同臺換乘地鐵站分期實施時的設備房預留問題

紀曉恒

(中鐵第四勘察設計院集團有限公司,430063,武漢∥助理工程師)

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同臺換乘地鐵站分期實施時的設備房預留問題

紀曉恒

(中鐵第四勘察設計院集團有限公司,430063,武漢∥助理工程師)

同臺換乘站在地鐵車站設計中較常見,由于兩線共用站廳層但一般不同期開通,所以必然會涉及到某些機電系統設備、房間的預留問題。闡述了同臺換乘地鐵站在兩線不同期實施時，隧道通風、通信信號、供電、自動售檢票、綜合監控、火災自動報警/環境與設備監控、屏蔽門、給排水與水消防、氣體滅火、人防等機電系統是否預留及如何預留的問題。

地鐵； 同臺換乘車站; 機電配合; 預留

Author′s address China Railway Siyuan Survey and Design Group Co.,Ltd.,430063,Wuhan,China

地鐵車站的換乘方式包括同車站平行換乘、同站臺平面換乘(以下簡為“同臺換乘”)、站臺上下平行換乘，以及站臺間的“十”形、“T”形、“L”形、“H”形換乘和通道換乘。其中，同臺換乘是最為快捷方便的換乘方式,乘客僅需耗費5～10 s。若將相鄰車站也設置為同臺換乘站,其中一條線路上下行線在兩站之間立體交叉,便可實現在同一站臺完成兩線之間的任意換乘,極大地方便了乘客。

同臺換乘車站兩線共用站廳層,公共區為一個整體,設備區包含兩條線的設備用房。當兩條線不同期實施時,各機電系統如何預留，需要根據初期投資、后期增補的改造成本和實施難度、運營安全等方面綜合考慮。本文分別闡述各機電系統(隧道通風、通信、信號、供電、AFC(自動售檢票)、綜合監控、FAS/BAS/ACS(防災報警系統/環境與設備監控系統/門禁系統)、屏蔽門、給排水與水消防、氣體滅火、人防等)是否預留、如何預留的問題。

1 車站建筑布置與設備用房的共享

一般情況下,地鐵車站分為公共區和設備區。顯然,同臺換乘車站的公共區兩線共用站廳,分別設置兩個島式站臺(不排除設置兩個側式站臺加一個島式站臺的可能,但基本原則相同，在此不單獨討論) 。同臺換乘車站的設備區包含了眾多的機電系統,站內空間有限,沒有為不同線路分別設置所有設備用房的條件和必要。GB 50157—2013《地鐵設計規范》9.9.5中也明確規定“對于同步實施的換乘車站,車站內用房、設備和設施等資源應共享”。換乘站的某些系統,如氣體滅火、AFC、低壓配電、給排水與水消防、通風空調(不含隧道通風)等,其服務的范圍為整個車站，或者其對于線路的區分不明確,可共享設備。例如氣體滅火系統,其服務對象是不宜用水撲救且火災后影響嚴重的電氣設備房,并不需要刻意區分是A線路還是B線路。又如消火栓系統,其設計規范的最基本一條即車站內任意一點至少有兩個消火栓可以保護,兩線共享一套消防泵即可。當然，初期運營時客流規模達不到峰值,存在后期增加設備的可能性,這就要求建筑專業了解預留的原則,適當考慮土建條件。

對于可嚴格區分服務線路的系統,考慮到不同線路的運營單位可能不同,為使后期運營方便、安全,建議將重要的、可區分線路的設備房單獨設置,如通信、信號、供電等系統用房。

2 機電系統預留問題分析

2.1 隧道通風系統

隧道通風系統包括風道、隧道風機、排熱風機、消聲器、風閥等。若不安裝遠期設備,則需要考慮未來安裝時的運輸路徑、安裝空間、運營影響等問題。對于運輸路徑,首先應了解各隧道通風設備的大致尺寸。一般情況下,隧道風機為直徑2 m、長度1.5 m的圓柱形,質量約3.5 t;與隧道風機配套的為一底面方形、頂面圓形的椎體(方形底面尺寸為3 m×4 m,圓形頂面直徑為2 m,椎體高度為1.5～2 m)，質量約1 t;組合風閥為模塊化拼裝,單模塊尺寸在2 m×1.5 m以下,質量約0.3 t;消聲器亦為模塊拼裝,單塊尺寸為2～3 m×2 m×0.2 m,質量約為0.5 t。后期安裝設備時的運輸路徑可考慮兩套方案:① 設備由相臨站或車輛基地進入隧道,工程車運至本站,通過中板的活塞風孔吊裝至站廳層。該方案受限于軌道鋪設進度,注意應在計劃吊裝設備的活塞風孔上方預埋吊鉤。② 通過該站的風井吊入。該方案受限于周邊地塊條件,且風井宜為低風井,若為高風井,則應在風井頂板預埋吊鉤,并考慮設備荷載。以上兩種方案,均建議僅保留風道內將近、遠期風道分開的隔墻,剩余墻體在遠期設備安裝時再砌筑。

若同時安裝遠期設備,則主要問題在于先期線路的初期投資增加。因設備安裝后需定期運轉檢查維護,故不僅要安裝風機風閥等設備,還應配置相應的供電設備,包括電纜、環控柜等,且變電所應增加容量,相當于將遠期線路的部分容量轉移至近期線路。隧道通風系統用電包括隧道風機每臺90 kW,共4臺；排熱風機每臺55 kW,共2臺，故變電所內需增加容量470 kW,為消防負荷。目前一個標準站的隧道通風設備成本約為200萬元,配套的電力設備成本約為200萬元。對于同一個換乘站,可能兩條線路并不由同一家公司運營,故在設計時應將遠期專用設備單設電量表,環控電控柜應獨立設置以方便劃分維保范圍。后期線路的專用設備在近期不需控制(維保時手動控制即可),且遠期線路專用設備宜由使用方直接單獨控制，以減少不必要的接口,建議遠期設備納入遠期的FAS/BAS系統。

隧道通風設備是否同期實施,需要與建設單位深入溝通,闡述利弊,由建設方權衡各方因素后確定。

2.2 通信及信號系統

由于不同線路間的通信、信號系統制式可能存在較大差異,故其設備應分期安裝。建筑專業應預留足夠的房間作為設備室,面積標準可按照先期線路執行。正常情況下,通信信號設備房需配置防靜電地板、氣體滅火(含報警)、通風空調、動力照明等設備設施,涉及裝修、暖通、氣滅、低壓配電等專業。

對于裝修專業,設備不安裝,可不設置吊頂、防靜電地板,考慮到該房間將空置較長時間,不設空調時室內較潮濕,墻面可只做水泥抹光。

對于暖通專業,由于設備位置不確定、不設吊頂,風口位置也不能最終確定,空置房間亦無必要設置空調,因此建議風管進入設備房,不開風口,風管盡量靠墻布置,避免后期在設備上方開風口,電動防煙防火閥、手動調節閥等正常安裝。

對于氣滅專業,不可避免地需在設備區走道內布置管線,走廊內管線密集,多數情況下還設置了吊頂,遠期再增加管線實施難度大,氣瓶間也可能沒有足夠空間再增加鋼瓶。氣滅房間的電動防火閥一般交由氣滅系統控制,電動防火閥閥體在近期安裝,建議將控制線連接到位。氣滅系統的溫感、煙感、噴頭都不大,且拆卸方便,不會影響吊頂安裝。綜合以上理由,建議氣體滅火在先期設計時全部考慮,同期安裝。

對于低壓配電專業,預留設備房內應考慮照明,建議按照正常情況設計燈具數量,燈具暫時設置于墻面,預留足夠長線纜,方便后期吊頂實施后改變燈具位置。動力方面線纜應接入預留設備房,并有足夠的長度,滿足遠期設備安裝時接線需求,建議在預留設備房內設置臨時隔離開關箱。

2.3 供電系統

遠期實施的線路應設置獨立變電所。結合以往經驗,供電系統經常在設計過程中更改變電所形式,建議在先期設計時預留出降壓所改為混合所的條件(設置備用間等),防止后期線路設計時被動。變電設備招標后才能確定站臺板開孔、荷載等資料,且遠期的供電系統設計單位很可能對土建提出不同需求,故建議變電所只砌筑最外側墻,設置若干可拆卸墻體,方便遠期運輸設備。內部隔墻設計但不施工,并在設計說明中明確僅為示意,不計工程量。變電所范圍內的站臺板不施工,待開孔、荷載資料確定后另行設計。

變電所內設計溫度為36 ℃,空調系統單獨設置,預留的變電所空調系統可在建筑方案最終確定后再開展設計。近期設計時，環控機房內預留設備位置、風孔,冷水機組考慮足夠余量,水系統預留接口,特別注意風管穿墻處應明確標注不得安裝任何設備,施工交底時再次強調該問題。

由于變電所格局設計存在較大變數,而氣體滅火系統的設計與房間體積關系密切,加之預留變電所空調系統先期不設計,故變電所的氣滅系統可在遠期時再行設計,建筑專業應預留一處氣瓶間。

低壓配電專業預留足夠燈具容量即可,遠期再另行具體設計。

2.4 AFC系統

AFC系統與客流資料關系密切。若換乘兩線實施間隔不長,近期設計時可獲得準確的客流資料,則建議將AFC系統設備(如閘機、自動售票機等)一次安裝到位。近期客流不高時暫時封閉部分設備即可；若兩線開通間隔長,客流不明確,則AFC設備不宜同期實施。當閘機的線槽埋設于地面裝修層內時,應在近期設計時確定閘機的大致位置,并將線槽埋設到位；若閘機采用吊頂內敷線至閘機上方,閘機無線連接時,則可后期靈活設定閘機位置。自動售票機房應預留足夠機位,在公共區裝修設計時，預留機位宜設計成易拆卸的材料和結構。動力照明專業應預留足夠的插座。若自動售票機房沒有條件預留機位,則考慮在公共區其他位置設遠期自動售票機,并考慮數據線、電源線連接條件,在近期實施時預留到位。AFC設備室內一般每條線對應1臺放置服務器、交換機的機柜和1個UPS(不間斷電源)柜,分期實施的車站設置一個AFC設備室,根據AFC系統的實際需求提供預留面積,若無明確資料，則較標準車站AFC設備室增加50%的預留面積即可。

2.5 車站控制室

同臺換乘車站設置一處車控室。車控室內需布置：IBP(綜合后備盤)2套(單套體積約為4 m×1.5 m×2 m(長×寬×高)),火災報警主機、感溫光纖主機、氣滅主機各2臺(單臺主機占用空間0.6 m×0.3 m),ISCS(綜合監控系統)打印機、信號打印機、AFC打印機各1臺,工作臺、文件柜、鑰匙箱若干。由于IBP盤占用空間較大,且兩線不可共用,分期實施時應考慮充足的安裝空間。圖1所示為某車控室近期、遠期設備布置,該車控室尺寸為6.5 m×7.5 m,在近期實施時車控室內設備布置合理,較為寬松,但遠期線路實施后增加了一套IBP,設備均按照最低的間距要求布置,空間顯得較為局促。

圖1 某車控室近期、遠期設備布置對比

2.6 FAS/BAS系統

FAS(不包括氣體滅火系統的報警系統)包括煙感、溫感、感溫光纖、模塊箱、FAS主機等設備,同臺換乘車站在近期實施時，將車站范圍內的所有設備安裝到位,遠期線路實施時不需再增加設備；遠期線路的隧道內需設置感溫光纖及FAS主機。最終完成的車站將包括近期、遠期兩套FAS,其中近期FAS負擔整個車站及近期線路的隧道火災探測報警,遠期FAS系統只負擔遠期線路的隧道火災探測報警。

BAS系統設備主要為BAS控制柜,設置于環控電控室內,需要保證足夠的預留空間。遠期線路實施時,變電所會新增一套空調設備,遠期線路專用的隧道通風設備也需納入BAS系統控制，隧道通風設備需將狀態信息上傳至本線路的控制中心,為避免管理混亂,應新增一套BAS系統,負擔新增空調設備及遠期線路隧道通風設備的控制。

新增FAS、BAS系統與原系統之間的交互關系應給予充分考慮。基本的運行關系仍為FAS報警、BAS執行,FAS與BAS之間由暖通專業提供的火災模式表(應包括所有的火災模式和通風空調設備)作為紐帶,即FAS系統探測火災位置,確定應當執行的火災模式,將模式代碼傳送至BAS執行。兩套BAS系統間不需互通,兩套BAS系統均可接收兩套FAS系統的火災信號,各自執行模式表,動作控制范圍內的設備即可。

2.7 站臺門系統

同臺換乘車站兩線不同期實施時,站臺會有一側暫不開通,必須采取適當的封堵措施。封堵方案有兩種:① 墻體封堵,為保證裝修效果的一致性,墻面宜設置與公共區墻體一致的裝修材料,同時應將所有的管線安裝至墻內側以方便檢修,遠期線路實施時需拆除該墻,拆除過程中可能會破壞地面裝修、吊頂等,故該方案適用于遠期線路間隔較長時;② 安裝站臺門,若近、遠期線路間隔時間較短,建議安裝站臺門門體,按照近年的發展趨勢,站臺門的模數不會發生較大變化,各廠家之間的差異性主要體現在執行機構、控制接口上,故僅安裝門體的方案可行。

屏蔽門控制室宜分線設置，以方便后期運營維護。預留屏蔽門控制室的裝修、通風空調、氣體滅火、動力照明等設備設施的設置原則與通信信號設備房相同。

2.8 給排水與水消防、氣體滅火

給排水與水消防包括生活給水、消防給水、消火栓、自動噴淋、廢水、污水等。除遠期線路含有配線時轉轍機坑的排水泵需遠期實施外,一般情況下不需再增設給排水設備,故不需要考慮預留。氣體滅火系統的預留原則已在前文論述,在此不再贅述。

2.9 人防

人防設備主要集中在出入口、風井、區間與車站交界處。出入口、風井內的人防設備應全部安裝,以滿足人防防護要求。區間與車站交界處一般會預留盾構掉頭或者吊出井,遠期線路的人防門框不能澆筑,人防門也無法安裝,由于人防門尺寸可達3.8 m×4.5 m,而區間隧道的直徑為5.5 m,車站最大的活塞風井尺寸為25 m2,遠期實施時再將人防門從站外運入會非常困難，因此建議在近期就將人防門放置在安裝位置附近。

2.10 設備運輸路徑

遠期線路新增的設備設施均應預留出可行的運輸通道,特別是整流變壓器、人防門、隧道風機、排熱風機、結構式消聲器、空調機組等大型設備。遠期實施時,設備進入車站的2條主要路徑分別為:① 風井→風道→吊裝孔(站臺設備)→設備位置;② 臨站(車輛基地)→區間→吊裝孔(站廳設備)→設備位置。對于整流變壓器、隧道風機等較重的設備,還應考慮運輸路徑的荷載、吊裝孔(風孔)預埋吊鉤等問題。

3 結語

在分期實施的同臺換乘站中,各機電系統一步到位還是考慮預留,需要根據自身的特點結合工程投資、實施難度、運營維護等綜合考慮。本文論述了各主要系統在實施或預留問題上的利弊及注意事項,并就某些系統提出了建議。地鐵工程涉及的機電系統眾多,在遠期增補設備設施時常會遇到各種意想不到的問題,筆者從業時間較短,望以本文拋磚引玉,力求妥善解決換乘車站的設備預留問題。

[1] 中華人民共和國住房與城鄉建設部.地鐵設計規范：GB 50157—2013[S].北京：中國建筑工業出版社，2014.

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Equipment Room Reservation at One-platform Interchange Station

JI Xiaoheng

One platform interchange between two subway lines is very normal in metro station design, but the operation of two subway lines are not necessarily to be at the same time even though they may share one hall layer, because it will involve many problems like the reservation of mechanical and electrical equipment, the rooms for other systems etc. In this paper, the reservation for tunnel ventilation, communication signaling, power supply, integrated monitoring, disaster prevention and warning, platform screen door, drainage and fire water supply, civil air defense facilities etc. are discussed in details.

metro; one-platform interchange station; coordination of mechanical and electrical systems; reservation

U 231.4

10.16037/j.1007-869x.2016.04.016

2015-09-28)