北京城市軌道交通工程技術標準研究及規范編制

楊秀仁

(北京城建設計發展集團股份有限公司 北京 100037)

北京城市軌道交通工程技術標準研究及規范編制

楊秀仁

(北京城建設計發展集團股份有限公司 北京 100037)

結合北京市自2007年以來所開展的城市軌道交通技術標準研究工作，以及目前北京城市軌道交通發展所面臨的主要技術問題，對北京地方標準《城市軌道交通工程設計規范》編制的基本原則、主要技術路線、所確定的主要技術標準及其創新性突破等方面的內容進行全面闡述。《規范》全面覆蓋了所有30余個專業和系統，重點闡述在以人為本、提高運營效率，強化安全體系、防災減災，網絡化及資源共享，節能環保以及總結以往工程經驗等五大方面取得的創新成果。

城市軌道交通；北京地方標準；技術標準；設計規范；創新

1 北京城市軌道交通現狀主要問題

北京城市軌道交通經歷近50年的發展，目前已經擁有18條、527 km的運營線路，年運載乘客接近30億人次，占全市公共交通總運量的46.7%，軌道交通在城市公共交通中發揮了極其重要的作用，大力發展軌道交通仍是今后北京治理交通擁堵這一“城市病”的重要舉措。然而，當前所面臨的各類問題已嚴重制約了北京軌道交通的健康發展。

1.1 運力不足，服務水平低

北京地鐵的客運量與日俱增，據統計2014年4月30日的日客運總量達1 155.9萬人次。在巨大客流壓力下，各主要線路的運能已經滿足不了實際客運的需求，車站和車廂內擁擠不堪，客運安全風險巨大，目前已有48座車站采取了常態限流措施。北京地鐵換乘不方便也飽受詬病，與國外地鐵有很大差距。由于受到建設條件、工程預留、施工工期和資金投入等諸多因素的制約，尤其是以往在換乘設計指標缺失和換乘設計理念落后的情況下，多數換乘站設置不合理，換乘不便捷，在扶梯、電梯及無障礙設施的設置等其他人性化服務水平方面也有待提高。

1.2 安全和防災標準亟待完善

建設階段安全事故頻發，安全風險控制以及地下結構抗震、安全疏散、防災報警、火災撲救、信號控制等方面還有許多工作要做，需要進一步完善體系、明確指標和提升水平。

1.3 網絡化資源共享，節能環保問題凸顯

北京軌道交通已經進入網絡化運營階段，研究和解決網絡化發展帶來的一系列技術和資源共享新問題，是保障軌道交通可持續發展的關鍵。要實現節能環保，對于用能設備的系統節能標準、空調通風系統節能技術，以及線路通過敏感區段的環境保護等問題尚需解決和落實。

1.4 50年的經驗教訓不容忽視

北京地鐵在運營中發現的一系列問題長期困擾著運營部門，其內容覆蓋了客運安全、乘客服務、運營管理及各專業相關的種種技術問題，經常面臨工程建設竣工后向運營部門移交困難的局面。

作為首都和國際化一流的大都市，經濟社會發展對軌道交通的水平和應發揮的作用提出了更高的要求。北京有其特殊的經濟、政治、自然和人文環境條件，GB 50157 《地鐵設計規范》作為全國通用的基本標準與北京的發展目標和需求還有一定的差距，因此需從建設的源頭解決問題，研究和制定新時期符合北京城市特點和發展要求的軌道交通工程技術標準迫在眉睫、意義重大。

2 規范編制技術路線

規范編制工作在北京市規劃委和交通委的支持和組織下開展，遵循的基本原則是：以國家標準為基礎，結合北京首都特點，貫徹安全可靠、以人為本、功能合理、經濟適用、節能環保、技術先進、資源共享、管理便捷、可持續發展的方針，使北京城市軌道交通建設、運營和網絡化適應新時期的發展需要。

2.1 圍繞關鍵問題開展專題研究

圍繞城市軌道交通發展的關鍵技術及目前行業和社會關注的熱點、重點問題，組織開展了20多項專題研究工作，內容涵蓋網絡化、系統制式、運營模式、線路、建筑及結構技術、安全防災、節能環保等多個方面。各項研究主要成果作為保障和提升北京城市軌道交通技術水平的重要支撐，為標準的制定奠定了堅實的基礎，同時對科技成果落地及新技術的應用起到了積極的推動作用。

2.2 開展全國性的調研工作，總結經驗教訓

近年來，我國各大中城市的軌道交通發展迅猛，北京更是經過了近50年的建設和運營歷程，在各個層面均有大量的經驗和教訓需要梳理、研究和總結，這對提升今后的工程建設質量和技術水平至關重要。為此，編制組深入設計院、建設管理單位和運營單位，開展了全國性的調研工作，并組織多場專題調研分析會，形成了共計4 058條意見和建議的《北京地鐵既有線前期問題匯編》，對其中的問題認真研討，并加以落實解決。

2.3 全面梳理各專業領域的規范標準

城市軌道交通工程有30余個專業和系統，僅地下結構專業，就涉及混凝土結構、鋼結構、基坑支護、地基基礎、巖土勘察等多個領域；建造技術有明挖順作法、蓋挖逆作法、盾構法、礦山法等多種工法之分，涉及的國家、行業和地方標準多達上百種，需要全面梳理，充分結合北京地區的工程地質和水文地質情況、環境氣候條件，以及本地區的工程建設經驗，統籌和細化相關技術內容，以提升北京地方標準的指導性和適用性。

2.4 規范編制的科學性和嚴謹性

城市軌道交通工程是一個系統龐大的公共基礎設施，不僅技術復雜、標準高，而且建設周期長、投資大，一條20 km長的線路其建設周期約需要5年、投資200億元左右。研究和制定城市軌道交通工程技術標準，需要深厚的技術積淀、豐富的經驗積累以及長期的實踐檢驗。從早期的《北京市城市軌道交通工程技術標準》(暫行)，到北京市DB 11/995—2013《城市軌道交通工程設計規范》的完成，歷時8年之久，充分體現了技術標準研究及規范編制的科學性和嚴謹性。

3 主要技術創新內容

近40萬字的北京市地方標準《城市軌道交通工程設計規范》全面覆蓋了所有30余個專業和系統，是迄今為止本行業、甚至市政工程領域不可多得的一本綜合性最強、分量最重的技術標準，并在多方面有突出的創新。

3.1 突破多項關鍵技術標準

1) 突破國家規范列車車廂內立席密度5～6人/m2的標準，與國際接軌，提出了4.5～5人/m2的標準，使乘車舒適度大幅度提高，并有效提升了列車的實際運能裕量，對從根本上改善北京地鐵高峰期列車上和車站內的擁擠狀況、有效抵御客流風險起到了重要的作用。

2) 突破國家規范對運營組織與運能設計的限制，將設計運輸能力裕量指標由原來的5%～10%提高到15%～20%，不僅提高了系統運輸能力和抗客流風險能力，而且提升了運營安全保障能力和網絡化運營水平。

3) 首次提出了車站建筑分類、分級標準和車站通行、服務設施差異化設計標準；創建了定量的換乘車站功能評價指標體系、制定了根據車站分級確定的最小站臺寬度以及出入口無障礙電梯設計標準；首次提出了換乘車站換乘效率指標，規定不同換乘方式的走行時間不超過1、3、5 min等控制性指標；提高了無障礙電梯和自動扶梯等通行服務設施的設計標準。體系填補了空白，標準高于國標，大大提高了車站綜合服務水平，并降低了車站設施配置規模風險。

4) 首次提出了快線設計標準，對越行站及快慢車混合運營線路的技術條件進行了規定；首次提出了“信號限制速度”的概念，確定了與之相關的線路、限界、軌道等相應的設計標準，使最高運營速度在現狀基礎上可普遍提高5～10 km/h，大大提高了線路運營效率和服務標準。

5) 首次提出列車配置和車輛綜合基地的規模設計標準，有效解決了網絡化后初期客流增長過快導致車輛配備不足的問題。提出了初期配屬列車數應滿足3 min的行車間隔、檢修車和備用車的總數量初期不宜低于總配屬列車的20%及遠期不宜低于15%、用地范圍應按遠期最大運營規模控制等要求。

3.2 強化安全體系，保障建設和運營安全

1) 建設階段頻發的安全事故觸目驚心，往往造成巨大的經濟損失和社會影響，設計作為龍頭對工程安全風險控制的作用十分關鍵。本規范在編制中結合國內軌道交通工程安全風險控制領域的多項最新研究成果，將設計技術標準與安全風險控制要素進行對接，首次在規范層面對安全風險控制各項標準和方法進行了規定[1]，對有效開展工程建設安全風險防控意義重大。

2) 作為重要基礎設施的城市軌道交通，其抗震防災能力非常重要。目前，在地下結構抗震方面我國尚無統一和成熟的技術標準，結合相關研究成果，首次系統性地提出了軌道交通地下結構抗震設計和構造技術標準。提出軌道交通地下結構高于地面建筑的抗震設防目標，使地下結構抗震安全性和震后可修復性均得到提高，這一設防目標標準已被住建部頒布的《市政公用工程抗震設防審查技術要點——城市軌道交通地下結構篇》所采納并在全國應用。

3) 防災疏散是關系到乘客和設備安全的關鍵，在火災工況下的乘客疏散、火災撲救及設備防護等方面提出了嚴于國家標準的技術要求，部分指標與國際規范接軌。如：首次規定在車站站臺火災工況下疏散設施容量應滿足所有乘客從樓扶梯口或通道口通過的時間不大于4 min、到達安全區時間不大于6 min的新標準；首次規定地下車站靜止的扶梯可參加疏散，運行的下行自動扶梯不能逆轉參加疏散；首次規定特種履帶式消防車從出入口進入站內撲救，增強了消防撲救手段；首次明確區間軌道中心道床面作為乘客主疏散通道，明確了區間采用固定疏散指示標志的設置要求和做法，保障了乘客的疏散安全；首次明確了輔助疏散平臺高度和邊緣間隙等關鍵指標。

4) 首次規定了電氣火災報警系統全覆蓋的設計原則和技術標準，為軌道交通防災安全無死角奠定了技術基礎。

5) 首次明確了在降級運行模式下的信號系統配置、區域控制方式及ATP(列車自動保護)系統等與行車安全和效率密切相關的關鍵性功能標準，在建設階段的投資控制、運營期間的安全高效之間找到了最佳平衡點。信號系統高標準的配置確保在發生通信故障時也能實現3 min行車間隔的高效安全的信號控制，提高了系統抗風險和抵御大客流沖擊的能力，在承受高密度、大客流的運營壓力時，對快速形成緩解應急處置預案發揮了重要作用。

3.3 網絡化和資源共享實現可持續發展

國內首次對北京軌道交通網絡化問題進行了全面深入的研究，在網絡化運營、網絡資源共享、網絡技術協調、網絡運能配置等多方面提出了具體標準和要求，對北京軌道交通網絡化進程和可持續發展起到了積極的推動作用。

1) 首次針對不同換乘方式和不同建設時序，系統提出了換乘車站自動售檢票、通風空調、給水系統、綜合監控等機電設備資源共享的設計要求。通過合理的資源共享，壓縮建設規模與建設成本，有效解決分期建設帶來的工程預留、設備招標、新舊線路銜接影響運營等網絡化難題，實現了設備系統設計與建設和運營管理的最佳匹配。

2) 首次明確了網絡、線路不同層面車輛綜合基地的設置等級標準和車輛綜合基地資源共享的設計要求，提出對于停車場、車輛段和車輛廠3個不同等級的車輛綜合基地，明確在線網層面實現廠修共享、線路層面實現架修共享；其各項設施的配置應根據線網規劃、既有基地配置狀況、選址條件、車輛和運營條件等因素綜合確定，充分體現網、線不同層面的功能、設施、城市資源共享理念，可更好地適應北京軌道交通車輛維修的需求。

3) 首次提出控制中心在軌道交通線網中的功能定位和職責，以及控制中心資源共享的設計標準。標準規定：控制中心應接受北京市軌道交通指揮中心的指揮、協調和管理，控制中心應為指揮中心提供必要的線路信息和數據，對建立北京軌道交通大數據平臺起到了促進作用。同時規定各線控制中心設置應遵照統一規劃和資源共享的原則，各專業系統的設備、電源、網管設施宜集中設置，從而實現設置標準的統一，為控制中心的集約化建立創造了條件。

4) 首次提出了軌道交通電力資源與地區用戶共享的設計標準，節省了城市土地資源；對通信信號系統傳輸、無線、公務電話、光纜網等提出網絡化要求，提出視頻監視與公安通信系統合并建設、換乘站通信設備資源共享、地下公共通信系統引入等要求，全系統配置技術先進、經濟合理，極大地降低了建設和運營維護成本。

3.4 注重節能環保，促進健康發展

1) 緊密結合北京的氣候特征及軌道交通工程特點，針對主要用能設備系統，從暖通空調設計參數的確定、冷熱源設計、設備選型、管道設計、運行模式、系統控制、車輛綜合基地污水與廢水再生回用、太陽能熱水利用等眾多方面提出節能設計標準，同時提升了隧道風機、冷水機組、水泵、多聯分體空調、鍋爐等系統主要設備的能源效率等級標準。

2) 基于北京市科委關于城市軌道交通空調通風系統節能技術的研究成果，首次提出了多項節能新技術的設計原則和標準，包括可節能20%以上的大型直接蒸發式空調系統、通風空調系統集成技術[2]、屏蔽門車站單活塞風道技術、電氣設備房間冗余空調技術等。

3) 對于地上線路敏感區的環境保護，提出了用“噪聲限值控制標準”代替傳統的“防護距離控制標準”的新理念，不僅能充分發揮新技術帶來的環保效益，而且有力地促進了軌道交通低噪聲車輛、軌道、橋梁結構、高性能隔聲屏障等高新產業的發展，帶動了產業升級。

4) 提出的多項節能環保標準填補了國內城市軌道交通設計規范的空白，例如：地鐵軌道減振產品的使用規定、地上車站圍護結構的熱工指標、供電系統節能減排措施，引導工程建設應用綠色能源，降低化石類能源的占比，減少大氣污染物排放。

3.5 總結經驗，提高建設水平和工程質量

1) 地下結構施工難度大、風險高，新技術的創新探索和應用至關重要。經過多年的研究和實踐，我國地下結構建造技術已居國際領先水平，尤其是淺埋暗挖新技術[3]，由于其在有效減少施工對道路交通和環境噪聲與揚塵污染的影響、有效避免地下管線和地面建造物的拆遷等方面具有明顯的優勢，已在北京軌道交通建設中廣泛應用，但對這些新技術標準并未形成統一的體系。

通過總結和新技術研究，首次提出了大型地下車站分部開挖法、洞樁柱逆作法、一次扣拱法等一系列淺埋暗挖技術的設計方法和技術標準[4]，對今后的工程建設具有重要指導作用，也為地下工程領域的科技發展作出了重要貢獻。

2) 從優化和提升線路條件及方便軌道養護和運營管理角度出發，提出了多項新的線路設計技術指標。包括：線路平面曲線左偏和右偏相差較大時宜設置車輛掉頭線或回轉線；長大坡段不宜與平面小半徑曲線重疊；整體道床曲線半徑400 m以下地段宜避免豎緩曲線重疊；圓曲線半徑小于400 m時宜以10 m的倍數取值加大曲線半徑；正線之間應根據工程維修車輛、磨軌車過軌的需要，設置不同車輛和供電制式的線路之間的聯絡線，等等。

3) 針對既有線路運營反饋問題，首次全方位提出了通風空調機房防水、機房設備吊裝方式、空調設施冬季防凍、冷卻塔安全防護、室外設施防盜等一系列與運營維護管理密切相關的設計標準。

4) 明確了適合北京軌道交通車輛檢修采用的定檢標準。國家標準《地鐵設計規范》[5]以德國所提供的廣州地鐵車輛的檢修制度為基礎制定的相關標準并不符合北京的實際情況，通過調查和總結北京多年的運營經驗，結合網絡化運營管理的實際需求，提出了適合北京軌道交通車輛的維修等級、定檢標準，為確定車輛綜合基地的各設施規模提供了依據。

5) 為保障運營安全、方便管理、提高效率，明確了露天折返道岔、車場線咽喉區道岔應設置融雪裝置的規定；明確了線路過渡段位于長大陡坡地段應采取防雨雪措施的規定；明確了路基養護機械作業平臺的設置要求；規定了高架區間橋梁支座等構件的安裝、檢修和更換設計原則；增加了橋梁檢修車，等等。

6) 結合北京地區工程地質和水文地質條件，在充分調研運營線路地下鋼筋混凝土結構環境特性的基礎上，首次在國內城市軌道交通建設技術標準中提高了永久結構受力裂縫控制標準，提出與地下水、土接觸并有自防水要求的混凝土構件，其表面最大裂縫寬度限值應取0.2 mm，此標準小于國家0.3 mm的標準，確保百年工程的建設質量和耐久性。

4 結語

北京市地方標準《城市軌道交通工程設計規范》[6]已于2014年1月頒布和執行，并在國內引起了巨大的反響，不僅為全面提升北京軌道交通工程建設質量和水平提供了全方位的技術保障，同時對解決全國各大城市在軌道交通發展過程中所共同面臨的各類問題具有重要的指導作用，為我國城市軌道交通的健康發展和行業的科技進步作出了重大貢獻。

[5] GB 50157—2013 地鐵設計規范 [S].北京: 中國建筑工業出版社, 2013.

[6] DB 11/995—2013城市軌道交通工程設計規范 [S].北京: 北京市城鄉規劃標準化辦公室, 2013.

(編輯：曹雪明)

Research on Technical Standards and Code for Beijing Urban Rail Transit Engineering

Yang Xiuren

(Beijing Urban Construction Design & Development Group Co., Ltd., Beijing 100037)

urban rail transit; local standards of Beijing Municipality; technical standard; code for design; innovation

楊秀仁，男，大學本科，總工程師，教授級高級工程師，從事城市軌道交通工程設計研究工作，yangxr@buedri.com

北京市規劃委、北京市質量技術監督局(京質監標發(2011)74號)

U231

A