綜合交通樞紐建設(shè)和運營管理模式的研究

劉永謙

(鐵道第三勘察設(shè)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(jīng)濟技術(shù)的迅速發(fā)展,城市交通網(wǎng)絡(luò)也隨著迅速發(fā)展。城市交通網(wǎng)絡(luò)包括道路網(wǎng),軌道交通網(wǎng)絡(luò),城際鐵路網(wǎng)絡(luò)的城區(qū)部分。城市交通節(jié)點有道路節(jié)點,軌道交通節(jié)點,鐵路樞紐等。綜合交通樞紐是各種交通節(jié)點匯集的十分復(fù)雜的綜合交通節(jié)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(yè)主投資建設(shè)。樞紐建設(shè)的合理與否、運行的穩(wěn)定與否,直接關(guān)系到相關(guān)交通方式乃至整個城市交通功能的發(fā)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(jiān)控系統(tǒng)可靠、有序的運行,是保證樞紐功能發(fā)揮的關(guān)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(zhì)及其具有的交通特征的剖析,研究綜合監(jiān)控系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)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(shè)備系統(tǒng)建設(shè)、運營管理問題的有效途徑。

綜合監(jiān)控系統(tǒng)是樞紐工程中一個不可或缺的重要系統(tǒng),其完善程度和穩(wěn)定運行,不僅直接關(guān)系到整個樞紐內(nèi)部設(shè)備正常運轉(zhuǎn)的需要,也關(guān)系到發(fā)生災(zāi)害時,樞紐管理控制指揮中心能否對整個系統(tǒng)快速有效地采取措施,是保證整個樞紐設(shè)備系統(tǒng)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(jiān)控系統(tǒng)的運行及相應(yīng)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(shè)及設(shè)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(shù)相關(guān)項目都有緊密聯(lián)系。只有首先對這些項目的特點、用途、使用功能、業(yè)主需求及項目建成后的歸屬及設(shè)備系統(tǒng)接口進行梳理,并研究不同工況下設(shè)備系統(tǒng)的運營模式才能使設(shè)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(shè)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(zāi)工作至關(guān)重要。樞紐工程以地下建筑為主,綜合監(jiān)控系統(tǒng)的研究顯得尤為重要。樞紐內(nèi)的十余個子項,分屬不同的設(shè)計單位設(shè)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(jiān)控無盲點,火災(zāi)工況下如何保證相鄰子項間綜合監(jiān)控系統(tǒng)的配合以及聯(lián)動,這都是綜合監(jiān)控系統(tǒng)運營管理模式需要著力研究的重點。

綜合監(jiān)控系統(tǒng)運營模式研究也是今后安全運營的基礎(chǔ)。通過對樞紐內(nèi)各子項工程的梳理和對樞紐綜合監(jiān)控系統(tǒng)的研究,使綜合監(jiān)控系統(tǒng)最大限度地做到資源共享,并使之實現(xiàn)科學(xué)、合理的集成,使各設(shè)備系統(tǒng)正常運營時達到最佳效益,在災(zāi)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(zāi)。

2 綜合交通樞紐項目建設(shè)策略

綜合交通樞紐通常涉及多種交通方式,因此項目建設(shè)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(tǒng)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(shè)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(tǒng)一的有機體,不能由各投資方分別建設(shè)。為保證項目順利地實施,項目建設(shè)需要統(tǒng)一協(xié)調(diào)、統(tǒng)籌安排,需要一個業(yè)主代表協(xié)調(diào)各投資主體之間的關(guān)系,組織項目的建設(shè)。因此,天津站交通樞紐委托天津城投建設(shè)公司作為業(yè)主代表,負責統(tǒng)一建設(shè)。

既然綜合交通樞紐項目是由多業(yè)主投資,就要研究投資費用的分攤。通?？刹捎靡韵碌姆謹傇瓌t：

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(jīng)過協(xié)商,天津站交通樞紐采用上述兩種方式相結(jié)合的原則進行分攤。即各種交通方式獨立使用的設(shè)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(jiān)控系統(tǒng)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(shè)界面;另一方面,各種交通方式中機電設(shè)備的服務(wù)對象不同、功能不同,需要確定各種交通方式綜合監(jiān)控系統(tǒng)的覆蓋范圍;再者,樞紐的不同工況將影響各線的行車調(diào)度,災(zāi)害時還需要與各線進行機電設(shè)備的聯(lián)動控制,因此樞紐綜合監(jiān)控系統(tǒng)需要與各線進行聯(lián)網(wǎng)通信,存在網(wǎng)絡(luò)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(lián)互通,因此各子項目綜合監(jiān)控系統(tǒng)之間也需要網(wǎng)絡(luò)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(jiān)控系統(tǒng)的覆蓋范圍,即分工界面;二是各系統(tǒng)間的技術(shù)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(lián)通。樞紐中其他子項一般通過地下通道聯(lián)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(jiān)控子系統(tǒng)的監(jiān)控范圍為屏蔽門以外的行軌區(qū)、隧道區(qū)間及隧道通風系統(tǒng)、排熱系統(tǒng)和屏蔽門系統(tǒng),其他部分納入樞紐綜合監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控范圍。

樞紐綜合監(jiān)控系統(tǒng)與天津地鐵(2、3、9號線)、鐵路站房等在建筑接口的獨立監(jiān)控系統(tǒng)建立通信聯(lián)系,互通火災(zāi)信息,協(xié)調(diào)消防設(shè)備的聯(lián)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(wǎng)接口進行通信;與鐵路站房之間的接口,建立在鐵路站房監(jiān)控室與樞紐管理控制中心之間,采用光纜或雙絞線傳輸,設(shè)冗余以太網(wǎng)接口進行通信。天津站交通樞紐與地鐵各 線的接口關(guān)系見圖2所示。

圖2 天津站交通樞紐與地鐵各線接口關(guān)系圖

為了充分利用天津市防災(zāi)救援部門的資源,發(fā)生災(zāi)害時能及時得到市防災(zāi)救援部門強有力的支援,提高災(zāi)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(yīng)急指揮中心聯(lián)網(wǎng)。

4 綜合交通樞紐監(jiān)控系統(tǒng)運營管理模式

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

4.1 項目機電設(shè)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(jié)點,所以運營時間表必須與各種交通方式的運營時間相協(xié)調(diào)?，F(xiàn)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(yīng)與地鐵的運營時間一致,一般為5：00開啟公共區(qū)及管理用房照明、電扶梯、通風空調(diào)大系統(tǒng)以及廣告照明等,23：00關(guān)閉;由于各種電氣設(shè)備24 h運行,所以設(shè)備用房的通風空調(diào)小系統(tǒng)應(yīng)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(shè)備系統(tǒng)也應(yīng)24 h運行。其他子項目可以根據(jù)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(shè)備運營時間見表1。

4.2 樞紐與項目間機電設(shè)備聯(lián)動控制流程的確定

綜合交通樞紐作為城市交通網(wǎng)的一個重要節(jié)點,它的有序運行是保障交通網(wǎng)正常運行的關(guān)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(wǎng)中進行研究。由于綜合交通樞紐中各項目之間存在錯綜復(fù)雜的建筑接口,在災(zāi)害工況下,有建筑接口的項目間需要進行火災(zāi)信息互傳、消防設(shè)備的聯(lián)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(wǎng)接口,以便互傳火災(zāi)信息及聯(lián)動控制命令。各線設(shè)在樞紐的隧道風機,由各線控制以完成隧道區(qū)間風機運行的火災(zāi)模式或阻塞模式。當樞紐火災(zāi)時,一方面通過上述接口通知相關(guān)線路進行必要的行車調(diào)度;同時為了保證公共區(qū)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(jié)點綜合監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)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(wǎng)接口向地鐵各線請求啟動隧道風機;各線控制中心向相關(guān)線設(shè)在樞紐的車站級監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)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(tài)沿逆向傳回樞紐管理控制中心及樞紐綜合監(jiān)控系統(tǒng)。天津站交通樞紐軌道換乘中心火災(zāi)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(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控。樞紐綜合監(jiān)控系統(tǒng)與鐵路站房監(jiān)控系統(tǒng)的接口建立在樞紐管理控制中心與鐵路站房監(jiān)控系統(tǒng)之間,采用以太網(wǎng)接口方案。當鐵路站房范圍發(fā)生火災(zāi)時,由鐵路站房監(jiān)控系統(tǒng)控制該防火卷簾一步下降到底,并將鐵路站房的火災(zāi)信息及卷簾門的狀態(tài)信息傳回樞紐管理控制中心;當樞紐發(fā)生火災(zāi)時,樞紐管理控制中心通過與鐵路站房的以太網(wǎng)接口向鐵路站房發(fā)布火災(zāi)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(tài)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(shè)備運營時間表

圖3 天津站交通樞紐軌道換乘中心火災(zāi)時隧道風機控制流程圖

5 綜合交通樞紐監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備維修制度

隨著市場經(jīng)濟的不斷發(fā)展、完善,為充分利用社會力量為企業(yè)服務(wù),充分發(fā)揮運行成本的最大效益,推動企業(yè)的市場化運作,實行委外維修制度已經(jīng)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(jiān)控系統(tǒng)備品的采購、運用管理、巡檢、日常保養(yǎng)、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(yè)的問題,而是整個項目需要統(tǒng)一考慮的問題。目前我國城市交通基礎(chǔ)設(shè)施的運營多采用公司運營模式,運營管理費用通過商業(yè)開發(fā)、廣告開發(fā),以及與各業(yè)主協(xié)議分攤而籌集。

商業(yè)開發(fā)包括周邊商業(yè)設(shè)施的開發(fā),如配合交通樞紐開發(fā)的收費停車庫、酒店、商場、餐飲等項目;在車站內(nèi)部也可以適度開發(fā)商業(yè)、快餐、廣告等經(jīng)營項目,但車站內(nèi)部的商業(yè)開發(fā)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(yè)開發(fā)或土地開發(fā),香港地鐵已經(jīng)有比較成功的經(jīng)驗,但在我國大陸還處于起步階段,尚在積極探索之中。

各業(yè)主協(xié)議分攤的原則與建設(shè)費用的分攤原則一樣,不再贅述。

7 結(jié)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(nèi)領(lǐng)先水平,并按此開展項目的設(shè)計。

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