綜合交通樞紐建設和運營管理模式的研究

劉永謙

(鐵道第三勘察設計院集團有限公司電化處,300251,天津∥高級工程師)

1 研究的必要性和重要性

隨著人口的增長、經濟技術的迅速發展,城市交通網絡也隨著迅速發展。城市交通網絡包括道路網,軌道交通網絡,城際鐵路網絡的城區部分。城市交通節點有道路節點,軌道交通節點,鐵路樞紐等。綜合交通樞紐是各種交通節點匯集的十分復雜的綜合交通節點,是城市交通中的中樞部位。綜合交通樞紐由于涉及各種交通方式,往往也是多業主投資建設。樞紐建設的合理與否、運行的穩定與否,直接關系到相關交通方式乃至整個城市交通功能的發揮。它對于城市道路的機動性、通行能力、交通容量以及交通安全都有較大的影響。樞紐綜合監控系統可靠、有序的運行,是保證樞紐功能發揮的關鍵所在。本文力圖以天津站交通樞紐為例,通過對綜合交通樞紐的本質及其具有的交通特征的剖析,研究綜合監控系統的規劃設計理論與方法、運行及管理方式,以期尋求解決綜合交通樞紐機電設備系統建設、運營管理問題的有效途徑。

綜合監控系統是樞紐工程中一個不可或缺的重要系統,其完善程度和穩定運行,不僅直接關系到整個樞紐內部設備正常運轉的需要,也關系到發生災害時,樞紐管理控制指揮中心能否對整個系統快速有效地采取措施,是保證整個樞紐設備系統的正常工作和乘客安全撤離的前提。

因此,對交通樞紐工程進行功能需求分析,研究其綜合監控系統的運行及相應的管理模式具有重要意義。

1.1 運用模式研究是開展項目建設及設計的前提保證

交通樞紐工程涉及了鐵路、地鐵、市政、道路公交等諸多項目,且與大多數相關項目都有緊密聯系。只有首先對這些項目的特點、用途、使用功能、業主需求及項目建成后的歸屬及設備系統接口進行梳理,并研究不同工況下設備系統的運營模式才能使設計有序進行。否則將造成項目建成后因接口管理的混亂,主責單位的不清,設備使用功能與實際需求不一致等,將可能造成浪費,更有甚者會帶來運營的安全隱患。

1.2 運營模式研究是確保樞紐項目建成后安全運營的保證

交通樞紐的旅客流量密集,安全與防災工作至關重要。樞紐工程以地下建筑為主,綜合監控系統的研究顯得尤為重要。樞紐內的十余個子項,分屬不同的設計單位設計,而在建筑界面上各子項間有許多有形連接。正常運營工況下如何保證連接部分的綜合監控無盲點,火災工況下如何保證相鄰子項間綜合監控系統的配合以及聯動,這都是綜合監控系統運營管理模式需要著力研究的重點。

綜合監控系統運營模式研究也是今后安全運營的基礎。通過對樞紐內各子項工程的梳理和對樞紐綜合監控系統的研究,使綜合監控系統最大限度地做到資源共享,并使之實現科學、合理的集成,使各設備系統正常運營時達到最佳效益,在災害情況下可以對整個樞紐進行有效指揮,以便快速有效地搶險救災。

2 綜合交通樞紐項目建設策略

綜合交通樞紐通常涉及多種交通方式,因此項目建設也涉及到多方投資主體。天津站交通樞紐匯集了鐵路、天津站改擴建工程,地鐵2、3、9號線,前后廣場的道路公交系統及周邊市政配套項目。它是由多種交通方式組成的集中換乘的交通設施。各子項工程如圖1所示。

圖1 天津站交通樞紐工程框圖

交通樞紐是統一的有機體,不能由各投資方分別建設。為保證項目順利地實施,項目建設需要統一協調、統籌安排,需要一個業主代表協調各投資主體之間的關系,組織項目的建設。因此,天津站交通樞紐委托天津城投建設公司作為業主代表,負責統一建設。

既然綜合交通樞紐項目是由多業主投資,就要研究投資費用的分攤。通常可采用以下的分攤原則：

1)按各種交通方式的客流分攤;

2)按各種交通方式占用的建筑面積分攤。

經過協商,天津站交通樞紐采用上述兩種方式相結合的原則進行分攤。即各種交通方式獨立使用的設備、管理用房按其建筑面積進行分攤,公用部分按各種交通方式的客流進行分攤。

3 各種交通方式監控系統之間的接口方式

天津站交通樞紐一方面作為天津地鐵2、3、9號線的換乘站,與地鐵各線存在建筑接口,需要劃分建設界面;另一方面,各種交通方式中機電設備的服務對象不同、功能不同,需要確定各種交通方式綜合監控系統的覆蓋范圍;再者,樞紐的不同工況將影響各線的行車調度,災害時還需要與各線進行機電設備的聯動控制,因此樞紐綜合監控系統需要與各線進行聯網通信,存在網絡接口。由于軌道交通、鐵路、道路公交、出租車、停車庫等各子項目在建筑上互聯互通,因此各子項目綜合監控系統之間也需要網絡接口。

確定接口策略需要考慮各種交通方式或子項目的功能需求并以方便運營管理為原則。接口策略存在兩個方面的問題：一是各種交通方式監控系統的覆蓋范圍,即分工界面;二是各系統間的技術接口方案,即通信方式。

天津站交通樞紐是天津地鐵2、3、9號線,鐵路,道路公交的公共換乘樞紐。其地下3、4層為天津地鐵2、3、9號線的站臺層,地下2層為天津地鐵2、3、9號線的公共站廳層,地下1層為各種交通方式的公共交通層。鐵路站房、道路公交中心的建筑相對獨立,但與地下1層聯通。樞紐中其他子項一般通過地下通道聯通。

為了滿足各地鐵線獨立運營的需求,天津地鐵2、3、9號線在樞紐軌道換乘中心的車站級綜合監控子系統的監控范圍為屏蔽門以外的行軌區、隧道區間及隧道通風系統、排熱系統和屏蔽門系統,其他部分納入樞紐綜合監控系統的監控范圍。

樞紐綜合監控系統與天津地鐵(2、3、9號線)、鐵路站房等在建筑接口的獨立監控系統建立通信聯系,互通火災信息,協調消防設備的聯動控制;與地鐵2、3、9號線之間的接口,利用各線通信備用光芯,在各中央級之間采用冗余以太網接口進行通信;與鐵路站房之間的接口,建立在鐵路站房監控室與樞紐管理控制中心之間,采用光纜或雙絞線傳輸,設冗余以太網接口進行通信。天津站交通樞紐與地鐵各 線的接口關系見圖2所示。

圖2 天津站交通樞紐與地鐵各線接口關系圖

為了充分利用天津市防災救援部門的資源,發生災害時能及時得到市防災救援部門強有力的支援,提高災害救援的效率和效果,天津站交通樞紐綜合指揮中心與市應急指揮中心聯網。

4 綜合交通樞紐監控系統運營管理模式

運營管理模式的研究涉及兩方面的內容：一是項目機電設備運營時間表的確定,二是樞紐與相關項目之間機電設備聯動控制流程的確定。

4.1 項目機電設備運營時間表的確定

由于綜合交通樞紐是各種交通方式集中換乘的節點,所以運營時間表必須與各種交通方式的運營時間相協調。現以天津站交通樞紐的軌道交通為例：地下2、3、4層為地鐵所用,所以這幾層運營時間應與地鐵的運營時間一致,一般為5：00開啟公共區及管理用房照明、電扶梯、通風空調大系統以及廣告照明等,23：00關閉;由于各種電氣設備24 h運行,所以設備用房的通風空調小系統應24 h運行;地下1層為鐵路、地鐵、道路公交、出租車等公用的交通層,而鐵路是24 h運營,所以地下1層的設備系統也應24 h運行。其他子項目可以根據項目用途確定其運營時間表。天津站交通樞紐軌道換乘中心的各種機電設備運營時間見表1。

4.2 樞紐與項目間機電設備聯動控制流程的確定

綜合交通樞紐作為城市交通網的一個重要節點,它的有序運行是保障交通網正常運行的關鍵。所以,研究綜合交通樞紐的問題,要把交通樞紐放在城市交通網中進行研究。由于綜合交通樞紐中各項目之間存在錯綜復雜的建筑接口,在災害工況下,有建筑接口的項目間需要進行火災信息互傳、消防設備的聯動控制。天津站交通樞紐對此的具體安排如下。

1)樞紐與地鐵各線建立中央到中央的冗余以太網接口,以便互傳火災信息及聯動控制命令。各線設在樞紐的隧道風機,由各線控制以完成隧道區間風機運行的火災模式或阻塞模式。當樞紐火災時,一方面通過上述接口通知相關線路進行必要的行車調度;同時為了保證公共區疏散通道1.5 m/s的風速,需要隧道風機配合工作。其控制流程為：樞紐二級節點綜合監控系統發布隧道風機的控制命令到樞紐管理控制中心;樞紐管理控制中心通過與地鐵各線控制中心的以太網接口向地鐵各線請求啟動隧道風機;各線控制中心向相關線設在樞紐的車站級監控系統發布隧道風機的控制命令,啟動隧道風機;隧道風機的運行狀態沿逆向傳回樞紐管理控制中心及樞紐綜合監控系統。天津站交通樞紐軌道換乘中心火災時隧道風機控制流程見圖3所示。

2)樞紐與鐵路站房出站大廳連接處采用防火卷簾分隔。該防火卷簾分隔屬于鐵路站房的建筑范圍并由鐵路站房監控系統監控。樞紐綜合監控系統與鐵路站房監控系統的接口建立在樞紐管理控制中心與鐵路站房監控系統之間,采用以太網接口方案。當鐵路站房范圍發生火災時,由鐵路站房監控系統控制該防火卷簾一步下降到底,并將鐵路站房的火災信息及卷簾門的狀態信息傳回樞紐管理控制中心;當樞紐發生火災時,樞紐管理控制中心通過與鐵路站房的以太網接口向鐵路站房發布火災報警信息及卷簾門的控制命令,由鐵路站房控制卷簾門一步下降到底并將卷簾門的狀態信息按逆向傳回樞紐管理控制中心及軌道換乘中心。

表1 天津站交通樞紐軌道換乘中心各種機電設備運營時間表

圖3 天津站交通樞紐軌道換乘中心火災時隧道風機控制流程圖

5 綜合交通樞紐監控系統設備維修制度

隨著市場經濟的不斷發展、完善,為充分利用社會力量為企業服務,充分發揮運行成本的最大效益,推動企業的市場化運作,實行委外維修制度已經越來越被社會所認同。

樞紐組建綜合維修部自動化班組,負責監控系統備品的采購、運用管理、巡檢、日常保養、定期檢修和搶修工作。大、中修工作則按照委外考慮,自動化班組負責安排委外維修計劃和驗收等工作。

6 綜合交通樞紐運營費用籌措

運營費用的籌措,不僅僅是一個專業的問題,而是整個項目需要統一考慮的問題。目前我國城市交通基礎設施的運營多采用公司運營模式,運營管理費用通過商業開發、廣告開發,以及與各業主協議分攤而籌集。

商業開發包括周邊商業設施的開發,如配合交通樞紐開發的收費停車庫、酒店、商場、餐飲等項目;在車站內部也可以適度開發商業、快餐、廣告等經營項目,但車站內部的商業開發需要通過消防部門的認可,必要時可以進行消防論證。配合市政項目進行商業開發或土地開發,香港地鐵已經有比較成功的經驗,但在我國大陸還處于起步階段,尚在積極探索之中。

各業主協議分攤的原則與建設費用的分攤原則一樣,不再贅述。

7 結語

天津站綜合交通樞紐運營管理模式的研究課題,近期已通過天津市建委組織的專家評審。評審組認為研究成果總體達到了國內領先水平,并按此開展項目的設計。

[1] 劉世堅,葉效鵬.淺談城市軌道交通建設問題[J].城市問題,1997(5)：4.

[2] 孫寧.城市軌道交通建設管理模式探討[J].中國鐵路,2000(6)：3.

[3] 王文學,尹貽林.天津站綜合交通樞紐工程利益相關者管理研究[J].城市軌道交通研究,2008(9)：4.