典型地鐵平行換乘站的低壓配電設計探討

高 昉

（中鐵第一設計院集團有限公司，陜西西安 710043）

目前在全國范圍有若干規劃中的平行換乘車站。做好平行換乘地鐵車站的低壓配電設計，可以節約投資、簡化接口，有效實現各類資源共享。目前關于平行換乘地鐵車站的低壓配電設計，沒有標準的參考樣板，每次工程設計需耗費設計人員大量時間精力去捋順相關接口，分析系統方案。以青島地鐵五四廣場站為例，提出典型平行換乘地鐵車站低壓配電系統的一種設計思路，供同行借鑒，以期提升設計效率與質量。

1 工程概況

青島地鐵五四廣場站是 3 號線與 2 號線的換乘車站，車站型式為地下 2 層雙島 4 線，同站臺平行換乘。車站長 276.2 m，單站臺有效寬度 13.5 m，站臺層（包含軌行區）整體寬 43.4 m，設 3 個風道、7 個出入口，總面積 31 480 m2。青島地鐵 3 號線先于 2 號線建成及運營，2 條線由運營公司的不同團隊運營。地鐵車站動力照明系統包括各專業設備配電與控制、動力照明設備選型、防雷、接地及過電壓保護等內容。

2 五四廣場站低壓配電系統設計

2.1 系統規模

五四廣場站的站臺設降壓變電所及跟隨式降壓變電所各1座，站廳左端設通風空調電控室 2 間（3 號線1 間、2 號線 1 間），站廳右端設通風空調電控室 1 間（兩線共用）、照明配電室 6 間，應急照明電源裝置設于每間照明配電室，全站負荷總容量 5 268 kW。系統包括應急照明電源裝置 6 套，通風空調電控柜 50 面，各類配電箱、雙電源切換箱、插座箱、控制箱共 230 套；各類熒光燈具 955 套、LED 照明燈具 1 280 套、LED 燈帶2 050 m，以及各類配電電纜、控制電纜、導線、橋架等。

2.2 與各專業接口

（1）配電接口：低壓配電專業為通信、信號、綜合監控、站臺門、氣體滅火、電扶梯、給排水、通風空調、自動售檢票（AFC）、廣告照明及便民小動力負荷提供電源，接口在用電設備接線端子處或者其自帶控制箱的進線處。

（2）接地接口：與各系統專業接口在接地端子箱上口，與供電專業的接口在其設置的各個強、弱電接地母排下口。

（3）控制接口：主要是通風空調設備的控制，在現場、通風空調電控室的配電柜、控制箱界面實現通風空調設備的控制。與環境及設備監控系統（BAS）專業接口在照明總配電箱中 BAS 監控模塊下口。

2.3 供配電系統設置形式

在站臺層左端設有 3 號線牽引降壓混合變電所以及 2 號線牽引變電所，在站臺層右端設有 3 號線跟隨式降壓變電所。車站左端全部的動力照明負荷電源都取自3 號線牽引降壓混合變電所低壓柜，右端全部的動力照明負荷電源都取自 3 號線跟隨式降壓混合變電所低壓柜。在站廳層左、右端各設有照明配電室 1 間，南北側站臺層左、右端各設有照明配電室 1 間，全站一共 6 間照明配電室，全部為兩線共用。站廳層左端設有 3 號線專用通風空調電控室 1 間、2 號線專用通風空調電控室1 間，站廳層右端設有兩線共用通風空調電控室 1 間。

2.4 負荷劃分

該站除了含有 3 號線一般車站的全部負荷外，2 號線還設有單獨專用通信、信號、站臺門、通風空調、廣告等專業，需要配電。全站的照明及小動力設施的配電全部納入 3 號線工程考慮。

3 基于五四廣場站的設計經驗對地鐵平行換乘站的思考

3.1 大空間照明的設計

五四廣場站的站廳層為大跨度柱網結構，寬度43 m，整體采用冷色調海洋色裝修風格。在裝修專業提出車站裝修方案后，動力照明專業積極配合，運用專業照明計算軟件 Dialux 反復驗證其方案合理性，指出原方案在照度均勻度與照度水平之間存在嚴重缺陷，且功率密度偏大，超出了現行規范要求的最高值。整體裝修方案為冷色，照明方案須貼合裝修風格，但光源色溫、眩光等參數又需恰當把握，既與裝修相匹配，又要保證人員的舒適度，給照明設計人員提出了難題。為優化照明效果，采用 Dialux 軟件對裝修專業提出的布燈方案建模，并與其密切配合，對燈具色溫、功率、布置等提出優化建議后用軟件進行仿真試驗。經反復優化、建模、試驗，確定了最優照明方案。現場實測照度及照度均勻度精確達到設計要求，避免了片面提高照度造成的工程及電能浪費，運營后舒適美觀的視覺效果也得到了業主及市民的好評（圖1）。

車站站廳東西向布置，南北跨度 40 多 m。因此，在南北方向的疏散路徑上，著重加強了疏散指示標志的設置，既達到了疏散效果，也避免了在每個柱子上都設疏散指示標志造成的混亂感。

圖1 五四廣場站站廳公共區照明實景

大空間的地鐵站廳照明設計尤其需要注意結合其自身的光環境，如裝修色調、吊頂高度、柱網結構等各種因素，借助先進的照明設計軟件可以精確把控照度水平，提升設計質量。大跨度站廳公共區縱軸方向的疏散路徑上的疏散指示燈具應合理設置。

3.2 平行換乘站設備管線集中處的管線綜合設計

五四廣場站作為平行換乘站，2 條線的大部分系統設備集中設置在站廳層 A 端；站廳層 A 端還有 2 間環控電控室的通風空調電控柜進線、饋線；公共區面積大、照明及小動力負荷多，相應的配電回路也多；各專業管線繁雜，公共區管線敷設空間有限，同時建筑專業在設備區走廊上方設有吊頂。在多種因素限制下，管線綜合方案完成有巨大難度。低壓配電專業在設計中使用 AUTODESK REVIT 軟件建立三維模型，優化配電路徑，在滿足本專業要求的條件下盡可能利用每一處可利用空間，對困難部位配電管線合理分流，最終順利完成了管線綜合設計方案，保證了設備區走廊吊頂的高度。

換乘車站設備集中導致的配電線路敷設難題可以通過采用先進的 BIM 軟件平臺搭建模型解決（圖2）。

圖2 五四廣場站站廳走廊管線綜合 BIM 模型

3.3 平行換乘站各設備系統的配電、接地設計

五四廣場站低壓配電設計人員會同總體設計及咨詢單位，結合業主意見，綜合考慮供電電源設置情況、建設開通時序、運營管理模式等因素后，確定了各方可接受的最優配電模式。

五四廣場站的通風空調系統，大部分設備屬于 3 號線，由 3 號線運營團隊運營，但也有部分設備屬于 2 號線，這些設備由 2 號線運營控制，其配電控制模式與 3號線不同。針對通風空調負荷分布情況，在站廳左端設置兩線各自的環控電控室，在站廳右端設置兩線合用的環控電控室。合設的環控電控室，在排列柜體時按照兩線予以區分，彼此獨立配電控制。該站同時有 2 號線專用的信號、綜合監控、火災自動報警（FAS）、專用通信等設備系統，由 2 號線運營控制。這些設備的動力配電分別按照 2 號線的技術標準與要求進行設計。2號線綜合監控專業與 3 號線綜合監控專業之間存在數據及功能連接，但從低壓配電專業來看，為其分別配電即可。全站的接地系統按照 3 號線的要求進行設計，2 號線各設備系統的接地納入整個車站的接地系統。

對于平行換乘地鐵車站，應分析其電源情況、建設周期、運營要求等因素，確定配電方案。為方便平行換乘車站的運營維護，往往以先投運的 1 條線為主，第 2條線只負責其專有設備系統的運營維護，2 條線之間的接口簡潔清晰。配電界面劃分應盡量與運營界面劃分保持一致，完成先投運線路的專有負荷以及兩線共有負荷的配電，并預留好第 2 條線路工程實施條件，第 2 條線的專有負荷按照其所在線路的要求設計。車站的低壓開關柜室以及照明配電室為全站設備配電，需結合車站建筑具體情況設置上述房間，一般不需單獨設置專門為某條線服務的低壓配電房，但在有條件的情況下，環控電控室宜分開設置。整個車站設置統一的接地系統，按照先建設運營的線路實施并預留后期工程的接口，但在前期設計階段要注意接地電阻需滿足各線的要求。

3.4 其他設計經驗

換乘車站公共區面積大、人流量大，應為其準備足夠多的站廳小負荷配電回路，如清掃插座、便民設備、廣告照明回路，并為遠期預留一定備用容量。

平行換乘車站叉線區的設備多，可能設置有隧道風機設備房，在前期與軌道專業、土建專業進行配合的時候，需要認真梳理區間及軌行區的負荷，合理考慮其配電路徑，預留好管線敷設條件。地鐵車站作為百年工程，可以進行前瞻性考慮，適當多埋一些過軌穿線管。

4 結語

綜上所述，考慮平行換乘地鐵車站換乘及運營方便，五四廣場站作為典型的平行換乘地鐵車站，其低壓配電設計經驗可供同行參考。大空間站廳照明需全面考慮其光環境，使照明系統既節能又達到設計標準。換乘車站設備集中導致的配電設施敷設難題可以通過使用 BIM軟件建模來解決。對于換乘地鐵車站，應綜合考慮其電源情況、建設運營時序、車站負荷特點來設計配電系統。對于類似于五四廣場站的平行換乘站，可假設其設備分屬于 2 個不同的車站，分別考慮配電，但具體設計中要做好 2 條線的技術對接。