù)在日本和西歐等發(fā)達(dá)國(guó)家的市政工程應(yīng)用得較為廣泛。其特點(diǎn)是加固強(qiáng)度高，能適應(yīng)各種復(fù)雜的和大直徑的豎井或深基坑維護(hù)，占用場(chǎng)地小，而且能恢復(fù)地層結(jié)構(gòu)。圖1是日本某工程的盾構(gòu)工作井的凍結(jié)施工，采用垂直孔凍結(jié)施工工作井。在中粉細(xì)砂等流動(dòng)較多地層中，降水、注漿的難度大，采用凍結(jié)法較為可靠。工作井采用垂直孔凍結(jié)值得推廣應(yīng)用。

圖1 日本東京某供水隧道工作井、盾構(gòu)進(jìn)出洞垂直孔及水平孔凍結(jié)加固

2.2 重要地段和建筑下的水平孔凍結(jié)

由于城市交通的繁忙，建筑的擁擠，在地面對(duì)隧道采用垂直孔凍結(jié)行不通，為此需要在隧道內(nèi)沿隧道縱向在隧道四周布設(shè)近似水平的凍結(jié)器。例如1998年在北京地鐵“復(fù)八線”國(guó)貿(mào)橋下開(kāi)展了暗挖隧道水平孔凍結(jié)施工技術(shù)研究，解決了國(guó)貿(mào)橋下南隧道拱頂粉細(xì)砂層冒頂?shù)募夹g(shù)難題，有效保護(hù)了地面國(guó)貿(mào)立交橋的安全，在隧道一端一次凍結(jié)水平長(zhǎng)度45ｍ，見(jiàn)照片1和圖2。

照片1 北京地鐵“復(fù)八線”國(guó)貿(mào)橋下隧道拱頂水平凍結(jié)

圖2 北京地鐵“復(fù)八線”國(guó)貿(mào)橋下隧道拱頂水平凍結(jié) 圖3是瑞士蘇黎世在建筑群下施工隧道，覆蓋土層厚度小至6ｍ，在拱頂采用分段的地層凍結(jié)加固，確保了在隧道施工期間地面建筑的安全。

圖3瑞士蘇黎世Ｍｉｌｃｈｂｕｃｋ隧道在建筑群區(qū)下隧道拱頂凍結(jié)加固

2.3 隧道內(nèi)的局部?jī)鼋Y(jié)施工

目前在地下水位較高的地區(qū)，有些隧道設(shè)計(jì)在地下水的水位。暗挖隧道主要涉及滯水和潛水的處理。對(duì)于這種條件，可以先對(duì)隧道的上半部分采取普通法施工，利用上半部分隧道的空間對(duì)下部采取分段分期局部?jī)鼋Y(jié)，多工作面施工。具體工法示意圖見(jiàn)圖4。

圖4 隧道內(nèi)局部?jī)鼋Y(jié)示意圖

2.4 車(chē)站暗作凍土帷幕施工

在我國(guó)，該技術(shù)主要應(yīng)用在北京的一些地鐵車(chē)站施工，例如在王府井車(chē)站。在導(dǎo)洞內(nèi)施工凍結(jié)帷幕墻，利用地表下的粘土隔水層，形成封閉隔水機(jī)構(gòu)，在高強(qiáng)度的凍土結(jié)構(gòu)保護(hù)下，進(jìn)行大跨度的地下車(chē)站暗挖施工(圖5)。在類(lèi)似的淺表地層中含有多層隔水層的地區(qū)，通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新，可充分發(fā)揮凍結(jié)法施工自身優(yōu)勢(shì)來(lái)提高施工技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。2.5 地下環(huán)境的保護(hù)

一些輔助工法如注漿和地下連續(xù)墻等，在城市地下工事的建設(shè)中往往會(huì)改變了原始地層和水力分布體系，對(duì)環(huán)境和水資源造成不利影響，例如造成河斷流、泉斷涌、區(qū)域地層不均勻沉降問(wèn)題等。由于凍結(jié)地層具有復(fù)原性能，如在特定地段，采用凍土帷幕，能確保工程施工后地層的恢復(fù)，有效保護(hù)地下環(huán)境。圖6是德國(guó)Ｄｕｉｓｂｅｒｇ市地鐵隧道施工采用地層凍結(jié)來(lái)保護(hù)地層生態(tài)環(huán)境的施工示意圖。

圖5 車(chē)站導(dǎo)洞暗作凍土帷幕施工方案示意圖

圖6 凍土和連續(xù)墻結(jié)合確保地層水流通道示意圖

三 在上海盾構(gòu)隧道施工中的應(yīng)用實(shí)例

盾構(gòu)法施工隧道能減少對(duì)地面干擾，保護(hù)水資源，是城市隧道施工主體工法之一。但在盾構(gòu)進(jìn)出洞時(shí)，往往需要特殊的洞口加固，這是因?yàn)檫M(jìn)出洞處地層受力復(fù)雜、擾動(dòng)大，此時(shí)在盾構(gòu)的進(jìn)出洞處5～10ｍ范圍內(nèi)采用凍結(jié)加固是適宜的，根據(jù)具體條件，既可以采取地面垂直孔凍結(jié)（上海軌道交通2號(hào)線西延伸段與既有線在中山公園連接，此處的盾構(gòu)進(jìn)出洞土體加固即采用了凍結(jié)法），又可采取在工作井內(nèi)的水平凍結(jié)，見(jiàn)圖1。

盾構(gòu)隧道施工適合長(zhǎng)距離施工。通常在隧道之間設(shè)置各種用途的聯(lián)絡(luò)通道，由于工程量小，只能采取非盾構(gòu)方式施工。因此從盾構(gòu)隧道的系統(tǒng)性來(lái)考慮，地層凍結(jié)是不可缺少的輔助工法。圖7是在上海地鐵2號(hào)線，在隧道內(nèi)進(jìn)行地層凍結(jié)加固和暗挖施工。這里舉出上海軌道交通2號(hào)線西延伸工程V標(biāo)區(qū)間隧道旁通道施工的實(shí)例進(jìn)行說(shuō)明。

圖7 上海地鐵2號(hào)線旁通道凍結(jié)施工布置圖

3.1 工程概況

間隧道旁通道位于隧道下行線里程XK4+288.933處，上行線里程SK4+288.892處，旁通道及泵站采取合并建造模式，其結(jié)構(gòu)底部埋深約22.6m。其結(jié)構(gòu)由與隧道管片相接的喇叭口、直墻圓弧拱結(jié)構(gòu)的水平通道及中部矩形集水井三個(gè)部分組成。

旁通道所處地層均為第④層灰色淤泥質(zhì)粘土。該土層具有高壓縮性、低強(qiáng)度、靈敏度高、透水性強(qiáng)等特點(diǎn)，在動(dòng)力作用下易產(chǎn)生流變現(xiàn)象，土體內(nèi)聚力小、承載力低，無(wú)法自穩(wěn)?？紤]地面為道路車(chē)流量大，無(wú)施工場(chǎng)地。而凍結(jié)法加固可以在隧道內(nèi)鉆水平凍結(jié)孔進(jìn)行土體加固，且用凍結(jié)法加固土體具有強(qiáng)度高，封水性好，安全可靠。因此決定，采用凍結(jié)法在隧道內(nèi)進(jìn)行土體加固。3.2 凍結(jié)施工 3.2.1 凍結(jié)孔施工

根據(jù)上海市旁通道凍結(jié)孔施工的成功經(jīng)驗(yàn)，用金剛石取芯鉆開(kāi)孔，跟管鉆進(jìn)法下凍結(jié)管。凍結(jié)孔開(kāi)孔前，在布孔范圍內(nèi)打小孔徑探孔，探測(cè)地層穩(wěn)定情況。如發(fā)現(xiàn)有嚴(yán)重漏水冒泥現(xiàn)象，先進(jìn)行水泥—水玻璃雙液壁后注漿，以提高孔口附近地層穩(wěn)定性，然后再鉆進(jìn)凍結(jié)孔。每個(gè)鉆孔都設(shè)有孔口管，并安裝鉆孔密封裝置，以防鉆進(jìn)時(shí)大量出泥、出水。

針對(duì)施工凍結(jié)孔時(shí)容易產(chǎn)生涌砂涌水現(xiàn)象，應(yīng)當(dāng)采用強(qiáng)力水平鉆機(jī)，盡量實(shí)現(xiàn)無(wú)泥漿鉆進(jìn)。如發(fā)現(xiàn)鉆孔泥水流失，及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)漿。鉆進(jìn)過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)避開(kāi)管片的鋼筋，不損壞管片結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。3.2.2 凍結(jié)加固

在施工中凍結(jié)過(guò)程分為積極凍結(jié)和維護(hù)凍結(jié)兩個(gè)階段，積極凍結(jié)指開(kāi)挖前對(duì)土體進(jìn)行強(qiáng)力凍結(jié)加固的階段；維護(hù)凍結(jié)指在開(kāi)挖過(guò)程中對(duì)凍土帷幕進(jìn)行維護(hù)的階段，以保證施工安全。

在凍結(jié)設(shè)備安裝完畢后應(yīng)進(jìn)行調(diào)試和試運(yùn)轉(zhuǎn)。檢測(cè)鹽水溫度、測(cè)溫孔溫度和凍土帷幕擴(kuò)展情況，必要時(shí)調(diào)整凍結(jié)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)。凍結(jié)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)正常后進(jìn)入積極凍結(jié)。在積極凍結(jié)過(guò)程中，要根據(jù)實(shí)測(cè)溫度資料判斷凍土帷幕是否交圈和達(dá)到設(shè)計(jì)厚度，同時(shí)要監(jiān)測(cè)凍土帷幕與隧道的膠結(jié)情況，測(cè)溫判斷凍土帷幕交圈并達(dá)到設(shè)計(jì)厚度且與隧道完全膠結(jié)后再進(jìn)行探孔試挖，確認(rèn)凍土帷幕內(nèi)土層基本無(wú)壓力后再進(jìn)行正式開(kāi)挖。

由于混凝土和鋼管片相對(duì)于土層要容易散熱得多，會(huì)影響隧道管片附近土層的凍結(jié)速度，從而影響凍土帷幕的整體穩(wěn)定性和封水性。特別是要保證旁通道喇叭口部位凍土帷幕的厚度和強(qiáng)度及與管片的完全膠結(jié)，在凍結(jié)孔施工端喇叭口部位布置三排孔加強(qiáng)凍結(jié),在對(duì)側(cè)隧道布置冷凍板。所有的鋼管片的格柵要用砼充填密實(shí)，同時(shí)管片外面采用PEF板隔熱保溫，以減少冷量損失，在凍土墻與管片膠結(jié)處放置測(cè)溫點(diǎn)，以加強(qiáng)對(duì)凍土墻與管片膠結(jié)狀況的檢測(cè)。3.3 開(kāi)挖

經(jīng)探孔確認(rèn)可以進(jìn)行正式開(kāi)挖后，打開(kāi)鋼管片，然后采用礦山法進(jìn)行暗挖施工。根據(jù)工程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，旁通道開(kāi)挖掘進(jìn)采取分區(qū)分層方式進(jìn)行，其施工順序如圖8所示。

圖8旁通道開(kāi)挖順序圖

由于土體采用凍結(jié)法加固，凍土強(qiáng)度較高，凍結(jié)帷幕承載能力大，因而開(kāi)挖時(shí)（除喇叭口處側(cè)墻和拱頂外）可以采用全斷面一次開(kāi)挖，開(kāi)挖步距為0.3m～0.5m，通道、集水井開(kāi)挖步距為0.5m。兩端喇叭口處斷面較大，為減輕開(kāi)挖對(duì)隧道變形的影響，開(kāi)挖步距控制為0.3m。3.4 凍結(jié)效果

凍結(jié)41天后進(jìn)行開(kāi)挖，由于凍結(jié)管布置合理，形成的凍結(jié)帷幕將整個(gè)施工區(qū)域全部包括。在開(kāi)挖過(guò)程中，由于凍結(jié)帷幕的保護(hù)，施工能夠安全的進(jìn)行。根據(jù)土體開(kāi)挖過(guò)程中的實(shí)際觀測(cè)，在距凍結(jié)管2.3米處，土體即成膠狀，溫度4~6℃，自立性很好。在距凍結(jié)管1~1.5米處，土體溫度即可達(dá)到零下，強(qiáng)度很高，需要用風(fēng)槍開(kāi)鑿。

四 應(yīng)用前景分析

每一種工法都有其技術(shù)優(yōu)勢(shì)和局限。地層凍結(jié)法也不例外。推廣地層凍結(jié)施工不僅需要結(jié)合具體條件，而且還應(yīng)有創(chuàng)造性地開(kāi)發(fā)和利用。

4.1 適應(yīng)性

將地層凍結(jié)作為淺埋暗挖施工的輔助工法，和管棚、小導(dǎo)管注漿等其他配套技術(shù)相比，它的優(yōu)點(diǎn)是施工安全，工期可靠、適應(yīng)性強(qiáng),加固強(qiáng)度高、封水性能好,地表的位移小。不足之處是需要擴(kuò)大面，準(zhǔn)備期較長(zhǎng)，價(jià)格相對(duì)較高。

盾構(gòu)法施工也是地鐵區(qū)間隧道施工的發(fā)展趨勢(shì)。大規(guī)模的盾構(gòu)施工不但不會(huì)削弱地層凍結(jié)技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，相反為地層凍結(jié)創(chuàng)造更多機(jī)會(huì)。因?yàn)槎軜?gòu)的進(jìn)出洞以及區(qū)間隧道之間的聯(lián)絡(luò)通道是地層凍結(jié)的用武之地。和降水、連續(xù)墻帷幕相比,它的環(huán)保性能好，保護(hù)水資源和地層結(jié)構(gòu),成本也相對(duì)較低。

隨著地下隧道網(wǎng)絡(luò)的加密，隧道和隧道的立交、隧道和地面重要建筑、交通要道之間的交叉等問(wèn)題相繼會(huì)出現(xiàn)，地層凍結(jié)將以其高強(qiáng)度、高安全性等優(yōu)勢(shì),贏得市場(chǎng)份額。4.2 技術(shù)持續(xù)改進(jìn)

(1)凍結(jié)施工有一整套工序，它包括打鉆、安裝、積極凍結(jié)、維護(hù)凍結(jié)等,這些工序應(yīng)有機(jī)地納入地下工事系統(tǒng)中，提高平行作業(yè)率，增加作業(yè)面，有利于發(fā)揮地層凍結(jié)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

(2)開(kāi)發(fā)適合于地下狹小環(huán)境下凍結(jié)孔快速施工的全方位鉆機(jī)，能更有效地布置凍結(jié)孔。進(jìn)一步研究長(zhǎng)距離水平孔鉆進(jìn)，提高凍結(jié)器鋪設(shè)的精度和施工速度，有利于大規(guī)模、高效能地發(fā)揮地層凍結(jié)的綜合優(yōu)勢(shì)。

(3)凍結(jié)加固后的隧道有了穩(wěn)定安全的施工條件，應(yīng)提高機(jī)械化掘襯施工水平，即配套土體和周邊凍土的開(kāi)挖、裝運(yùn)和襯砌施工的機(jī)械設(shè)備，提高施工速度，有利于降低凍結(jié)和掘襯成本。

第五篇：無(wú)線集群通信在地鐵中的應(yīng)用

1無(wú)線集群通信簡(jiǎn)介

無(wú)線集群通信是一種智能化的無(wú)線頗率管理技術(shù)。集群系統(tǒng)的本質(zhì)是允許大量用戶共享理技術(shù)。集群系統(tǒng)的本質(zhì)是允許大量用戶共享少量通信信道和虛擬專(zhuān)網(wǎng)技術(shù)。其工作方式與移動(dòng)電話系統(tǒng)相似，由—個(gè)交換控制中心根據(jù)需要，自動(dòng)為用戶指定無(wú)線信道。其不同點(diǎn)在于集群通信以組呼為主，用戶之間有嚴(yán)格的上下級(jí)關(guān)系。用戶根據(jù)不同的優(yōu)先級(jí)占用或搶占無(wú)線信道，呼叫接續(xù)要快(300ms-500ms)，且以單工、半雙工通信為主要通信方式。2無(wú)線集群的地鐵應(yīng)用 2.l概述

地鐵的無(wú)線集群通信系統(tǒng)為控制中心調(diào)度員、車(chē)輛段調(diào)度員、車(chē)站值班員等固定用戶與列車(chē)司機(jī)、防災(zāi)、維修、公安等移動(dòng)用戶之間提供通信手段。系統(tǒng)必須滿足行車(chē)安全、應(yīng)急搶險(xiǎn)的需要。目前，地鐵無(wú)線集群通信系統(tǒng)均采用TETRA數(shù)字集群通信系統(tǒng)組網(wǎng)。

在地鐵中的調(diào)度網(wǎng)通常包括行車(chē)調(diào)度網(wǎng)維修調(diào)度網(wǎng)、環(huán)控調(diào)度網(wǎng)、車(chē)輛段調(diào)度網(wǎng)和防災(zāi)網(wǎng)、調(diào)度網(wǎng)5個(gè)無(wú)線詞度專(zhuān)網(wǎng)。

在TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)中，各調(diào)度網(wǎng)以虛擬專(zhuān)網(wǎng)的方式存在，互相獨(dú)立，互不影響。各調(diào)度網(wǎng)共享頻點(diǎn)和基站設(shè)備，提高了頻率資源的利用率，節(jié)約了設(shè)備投資。地鐵中的無(wú)線數(shù)字集群系統(tǒng)還與信號(hào)系統(tǒng)(A鴨)相配合，為調(diào)度臺(tái)與車(chē)載臺(tái)提供列車(chē)的位置與狀態(tài)信息。

TETRA分機(jī)間具有脫機(jī)對(duì)講功能(相當(dāng)于對(duì)講機(jī))。在司機(jī)與調(diào)度不能正常通話的緊急情況下，利用該功能．司機(jī)可直接呼叫車(chē)站值班員，起到應(yīng)急通信的作用。在TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)中，各調(diào)度網(wǎng)以虛擬專(zhuān)網(wǎng)的方式存在，互相獨(dú)立，互不影響。各調(diào)度網(wǎng)共享頻點(diǎn)和基站設(shè)備，提高了頻率資源的利用率，節(jié)約了設(shè)備投資。地鐵中的無(wú)線數(shù)字集群系統(tǒng)還與信號(hào)系統(tǒng)(A鴨)相配合，為調(diào)度臺(tái)與車(chē)載臺(tái)提供列車(chē)的位置與狀態(tài)信息。1rI強(qiáng)RA分機(jī)間具有脫機(jī)對(duì)講功能(相當(dāng)于對(duì)講機(jī))。在司機(jī)與調(diào)度不能正常通話的緊急情況下，利用該功能．司機(jī)可直接呼叫車(chē)站值班員，起到應(yīng)急通信的作用。

TETRA集群系統(tǒng)采用單工、半雙工為主要通信方式，足削鮐蹇講話(眥ush T0T救)時(shí)才占用無(wú)線信道，節(jié)約了無(wú)線資源和終端耗電。才占用無(wú)線信道，節(jié)約了無(wú)線資源和終端耗電。該系統(tǒng)具有選呼、組呼、列車(chē)廣播、優(yōu)先呼叫、強(qiáng)拆、強(qiáng)插、調(diào)度通話錄音J舌臺(tái)監(jiān)聽(tīng)等功能。

目前，我國(guó)地鐵所使用數(shù)字集群系統(tǒng)為MOTOROLA和歐洲宇航EADS(原NOⅪA)的產(chǎn)品。2.2組網(wǎng)方式

在地鐵通信的一條線路中，可采用大區(qū)制、中區(qū)制、小區(qū)覦組網(wǎng)。2.2．1大區(qū)制

全線路只在—個(gè)車(chē)站設(shè)置基站，全線其它 車(chē)站均設(shè)置直放站。大區(qū)制的特點(diǎn)為：不存在越區(qū)切換問(wèn)題、工程造價(jià)低。其缺點(diǎn)為：可靠性較低、存在多徑干擾的場(chǎng)點(diǎn)較多、單基站載頻有限、擴(kuò)容受到限制。2.2.2 中區(qū)制

在少數(shù)八1個(gè)車(chē)站設(shè)置基站，全線其它車(chē)站均設(shè)置直放站。中區(qū)制的特點(diǎn)為：頻率資源利用率較高、越區(qū)切換頻次較少、干擾較少、系統(tǒng)可靠性較高、工程造價(jià)較低、擴(kuò)容靈活方便。

基站與直放站的鏈接，可以采用同軸漏泄電纜鏈接與利用地鐵傳輸網(wǎng)鏈接二種方式。2．23小區(qū)制

在每—個(gè)車(chē)站設(shè)置基站，地鐵中非相鄰基站載頻頻率—般允許進(jìn)行空間復(fù)用。小區(qū)制的特點(diǎn)為：頻率資源利用率高、越區(qū)切換頻次多、干擾少、系統(tǒng)可靠性高、工程造價(jià)較高。

近年來(lái)，基站價(jià)格下降，開(kāi)始接近直放站的價(jià)格，故目前新建地鐵的無(wú)線集群通信系統(tǒng)口用小區(qū)制組網(wǎng)方案逐漸增多。2.3無(wú)線場(chǎng)強(qiáng)覆蓋范圍

地鐵集群通信系統(tǒng)的無(wú)線場(chǎng)強(qiáng)覆蓋范圍包括：地鐵運(yùn)行線路全線各車(chē)站的站臺(tái)、站廳及區(qū)間隧道或地面及高架線路，以及整個(gè)車(chē)輛段地面區(qū)域(含檢修庫(kù)、運(yùn)用庫(kù)等)，可以采用如下方式進(jìn)行場(chǎng)強(qiáng)覆蓋。

2．3．I沿線隧道、地面及高架運(yùn)行線路及沿線地下車(chē)站的站臺(tái)區(qū)主要采用漏泄同軸電纜輻射方式進(jìn)行場(chǎng)強(qiáng)覆蓋。

2．32沿線地下車(chē)站站廳區(qū)(含部分出入口通道)主要采用吸頂?shù)屠炀€進(jìn)行場(chǎng)強(qiáng)覆蓋。

2．33車(chē)輛段、停車(chē)場(chǎng)主要采用室外全向及低廓天線進(jìn)行場(chǎng)強(qiáng)覆蓋。2.4地鐵對(duì)無(wú)線集群通信系統(tǒng)的功能需求

2．4．I無(wú)線通信可以為地鐵內(nèi)部固定工作員與流動(dòng)工作人員之間提供話音通信、短信息與分緦數(shù)捅豆信。系統(tǒng)以組呼為主，也可以提供選呼。2．42根據(jù)業(yè)務(wù)需要，為中心調(diào)度員、車(chē)站值班員、車(chē)輛段停車(chē)場(chǎng)值班員、列車(chē)司機(jī)以及各部門(mén)流動(dòng)人員之間提供無(wú)線通信手段。

2．43按使用部門(mén)或人員進(jìn)行優(yōu)先權(quán)排隊(duì)，當(dāng)業(yè)務(wù)信道全部占用時(shí)，優(yōu)先權(quán)級(jí)別高的呼叫可中斷優(yōu)先權(quán)級(jí)別低的通話，以保證調(diào)度作業(yè)的正常進(jìn)行，并確保緊急情況下的指揮、調(diào)度。2．4．4具有緊急呼叫功能，緊急呼叫的優(yōu)先 2．4_5中心調(diào)度員可插入列車(chē)廣播，對(duì)列車(chē)乘客進(jìn)行選呼廣播和全呼廣播。2．4．6中心調(diào)度員可監(jiān)聽(tīng)本部門(mén)調(diào)度用戶的通話，并對(duì)所有的通話可以自動(dòng)或人工錄音。2．4．7控制中心的無(wú)線調(diào)度核心網(wǎng)設(shè)備具有呼叫記錄功能，存儲(chǔ)主呼和被呼號(hào)碼、位置、類(lèi)型、日期和時(shí)間，必要時(shí)，可打印輸出。2.4.8具有設(shè)備的自檢和中心檢測(cè)功能。

2．4．9地面線路和地面車(chē)站、車(chē)輛段/停車(chē)場(chǎng)，采用基站和空間波天線完成工作區(qū)域的場(chǎng)強(qiáng)覆蓋；地下線路和地下車(chē)站采用基站(或直放站)和漏泄同軸電纜(或隧道天線)完成工作區(qū)域的場(chǎng)強(qiáng)覆蓋。

2.4．10整個(gè)系統(tǒng)由位予控制中心的核心網(wǎng)設(shè)備，位于車(chē)站的基站設(shè)備，以及列車(chē)臺(tái)、各部門(mén)便攜臺(tái)和傳輸通道等組成。

2.4.11在話音質(zhì)量為i級(jí)的保證條件下，邊緣覆蓋概率為：系統(tǒng)空間渡覆蓋的地點(diǎn)概率不小于90％，孺泄同軸電纜輻射電波覆蓋的地點(diǎn)概率不小于95％。

TETRA數(shù)字集群系統(tǒng) TETRA（Trans European Trunked Radio – 泛歐集群無(wú)線電，現(xiàn)在已改為T(mén)errestrial Trunked Radio – 陸上集群無(wú)線電）數(shù)字集群通信系統(tǒng)是基于數(shù)字時(shí)分多址（TDMA）技術(shù)的專(zhuān)業(yè)移動(dòng)通信系統(tǒng)，是由ETSl推薦的—個(gè)數(shù)字集群標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)是個(gè)公開(kāi)的標(biāo)準(zhǔn)。TETRA標(biāo)準(zhǔn)采用TDMA與FDD技術(shù)，將—個(gè)載頻的25KHz帶寬分為4個(gè)時(shí)隙(信道)。TETRA系統(tǒng)集調(diào)度、移動(dòng)電話、移動(dòng)數(shù)傳和短消息業(yè)務(wù)于—體，非常適合專(zhuān)網(wǎng)無(wú)線調(diào)度使用。

3．1 TETRA標(biāo)準(zhǔn)

TETRA標(biāo)準(zhǔn)描述了TETRA系統(tǒng)的空中接口與各種外圍接口。核心網(wǎng)與基站之間的接口尚未標(biāo)準(zhǔn)化，故TETRA系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化程度，低于公眾移動(dòng)通信系統(tǒng)，造成了一定的設(shè)備壟斷性。3．2盹TR^空中接口 TETRA系統(tǒng)在我國(guó)使用806--．821MHz(上行)和851墻66Mm(下行)頻段，和現(xiàn)有的模擬集群通信系統(tǒng)所使用的頻段是—致的。該系統(tǒng)用,3.14／4 DQPSK調(diào)制方式，其最大相位變化不超過(guò)1800，調(diào)制頻帶窄，接收端無(wú)需基準(zhǔn)相位振蕩。

在TETRA系統(tǒng)中，每—個(gè)無(wú)線電載波，無(wú)論是匕行或下行鏈路均劃分為4個(gè)時(shí)隙。每一時(shí)隙構(gòu)成—個(gè)無(wú)線信道?？捎糜诔休d話音/數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、控制信令或兩者混合進(jìn)行傳輸。4元線集群終端 4.1車(chē)載臺(tái)

地鐵列車(chē)前后兩端駕駛室各安裝一臺(tái)車(chē)載與車(chē)次等信息。電路、控制面板、話筒、天線等組成。其中無(wú)線收發(fā)信機(jī)、控制和接1：3電路安裝在—個(gè)固定的機(jī)殼內(nèi)，控制藹板和話筒分別安裝在駕駛員座位左方與右方，天線安裝在車(chē)頂。駕駛員可以通過(guò)操作控制面板的按鍵，發(fā)出通信請(qǐng)求，并通過(guò)話筒發(fā)話，通過(guò)揚(yáng)聲器收聽(tīng)。通過(guò)系統(tǒng)與ATS的連接，控制面板顯示屏上會(huì)顯示當(dāng)前列車(chē)位置與車(chē)次等信息。4．2車(chē)站臺(tái)

車(chē)站臺(tái)為固定臺(tái)。配置在每個(gè)車(chē)站的車(chē)控室。車(chē)站值班站長(zhǎng)可通過(guò)車(chē)站臺(tái)與控制中心的行車(chē)調(diào)度員進(jìn)行聯(lián)系，經(jīng)行車(chē)調(diào)度臺(tái)轉(zhuǎn)接可與司機(jī)通話。

4．3手持臺(tái)

手持臺(tái)主要配備給站務(wù)人員、維修^員、保安等不固定地點(diǎn)的作業(yè)^．員。使他們可與相關(guān)的調(diào)度員通話或發(fā)起組呼。這些集群終端的通信功能主要有一般呼叫、緊急呼叫、短信收發(fā)、組呼以及調(diào)度員通過(guò)車(chē)載臺(tái)對(duì)列車(chē)進(jìn)行廣播等。