北京地鐵五號(hào)線工程簡(jiǎn)介
1 概 述北京地鐵五號(hào)線是北京市規(guī)劃軌道交通線網(wǎng)中一條重要的南北干線,貫穿北京市南北。線路南起豐臺(tái)區(qū)的宋家莊站,北至昌平區(qū)的太平莊北站,沿線分別穿過(guò)豐臺(tái)區(qū)、崇文區(qū)、東城區(qū)、朝陽(yáng)區(qū)和昌平區(qū), 先后經(jīng)過(guò)蒲黃榆、崇文門、東單、東四、雍和宮及和平里等重要地區(qū)。
地鐵五號(hào)線全長(zhǎng)27. 6 km , 設(shè)車站22 座,其中地下線16. 9 km , 占全線長(zhǎng)度的61 % , 地下車站16 座,地面及高架線10. 7 km , 占全線長(zhǎng)度的39 % , 高架車站5 座,地面車站1 座。地鐵五號(hào)線由南至北22 座車站分別為:宋家莊站、劉家窯站、蒲黃榆站、天壇東門站、磁器口站、崇文門站、東單站、燈市口站、東四站、張自忠路站、北新橋站、雍和宮站、和平里北街站、和平西橋站、北土城東路站、干楊樹(shù)站、大屯站、大羊坊站、立水橋站、立水橋北站、太平莊站、太平莊北站。全線設(shè)車輛段一座,停車場(chǎng)一座,控制中心一座及其他附屬設(shè)施。車輛段設(shè)在線路北端的太平莊, 停車場(chǎng)設(shè)在南端的宋家莊,指揮中心及地鐵其它功能用地設(shè)于線路中部的小營(yíng)。
地鐵五號(hào)線線路經(jīng)過(guò)的地段發(fā)展極不平衡。南段的宋家莊至劉家窯南段基本為破舊的平房區(qū),無(wú)正規(guī)道路。目前該段線路西側(cè)有部分正在建設(shè)的住宅小區(qū),沿線的開(kāi)發(fā)建設(shè)估計(jì)也為期不遠(yuǎn);劉家窯至崇文門段線路在現(xiàn)狀道路下方通過(guò),該路段是京城東南地區(qū)通向市區(qū)的主要干道,沿線部分地區(qū)已經(jīng)開(kāi)發(fā)建成,有些地段正在開(kāi)發(fā)或準(zhǔn)備開(kāi)發(fā)。該段主要為居住和商業(yè)設(shè)施;中段崇文門至雍和宮是北京的“ 銀街”,是東城區(qū)招商、吸引外資、開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)改造區(qū)段,現(xiàn)狀沿街有大量的商店,今后將發(fā)展成極其繁華的地帶。本段道路比較狹窄,僅12～16 m 寬, 尚未按規(guī)劃要求實(shí)現(xiàn);雍和宮至和平西橋段,現(xiàn)狀道路狹窄,既有建筑比較混亂,生活設(shè)施不配套,還有待開(kāi)發(fā),今后將逐步實(shí)現(xiàn)規(guī)劃。和平西橋至北苑段, 規(guī)劃道路已經(jīng)實(shí)現(xiàn),路下部分管線已經(jīng)埋設(shè)于道路兩側(cè),沿路已建設(shè)了大量的開(kāi)發(fā)建筑;北苑至太平莊段,規(guī)劃道路尚為完全實(shí)施,除立水橋附近有較多的建設(shè)項(xiàng)目外,北部線路兩側(cè)既有建筑物較少,有待開(kāi)發(fā)建設(shè)。
按照北京市城市總體規(guī)劃,北京市城市將按“分散集團(tuán)式”布局規(guī)劃及實(shí)施。由于地鐵五號(hào)線貫通市區(qū),連接南北,其建設(shè)必將極大地帶動(dòng)邊緣集團(tuán)的開(kāi)發(fā)建設(shè)。
與路網(wǎng)中的其他線路相比,地鐵五號(hào)線工程有其獨(dú)有的特點(diǎn):
1、線路長(zhǎng),線路型式多:全長(zhǎng)27. 6 公里,有地下、地面和高架線。
2、車站型式及施工方法多:車站型式有島式、側(cè)式、分離式;單層、雙層;地下站、高架站和地面站。全線地下工程采用了明挖法、蓋挖法、暗挖法以及多種特殊的施工方法施工。
3、車場(chǎng)、車輛段多:地鐵五號(hào)線共有兩個(gè)停車場(chǎng)和一個(gè)車輛段。
4、交叉換乘多:10 處。本線與規(guī)劃線網(wǎng)中的亦莊線、4 號(hào)線、7 號(hào)線、2 號(hào)線(2 處) 、1 號(hào)線、6 號(hào)線、3 號(hào)線、10 號(hào)線、13 號(hào)線等10 條線有交叉換乘關(guān)系。
圖1 北京地鐵五號(hào)線線路平面示意圖
5 、沿線的開(kāi)發(fā)地塊多:除規(guī)劃劃撥的地鐵五號(hào)線開(kāi)發(fā)用地26 塊外,沿線還分布有大量城市開(kāi)發(fā)用地,地鐵五號(hào)線要充分的考慮與其結(jié)合。6 、過(guò)河多: 南護(hù)城河、蓋板河、北護(hù)城河、北小河、清河等5 條河流。
7 、沿線及附近文物保護(hù)單位多:共13 處,其中有:
天壇、亞斯禮堂、原協(xié)和醫(yī)院、中華圣經(jīng)會(huì)舊址、東四清真寺、崇禮住宅、段府及南鑼鼓巷街區(qū)、國(guó)子監(jiān)、孔廟、柏林寺、雍和宮、地壇、土城遺址等。
以下分幾個(gè)方面對(duì)地鐵五號(hào)線進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。
2 線 路線路設(shè)計(jì)的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為: 1. 正線數(shù)目:雙線
2. 最小曲線半徑:
區(qū)間正線為300 m , 困難情況下為250 m 。
輔助線為200 m , 困難情況下為150 m 。
車站線為1000 m , 困難情況下為800 m 。
3. 線路坡度: 序號(hào)站名車站類型區(qū)間正線最大坡度為24 ‰,困難情況下30 ‰ 。1 宋家莊站地下站輔助線最大坡度為30 ‰,困難情況下40 ‰ 。2 劉家窯站地下站地下區(qū)間最小坡度為3 ‰ 。3 蒲黃榆站地下站
4 天壇東門站地下站
地下車站坡度一般為3 ‰,最小坡度為2 ‰ 。
5 磁器口站地下站折返線坡度為2 ‰ 。
6 崇文門站地下站高架線路及車站可為平坡。
7 東單站地下站
1.豎曲線半徑:8 燈市口站地下站正線為5000 m , 困難情況下為3000 m 。9 東四站地下站輔助線3000 m , 困難情況下為2000 m 。10 張自忠路站地下站
2.坡段長(zhǎng)度: 11 北新橋站地下站最小坡段長(zhǎng)度不小于150 m 。間距為780 m(出現(xiàn)在城區(qū)中心) 。北三環(huán)以北平均站間距為1420 m , 最大站間距達(dá)1780 m(北部) 。地下線路埋深一般在20 m 以內(nèi),深者23 m , 淺者9 m 。線路縱斷面起伏不大,坡度一般在10 ‰ 以內(nèi), 全線最大線路坡度為24 ‰,出現(xiàn)在地下向地面的過(guò)渡段。
地鐵五號(hào)線車站站位的選擇盡量配合地面開(kāi)發(fā)及規(guī)劃道路紅線的實(shí)施,其施工方法盡可能采用較經(jīng)濟(jì)、快捷的明挖法或蓋挖法,以減少土建工程造價(jià),并使地鐵與地面開(kāi)發(fā)、管線拆改和房屋拆遷的綜合費(fèi)用較低。全線車站型式的選擇,也盡量以滿足地鐵車站的交通功能為主,同時(shí)考慮其它各方面的要求。
表2 全線車站分布及車站型式
3 結(jié)構(gòu)型式和施工方法地下結(jié)構(gòu)根據(jù)使用要求和施工方法,主要有以下幾種型式:
●單層雙跨矩形車站結(jié)構(gòu)(明挖法施工)
●雙層雙跨矩形車站結(jié)構(gòu)(明挖法施工)
●單層單跨矩形車站結(jié)構(gòu)(明挖法施工)
●雙層三跨矩形車站結(jié)構(gòu)(明挖法施工)
●雙層三跨拱形車站結(jié)構(gòu)(暗挖法施工)
●馬蹄形單洞車站隧道(暗挖法施工)
●矩形雙線單洞區(qū)間隧道(明挖法施工)
●矩形雙線雙洞區(qū)間隧道(明挖法施工)
●馬蹄形雙線單洞區(qū)間隧道(暗挖法施工)
● 馬蹄形單線雙洞區(qū)間隧道(暗挖法施工)
● 馬蹄形雙連洞區(qū)間隧道(暗挖法施工)
● 圓形區(qū)間隧道(盾構(gòu)法施工)
根據(jù)地質(zhì)及水文地質(zhì)情況、線路條件、綜合考慮技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、工期及對(duì)周圍環(huán)境的影響等因素,地下結(jié)構(gòu)施工分別采用了明挖法、蓋挖法、礦山法及盾構(gòu)法。當(dāng)?shù)孛鏃l件允許時(shí),為減少土建工程造價(jià),地下車站宜盡量采用明挖或蓋挖法施工。而車站暗挖施工由于其造價(jià)高、施工進(jìn)度慢、安全性較明挖及蓋挖差、工程防水容易出現(xiàn)問(wèn)題等,僅用于受地面條件限制或受地下構(gòu)筑物制約,無(wú)法采用其它方法施工的情況。一般情況下,地下區(qū)間采用礦山法施工,部分地段采用盾構(gòu)法施工,當(dāng)埋深較淺或有特殊要求時(shí), 則采用明挖法施工。
本線高架結(jié)構(gòu)主要有以下幾種型式:
● 橋梁式三層高架車站結(jié)構(gòu)
●框架式雙層高架車站結(jié)構(gòu)
●框架式三層高架車站結(jié)構(gòu)
●單柱墩高架區(qū)間結(jié)構(gòu)
高架區(qū)間及橋梁式車站一般現(xiàn)場(chǎng)澆筑墩臺(tái),預(yù)制裝配梁,僅在有特殊要求的地段采用全現(xiàn)澆施工; 框架式車站均采用現(xiàn)澆施工。
4 客流、車輛和運(yùn)能1 、客流預(yù)測(cè)地鐵五號(hào)線的客流預(yù)測(cè)年限與范圍見(jiàn)表3 。初期:2005 年,宋家莊～ 大屯建成運(yùn)營(yíng)。2006 年,宋家莊～ 太平莊北全線建成運(yùn)營(yíng)。2009 年,宋家莊～ 太平莊北全線運(yùn)營(yíng)。近期:2016 年,宋家莊～ 太平莊北全線運(yùn)營(yíng)。遠(yuǎn)期:2031 年,宋家莊～ 太平莊北全線運(yùn)營(yíng)。
表3 高峰時(shí)間斷面流量表 單位:人次/ h
地鐵選用變頻變壓(VVV F) 車,車輛寬2. 8 m , 采用耐候鋼車體,鋼板壓型焊接轉(zhuǎn)向架,模擬空氣制動(dòng)機(jī),車內(nèi)設(shè)空調(diào)。列車采用單元固定編組方式, 6 輛編組,3 動(dòng)3 拖。列車最高運(yùn)行速度80 km/ h , 平均旅行速度為35 km/ h 。
3 、客運(yùn)能力
根據(jù)全線初、近、遠(yuǎn)期客流預(yù)測(cè)的早高峰小時(shí)單向最大斷面流量,考慮線路的折返條件,選定天壇東門站及大屯站為中間折返站。初、近、遠(yuǎn)期高峰小時(shí)的運(yùn)行交路及運(yùn)能配備如表4 。
表4 列車運(yùn)行對(duì)數(shù)
1 、供電
供電系統(tǒng)由以下部分組成:
(1) 電源
本線采用分散供電方式,由沿線既有的或規(guī)劃建設(shè)中的城市變電站分別引出10kV 電源,向地鐵牽引降壓混合變電所及降壓變電所供電。
(2) 地鐵供電系統(tǒng)(牽引、降壓變電)
全線共設(shè)牽引降壓混合變電所19 座(含車場(chǎng)3 座),設(shè)46 座降壓變電所。牽引供電正常方式為雙邊供電,采用二級(jí)管整流器。
(3) 牽引網(wǎng)系統(tǒng)
本線采用三軌授電方式,額定電壓為DC750V , 9 1 利用走行軌進(jìn)行回流。
(4) 電力監(jiān)控(SCADA) 系統(tǒng)
2 、通信
地鐵五號(hào)線通信系統(tǒng)包含以下子系統(tǒng):
● 傳輸系統(tǒng)
首選“SDH 加接入網(wǎng)”的方案。但是由于本工程實(shí)施尚需一段時(shí)間,而通信技術(shù)的發(fā)展又日新月異,到時(shí)如果O TN 方案的國(guó)產(chǎn)化問(wèn)題能夠解決, O TN 方案也是可用的。
● 公務(wù)電話系統(tǒng)
即程控自動(dòng)電話交換網(wǎng),用以構(gòu)成地鐵內(nèi)部各單位、部門之間的ISDN 綜合業(yè)務(wù)數(shù)字功能與一般公務(wù)聯(lián)系。
● 專用電話系統(tǒng)
五號(hào)線專用電話系統(tǒng)需包括:調(diào)度電話、站內(nèi)、站間電話、軌旁電話
● 無(wú)線電話系統(tǒng)
主要包括專用無(wú)線通信系統(tǒng)和公用移動(dòng)通信引入系統(tǒng)。
● 閉路電視系統(tǒng)
● 廣播系統(tǒng)
廣播系統(tǒng)包括車站廣播、車輛段廣播和列車廣播。
● 時(shí)鐘系統(tǒng)
● 電源及接地上述各系統(tǒng)采用各自獨(dú)立的維護(hù)網(wǎng)管系統(tǒng),不設(shè)集中的通信網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。
3 、信號(hào)
本線采用功能完備的列車自動(dòng)控制系統(tǒng), 即A TC 系統(tǒng),包括列車自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)A TS , 列車自動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)A TP 和列車自動(dòng)駕駛系統(tǒng)A TO 。但根據(jù)運(yùn)營(yíng)情況,初期A TO 設(shè)備暫緩設(shè)。其控制方式為集中監(jiān)控、分散控制。采用微機(jī)聯(lián)鎖方式。另外,本線設(shè)旅客向?qū)到y(tǒng)。其信息由A TS 系統(tǒng)提供和傳輸。
4 、通風(fēng)空調(diào)與采暖本系統(tǒng)由以下部分組成:
(1) 車站空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)
地下車站采用集中式空調(diào),車站兩端設(shè)空調(diào)機(jī)組,分別負(fù)責(zé)半個(gè)車站。經(jīng)空調(diào)機(jī)組處理過(guò)的空氣通過(guò)風(fēng)管送至站廳和站臺(tái)。空調(diào)系統(tǒng)僅在夏季運(yùn)行。車站兩端各設(shè)兩個(gè)機(jī)械送排風(fēng)井,內(nèi)設(shè)車站送、排風(fēng)機(jī),并兼作站臺(tái)、站廳事故風(fēng)機(jī)。 地下車站溫度標(biāo)準(zhǔn)為: 站臺(tái)29 ℃,站廳30 ℃ 。列車車廂內(nèi)為27 ℃ 。高架車站利用自然通風(fēng)方式進(jìn)行通風(fēng)換氣,特殊設(shè)備用房設(shè)局部空調(diào)設(shè)施。
(2) 區(qū)間通風(fēng)系統(tǒng)
車站兩端各設(shè)一臺(tái)風(fēng)機(jī),負(fù)責(zé)區(qū)間隧道的通風(fēng)、排煙,并兼作區(qū)間事故風(fēng)機(jī)。當(dāng)區(qū)間發(fā)生火災(zāi)事故時(shí),由車站風(fēng)機(jī)及站端區(qū)間風(fēng)機(jī)同時(shí)運(yùn)行,進(jìn)行排煙。
(3) 采暖高架車站、車輛段及車場(chǎng)冬季采用暖氣供暖,高架車站附近無(wú)熱力管線時(shí),采用電器供暖。
空調(diào)與通風(fēng)系統(tǒng)除在車站和列車中為乘客創(chuàng)造一個(gè)良好、舒適的環(huán)境外,當(dāng)列車阻塞在區(qū)間或出現(xiàn)火災(zāi)事故時(shí),尚應(yīng)滿足事故通風(fēng)要求,使乘客安全撤離。
5 、給排水水源:采用城市自來(lái)水管網(wǎng)供水。給水:采用生產(chǎn)、生活及消火栓用水共用方式
車站給水干管與區(qū)間干管連通。另外,地下車站有商業(yè)開(kāi)發(fā)的場(chǎng)所,設(shè)閉式自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)。排水:采用分流制排水方式,地鐵排出的水,原則上分別進(jìn)入沿線的市政雨、污水系統(tǒng)。6 、自動(dòng)化管理本線采用了以下幾種自動(dòng)化系統(tǒng):
(1) A TC 系統(tǒng)即列車自動(dòng)控制系統(tǒng),包含以下三個(gè)子系統(tǒng):
●A TS ── 列車自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)
●A TP ── 列車自動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)
●A TO ── 列車自動(dòng)駕駛系統(tǒng)(初期緩設(shè))
(2) FAS 系統(tǒng)
即防災(zāi)報(bào)警自動(dòng)控制系統(tǒng)。由主控(控制中心) 和分控(車站、車場(chǎng)、車輛段) 兩級(jí)管理。在控制中心設(shè)防災(zāi)監(jiān)控中心,負(fù)責(zé)監(jiān)視全線防災(zāi)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、接收?qǐng)?bào)警信號(hào)、發(fā)布救災(zāi)指令等。車站防災(zāi)監(jiān)控負(fù)責(zé)接收車站的災(zāi)害報(bào)警,及時(shí)向指揮中心聯(lián)絡(luò),并接收中心防災(zāi)指令,控制設(shè)備。
(3) BAS 系統(tǒng)
即環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。對(duì)車站、隧道中的通風(fēng)、空調(diào)、給排水、照明、廣播及自動(dòng)扶梯等設(shè)備的日常運(yùn)營(yíng)進(jìn)行自動(dòng)化管理,以保證運(yùn)營(yíng)期間的安全和舒適。本系統(tǒng)由控制中心集中管理(主控級(jí)),平時(shí)中心不進(jìn)行操作,由車站(分控級(jí)) 負(fù)責(zé)操作。
(4) AFC 系統(tǒng)
即自動(dòng)售檢票系統(tǒng)。采用非接觸式IC 卡作為儲(chǔ)值票,單程票可采用磁卡式。自動(dòng)售檢票系統(tǒng)可以迅速而準(zhǔn)確地完成售票、檢票及客流統(tǒng)計(jì)等業(yè)務(wù)。
(5) SCADA 系統(tǒng)
即電力監(jiān)控系統(tǒng)。由控制中心對(duì)全線供電系統(tǒng)(包括牽引降壓混合變電所和降壓變電所) 主要設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和測(cè)量。控制中心設(shè)主機(jī),每一個(gè)變電所均設(shè)置終端,負(fù)責(zé)執(zhí)行端的數(shù)據(jù)采集、發(fā)送及執(zhí)行控制中心的命令。
(6) 信息管理系統(tǒng)
即綜合傳輸網(wǎng)系統(tǒng)。這是綜合自動(dòng)化管理的核心部分。承擔(dān)各車站、各系統(tǒng)的信息報(bào)告及傳遞,并對(duì)各種信息綜合處理、存儲(chǔ)、存檔、供經(jīng)理部門查詢和決策。同樣也傳遞由經(jīng)理部門下達(dá)的指令,下達(dá)到有關(guān)單位。
6 車輛段及綜合基地
地鐵五號(hào)線在線路起點(diǎn)設(shè)宋家莊停車場(chǎng),其占地約12 公頃;終點(diǎn)設(shè)太平莊車輛段,其占地約30 公頃。在小營(yíng)設(shè)指揮中心和其他基地,其占地約22. 47 公頃。在宋家莊停車場(chǎng)設(shè)一條聯(lián)絡(luò)線與地鐵車輛設(shè)備工廠的試車線相接,以解決規(guī)劃路網(wǎng)中其它線路的車輛廠修進(jìn)入大修廠的通路以及與地面鐵路的連接問(wèn)題。另外,車輛基地還配備了供電、采暖、給排水、通信、信號(hào)、防災(zāi)報(bào)警等系統(tǒng)。
7 地鐵五號(hào)線定員
地鐵五號(hào)線本著“ 精減組織機(jī)鉤,減少管理層次,盡量壓縮職工定員”的原則安排定員。每雙線公里定員不超過(guò)90 人考慮。本線定員指標(biāo)見(jiàn)表6 。
表6 地鐵五號(hào)線職工定員匯總表
地鐵五號(hào)線總的目標(biāo)是至少應(yīng)在2008 年奧運(yùn)會(huì)前開(kāi)通運(yùn)營(yíng)。為確保工程按期完成,本著加快進(jìn)度,提早通車的原則安排地鐵五號(hào)線的建設(shè)。本線的總建設(shè)周期為六年(2001 年～2006 年) 。工程本著建成一段,運(yùn)營(yíng)一段的原則進(jìn)行實(shí)施。全線分南北兩段建設(shè):首先建設(shè)南段地下線路部分,然后建設(shè)北部的地面及高架線路部分。預(yù)計(jì)于2006 年建成通車。地鐵五號(hào)線工程的建設(shè)周期短,工期相對(duì)比較緊張。
投資估算根據(jù)工程的分期建設(shè)計(jì)劃進(jìn)行。全線初期總投資約123 億人民幣。本投資中不含車場(chǎng)及車輛段上蓋開(kāi)發(fā)及相關(guān)工程的投資。全線初期平均公里投資約4. 35 億。
