城市轨道交通工程系统接口策划研究

冯卫军，陈丽波，李 云，朱建国

(1.中国铁道科学研究院 深圳研究设计院，深圳 518034;2.中国中元国际工程公司，北京 100089;3.东南大学 土木工程学院，南京 210096)

1 城市轨道交通工程系统接口

城市轨道交通工程中系统接口管理是一项极其复杂的工作，建设单位对系统接口的管理水平直接影响到工程的施工质量、进度、建设成本等。城市轨道交通工程采用的技术新、系统多而复杂，导致系统接口具有数量多、类型多、专业性强等管理上的难点，因此有必要在工程建设前期就展开系统接口的策划工作，从而有效地解决这些难点，提高建设管理水平。本文系统地给出了系统接口的概念和特征、系统接口策划的概念和主要内容，并通过实际工程案例进行了系统接口策划一般原则和方法的阐述。

2 系统接口策划概念

2.1 系统接口的概念

在城市轨道交通工程建设过程中，各专业项目之间需要进行相互协调、密切配合，各专业之间的协调和匹配问题称为接口问题。城市轨道交通建设管理领域通用的接口定义有两种:一种是从客观事物考虑，认为“接口”是一个系统与另一个系统连接的物理部件;另一种是从信息管理角度考虑，认为“接口”是项目参加方(专业或系统)为进行其设计和制造、施工任务时所需的信息资料［1］。

城市轨道交通工程接口按分类的标准不同，可以有多种划分方式。这里采用系统划分的分类标准，城市轨道交通工程接口可以划分为土建/土建系统的接口、土建/设备系统的接口、设备/设备系统的接口，设备系统/运营模式的接口。在本文中把城市轨道交通工程中按系统划分而产生的工程界面称为系统接口。

城市轨道交通工程系统接口不但包括了几个大的系统之间的接口，也包括了子系统内部之间以及子系统和其他系统子系统的接口，系统接口可以通过图1来形象地描述［2］。以土建系统与设备系统之间的系统接口为例，在土建设备房砌筑的施工中需要考虑设备系统中要求的预留空洞、预埋线槽等接口，设备系统内部常规设备又要给系统设备的运行提供空调通风、给排水和照明配电等接口。

图1 系统接口模型

可以看出，城市轨道交通工程中系统接口是一项极其繁杂的系统性工程，建设单位管理起来任务繁重，如果在工程实施前期没有进行有效的系统接口策划，就会影响到工程整体建设管理水平，甚至延误工期增加工程建设成本。

2.2 系统接口的特征

根据系统接口产生的原因及在工程实施过程中建设管理单位需要解决的问题，系统接口的特点可以概括为以下5点。

1)客观性。系统接口是由于城市轨道交通工程各个不同的专业组成及其相互依赖和制约关系而客观存在的界面，有其客观存在性。因此不同的合同划分并不意味着系统接口的消失或简化，只是系统接口发生了转移［1］。

2)阶段性。在城市轨道交通工程建设的各个阶段都存在系统接口，接口需要按照一定的顺序在不同的阶段给予落实或实施。因此，系统接口策划应该考虑地铁建设的全过程，分阶段地展开，各个阶段的界面往往是合同划分的界面，这些界面上的系统接口是需要建设单位组织管理的外部接口。

3)层次性。按照专业系统的结构分布情况，系统接口分为多个层次，每细化一个层次，系统接口的数量将会成倍地增加，如果仍采用与第一个层次同样的接口管理方式，那么需要付出的工作量也会成倍增加。

4)对称性。同一项系统接口在两个相关联的系统接口说明表中都会出现，接口要求的内容相同，但接口要求的方向相反。在系统接口策划中表现为需要明确接口相关联的双方的责任。

5)相似性。城市轨道交通工程由许多相似的工点(车站、区间等)组成，系统接口在相类似的工点上，其接口要求内容是相似的，但具体的接口参数不一定相同。这一点也正是系统接口策划具有一般性和指导意义的原因，同时策划时也需要考虑各个子系统的特性。

2.3 系统接口策划定义

目前，我国工程项目管理研究领域还没有专门针对系统接口策划的概念描述，但是可以参照实施策划中项目管理制度策划的概念来定义［3］。

系统接口策划是指为达到高水平的质量、进度、造价控制目标，结合类似工程施工管理经验，制订有效的管理策略、程序及措施。系统接口策划主要包括以下几个方面的内容:

1)通过合适的合同划分，做到既能完成系统接口界面的科学划分，又能有效减少建设单位需要管理的外部接口，并确保接口界面清楚简单。

2)建立系统接口管理的制度性文件，包括管理制度、组织架构、权责划分、人员配置、工作流程等一整套管理程序和方法。

3)建立明确系统接口内容及权责划分的技术性文件，文件中接口相关联的单位(如勘察单位、设计单位、专业性服务单位、承包商、供应商等)之间权责明晰、义务与利益相称，并且对签署文件的单位具有一定的约束效力。

4)对关键系统接口提出行之有效的策划方案，保证工程建设中各个阶段的过渡顺畅。

2.4 系统接口策划目的

如前所述，城市轨道交通工程中系统接口是一项极其复杂的系统性工程，建设单位对系统接口的管理水平直接影响到工程的施工质量、进度和建设成本等，因此，有必要在工程建设前期就展开系统接口的策划工作，从而有效地解决这些难点，提高建设管理水平。

此外，城市轨道交通工程在国内虽然已经处于快速发展阶段，并且接口管理对建设管理单位来说至关重要，但目前我国还没对系统接口管理及其技术参数出台统一的标准［4］。在这种情况下，进行系统接口策划，包括建立管理机制、组织架构及一整套的技术性文件，在建设过程中形成一套相对稳定的方法及程序就显得尤为重要。

下面详细阐述系统接口策划的一般原则及方法，并以深圳地铁3号线为案例背景，对系统接口策划内容进行描述。

3 系统接口策划内容

城市轨道交通工程系统接口的策划，整体来说需要完成两个方面的工作，即系统接口的划分和管理。

3.1 系统接口的划分和转移

城市轨道交通工程按照专业可以划分为几个大系统:土建工程、轨道工程、设备工程、装修工程，每一个大系统内部按照实现的功能又可以划分为设计、采购、施工/安装调试。合同划分就是对这些大系统或其子系统按照一定方式进行组合。可以看出，合同划分的过程其实就是系统接口划分和转移的过程。如前所述，系统接口策划的主要内容之一就是如何科学地划分系统接口，使得接口划分能够做到界面清晰、划分内容不重不漏，并且合适的合同划分应该能大大减少建设单位需要管理的接口数量，将大量的外部接口转移到承包商合同内部，实现简化接口关系。

1)采用大标段、大集成的合同划分思路划分标段，可以有效实现接口的转移，简化接口关系。

深圳地铁3号线全长33 km，土建标段仅划分为9个(包括车辆段、综合换乘体、主变电所3个标段);对于与运营密切相关的系统设备，则作适当分类，将相似工程和相关工程，集成于一个核心设备系统标段。此外，根据装修及常规设备安装作业特点，地铁车站设备房装修和常规设备安装(车站常规设备安装包括车站内动力照明设备、给排水设备、消防设备、通风管道等设备的安装)存在大量系统接口，为了减少建设单位需要管理的接口数量，在深圳地铁3号线中，将常规设备安装与设备房装修、土建工程捆绑一起，放在一个合同内部，大大简化了接口关系［5］。

2)不同的建设管理模式对系统接口的划分影响较大，一般来说，采用设计施工总承包模式可以大大简化接口关系。如在深圳地铁3号线采用DB建设管理模式，地铁车站/区间的施工图设计和施工由土建施工单位总承包，有效减少了系统外部接口。

3)为了系统接口划分的科学性和准确性，在合同划分时还需要同时考虑对接口划分的缺漏或重复进行检验。根据工程内容的划分，对整个项目的费用也进行划分，明确各个合同的费用目标。在设计概算编制时，设计概算应具有依据工程内容划分可拆分性。通过对整个项目进行一次性设计概算拆分，反过来可以检验工程内容划分的接口是否清晰。否则，很容易发生费用给了某个标段，而工程内容在另一个标段的矛盾。只有工程内容、工程概算同时一次进行划分、互相效验，才能做到科学和准确地划分工程接口。

综上所述，从招标阶段开始，就应该开始科学地策划系统接口的划分和转移，为建设过程中的接口管理工作打下良好基础。

3.2 建立分级协调会议制度

在深圳地铁3号线的合同划分模式下，建设单位需要管理的外部接口主要分布在土建系统与系统设备之间、系统设备与系统设备之间以及土建系统与公共区装修之间，这些接口数量庞大、专业性强、相互之间制约关系复杂，如何进行有效地系统接口管理，是系统接口策划要解决的又一重要问题。

城市轨道交通工程的系统接口具有层次性的特点，这一特点决定了系统接口的管理也应该实行分级管理，通过建立分级协调会议制度，组织分级协调会议，不同层次的系统接口在不同级别的分级协调会议上解决［6］。分级协调会议制度主要有以下两个方面的内容组成:

1)成立分级协调会议制度的组织架构，组织架构模型见图2。其中施工协调领导组一般由建设单位公司领导和各部门经理组成，解决未能在各级协调会议中解决的接口问题;项目联合组由分级协调会议制度负责人及各部门主管工程师组成，负责协调跨区或未能在分区内部解决的接口问题;分区协调组由建设单位业主代表和各施工单位负责人、总监理工程师组成，负责协调分区内各合同单位之间的接口问题;第三级协调会议是解决合同单位内部接口问题的会议制度，一般由监理工程师组织。

图2 分级协调会议制度组织架构

2)采用“三周滚动计划制度”预知将要出现的系统接口，然后提出协调解决方式，并对问题的落实进行跟踪。所谓“三周滚动计划制度”，就是上周已完成和正在进行的工作，未来两周的工作计划。三周滚动计划，由土建、系统、装修承包商提出，所涉及的系统接口问题根据其不同层次在不同层级的协调会议上解决。

3.3 编制接口规范

系统接口策划的内容不但包括建立一整套管理程序及方法，还应该包括编制一套对系统接口进行详细描述，并明确接口相关联各方职责的技术性文件。这一技术性文件就是“接口规范”。是进行系统接口管理的依据。一般接口规范的编制可以从初步设计阶段就展开，此时完成的接口规范还需要待施工图设计完成后进行进一步的细化，但是接口的数量一般不会有很大变化。接口规范的约束效力，应该通过建设单位的招标文件及合同文件来体现，将根据初步设计文件编制的接口规范目录放入招标文件及合同文件，使之具有与合同具有同等约束效力的文件，对接口相关联的各方具有强有力的约束效力。

接口规范的编制主要包括以下两个方面的工作:

1)编制接口矩阵表，图3为一个接口矩阵表的模型。系统接口矩阵表是查找系统之间有无系统接口的有效方法，在表的横栏及纵栏分别列出要查找的各系统及其子系统，然后选定某个子系统(如1.A)从左向右逐个检查，存在系统接口的位置作“√”标记，直到找出所有的系统接口。通过接口矩阵表找出系统接口后，还需要对每一个接口编制接口规范文件。

图3 接口矩阵表模型

2)编制接口规范文件。如前所述，接口规范中，与接口相关联的单位之间权责明晰、义务与利益相称，并且对签署文件的单位具有一定的约束效力，作为系统接口管理的技术性文件。接口规范一般包括接口示意图、接口说明表以及相关的技术参数等内容。限于本文主要讨论系统接口策划的内容，这里不对接口文件的编制细节做过多讨论，下面给出接口规范文件中接口示意图模型，见图4。可以看出，其实图4就是图1在实际工程应用中的表现形式。

图4 系统接口示意模型

3.4 关键系统接口策划

城市轨道交通工程的建设具有明显的阶段性，一般来说，可以划分为4个阶段:土建主体结构施工阶段、常规设备安装及公共区装修施工阶段、系统设备安装阶段、运营调试阶段，这里分别称为第一、二、三、四阶段。如前所述，各个施工阶段的界面往往是合同划分的界面，这些界面上的系统接口是需要建设单位组织管理的外部接口，因为这些系统接口对于各个阶段的顺畅过渡、衔接起到关键性的作用，对总工期控制具有里程碑意义，所以将这些系统接口称为关键系统接口。

以深圳地铁3号线工程为例，第一、二阶段的系统接口是土建施工单位(简称“土建单位”)的内部接口，第三、四阶段的系统接口主要是系统设备安装单位(简称“系统单位”)的内部接口，因此关键系统接口就是特指第二、三阶段的施工界面上的接口。

关键系统接口具有过渡性的特点，这一特点决定了关键系统接口要详细地描述前一合同单位的工程完成的程度，为下一合同单位提供进场条件。关键系统接口的定义，可以通过描述土建竣工程度和常规设备竣工程度(轨道工程可以按常规设备来理解)来实现。土建竣工程度分为三个层次:土建竣工程度一、土建竣工程度二和土建竣工程度三(分别简称“土一”、“土二”、“土三”);常规设备竣工程度分为两个层次:常规设备竣工程度一和常规设备竣工程度二(分别简称“常一”、“常二”)。系统设备合同单位具备进场施工的条件是，满足“土二”和“常一”的要求，公共区装修合同单位(简称装修单位)具备进场的条件是，满足“常一”的要求，具体的逻辑关系见图5。

图5 系统关键接口逻辑关系

通过关键系统接口的设置，并将竣工程度写入合同文件，这样首先使得相关承包商提前明白业主的总体安排，既了解自身各阶段的时间、空间任务，也清楚了与之相关承包商的关系;其次业主方也有了明确控制的节点，实现了对关键系统接口的控制，保证了工程建设中各个阶段的过渡顺畅。

4 结语

本文从接口的概念出发，以采用按系统划分的城市轨道交通工程接口分类标准为切入点，系统地研究了系统接口策划:

1)根据接口的分类标准和工程接口管理中需要解决的主要问题，给出了城市轨道交通工程系统接口的概念和特征。

2)参照实施策划中项目管理制度策划的概念，提出了系统接口策划的概念，并明确了系统接口策划的主要内容。

3)将以上理论应用于城市轨道工程，系统地分析总结了系统接口策划的一般原则和方法。本文提出了通过系统接口的划分和转移、建立分级协调会议制度、编制接口规范和关键系统接口策划4项原则和方法来实现系统接口策划，并结合深圳地铁3号线工程实例加以说明，对城市轨道交通工程的接口管理工作具有借鉴和参考意义。

［1］孙宁.城市轨道交通建设的工程接口管理［J］.城市轨道交通，2001(9):40-44.

［2］董向阳.地铁建设中的技术接口管理［J］.城市轨道交通研究，2003(3):16-19.

［3］吴涛，丛培经.中国工程项目管理知识体系［M］.北京:中国建筑工业出版社，2003.

［4］韩恩索.客运专线接口管理必要性及对策研究［J］.铁路通信信号工程技术，2009(4):31-33.

［5］深圳地铁3号线公司.深圳地铁3号线工程招标策划报告［R］.深圳:深圳地铁3号线公司，2006.

［6］深圳地铁3号线公司.深圳地铁3号线工程安装装修策划报告［R］.深圳:深圳地铁3号线公司，2008.

［7］吴乃安.武广铁路客运专线四电接口工程管理［J］.铁道建筑，2010(1):163-166.