城市軌道交通項目全生命周期設(shè)計理念研究

1、城市軌道交通項目全生命周期設(shè)計理念研究 3趙憲博1許巧祥2(1. 東南大學項目管理研究所 ,210096 ,南京 ; 2. 南京地下鐵道有限責任公司 ,210008 ,南京 第一作者 ,碩士研究生)摘 要 城市軌道交通項目的生命周期長 ,技術(shù)復雜 ,對社會 、環(huán)境和城市發(fā)展有很大的影響 。在設(shè)計階段對城市軌道 交通項目的施工和運營維護階段的問題進行考慮是必要的。 基于對城市軌道交通項目全生命周期的考慮 ,提出了城市軌 道交通項目全生命周期設(shè)計理念 ,包括節(jié)能化設(shè)計 、人性化 設(shè)計 、可靠性設(shè)計 、可施工性設(shè)計 、可擴展性設(shè)計 、經(jīng)濟性設(shè) 計及突發(fā)事件處理與安全性設(shè)計等 ,并對實現(xiàn)該理念的過程

2、進行了闡述 。關(guān)鍵詞 城市軌道交通項目 ; 全生命周期 ; 設(shè)計理念中圖分類號 u 231 + . 1life2cycle design concept for urban mass transit projectszhao xianbo , xu qiaoxiangabstract u rba n mass t ransit p rojects have long lif e cycles , f eature complicated technology a nd great imp act on e nvi2 ronment a nd urba n develop ment . it i

3、s necessary t o p ay great attention t o t he p roble ms t hat may happ en in t he const ruc2 tion a nd operation of urba n mass t ransit p rojects daring t he design stage . considering t he lif e cycle of urban rail p ro2 jects , t his p aper p uts f orward some new design concep ts , in2 cluding

4、e nergy2sa ving , human2orientation , reliability , con2st ructability , exp a ndability , economy , e merge ncy2dealing and security designs. also , t his p aper describes t he p rocessesin w hich t his design concep t is t o be impleme nted.key wordsurban mass t ra nsit p rojects ; lif e cycle ; d

5、esign concep tfirst2authors addressresearch institute of project ma n2age ment ,sout heast u niversity , 210096 , nanjing , china城市軌道交通項目的投資十分巨大 , 項目運營 和維護期長 , 對社會和環(huán)境的影響非常大 。而城市 軌道交通項目的前期策劃和設(shè)計階段對項目的投 資 、施工和運營維護都有很大影響 。把握好這兩個 階段 , 對把握好整個項目在全生命周期內(nèi)的發(fā)展方 向具有重要意義 。本文基于以上考慮提出了城市軌3 國家科技支撐計劃(2006 ba g02b0120

6、6)道交通項目全生命周期設(shè)計理念 。1城市軌道交通項目全生命周期設(shè)計理念 的內(nèi)容城市軌道交通項目全生命周期設(shè)計理念是在項 目前期策劃階段確定 ,指導設(shè)計人員從全生命周期角 度對項目進行設(shè)計 ,對項目在施工和運營維護等階段 所面臨的問題給予考慮 ,并提出相應(yīng)解決方案的一種 設(shè)計理念 。它主要包括 7 個方面 :節(jié)能化設(shè)計 ,人性 化設(shè)計 ,可施工性設(shè)計 ,可擴展性設(shè)計 ,可靠性設(shè)計 , 經(jīng)濟性設(shè)計 ,以及突發(fā)事件處理和安全性設(shè)計 。這 7 個方面貫穿于項目的施工和運營維護階段(見圖 1) 。圖 1 城市軌道交通項目全生命周期設(shè)計理念1. 1節(jié)能化設(shè)計城市軌道交通運營時消耗大量電能 。我國目前 大

7、多采用火力發(fā)電 ,在發(fā)電過程中會對環(huán)境產(chǎn)生污 染 。因此 ,節(jié)能化設(shè)計既符合可持續(xù)發(fā)展的理念 ,也 間接減輕了城市軌道交通項目對環(huán)境的負面影響 。 城市軌道交通項目的節(jié)能化設(shè)計體現(xiàn)在以下方面 :(1) 線路節(jié)能 。設(shè)計時將車站設(shè)在縱斷面的凸 形坡段上 ,這樣可以利用動能和勢能轉(zhuǎn)化減少能量究 城市軌道交通研2009 年消耗 。此外 ,由于列車的牽引耗電在起動和制動時 較大 ,因此不宜頻繁起 、制動 。為此必須確定合適的 站間距 。一般情況下車站間距為 1 km 較適宜。(2) 供電系統(tǒng)節(jié)能 。城市軌道交通可采用 110/ 33 kv 兩級電壓制式 ,與采用 10 kv 單級電壓供電 相比 ,其線

8、路和變壓器損耗均可以減少 。直流牽引 網(wǎng)繼續(xù)采用1 500 v 供電制式 ,與 750 v 制式相比 , 其牽引變電所數(shù)量減少 ,牽引網(wǎng)的電流也較小 ,可大 量降低變壓器和接觸網(wǎng)的電能損耗 。應(yīng)選用高效低 耗的電氣設(shè)備 ,變壓器選用損耗低的干式變壓器 。(3) 機電設(shè)備節(jié)能 。地下車站的通風空調(diào)系統(tǒng) 和自動扶梯通常設(shè)計為變頻調(diào)節(jié) ,這樣可減少系統(tǒng) 耗電量 ,具有明顯的節(jié)能效果 。對通風空調(diào)系統(tǒng)可 實施設(shè)備監(jiān)控 ,自動檢測與車站環(huán)境相關(guān)的環(huán)境參 數(shù)及空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)備參數(shù) ,使地下環(huán)境空間的空氣 參數(shù)保持理想狀態(tài) ,達到節(jié)能的目的 。1. 2 人性化設(shè)計城市軌道交通項目的設(shè)計應(yīng)該以人為本 ,體現(xiàn) 出

9、人性化的理念 。這種理念主要體現(xiàn)在車站細節(jié)設(shè) 計 、乘車舒適度等方面 。(1) 車站細節(jié)設(shè)計 。車站出入口要有標志牌 , 顯示其附近建筑物和道路的名稱及列車服務(wù)時間 等 ;站內(nèi)指示牌的位置應(yīng)在乘客正常的視線范圍內(nèi) , 還需設(shè)置外文指示牌以滿足外國乘客要求 。應(yīng)設(shè)置 地鐵屏蔽門以防止乘客擁擠跌落或跳下軌道溝而發(fā) 生危險 。應(yīng)設(shè)置自動售票機 、自動售貨機 、自動取款 機等設(shè)施 ,站內(nèi)配備城市地圖和公交換乘線路圖 ,在 一些大型車站的站臺設(shè)置衛(wèi)生間 ,設(shè)置少量的休息 座椅 ,設(shè)置殘疾人專用的無障礙通道和升降梯 ;出入 口臺階高度應(yīng)適宜 ,并注意防滑 。在滿足消防要求 的條件下 ,車站應(yīng)與地下步行街

10、、商場 、寫字樓 、旅館 等公共建筑連接以方便乘客。(2) 保證乘車舒適度 。車站內(nèi)部空間的協(xié)調(diào) 、 裝修材料的選用和色調(diào)的調(diào)配 ,應(yīng)給人們舒適的感 覺 。應(yīng)保證空氣質(zhì)量滿足要求 ,通過通風和空調(diào)控 制溫度和濕度 。應(yīng)采用吸聲材料降低噪聲 ,改善聲 環(huán)境 ;設(shè)計時考慮充足合理的光照度 ,保證適宜的光 環(huán)境。1. 3 可施工性設(shè)計將施工知識和經(jīng)驗最佳地應(yīng)用到項目的各階段 中 ,是可施工性設(shè)計的一部分 。在實施可施工性設(shè) 計的情況下 ,項目的投資額雖然在規(guī)劃設(shè)計階段略 高于通常情況下的投資額 ,但是在項目竣工時卻比通常情況下節(jié)約了大量投資和進度 ;同時 ,由于可施 工性設(shè)計使施工方案便于實施 ,使

11、項目的質(zhì)量 、生態(tài) 以及安全目標更加易于實現(xiàn)。在實施可施工性設(shè)計的過程中 ,可施工性研究 小組應(yīng)參與制定項目總體進度計劃并擬定主要的施 工方法 ,以保證設(shè)計方案與進度計劃相匹配 ;分析設(shè) 計項目所需物資的可供性 ,提高設(shè)計對自然環(huán)境的 適應(yīng)性 ;組織對施工圖的全方位審查 ,確保設(shè)計具有 較高的可施工性。1. 4 可擴展性設(shè)計城市軌道交通項目的設(shè)計應(yīng)考慮未來城市發(fā)展 的規(guī)模 、可持續(xù)發(fā)展 、與環(huán)境的協(xié)調(diào)及社會需求等變 化帶來工程擴建的要求 。(1) 城市軌道交通的設(shè)計要為城市發(fā)展留有余 地 。前階段的設(shè)計要考慮后階段的設(shè)計 ,為其預留 設(shè)計接口 ,要注重城市軌道交通與環(huán)境的協(xié)調(diào)性 。 如高架橋所

12、處的區(qū)域因城市發(fā)展成為商業(yè)區(qū) ,那么 高架橋就顯得與周圍環(huán)境不協(xié)調(diào) 。(2) 預測客流量應(yīng)充分考慮未來城市發(fā)展規(guī)模 及社會需求 。修建城市軌道交通需要預測未來年度 的客流量 ,它是進行城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃 、項目設(shè) 計的基礎(chǔ)資料和重要依據(jù) 。目前 ,客流量主要通過 數(shù)學手段預測得到 。由于城市軌道交通項目的運營 期很長 ,車站的改建又十分困難 ,所以在設(shè)計時要充 分考慮到運輸能力預留及可持續(xù)發(fā)展的要求 ,而不 是一味地降低當前的工程造價。(3) 設(shè)備能力應(yīng)留有余地 。通風和空調(diào)系統(tǒng)應(yīng) 按照預測的遠期客流量和最大通過能力設(shè)計 ,但設(shè) 備安裝應(yīng)按照不同時期的實際需要配置 ,分期實施 。 1. 5可

13、靠性設(shè)計城市軌道交通項目的可靠性主要指運營階段結(jié) 構(gòu)的可靠性和系統(tǒng)的可靠性 ?？煽啃栽O(shè)計就是在設(shè) 計階段保證項目的可靠性。結(jié)構(gòu)的可靠性主要指地下結(jié)構(gòu) 、高架結(jié)構(gòu) ,以及 控制中心 、變電站等結(jié)構(gòu)的可靠性 。結(jié)構(gòu)的可靠性 除了由施工質(zhì)量決定外 ,也由設(shè)計工作的質(zhì)量決定 。 系統(tǒng)的可靠性主要是指供電系統(tǒng) 、自動售檢票系統(tǒng) 、 空調(diào)通風系統(tǒng) 、通信系統(tǒng) 、信號系統(tǒng)以及防災(zāi)和報警 系統(tǒng)等的可靠性 。這些系統(tǒng)的可靠工作是正常運營 的保證。1. 6 經(jīng)濟性設(shè)計城市軌道交通項目經(jīng)濟性設(shè)計要求設(shè)計人員在 設(shè)計過程中對設(shè)計方案進行價值工程評估 ,以保證全生命周期成本最優(yōu)化 ,使功能和成本相匹配。 城市軌道交通項

14、目大多是政府投資的公共項目 ,因此節(jié)約項目的投資符 合“建設(shè) 節(jié)約型社會” 的理念 ,具有一定的社會效益 。運用價值工程原 理進行經(jīng)濟性設(shè)計 , 雖然由于聘請專家組成價值 工程小組等工作可能增加設(shè)計階段的投資 , 但是 從全生命周期角度看還是節(jié)約了成本 , 既達到了 全生命周期成本最優(yōu)化 , 同時保證了經(jīng)濟效益和 社會效益 。因此 , 對城市軌道交通項目進行經(jīng)濟 性設(shè)計是必要的 。1. 7安全性和突發(fā)事件處理1. 7. 1安全性設(shè)計 城市軌道交通項目的安全性設(shè)計主要是建立起城市軌道交通系統(tǒng)的安全技術(shù)體系 。安全技術(shù)體系 一般在線路設(shè)計建造時實現(xiàn) ,也可以在既有線路改 造時實施 ,它包括了各種安

15、全保障或事故預防的技 術(shù)措施。(1) 行車安全性 。以地鐵為例 ,按照地鐵設(shè)計 規(guī)范規(guī)定 ,設(shè)置安全線及列車自動控制 ( a tc) 系 統(tǒng)等 ,以保證行車安全性 。(2) 結(jié)構(gòu)安全性 。結(jié)構(gòu)的設(shè)計保證結(jié)構(gòu)在規(guī)定 的地震 、火災(zāi)和風荷載等作用下能夠保持安全狀態(tài) , 即完整和穩(wěn)定的狀態(tài) 。(3) 供電系統(tǒng)安全性。防止設(shè)備漏電事故發(fā) 生 ;在高壓電 、變電所周圍做好圍擋和警示 ,以防有 人進入發(fā)生觸電事故 。(4) 消防安全性 。消防疏散區(qū)和疏散通道不得 作為商業(yè)場所 ,火災(zāi)發(fā)生時能及時有效滿足防煙 、排 煙和事故通風要求 ,并設(shè)置噴淋消防系統(tǒng)等。1. 7. 2突發(fā)事件處理 城市軌道交通在運營中發(fā)

16、生的突發(fā)事件是指 :列車脫軌 、沖突 、解體 ,路外人員傷亡 、群死群傷 ,火 災(zāi) 、爆炸 、毒氣襲擊 、地震 、惡劣天氣 ,突發(fā)大客流或 由重要設(shè)備嚴重故障 、損壞等原因 ,造成中斷運營的 非常事件 。按照全生命周期設(shè)計理念 ,在設(shè)計階段就應(yīng)該 對突發(fā)事件的發(fā)生做出預計和防范 。在設(shè)計時 ,嚴 格按照規(guī)范設(shè)計車站的抗震等級 ,以保證地震發(fā)生 時高架 、地下車站的安全 ; 增設(shè)救援專用通道 ,以利 于疏散 ;增設(shè)地鐵與臨近高層建筑物的聯(lián)絡(luò)通道 ,并 設(shè)置相應(yīng)隔斷門 ;出現(xiàn)突發(fā)事件時 ,車站內(nèi)通風系統(tǒng) 應(yīng)能及時排出有害氣體 ; 設(shè)置相鄰隧道間的聯(lián)絡(luò)通 道 ,如果列車在隧道中央發(fā)生突發(fā)事件 ,乘客

17、可以通過聯(lián)絡(luò)通道迅速撤離至相鄰隧道內(nèi) ,增加生還概率 ; 設(shè)置安全屏蔽門 ,在發(fā)生爆炸時阻隔火焰 、控制煙氣 流動 ,及時排除煙氣 ,為乘客撤離和消防人員進入提 供足夠的通風量 ,為災(zāi)情的控制和人員逃生創(chuàng)造條 件 ,并可避免爆炸發(fā)生時因人群擁擠而發(fā)生意外的 情況 ;設(shè)置可靠的通信系統(tǒng) ,以便在發(fā)生突發(fā)事件時 及時與控制中心取得聯(lián)系 ,制定對策。2城市軌道交通項目全生命周期設(shè)計理念 的實現(xiàn)城市軌道交通項目全生命周期設(shè)計理念的最 終實現(xiàn)不僅需要業(yè)主和設(shè)計單位的努力 , 還要有 施工單位甚至社會公眾的參與 。全生命周期設(shè)計 理念在設(shè)計方案上的體現(xiàn)只是該理念的最初實 現(xiàn) ,如果不能在施工 、運營維護階

18、段 實現(xiàn) , 那么全 生命周期設(shè)計理念只是紙上談兵 。因此 , 全生命 周期設(shè)計理念的實現(xiàn)不是以設(shè)計方案的交付為標 志 ,而是以項目的最終建成交付和正常運營為標 志的 。由此可見 , 實現(xiàn)城市軌道交通項目全生命 周期設(shè)計理念是一項長期性的工作 , 貫穿于項目 的前期 、設(shè)計 、施工和運營維護階段 , 需要項目各 方的積極參與和溝通 。圖 2 表示實現(xiàn)城市軌道交通項目全生命周期設(shè) 計理念的過程 。實現(xiàn)該理念需要將其各個方面與項 目的目標系統(tǒng)對應(yīng)起來 ,進而制定各專業(yè)工程設(shè)計 要求 ;在設(shè)計招標和設(shè)計合同編寫過程中 ,可采取措 施 ,以確定方案中標單位能夠?qū)⑷芷谠O(shè)計理 念融入設(shè)計方案之中 ;

19、在設(shè)計過程中 ,設(shè)計單位要采 納施工單位和項目使用者的正確建議 ; 在施工過程 中要保證項目各方的有效溝通 ; 保證項目在建成后 可正常運營 ,達到項目的總目標。(1) 將全生命周期設(shè)計理念的各個方面與項目 的目標分解結(jié)構(gòu)對應(yīng) 。項目的目標分解結(jié)構(gòu)一般在 項目的前期階段形成 。業(yè)主或其委托的咨詢單位在 制定項目目標系統(tǒng)的過程中 ,可將項目的子目標與 全生命周期設(shè)計理念的 7 個方面相對應(yīng) 。圖 2 中的 信息交匯節(jié)點表示全生命周期設(shè)計理念與項目各個 子目標之間進行信息交匯 、集成 。每個項目子目標 在與全生命周期設(shè)計理念的 7 個方面進行信息交 匯 、集成后 ,形成了若干個項目可執(zhí)行目標 。項

20、目可 執(zhí)行目標應(yīng)量化表示以便于執(zhí)行 。(2) 制定各專業(yè)工程設(shè)計要求 。在制定出功能 目標體系中的可執(zhí)行目標后 ,業(yè)主或由其委托的咨11 究2009 年 城市軌道交通研詢機構(gòu)將項目的各可執(zhí)行目標與項目的各個專業(yè)系 統(tǒng)對應(yīng)起來 ,形成各個專業(yè)系統(tǒng)的設(shè)計要求。(3) 招標策略與合同明示 。業(yè)主在設(shè)計方案 招標過程中 , 可以讓設(shè)計投標單位提出一份全生 命周期設(shè)計理念專題報告 。設(shè)計投標單位在這份 報告中闡述它對全生命周期設(shè)計理念的理解 , 以 及根據(jù)該設(shè)計理念在設(shè)計方案中進行的工作 。業(yè) 主應(yīng)該在設(shè)計招標文件中對該份報告賦予相應(yīng)的 分值 ,以激發(fā)設(shè)計單位進行全生命周期設(shè)計的熱 情 。在編寫城市軌道

21、交通項 目設(shè)計合同過程中 , 對于在設(shè)計規(guī)范中忽略的各個專業(yè)系統(tǒng)的設(shè)計要 求要進行明示 , 從而在設(shè)計合同上保證全生命周 期設(shè)計理念的實現(xiàn) 。(4) 采納施工單位和項目使用者的正確建議 。 施工階段和運營維護階段在全生命周期中位于設(shè)計 階段之后 。在進行設(shè)計工作時 ,設(shè)計人員不僅要按 照業(yè)主或其委托的咨詢機構(gòu)的要求進行設(shè)計 ,還要 讓施工單位和項目使用者參與其中 。施工單位的參與可以使設(shè)計方案更具可施工性 ,也便于其提出合 理化建議 。同時 ,城市軌道交通項目主要是為了滿 足城市發(fā)展需要 ,緩解交通壓力 ,在設(shè)計階段聽取作 為使用者的社會公眾的意見也十分重要 ?？梢耘e行 聽證會或?qū)⒃O(shè)計方案向社

22、會公示以聽取意見 。設(shè)計 單位應(yīng)該采納施工單位和項目使用者的正確建議 。 當然 ,施工單位和社會公眾對設(shè)計的參與只是輔助 性的 ,不能改變設(shè)計單位的決定性作用 。(5) 施工階段各方的有效溝通 。項目設(shè)計方案 在施工階段實現(xiàn) 。為了保證全生命周期設(shè)計理念在 此階段的實現(xiàn) ,設(shè)計單位 、業(yè)主 、施工單位以及監(jiān)理 單位之間要建立有效的溝通渠道 ,以解答施工單位 對設(shè)計方案的疑問 ,監(jiān)督施工單位的施工過程 ,從而 保證施工單位在按圖施工的同時 ,實現(xiàn)該設(shè)計理念 。(6) 保證項目的正常運營 。城市軌道交通項目 建成后 ,經(jīng)過一定時間的正常運行 ,實現(xiàn)了項目的總 目標 ,則可視為最終實現(xiàn)了項目全生命周

23、期設(shè)計 理念。圖 2 城市軌道交通項目全生命周期設(shè)計理念的實現(xiàn)( 下轉(zhuǎn)第 22 頁)究 城市軌道交通研2009 年題 。有時由于業(yè)主將地下車站與區(qū)間隧道分為不同 標段發(fā)包給不同施工方 , 容易引發(fā)對場地的爭議 。 如 :車站施工方臨時將部分場地移交給隧道施工方 , 而隧道施工方由于種種原因不能及時歸還場地 ,導 致車站施工方提出索賠要求。(2) 對車站結(jié)構(gòu)造成損壞 。地下車站施工涉及 專業(yè)多 。不同專業(yè)單位交叉作業(yè) ,這就給管理帶來 不小難度 。有的單位比較注意對成品的保護 ,而有 的單位可能不夠重視 ,只顧自己施工方便 ,對車站結(jié) 構(gòu)造成不同程度的損壞 ,容易引發(fā)爭議 。2監(jiān)理工程師對施工索

24、賠的處置在施工索賠的處理過程中 ,監(jiān)理工程師應(yīng)堅持 以下原則 :(1) 公平公正的原則 :監(jiān)理工程師應(yīng)站在公平 、 公正的立場上處理施工索賠 ,不能因監(jiān)理方是由業(yè) 主方委托而一味偏袒業(yè)主方 ;應(yīng)照顧雙方利益 ,作出 獨立的判斷 ,發(fā)揮在矛盾雙方之間緩沖 、協(xié)調(diào)的作 用 ;對于施工方提出的合理的索賠要求 ,不能回避 , 但要剔除其中不合理的部分 ; 對于施工方提出的不 合理索賠要求 ,要據(jù)理力爭 ,保護業(yè)主方的權(quán)益。(2) 實事求是的原則 : 監(jiān)理工程師在施工索賠 的處理中 ,必須以合同和相關(guān)法律 、法規(guī)為準繩 ,以 工程事實為依據(jù) ,以原始證據(jù)為憑證 ,以理服人 ; 對的處理中 ,必須充分考慮

25、施工方與業(yè)主方的要求 ,與 雙方充分協(xié)商 ,使得雙方的爭議 、矛盾能達成一致 ; 只有無法達成一致時 ,才選擇提交仲裁或法院裁決 。(4) 及時處理的原則 : 監(jiān)理工程師在施工索賠 的處理中 ,必須及時解決施工方與業(yè)主方的爭執(zhí) ,在 合同約定的期限內(nèi) ,正確履行自己的職責 ;否則不僅 會給施工方提供新的索賠機會 ,而且將使施工索賠 不能及時 、公正 、合理地解決 ,使得很多問題堆積在 一起 ,造成局面混亂。(5) 不索不賠的原則 :在施工索賠的處理中 ,如 果施工方放棄索賠機會 (如超過合同約定索賠期限 或未及時按照程序提出索賠要求) ,或放棄索賠的權(quán) 利 (如不敢向業(yè)主方索賠) ,則業(yè)主方就沒有賠償?shù)?責任 ,施工方只能自己承擔損失。(6) 損失才賠的原則 :所謂損失才賠 ,是指施工 方提出的索賠只有實際發(fā)生且造成施工方經(jīng)濟損失 或權(quán)利損壞的狀況下才能索賠 。如果施工索賠的事 件雖然發(fā)生 ,但沒有造成施工方的損失 ,則索賠不能 成立 。如 :非關(guān)鍵線路工期由