學科前沿講座結(jié)課論文

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地鐵設(shè)計

摘要

地下空間包括城市地下軌道交通系統(tǒng)、地下商業(yè)系統(tǒng)、地下停車場、地下貯存系統(tǒng)以及軍用民用地下建筑等[20]�？梢灶A(yù)見，21世紀將是地下空間的時代。隨著我國許多城市地下軌道交通系統(tǒng)（地鐵）的不斷完善，地鐵將成為我國許多大中城市發(fā)展的主旋律。本文通過查閱相關(guān)資料，從概述、路網(wǎng)規(guī)劃、線路設(shè)計、車站設(shè)計、出入口設(shè)計等五大方面對地鐵進行了較為詳細的闡述。

關(guān)鍵詞：地鐵 概述 路網(wǎng)規(guī)劃 線路設(shè)計 車站設(shè)計 出入口設(shè)計

一、概述

1、地鐵發(fā)展歷史

世界上首條地下鐵路系統(tǒng)是在1863年開通的倫敦大都會鐵路，當時電力尚未普及，所以即使是地下鐵路也只能用蒸汽機車。時至今日，地下鐵道已經(jīng)有149年的歷史。[1]在近30多年中，有了更大規(guī)模的發(fā)展地鐵運營城市不斷增加，運營里程不斷加長。下表反映了當前世界各大城市地鐵發(fā)展的情況。

表1-1世界城市地鐵概況[2]

國家 英國

城市 倫敦 紐約

美國

芝加哥 華盛頓

法國 德國

巴黎 柏林 漢堡

城市人口 線路條數(shù) 線路長度 車站數(shù) 占城市總客運量比重（%） 630 1320 780 320 1100 340 260 510 1180 260 880

3 30 7 5 19 9 3 11 12 7 11

392 416.2 173 150 316.5 143 100.7 120.8 248.7 115.6 262

267 503 140 75 361 169 89 164 235 92 160

45.0（1983）

19.0（1984） 40.7（1987） 26.0（1984） 27.2（1985）

西班牙 馬德里 日本

東京 大阪

俄羅斯 莫斯科

2、我國地鐵產(chǎn)業(yè)存在的主要問題[3]

雖然我國目前正處于經(jīng)濟平穩(wěn)快速增長期，但城市化發(fā)展水平相對滯后，城市地下空間開發(fā)利用過程存在一些問題。

（1）、規(guī)劃管理上對地下空間資源的可持續(xù)發(fā)展認識不足；

（2）、地下空間開發(fā)中交通作用不明顯，沒有與地面交通形成有機網(wǎng)絡(luò)； （3）、開發(fā)規(guī)模小、深度淺；

（4）、缺乏健全的投資融資體制，未能充分調(diào)動投資者積極性。 3、地鐵的造價問題[16]

（1）、地鐵的造價很昂貴，歐美、日本每公里造價基本都在幾億美元以上，不過我國上海地鐵造價預(yù)算按現(xiàn)有匯率折合成美元來看，尚低于美日等過地鐵造價。下表列出了美國一些城市的地鐵

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造價。

表1-2美國一些城市地鐵造價[3]

城市 亞特蘭大 華盛頓 邁阿密

地鐵造價（百萬美元/km）

52 75 77

備注 站臺長200米 站臺長183米 站臺長150米

（2）地鐵項目從規(guī)劃到建成一般要經(jīng)過3個階段，即前期規(guī)劃階段、設(shè)計階段和工程建設(shè)階段。其中氣球規(guī)劃階段的投資一搬占地鐵項目總投資的13%左右，多的可高達26%，所以說降低地鐵前期投資是降低工程造價的基礎(chǔ)。其降低措施一般有以下幾點：

a.盡量制定“低密度、大站距”的線網(wǎng)規(guī)劃；

b.制定地鐵線路沿線土地利用及控制性詳細規(guī)劃，避免大量拆遷； c.進行可靠的客流預(yù)測；

d.科學合理地確定線路敷設(shè)方式。[14]

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扭環(huán)環(huán)線型地鐵，為解決正在規(guī)劃擬建的城軌線路在主城區(qū)的線網(wǎng)密度太低，而在總體城軌規(guī)劃中線路的長度太長、投資太大的問題提供了一種新的線型方案。在一條有上下行雙線的地鐵運營線路上至少有一個通過線路自身的扭轉(zhuǎn)形成的環(huán)型，在這個環(huán)型上至少有一個線路自身的、上下分離立體交叉的換乘車站。用主城區(qū)的扭環(huán)線型地鐵與郊區(qū)的并聯(lián)高架路相配合組成大城市的骨干公共交通網(wǎng)。它具有如下優(yōu)點：

a.在主城區(qū)有限的范圍內(nèi)增長了地鐵運營線路的長度； b.可以進行如獨立運營環(huán)線式的運營； c.整合了不同線型線路的功能；

d.減少了乘客的換乘，有利于讓乘客選擇不同的路線；

e.有利于大城市郊區(qū)的公共交通以及大城市主城區(qū)與郊區(qū)公共交通之間的換乘； g.有利于節(jié)約主城區(qū)邊沿的土地。

圖2-7最簡單的扭環(huán)形 圖2-8 “8”字形扭環(huán) 圖2-9 扭環(huán)線型地鐵與并聯(lián)高架

路的換乘示意圖

2、線網(wǎng)規(guī)劃

在修建地鐵時，注意要制訂中長期發(fā)展規(guī)劃。

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上海市城市規(guī)劃部門1985年提出的綜合交通規(guī)劃設(shè)想中，除在地面上規(guī)劃7條快速干道和其他一些主次干道，以及自行車專用道外，還提出了由4條徑線、1條半徑線和1條環(huán)線加1條半環(huán)線組成的地鐵線路網(wǎng)，總長176km。

一般來說，線網(wǎng)規(guī)劃主要包括以下三大塊：

（1）線路端點站開發(fā)：包括大規(guī)模機動與非機動車停車場、出租者�？空�、與地面公交相結(jié)合的配套設(shè)施以及大型超級市場或綜合商場；

（2）換乘站點開發(fā)：將換乘樞紐站開發(fā)成為集人流集散、商業(yè)、停車、娛樂和餐飲為一體的功能強大的綜合體，以加強地區(qū)經(jīng)濟活力，促進地區(qū)發(fā)展；

（3）一般站點開發(fā)：換乘站主要集中在中心區(qū)范圍內(nèi)，主要以交通開發(fā)為主，結(jié)合地面土地利用性質(zhì)進行開發(fā)。規(guī)劃重點是步行交通、自行車交通與軌道交通之間的換乘[19]。

三、地鐵線路設(shè)計

地鐵路網(wǎng)的規(guī)劃，要通過對每一條線路具體地進行勘測、規(guī)劃、設(shè)計和施工才能實現(xiàn)，這項工作可以統(tǒng)稱為線路設(shè)計。

1、線路選線需要考慮的因素 （1）線路的作用

i、為城市居民的生產(chǎn)、生活提供交通服務(wù)，是修建地下鐵道的主要目的。

例如徐州市在建地鐵1號線全長31.9公里，其中地下線約12.8公里，高架線約19.1公里，預(yù)計2015年建成通車。穿越高速鐵路站的一段設(shè)置為地下線，因此徐州市高鐵站預(yù)留了地鐵出入口，這充分體現(xiàn)了線路的作用。[7]

圖3-1 徐州市主城區(qū)軌道線網(wǎng)規(guī)劃圖

ii、其他：地下鐵道還可以為包括戰(zhàn)備、物資運輸、安裝電纜等服務(wù)。 （2）、客流分布與客流方向

從地鐵的社會效益來看，地鐵應(yīng)最大程度地吸引客流，因此地鐵應(yīng)盡可能多經(jīng)過一些大客流集散點。

（3）、城市道路網(wǎng)分布情況

城市道路分為快速路、主干道、次干道、支路等。主干道兩側(cè)人口密度高，因此地下鐵道線路

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一般應(yīng)選擇城市主路敷設(shè)，吸引范圍內(nèi)客流多，換乘方便，能更好的為市民服務(wù)，運營效益高。

（4）、隧道主體結(jié)構(gòu)施工方法[8]

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聯(lián)絡(luò)線：為溝通兩條獨立運營路線而設(shè)置的連接線，為兩線車輛過線服務(wù)；

安全線：目的是為了防止在出入線、折返線和支線上的列車未經(jīng)允許進入正線與正線列車發(fā)生沖突，從而保證列車安全、正常的運行。

四、地鐵車站設(shè)計

1、車站類型

按照運營性質(zhì)的不同車站類型可以分為終始站、中間站、區(qū)間站和換乘站等4-1。

表4-1 車站類型及說明[3]

車站類型 終始點站 中間站 區(qū)間站 換乘站

臨時檢修

供乘客中途上下車之用

在卡羅拉集中的線段兩端的車站設(shè)置折返線，在客流高峰區(qū)段內(nèi)增開區(qū)間列車以疏散客流

位于線路交叉點。除供乘客上下車外還允許乘客換乘另一條線的列車

說明

位于線路兩端，往往設(shè)在郊外。設(shè)有線路折返設(shè)備，便于機車在此折返、停留、

[10]

，相關(guān)概念見表

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4、地鐵車站內(nèi)部環(huán)境設(shè)計[12]

地鐵車站建設(shè)的巨大投入，在公眾眼里看到和切身感受到的就是地鐵車站公共區(qū)的環(huán)境設(shè)計，因此它的設(shè)計標準不應(yīng)太低，應(yīng)與一定的建設(shè)投資相適應(yīng)。

地鐵車站環(huán)境設(shè)計的原則應(yīng)與建筑設(shè)計的原則相一致，首先應(yīng)保證其安全、適用、通達、快捷。在此基礎(chǔ)上同時考慮視覺范疇內(nèi)的造型因素及裝飾材料的應(yīng)用，使車站環(huán)境在全線統(tǒng)一格局的基礎(chǔ)上設(shè)計成具有一定識別性的特型車站。[18]

地鐵車站的裝飾用材應(yīng)符合防火、防潮、經(jīng)濟、耐久、易清潔的要求，部分用材還需考慮便于拆裝維修，可能條件下兼顧吸聲的要求。車站內(nèi)部的環(huán)境色彩力求明快、和諧，局部運用一些亮麗的色彩可以振奮精神，打破地下沉悶、昏暗的心理偏見。車站內(nèi)的路引、指示標牌是公共交通建筑環(huán)境設(shè)計的又一個亮點，不僅其本身發(fā)光透亮，而且其造型、色彩、內(nèi)涵、位置都是客流密切關(guān)注的。因此在內(nèi)部環(huán)境設(shè)計中必須加以重視。

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總之車站內(nèi)部環(huán)境設(shè)計是一個綜合運用功能技術(shù)、造型藝術(shù)和建筑裝飾材料的設(shè)計過程。以人為本的設(shè)計理念也最后通過室內(nèi)環(huán)境設(shè)計細致的體現(xiàn)出來。

六、地鐵的消防、安全與疏散

1、重要性及危害性

地鐵車站內(nèi)人流密集并有大量機電設(shè)備，一旦發(fā)生災(zāi)害，將會涉及國家財產(chǎn)的損失和人民生命的安危。因此，車站防災(zāi)設(shè)計十分重要。

2、地鐵防火技術(shù)措施與要求

地鐵防火災(zāi)應(yīng)貫徹“預(yù)防為主，防消結(jié)合”的方針。地下車站站廳乘客疏散區(qū)、站臺及疏散通道內(nèi)不得設(shè)置商業(yè)場所。站廳及與地鐵相聯(lián)開發(fā)的地下商業(yè)等公共場所的防火災(zāi)設(shè)計，應(yīng)符合民用建筑設(shè)計防火規(guī)范的規(guī)定。

（1）耐火等級

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地鐵的地下工程及出入口、通風亭的耐火等級為一級。

（2）疏散時間

出口樓梯和疏散通道的寬度，應(yīng)保證在遠期高峰小時客流量時發(fā)生火災(zāi)的情況下，6分鐘內(nèi)將一列車乘客和站臺上候車的乘客及工作人員全部撤離站臺。

（3）防火分區(qū)、防煙分區(qū)、安全出口

地下車站站臺和站廳乘客疏散區(qū)應(yīng)劃為一個防火分區(qū)。其他部位的防火分區(qū)的最大允許使用面積不應(yīng)大于1500m2。地上車站不應(yīng)大于2500 m2。

兩個防火分區(qū)之間采用耐火極限4h 的防火墻和甲級防火門分隔。在防火墻設(shè)有觀察窗時，應(yīng)采用C 類甲級防火玻璃。

注：消防泵房、污水泵房、蓄水池、廁所和盥洗室的面積可不記入防火分區(qū)面積內(nèi)。

地下車站防火分區(qū)（有人區(qū)）安全出口的設(shè)置應(yīng)符合下列規(guī)定：

a.車站站臺和站廳防火分區(qū)，其安全出口的數(shù)量不應(yīng)少于兩個，并應(yīng)直通車站外部空間。 b.其他各防火分區(qū)安全出口的數(shù)量也不應(yīng)少于兩個，并應(yīng)有一個安全出口直通外部空間。與相鄰防火分區(qū)連通的防火門可作為第二個安全出口。豎井爬梯出入口和垂直電梯不得作為安全出口。 c.與車站相聯(lián)開發(fā)的地下商業(yè)等公共場所，通向地面的安全出口應(yīng)符合現(xiàn)行《建筑設(shè)計防火規(guī)范》的規(guī)定[15]。

（4）防火墻、防火門、疏散樓梯間

安全出口、樓梯和疏散通道的設(shè)置應(yīng)符合下列規(guī)定：

a、車站的設(shè)備及管理用房區(qū)域的安全出口、樓梯、疏散通道的最小凈寬應(yīng)符合下列規(guī)定： 地鐵車站設(shè)備、管理用房區(qū)安全出口及樓梯為1.0m；

單面布置房間的疏散通道為1.2m；

雙面布置房間的疏散通道為1.5m。

b、附設(shè)于設(shè)備及管理用房的門至最近安全出口的距離不得超過35m，位于盡端封閉的通道兩側(cè)或盡端的房間，其最大距離不得超過上述距離的1/2。

3、地鐵防水淹技術(shù)措施及要求

防水淹主要措施如下：

（1）加高出入口地面高差；

（2）口部設(shè)活動擋水板；

（3）設(shè)防水密閉隔斷門。

結(jié)束語

城市軌道交通體系的發(fā)展具有重要的意義，城市軌道交通不僅是城市發(fā)展的標志，更是解決大中型城市公共交通運輸擁擠的根本途徑，對于21世紀實現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展有著非常重要的意義。“今天我以學校為榮，明天學校以我為榮”。作為土木工程專業(yè)的一名學生，我定會努力的為城市軌道交通的發(fā)展做出最大的貢獻，來回母校對我的培養(yǎng)。

參考文獻

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