1、上海地铁 9 号线二期工程总体设计构思【摘 要】 阐述了上海地铁 9 号线二期工程总体设计主要原则,介绍了行车组织、线路与轨道、限界、土建工程、机电设备系统等专业的总体设计构思。【关键词】 地铁; 总体设计; 构思1 工程概况上海地铁 9 号线(R4 线)是上海市地铁网络中构成路网主要骨架的 4条市域线(R 线)之一。线路由枫泾经松江、穿越徐家汇城市副中心至外高桥,将松江新城、徐家汇城市副中心、老城厢地区、南外滩、陆家嘴金融贸易区、杨高路沿线大型居住区、金桥出口加工区和外高桥保税区等重要区域衔接起来,是横亘城市西南-东北方向的一条主干线。目前松江新城站-宜山路站的一期工程正在实施中,计划 20
2、07 年底开通试运营。二期工程线路由一期工程终点宜山路站后至东靖路站,线路全长为26.334km,均为地下线。二期工程又分初、近两期实施。初期工程为宜山路站后至民生路站(含),线路长 14.472km,共设 10座车站和 1 座主变电所。车辆基地利用一期工程车辆段,控制中心利用一期工程虹梅路控制中心扩展。近期工程为民生路站后至东靖路站,线路长 11.862km,设 5 座车站,1 座停车场。2 总体设计主要原则城市地铁功能是使旅客在安全、迅速、准时、舒适和方便的情况下,顺利便捷地由出发地到达目的地。由此,地铁总体设计应遵循以下主要原则。(1)地铁线路位置应位于城市的主要客运交通走廊内,能为最大
3、多数居民提供优质的服务。(2)地铁应与网络中的其它线路以及其它形式的地面交通相结合,使其能方便地换乘,改善地铁的可达性。(3)地铁建设应与城市建设结合进行,充分利用地下、地面空间开发物业。(4)工程的设计和施工,应使对居民和交通的干扰、影响最小。当分期实施时,每期完工后都可投入运营。(5)土建工程的技术标准,应能适应已确定采用设备系统的特点。(6)对系统和设备的选型,在保证其先进性的基础上,应充分考虑设备的适用性、可操作性、经济性、耐用性和可维修性,并与一期工程相兼容和匹配。换乘站应考虑资源共享,对引进设备应满足国产化率的要求。(7)能适应上海市的地理、气候和社会发展条件。(8)应贯彻节约用地
4、的原则,地面建筑应布置紧凑,贯彻“节约能源,合理利用能源”的方针,建设节能型工程。(9)应充分考虑城市的环境保护,采取减振、防噪、防污染措施。严格控制地面沉降量,确保地面交通畅通以及地面建筑物和地下管线的正常使用。(10)应具有防火灾、水淹、风灾、地震、雷击和停车事故等灾害的防灾设施,并以防火灾为主,贯彻“预防为主,防消结合”的方针。(11)地铁系统设计应留有发展余地。 地铁总体设计,应把能为城市居民提供优质服务,方便居民乘降和换乘的宗旨放在首位,使地铁成为城市客运交通中的主干,从而改变城市的交通结构和交通状况,并能带动旧城区的改造和新城区的开发,进而达到调节城市功能、促进城市发展的目的。3
5、总体设计构思地铁总体设计主要包括行车组织、线路、轨道、路基、桥涵、限界、站场、区间隧道、车站建筑、车站结构、结构防水、房屋建筑、供电、通信、信号、通风空调、给排水及消防、防灾报警、设备监控、自动售检票、控制中心、车辆段与综合基地等专业(本文对二期初期工程未涉及专业不作介绍)。3.1 行车组织3.1.1 预测客流量9 号线全线各设计年限预测单向高峰小时最大断面客流量和全日客流量见表 1。3.1.2 车辆选型与列车编组根据预测客流量和一期工程实施情况,车辆采用 A 型车,初、近、远期均采用 6 辆编组。3.1.3 设计运输能力设计运输能力以预测远期单向高峰小时最大断面客流量、列车编组、车辆定员及列
6、车最小运行间隔为依据进行设计,并留有一定的富余,见上表 1。3.1.4 列车运行交路根据客流分析结果,综合考虑线路工程条件、折返能力以及一期工程的实施状况等因素,确定全线远期列车运行交路采用嵌套套跑交路,见图 1。3.1.5 辅助线设置根据本线在网络中的功能定位及运营要求,结合线路工程条件和延伸线条件,二期初期工程辅助线设置为:在民生路站站后设双折返线,在马当路站设停车线,在浦东南路站后设一条单渡线。3.2 线路与轨道3.2.1 线 路线路正线数目采用双线,列车最高运行速度为 80km/h。初期工程均采用地下线,区间采用单圆隧道。线路最小曲线半径:正线一般为 400m,困难地段为 350m;辅
7、助线一般为 250m,困难地段为 150m;车站正线为 800m。线路纵向坡度:区间正线最大纵坡为 28,最小纵坡一般为 3;地下车站线路纵向坡度一般为 2,困难条件下不大于 3,其中徐家汇站利用既有地下室改造设为平坡;地下折返线、停车线纵向坡度一般为 2。3.2.2 轨 道正线和辅助线采用 60kg/m 钢轨,9 号道岔。扣件采用 DT2 型扣件。道床采用整体道床。3.3 限 界地下车站和区间隧道的车辆、设备、建筑限界按 A 型车平直轨道的条件制定。曲线段和道岔区的限界应在直线地段限界基础上,根据车辆的有关尺寸以及不同曲线半径、轨道超高和道岔类型分别进行加宽和加高。3.4 车站建筑车站设计规
8、模应按远期预测客流量、所处位置的重要性及该地区远期发展规划等因素综合考虑确定,站台计算长度为 140m,以满足 6 辆编组列车的停站要求。换乘站换乘设施应满足远期预测换乘客流量的需要。二期工程初期 10 座车站,除马当路站为地下侧式站台车站外,其余均为地下岛式站台车站。其中 7 座为换乘站,徐家汇站为 3 线换乘站,世纪大道站为 4 线换乘站,为网络中的重要换乘枢纽。车站总平面设计应积极配合城市道路、建筑、公交的规划,合理布置出入口、风亭、冷却塔的位置且符合规划及环保等的要求。应充分考虑车站与其他地铁线路、地面公交的换乘。站厅、站台等各层平面布置应紧凑合理,进出站客流尽量少交叉,流线短捷而有序
9、。车站内楼梯、自动扶梯和疏散通道的通过能力,既要满足平时客流集散需要,又要满足事故情况下紧急疏散需要。3.5 车站结构初期工程 10 座地下车站主体结构型式,多为二层三跨或三层三跨箱形钢筋混凝土框架结构。徐家汇站利用既有物业地下室进行改造,打浦桥站与物业地下室结合,为地下四层三跨箱形钢筋混凝土框架结构。根据沿线工程地质和水文地质条件,结合上海地铁以往建设的实践经验,车站主体围护结构均采用地下连续墙,出入口通道及风道围护结构一般采用SMW 工法或钻孔灌注桩加隔水帷幕。支撑体系采用钢管和钢筋混凝土支撑相结合的体系。地下车站的施工方法与结构型式密切相关,应综合地质、地面交通、周边环境、工期和造价等因
10、素确定。一般车站采用明挖顺作法施工,对交通影响大的车站,局部采用盖挖顺作法施工。二期工程因换乘车站多,其基坑深度均超过 20m。而浦明路风井基坑深度为 26.2m,源深路风井基坑深度更是深达 32.4m,其深度位列上海地铁工程基坑深度第三。设计在围护结构、支撑体系、施工方案、降水、施工监测等方面都须采取更为严格的措施。3.6 区间结构根据初期工程的地质、环境条件和以往的实践经验,区间隧道均采用单圆盾构法施工,装配式预制钢筋混凝土单层衬砌,衬砌内径为5500mm,环宽为 1200mm,厚度为 350mm。管片采用通缝拼装,直螺栓连接。盾构采用加泥式土压平衡盾构。区间隧道与既有线路交叉、平行多,其
11、中在衡山路上跨 1 号线区间,隧道顶覆土厚度仅 4.25m。在区间隧道施工过程中,须采取切实有效的措施,加强对既有线的保护。区间隧道多处离既有建、构筑物距离较近,还多处穿越既有建、构筑物的预留通道,对区间隧道施工提出了更高的要求。3.7 结构防水地下车站和区间隧道结构防水以结构自防水为根本,以接缝防水为重点,并辅以附加防水层加强防水,确保结构防水满足要求。3.8 供电系统供电系统设置主变电所、牵引变电所、降压变电所、中压供电环网、接触网、动力照明配电、电力监控(SCADA)(主站系统设备与一期工程共享)、杂散电流腐蚀防护、防雷与综合接地等系统。系统须满足安全、可靠、灵活、经济和便于运营维护管理
12、的要求,并充分考虑与一期工程的衔接和后续延伸线、相邻线的供电要求。系统采用 110/35kV 两级电压集中供电方式。在民生路设置 1 座110/35kV 主变电所,与一期工程虹梅路主变电所一起向二期工程范围内的负荷供电,并构成相互支援关系。主变电所及每座牵引降压混合变电所、降压变电所均有两回独立可靠的进线电源,两回电源互为备用。牵引供电系统采用 DC1500V 架空接触网供电、走行轨回流方式。接触网采用刚性悬挂方式。动力照明低压配电系统采用 220V/380V 配电,TN-S 接地型式。3.9 通信系统通信系统设置传输、公务通信、专用通信(含站内、站间、轨旁、直通、紧急电话)、无线通信(含专用
13、、公安、消防、民用)、电视监视(含运营、公安)、广播及乘客信息显示、时钟、电源及接地等子系统。系统应建成一个高可靠性的、易扩充、组网灵活、经济实用、能与一期工程衔接的专用通信网,并能与上海市公用市话网方便地连通。虹梅路控制中心为二期工程通信系统预留了相应的接入和扩容条件。传输系统制式与一期工程一致,新建一个环网。公务通信系统与一期工程采用全网统一编号,并与上海市公网采用数字出入中继相连。专用无线通信系统采用 800M 频段的 TETRA 数字集群无线通信系统。3.10 信号系统信号系统采用基于无线通信技术的移动闭塞列车自动控制(ATC)系统,包括列车自动监控(ATS)、列车自动防护(ATP 含
14、联锁系统)及列车自动运行(ATO)三个子系统。系统功能定位、构成及制式等均与一期工程相一致,以使整个 9 号线构成一个完整的 CBTC 信号系统。系统设备应具有很高的安全性、可靠性和可用性,凡涉及行车安全的设备必须符合故障安全的原则。联锁、ATP 子系统等安全设备的计算机系统须采用安全型冗余结构的计算机系统。系统必须满足正线 120s 行车追踪间隔的能力要求,在折返站的折返能力应与行车追踪间隔要求相适应,并留有适当的余量。配置计轴、应答器和地面信号机组成后备系统,在 CBTC 系统故障时,后退至后备模式维持列车运行。3.11 通风空调系统通风空调系统设置车站通风空调系统和隧道通风系统。其中车站
15、通风空调系统由车站公共区、设备及管理用房区通风空调系统和空调水系统组成;隧道通风系统由区间隧道通风系统和车站车行区隧道通风系统两部分组成。车站通风空调系统按站台设置屏蔽门设计。区间隧道设置活塞和机械通风设备。排风、排热系统兼排烟系统或设专用排烟系统。(1)车站通风空调系统。根据各车站空调负荷的大小,采用每端设置 1 台或 2 台组合式空调箱的方案。站厅、站台送、排风管按均匀送风和排风设计。气流组织形式为上送上回,站厅两送一回,站台一送一回。车站通风空调系统应满足正常运行模式下空调季节小新风、全新风、非空调季节全通风三种工况和火灾模式下的运行要求。(2)隧道通风系统。经过专题研究,确定二期工程典
16、型车站只在列车出站端设 1 座机械/活塞风井,每条风道内设 1 台事故通风机(TVF 风机)。该 TVF 风机兼作排热风机(U/O 风机),双向可逆转。此方案较在车站每端对应于上下行线各设一座机械/活塞风井的传统做法减少了一座机械/活塞风井,可充分发挥 TVF 风机的兼用性,达到减少设备数量、风道及机房面积,实现节省土建、设备投资,降低设备维护工作量和费用的目的。排热风道设在车站车行区上部和站台下部。正常工况时,利用列车行驶的活塞风和车站车行区的排热系统,对地下区间进行通风换气,排除区间内列车运行时散发的热量,系统还须满足火灾与阻塞模式的运行要求。3.12 给排水及消防系统系统设置包括给水系统
17、、排水系统及其它消防设施。其中给水系统由生产、生活给水系统和水消防系统组成,水消防系统包含消火栓系统和自动喷水灭火系统;排水系统由污水系统、废水系统和雨水系统组成;在重要机电设备房间设置气体全自动灭火系统;车站、主变电所、其它附属建筑等均设置手提灭火器。给水采用城市自来水,生产、生活及消防给水系统采用独立管道系统。除不能采用水灭火场所外,均设置消火栓系统。在车站公共区及超过 100m 的走道设置自动喷水灭火系统。排水采用分流制,各种污、废水分类集中,处理后就近排入城市相应管道。3.13 防灾报警系统(FAS)FAS 按照两级(中央、车站)管理、三级(中央、车站、就地)控制模式进行设计,系统接入
18、一期工程控制中心统一管理。全线按照同一时间发生一次火灾设计指挥救灾能力。中央级火灾报警系统在一期工程基础上进行扩展。车站级火灾报警系统通过接口与设备监控、广播、售检票等系统进行互连,实现信息共享和灾害状况下的联动控制。3.14 设备监控系统(BAS)BAS 采用两级管理、三级控制模式,对全线各车站的通风空调、给排水及消防、照明等系统、电梯及自动扶梯、屏蔽门、人防密闭门、防淹门等机电设备的运行进行实时监控。系统接入一期工程控制中心统一管理,中央级设备监控系统在一期工程基础上进行扩展。正常情况下,一般送排风和防排烟设备由 BAS 控制。发生火灾和列车阻塞等情况时,BAS 响应 FAS 发出的联动控制信号,强制转入相应的灾害模式,执行对应模式下站内和区间防排烟通风设备的联动控制。
