北京城市轨道交通工程技术标准研究及规范编制

杨秀仁

(北京城建设计发展集团股份有限公司 北京 100037)

北京城市轨道交通工程技术标准研究及规范编制

杨秀仁

(北京城建设计发展集团股份有限公司 北京 100037)

结合北京市自2007年以来所开展的城市轨道交通技术标准研究工作，以及目前北京城市轨道交通发展所面临的主要技术问题，对北京地方标准《城市轨道交通工程设计规范》编制的基本原则、主要技术路线、所确定的主要技术标准及其创新性突破等方面的内容进行全面阐述。《规范》全面覆盖了所有30余个专业和系统，重点阐述在以人为本、提高运营效率，强化安全体系、防灾减灾，网络化及资源共享，节能环保以及总结以往工程经验等五大方面取得的创新成果。

城市轨道交通；北京地方标准；技术标准；设计规范；创新

1 北京城市轨道交通现状主要问题

北京城市轨道交通经历近50年的发展，目前已经拥有18条、527 km的运营线路，年运载乘客接近30亿人次，占全市公共交通总运量的46.7%，轨道交通在城市公共交通中发挥了极其重要的作用，大力发展轨道交通仍是今后北京治理交通拥堵这一“城市病”的重要举措。然而，当前所面临的各类问题已严重制约了北京轨道交通的健康发展。

1.1 运力不足，服务水平低

北京地铁的客运量与日俱增，据统计2014年4月30日的日客运总量达1 155.9万人次。在巨大客流压力下，各主要线路的运能已经满足不了实际客运的需求，车站和车厢内拥挤不堪，客运安全风险巨大，目前已有48座车站采取了常态限流措施。北京地铁换乘不方便也饱受诟病，与国外地铁有很大差距。由于受到建设条件、工程预留、施工工期和资金投入等诸多因素的制约，尤其是以往在换乘设计指标缺失和换乘设计理念落后的情况下，多数换乘站设置不合理，换乘不便捷，在扶梯、电梯及无障碍设施的设置等其他人性化服务水平方面也有待提高。

1.2 安全和防灾标准亟待完善

建设阶段安全事故频发，安全风险控制以及地下结构抗震、安全疏散、防灾报警、火灾扑救、信号控制等方面还有许多工作要做，需要进一步完善体系、明确指标和提升水平。

1.3 网络化资源共享，节能环保问题凸显

北京轨道交通已经进入网络化运营阶段，研究和解决网络化发展带来的一系列技术和资源共享新问题，是保障轨道交通可持续发展的关键。要实现节能环保，对于用能设备的系统节能标准、空调通风系统节能技术，以及线路通过敏感区段的环境保护等问题尚需解决和落实。

1.4 50年的经验教训不容忽视

北京地铁在运营中发现的一系列问题长期困扰着运营部门，其内容覆盖了客运安全、乘客服务、运营管理及各专业相关的种种技术问题，经常面临工程建设竣工后向运营部门移交困难的局面。

作为首都和国际化一流的大都市，经济社会发展对轨道交通的水平和应发挥的作用提出了更高的要求。北京有其特殊的经济、政治、自然和人文环境条件，GB 50157 《地铁设计规范》作为全国通用的基本标准与北京的发展目标和需求还有一定的差距，因此需从建设的源头解决问题，研究和制定新时期符合北京城市特点和发展要求的轨道交通工程技术标准迫在眉睫、意义重大。

2 规范编制技术路线

规范编制工作在北京市规划委和交通委的支持和组织下开展，遵循的基本原则是：以国家标准为基础，结合北京首都特点，贯彻安全可靠、以人为本、功能合理、经济适用、节能环保、技术先进、资源共享、管理便捷、可持续发展的方针，使北京城市轨道交通建设、运营和网络化适应新时期的发展需要。

2.1 围绕关键问题开展专题研究

围绕城市轨道交通发展的关键技术及目前行业和社会关注的热点、重点问题，组织开展了20多项专题研究工作，内容涵盖网络化、系统制式、运营模式、线路、建筑及结构技术、安全防灾、节能环保等多个方面。各项研究主要成果作为保障和提升北京城市轨道交通技术水平的重要支撑，为标准的制定奠定了坚实的基础，同时对科技成果落地及新技术的应用起到了积极的推动作用。

2.2 开展全国性的调研工作，总结经验教训

近年来，我国各大中城市的轨道交通发展迅猛，北京更是经过了近50年的建设和运营历程，在各个层面均有大量的经验和教训需要梳理、研究和总结，这对提升今后的工程建设质量和技术水平至关重要。为此，编制组深入设计院、建设管理单位和运营单位，开展了全国性的调研工作，并组织多场专题调研分析会，形成了共计4 058条意见和建议的《北京地铁既有线前期问题汇编》，对其中的问题认真研讨，并加以落实解决。

2.3 全面梳理各专业领域的规范标准

城市轨道交通工程有30余个专业和系统，仅地下结构专业，就涉及混凝土结构、钢结构、基坑支护、地基基础、岩土勘察等多个领域；建造技术有明挖顺作法、盖挖逆作法、盾构法、矿山法等多种工法之分，涉及的国家、行业和地方标准多达上百种，需要全面梳理，充分结合北京地区的工程地质和水文地质情况、环境气候条件，以及本地区的工程建设经验，统筹和细化相关技术内容，以提升北京地方标准的指导性和适用性。

2.4 规范编制的科学性和严谨性

城市轨道交通工程是一个系统庞大的公共基础设施，不仅技术复杂、标准高，而且建设周期长、投资大，一条20 km长的线路其建设周期约需要5年、投资200亿元左右。研究和制定城市轨道交通工程技术标准，需要深厚的技术积淀、丰富的经验积累以及长期的实践检验。从早期的《北京市城市轨道交通工程技术标准》(暂行)，到北京市DB 11/995—2013《城市轨道交通工程设计规范》的完成，历时8年之久，充分体现了技术标准研究及规范编制的科学性和严谨性。

3 主要技术创新内容

近40万字的北京市地方标准《城市轨道交通工程设计规范》全面覆盖了所有30余个专业和系统，是迄今为止本行业、甚至市政工程领域不可多得的一本综合性最强、分量最重的技术标准，并在多方面有突出的创新。

3.1 突破多项关键技术标准

1) 突破国家规范列车车厢内立席密度5～6人/m2的标准，与国际接轨，提出了4.5～5人/m2的标准，使乘车舒适度大幅度提高，并有效提升了列车的实际运能裕量，对从根本上改善北京地铁高峰期列车上和车站内的拥挤状况、有效抵御客流风险起到了重要的作用。

2) 突破国家规范对运营组织与运能设计的限制，将设计运输能力裕量指标由原来的5%～10%提高到15%～20%，不仅提高了系统运输能力和抗客流风险能力，而且提升了运营安全保障能力和网络化运营水平。

3) 首次提出了车站建筑分类、分级标准和车站通行、服务设施差异化设计标准；创建了定量的换乘车站功能评价指标体系、制定了根据车站分级确定的最小站台宽度以及出入口无障碍电梯设计标准；首次提出了换乘车站换乘效率指标，规定不同换乘方式的走行时间不超过1、3、5 min等控制性指标；提高了无障碍电梯和自动扶梯等通行服务设施的设计标准。体系填补了空白，标准高于国标，大大提高了车站综合服务水平，并降低了车站设施配置规模风险。

4) 首次提出了快线设计标准，对越行站及快慢车混合运营线路的技术条件进行了规定；首次提出了“信号限制速度”的概念，确定了与之相关的线路、限界、轨道等相应的设计标准，使最高运营速度在现状基础上可普遍提高5～10 km/h，大大提高了线路运营效率和服务标准。

5) 首次提出列车配置和车辆综合基地的规模设计标准，有效解决了网络化后初期客流增长过快导致车辆配备不足的问题。提出了初期配属列车数应满足3 min的行车间隔、检修车和备用车的总数量初期不宜低于总配属列车的20%及远期不宜低于15%、用地范围应按远期最大运营规模控制等要求。

3.2 强化安全体系，保障建设和运营安全

1) 建设阶段频发的安全事故触目惊心，往往造成巨大的经济损失和社会影响，设计作为龙头对工程安全风险控制的作用十分关键。本规范在编制中结合国内轨道交通工程安全风险控制领域的多项最新研究成果，将设计技术标准与安全风险控制要素进行对接，首次在规范层面对安全风险控制各项标准和方法进行了规定[1]，对有效开展工程建设安全风险防控意义重大。

2) 作为重要基础设施的城市轨道交通，其抗震防灾能力非常重要。目前，在地下结构抗震方面我国尚无统一和成熟的技术标准，结合相关研究成果，首次系统性地提出了轨道交通地下结构抗震设计和构造技术标准。提出轨道交通地下结构高于地面建筑的抗震设防目标，使地下结构抗震安全性和震后可修复性均得到提高，这一设防目标标准已被住建部颁布的《市政公用工程抗震设防审查技术要点——城市轨道交通地下结构篇》所采纳并在全国应用。

3) 防灾疏散是关系到乘客和设备安全的关键，在火灾工况下的乘客疏散、火灾扑救及设备防护等方面提出了严于国家标准的技术要求，部分指标与国际规范接轨。如：首次规定在车站站台火灾工况下疏散设施容量应满足所有乘客从楼扶梯口或通道口通过的时间不大于4 min、到达安全区时间不大于6 min的新标准；首次规定地下车站静止的扶梯可参加疏散，运行的下行自动扶梯不能逆转参加疏散；首次规定特种履带式消防车从出入口进入站内扑救，增强了消防扑救手段；首次明确区间轨道中心道床面作为乘客主疏散通道，明确了区间采用固定疏散指示标志的设置要求和做法，保障了乘客的疏散安全；首次明确了辅助疏散平台高度和边缘间隙等关键指标。

4) 首次规定了电气火灾报警系统全覆盖的设计原则和技术标准，为轨道交通防灾安全无死角奠定了技术基础。

5) 首次明确了在降级运行模式下的信号系统配置、区域控制方式及ATP(列车自动保护)系统等与行车安全和效率密切相关的关键性功能标准，在建设阶段的投资控制、运营期间的安全高效之间找到了最佳平衡点。信号系统高标准的配置确保在发生通信故障时也能实现3 min行车间隔的高效安全的信号控制，提高了系统抗风险和抵御大客流冲击的能力，在承受高密度、大客流的运营压力时，对快速形成缓解应急处置预案发挥了重要作用。

3.3 网络化和资源共享实现可持续发展

国内首次对北京轨道交通网络化问题进行了全面深入的研究，在网络化运营、网络资源共享、网络技术协调、网络运能配置等多方面提出了具体标准和要求，对北京轨道交通网络化进程和可持续发展起到了积极的推动作用。

1) 首次针对不同换乘方式和不同建设时序，系统提出了换乘车站自动售检票、通风空调、给水系统、综合监控等机电设备资源共享的设计要求。通过合理的资源共享，压缩建设规模与建设成本，有效解决分期建设带来的工程预留、设备招标、新旧线路衔接影响运营等网络化难题，实现了设备系统设计与建设和运营管理的最佳匹配。

2) 首次明确了网络、线路不同层面车辆综合基地的设置等级标准和车辆综合基地资源共享的设计要求，提出对于停车场、车辆段和车辆厂3个不同等级的车辆综合基地，明确在线网层面实现厂修共享、线路层面实现架修共享；其各项设施的配置应根据线网规划、既有基地配置状况、选址条件、车辆和运营条件等因素综合确定，充分体现网、线不同层面的功能、设施、城市资源共享理念，可更好地适应北京轨道交通车辆维修的需求。

3) 首次提出控制中心在轨道交通线网中的功能定位和职责，以及控制中心资源共享的设计标准。标准规定：控制中心应接受北京市轨道交通指挥中心的指挥、协调和管理，控制中心应为指挥中心提供必要的线路信息和数据，对建立北京轨道交通大数据平台起到了促进作用。同时规定各线控制中心设置应遵照统一规划和资源共享的原则，各专业系统的设备、电源、网管设施宜集中设置，从而实现设置标准的统一，为控制中心的集约化建立创造了条件。

4) 首次提出了轨道交通电力资源与地区用户共享的设计标准，节省了城市土地资源；对通信信号系统传输、无线、公务电话、光缆网等提出网络化要求，提出视频监视与公安通信系统合并建设、换乘站通信设备资源共享、地下公共通信系统引入等要求，全系统配置技术先进、经济合理，极大地降低了建设和运营维护成本。

3.4 注重节能环保，促进健康发展

1) 紧密结合北京的气候特征及轨道交通工程特点，针对主要用能设备系统，从暖通空调设计参数的确定、冷热源设计、设备选型、管道设计、运行模式、系统控制、车辆综合基地污水与废水再生回用、太阳能热水利用等众多方面提出节能设计标准，同时提升了隧道风机、冷水机组、水泵、多联分体空调、锅炉等系统主要设备的能源效率等级标准。

2) 基于北京市科委关于城市轨道交通空调通风系统节能技术的研究成果，首次提出了多项节能新技术的设计原则和标准，包括可节能20%以上的大型直接蒸发式空调系统、通风空调系统集成技术[2]、屏蔽门车站单活塞风道技术、电气设备房间冗余空调技术等。

3) 对于地上线路敏感区的环境保护，提出了用“噪声限值控制标准”代替传统的“防护距离控制标准”的新理念，不仅能充分发挥新技术带来的环保效益，而且有力地促进了轨道交通低噪声车辆、轨道、桥梁结构、高性能隔声屏障等高新产业的发展，带动了产业升级。

4) 提出的多项节能环保标准填补了国内城市轨道交通设计规范的空白，例如：地铁轨道减振产品的使用规定、地上车站围护结构的热工指标、供电系统节能减排措施，引导工程建设应用绿色能源，降低化石类能源的占比，减少大气污染物排放。

3.5 总结经验，提高建设水平和工程质量

1) 地下结构施工难度大、风险高，新技术的创新探索和应用至关重要。经过多年的研究和实践，我国地下结构建造技术已居国际领先水平，尤其是浅埋暗挖新技术[3]，由于其在有效减少施工对道路交通和环境噪声与扬尘污染的影响、有效避免地下管线和地面建造物的拆迁等方面具有明显的优势，已在北京轨道交通建设中广泛应用，但对这些新技术标准并未形成统一的体系。

通过总结和新技术研究，首次提出了大型地下车站分部开挖法、洞桩柱逆作法、一次扣拱法等一系列浅埋暗挖技术的设计方法和技术标准[4]，对今后的工程建设具有重要指导作用，也为地下工程领域的科技发展作出了重要贡献。

2) 从优化和提升线路条件及方便轨道养护和运营管理角度出发，提出了多项新的线路设计技术指标。包括：线路平面曲线左偏和右偏相差较大时宜设置车辆掉头线或回转线；长大坡段不宜与平面小半径曲线重叠；整体道床曲线半径400 m以下地段宜避免竖缓曲线重叠；圆曲线半径小于400 m时宜以10 m的倍数取值加大曲线半径；正线之间应根据工程维修车辆、磨轨车过轨的需要，设置不同车辆和供电制式的线路之间的联络线，等等。

3) 针对既有线路运营反馈问题，首次全方位提出了通风空调机房防水、机房设备吊装方式、空调设施冬季防冻、冷却塔安全防护、室外设施防盗等一系列与运营维护管理密切相关的设计标准。

4) 明确了适合北京轨道交通车辆检修采用的定检标准。国家标准《地铁设计规范》[5]以德国所提供的广州地铁车辆的检修制度为基础制定的相关标准并不符合北京的实际情况，通过调查和总结北京多年的运营经验，结合网络化运营管理的实际需求，提出了适合北京轨道交通车辆的维修等级、定检标准，为确定车辆综合基地的各设施规模提供了依据。

5) 为保障运营安全、方便管理、提高效率，明确了露天折返道岔、车场线咽喉区道岔应设置融雪装置的规定；明确了线路过渡段位于长大陡坡地段应采取防雨雪措施的规定；明确了路基养护机械作业平台的设置要求；规定了高架区间桥梁支座等构件的安装、检修和更换设计原则；增加了桥梁检修车，等等。

6) 结合北京地区工程地质和水文地质条件，在充分调研运营线路地下钢筋混凝土结构环境特性的基础上，首次在国内城市轨道交通建设技术标准中提高了永久结构受力裂缝控制标准，提出与地下水、土接触并有自防水要求的混凝土构件，其表面最大裂缝宽度限值应取0.2 mm，此标准小于国家0.3 mm的标准，确保百年工程的建设质量和耐久性。

4 结语

北京市地方标准《城市轨道交通工程设计规范》[6]已于2014年1月颁布和执行，并在国内引起了巨大的反响，不仅为全面提升北京轨道交通工程建设质量和水平提供了全方位的技术保障，同时对解决全国各大城市在轨道交通发展过程中所共同面临的各类问题具有重要的指导作用，为我国城市轨道交通的健康发展和行业的科技进步作出了重大贡献。

[5] GB 50157—2013 地铁设计规范 [S].北京: 中国建筑工业出版社, 2013.

[6] DB 11/995—2013城市轨道交通工程设计规范 [S].北京: 北京市城乡规划标准化办公室, 2013.

(编辑：曹雪明)

Research on Technical Standards and Code for Beijing Urban Rail Transit Engineering

Yang Xiuren

(Beijing Urban Construction Design & Development Group Co., Ltd., Beijing 100037)

urban rail transit; local standards of Beijing Municipality; technical standard; code for design; innovation

杨秀仁，男，大学本科，总工程师，教授级高级工程师，从事城市轨道交通工程设计研究工作，yangxr@buedri.com

北京市规划委、北京市质量技术监督局(京质监标发(2011)74号)

U231

A