城市轨道交通地下车辆基地的实践

刘 京 王宇彤 刘健红

(北京城建设计发展集团股份有限公司 北京 100037)



城市轨道交通地下车辆基地的实践

刘 京 王宇彤 刘健红

(北京城建设计发展集团股份有限公司 北京 100037)

北京焦化厂车辆段作为北京第一个大型轨道交通地下车辆基地，在提升土地价值、协调城市面貌、改善周边交通等方面做了有益的尝试。阐述了北京焦化厂车辆段的设计模式与特点，并分析了建设地下车辆基地的制约因素与解决方案，提出地下车辆基地要根据城市发展的整体规划与经济发展水平，因地制宜地进行建设，且应与物业开发同步设计、建设，才能达到综合效益的最大化。 关键词 城市轨道交通；地下车辆基地；绿色工业建筑；土地集约化利用；物业开发

随着城市的扩张与发展，有些城市轨道交通车辆基地已经处于城市副中心或城市重要发展区域，而作为工业建筑的车辆基地不论从体量、建设强度以及外观方面都与现代化城市发展格格不入，为解决这些问题，建设者们做了很多努力与尝试。早期以日本、中国香港为代表的土地资源相对紧缺的城市，车辆段综合开发以“集约化利用”为主导，且开发形式较为多元化[1]。日本的主要做法为：通过采取一定的技术手段，对车辆段自身属性或用地规模进行有效控制，并兼顾综合利用，达到了“双集约”的效用[2]。

我国内地车辆段综合开发起步较晚，尚处于探索阶段。目前以地面车辆段为主，目前已建成的地下及高架车辆段案例较少[3]。北京焦化厂车辆段作为北京第一个大型 轨 道 交通地下车辆基地，在城 市 空 间 综合利用、协调城市面貌、改善周边交通等方面做了很多有益的尝试。

1 项目综述

1.1 项目概况

焦化厂车辆段位于北京市东南部原北京焦化厂用地内，是7号线唯一的车辆段，车辆段总用地面积24.57 hm2(含代征绿地、道路等用地面积10.52 hm2)，车辆段总建筑面积20.46万m2(其中地上2.36万m2;地下18.1万m2)。焦化厂用地北侧为已建成居住区，南侧规划有工业遗址公园与开发强度较高的商务办公区。

车辆段主要功能区位于地下，包括停车列检库(停车48列位)、联合检修库、不落轮镟库、洗车库、平板车库等，其中停车列检库上部建设办公楼及配套小汽车停车场；联合检修库屋顶设计为绿化屋面，供厂区人员使用；地面部分包括信号楼、公安派出所、司机公寓及综合维修楼，形成独立的厂前区；试车线则位于基地北侧的市政道路下。基地中部为咽喉区镂空段，上部设计为地铁主题文化公园(见图1)。

焦化厂车辆段的物业开发分为落地开发与盖上开发(主要在停车列检库上部)两个部分，落地开发限制条件较少，功能定位为商务办公区，沿出入段线设置商业街；盖上物业设置写字楼、商业配套等非敏感公建类建筑，其中办公部分为4栋80 m高写字楼，分别为甲级办公、创客办公两种产品类型，可满足不同层次的企业办公需求；在高层办公楼的裙房部分设置2层的配套商业。在办公楼及配套商业北侧布置配套小汽车停车库(见图2)。

因项目紧邻地铁车站及公交枢纽，有着得天独厚的公共交通出行优势，同时为了倡导绿色出行的理念，适当缩减小汽车配套的规模，使开发价值最大化。

图1 焦化厂车辆段总图(地面)

图2 车辆段上盖开发表现图

1.2 项目建设过程

2009年底，北京市规划委对北京焦化厂区域145 hm2用地规划设计进行国际招投标，其主要功能包括文化产业区、中央商务区及地铁车辆基地三大部分。此规划设计充分考虑了保留原工业文化遗产、区域交通体系、周边开发环境以及此区域在未来作为副CBD的高密度开发的状况，建议将车辆段设置于地下。从城市发展的角度看，车辆段的地下化对城市空间是十分有利的，但这种将多种功能的大型车辆基地置于地下的做法，在具体实施过程中难度较大，主要问题是如何保证地下车辆 基 地拥有良 好 的工作环境，同 时 协 调

与物业开发产生的矛盾。经过多次方案的修改完善以及初步设计调整，设计满足了车辆段运营与物业开发的双重需求，2014年底工程竣工验收并投入使用运营。

2 设计特点

2.1 地下车辆基地与物业开发共生

车辆基地与物业开发的共生是一个平衡利弊、互相协调的过程，整体设计满足了双方的不同需求。一方面，车辆基地位于地下，会给地面开发带来良好的环境与发展空间。焦化厂车辆段设计首先进行了用地分析，选取了车辆基地最节省用地的布局，停车列检库与联合检修库并列布置，不落轮镟库、洗车库、平板车库等布置在进库轨道两侧，车辆段用地仅占用了原规划用地的3/5，剩余的用地可以进行落地开发，节约了大量开发部分的建设成本(见图3)；另一方面，多功能的混杂会影响车辆基地的运营功能与工作条件，为改善车辆基地的条件，地面物业开发让出一定的空间开设下沉广场，均布的采光通风口为地下空间带来自然的环境，同时将人员较多且长时间停留的用房(信号楼、综合办公楼、司机公寓、段公安楼)置于地上，形成相对独立的院落。

图3 地下车辆基地布局

除了布局上的相互融合，在结构上也做了一体化的设计。高层办公楼为19层钢框架—支撑结构(柱距为6.6 m)，下方为停车列检库(柱距为13.2 m)，由于平台上、下两部分的柱距不同，且不允许在垂直于轨道的方向设置支撑构件，所以在设备夹层内设置钢桁架转换结构，将平台以上不能落地的钢柱、钢支撑的内力通过转换结构有效地传递给底层的柱，平行轨道方向的支撑经过列检库层落地。在垂直轨道的方向，因列检库为纯框架体系，结构的冗余度较低，为了提高结构在地震作用下的性能，采用钢骨混凝土柱，并适当提高抗震性能目标，确保结构在地震作用下安全、可靠。由于开发部分与车辆段建设不同步，所以在平台位置预留了1 m高的柱头，便于以后开发建筑对接。

在结合了车辆基地与物业开发的需求基础上，还有很重要的一点就是二者之间的物理分隔。车辆基地需要严格的安全管理，包括办公区封闭管理、防止高空抛物、建设时序等问题，因此在设计中会设置明确的物理分隔，包括管线、平台排水及设备用房的专属化。焦化厂车辆段通过在停车列检库及上盖开发建筑之间设置夹层，作为各类设备管线转换、进出室外管线使用，同时也作为结构转换的空间，简化了车辆段与物业开发的接口关系，明确了各自的管理界面，从而满足了地铁车辆段建设的安全、工期时序、运营等要求。

2.2 绿色工业建筑

车辆基地作为大型工业建筑，与其他民用公共建筑相比较，从功能需求、使用性质、使用条件上都不尽相同，绿色建筑措施也有很多不同。焦化厂车辆段在绿色建筑方面做了一些对工业建筑更有针对性的创新研究。

2.2.1 节约土地资源

焦化厂车辆段是一座大型地下车辆基地，承担了7号线全部停车、列检与架、定修工作，原可研方案用地是32 hm2，通过梳理行车流线，紧凑布局各功能区，最终车辆段总用地面积为24.6 hm2(含代征道路、绿地用地),建设用地仅为14.05 hm2。

由于车辆段采用地下布局，且与盖上开发、周边开发紧密结合，与地面车辆基地的盖上开发相比较，减少了大量平台高差之间的交通用地，结构也更经济合理，适于建设高层开发，为城市增加了超过40万m2的开发面积。

2.2.2 节约能源

在工业建筑中,节约能源与普通民用建筑节能不同,首先需要分析厂区的人员分布、工况需求、能源需求,从需求入手提出能源方案。地下厂区空间分为长时间值守与短时间停留两类，对于长时间值守的房间要做好保温及空调设施，对短时间及局部使用等工况房间采用低温运行、局部空调的方式。在通风采光方面，设计从总体布局开始，采用开口段及均布采光口的方式将自然光引入，减少照明用电；同时，还要考虑在夏季与过渡季充分通风，减少空调负荷(见图4)。

图4 地下空间通风采光示意

2.2.3 太阳能热水

太阳能是可再生能源，在民用建筑中已经广泛运用，并取得了很好的节能效果。在车辆段的功能用房中，根据用水需求分析，司机公寓需要大量生活热水，因此在司机公寓楼顶设计了太阳能热水系统(见图5)。

2.2.4 屋顶绿化

联合检修库由于大跨度、安装吊车等基础条件，上部不宜设置大荷载，同时为了增加绿化面积，在联合检修库屋顶不再设置开发功能，而是修建了屋顶花园。屋顶花园采用薄型、轻质种植土减少了整体荷载。屋顶绿化的修建不仅可以给使用者提供室外活动空间，也增强了屋顶的保温性能，降低了热岛强度。

图5 司机公寓上的太阳能集热设施

2.3 消防设计

由于焦化厂车辆段主要用房设置于地下，因此消防是设计的难点，设计中主要从总图布局、库房消防设施两个方面来解决消防问题。

2.3.1 总图布局

参照现有防火规范规定，地下戊类仓库的防火分区是1 000 m2/个，即使参照地下停车场的要求，每个防火分区的面积在加设喷淋的情况下要控制在4 000 m2以内，每个防火分区需设2个出入口，由于地下厂段总建筑面积达18.1万m2，按此防火分区要求整个地下厂区将开设80多个出入口，对地面交通干扰太大，也不利于车场的安全与管理。

设计首先从总图入手，通过设置开口段，将地下厂区开敞化，使地下库外空间达到消防安全区的要求，库内直接向库外安全区疏散(不用疏散到地面)；在主要库房(停车列检库及联合检修库)周围形成消防环路，消防车可直接进入地下进行消防扑救。

2.3.2 库内消防设施

停车列检库是车辆段内最大的单体建筑，由停车、列检库、附属用房组成；主库长345 m，宽154.2 m，建筑面积达到56 386.7 m2，建筑高度为11.8 m；停车列检库主库按每股道停放2列车设计，共停放48列车。因库体超大、超长且位于地下，所以开展了消防性能化专项研究，停车列检库按7个防火分区考虑，其中，停车部分划分为4个防火分区，分别在库中平行于轨道方向设1道防火墙，垂直于轨道方向设2道高压细水雾进行分隔；附属用房与停车部分以防火墙隔离，按正常防火分区划分，共设3个防火分区(见图6)。

图6 停车列检库防火分区示意

2.4 创造良好的工作环境

如何保证车辆段工作环境的品质也是地下车辆基地的设计重点，在此项目中充分考虑了各类环境需求。首先在布局中，并不是将所有功能用房全部置于地下，而是将办公、住宿等长时间使用的用房布置在地面，将停车、洗车等人员少、停留时间短的用房设置在地下，联合检修库是员工工作时间相对较长的库房，其屋顶高出地面约5 m，两侧开启高侧窗，顶部结合绿化开设采光天窗；其次，尽量改善地下空间环境，通过开敞段的均匀分布，保证大库边长的1/2都有室外采光，大库顶的均布天窗也让大库内部更显明亮；此外，通过地铁主题公园、屋顶花园的修建也给车辆段的工作人员带来良好的休息空间(见图7)。

图7 建成后效果(地下室内工作空间)

2.5 色彩在地下建筑的尝试

良好的色彩环境给人以美的精神享受，能促进人体的生理健康。在现代化的工业企业中，工业建筑正确的色彩调节创造了舒适的劳动条件和美化的生产环境，提高了劳动生产率，保证了生产的安全。工业建筑上的色彩设计具有重要的意义，因此焦化厂车辆段把色彩设计作为建筑设计的有机部分。

设计中选取橙色、绿色、蓝色作为三原色，通过分析不同的颜色特征对应不同的建筑功能，在建筑的视线高度内进行色彩设置。橙色，明度高，视觉效果好，常用作警告色，在项目中运用于停车列检库；蓝色，给人以凉爽、纯洁的感觉，在项目中运用于联合检修库、洗车库；绿色，喻意新鲜和希望，给人以安全感，在项目中运用于组合库、静调库(见图8)。

图8 外墙色彩

通过色彩的运用，给沉闷的地下建筑穿上了靓丽的外衣，创造了舒适愉快的工作环境。色彩设计对于地下车辆段而言，显示了非同一般的意义。

2.6 管线总体规划

地铁地下车辆段相对于地上车辆段有着更为复杂的管线分布，同时因为地下车辆段采用混凝土筏板基础，传统车辆段室外管线覆土直埋的方式也变得不可行，因此统筹考虑车辆段“室内、室外”、“天上、地下”的管线分布，协调管线与结构基础的关系，对于地下车辆段设计也是尤为重要的一个环节。

对于焦化厂车辆段而言，在综合考虑了各专业管线特点、与结构之间关系的前提下，本着节省工程造价的原则，对管线规划自下而上提出了以下的处理原则：

对于尺寸较大、数量较少的供电管沟、信号管沟、水暖管沟等，采用在结构底板局部拉槽设置管沟、布设管线的方式解决；对于尺寸较小、数量较多的排水沟、供电管沟、信号管沟、水暖管沟等，采用在轨面和结构底板之间设置垫层，在垫层内布设管沟、管线的方式解决；可以沿结构侧墙敷设的管线通过在侧墙设置支架的方式解决；其余管线考虑敷设在结构顶板下方，设置综合支吊架系统，综合解决各专业管线敷设(见图9)。

图9 库内外管线敷设

通过在设计阶段就缜密考虑管线排布，使得在建设阶段管线安装有序、经济、合理。而外露在顶板下方的整齐、有序列的管线，也成为地下车辆段建筑的一道靓丽风景。

3 地下车辆基地对城市发展的影响

3.1 提升土地价值

车辆基地规模较大，厂房及生产用房单体建筑较多，传统车辆基地建设需占用大量城市土地，这与日益紧缺的城市土地资源间产生了难以调和的矛盾。车辆基地位于地下，并与城市空间一体化建设，立体化发展是解决目前城市面临的土地资源紧张、土地利用率不高问题的主要途径。

3.2 优化城市面貌

以往的车辆基地中停车库、联合检修库、洗车库等都是地面单层建筑，除了封闭式的厂房外，轨道、信号灯设备都是开敞设置，总体形象很难与城市环境相融合，对城市周边开发也会带来不利影响。

地下车辆基地与城市空间一体化建设将轨道、厂区置于地下，地面更注重开发的品质与景观设计，总体形态与其他城市形态无异，实现建筑设计与自然环境的完美结合，可改善城市的环境。

3.3 改善周边交通

传统的地面车辆基地，由于地铁从地下爬升到地面所需用地、试车线的长度要求以及建设规模的需求，往往使得一个地面车辆基地用地在15～30 hm2之间，通常车辆段(含试车线)的长边会达到1.5 km，按现在城市300～500 m道路间隔计算，会阻断2～4条城市道路，打断了城市总体规划格局的城市路网，对于周边区域交通与市政设施影响较大。

焦化厂车辆段地下车辆基地的主体建筑均置于地下，使城市地面道路格局得以保留，适宜的街区尺度也为周边开发带来了便利条件(见图10)。

图10 焦化厂车辆段上部路网分析

4 制约地下车辆基地发展的因素与解决方案

地下车辆基地对于土地集约利用、改善城市风貌、优化城市格局等有着显而易见的优势，但选用地下车辆基地形式有几项重要的制约因素在前期决策阶段要充分考虑。

4.1 开发政策

综合开发是在轨道交通用地上进行，需与当地的土地、规划等相关主管部门协调建设模式。对于城市轨道交通用地，既要考虑轨道交通主体建设与站场周边商业性开发的区别，分类实行划拨供地和有偿使用，又要考虑站场综合开发利用与轨道交通主体建设的内在关联，更要考虑发挥市场在土地资源配置中的决定性作用，防止造成开发主体的唯一性和排斥市场竞争[4]。

4.2 工程造价

相比传统的地上车辆基地，地下车辆基地会带来工程建设成本的增加，额外产生的工程投资必然要通过综合开发利用产生的收益来进行平衡，所以在决定建设地下车辆基地前，必须先规划综合开发利用的模式、确定建设规模等，做好经济测算。

4.3 建设周期

相比传统的地上车辆基地，地下车辆基地建设周期延长，而轨道交通项目通常总体建设周期紧张，通车运营时间节点控制严格，所以在决定实施地下车辆基地的初期，要统筹考虑全线的建设周期，以免因为单个工点影响全线的通车运营。

4.4 安全问题

相比传统的地上车辆基地，地下车辆基地需要增加消防、防排水等专项设计。通常地下车辆基地的消防设计不能完全按现行地下消防规范执行，需要进行消防性能化设计，也要增加一定的设计时间。根据性能化要求，采用耐火极限满足消防要求的结构顶板作为上部物业开发的疏散平台，用作上下部分的分隔[5]；而防排水设计对于地下车辆基地而言尤为重要，特别是在南方多雨的地区与土质疏松的地区，要根据不同的项目特点进行专项设计，以杜绝隐患。

4.5 工作环境

相比传统的地上车辆基地，地下车辆基地封闭、没有侧向开窗条件，因此，提升车辆基地工作人员的工作环境品质，需要通过专项设计解决地下空间的自然采光、通风等问题，合理的场地布局、采光通风口设置是改善工作环境的关键。

5 结语

随着轨道交通事业的迅猛发展，轨道交通与城市发展的协调关系越来越受到重视，目前已经提升到国家层面[6]。车辆基地综合开发在保持自身封闭特性的同时，复合了多样化的城市功能。复合式隶属于当代城市综合体建设范畴，是今后车辆段综合开发的一大主要功能定位趋势[7]，地下车辆基地相比地上车辆基地，在土地集约利用、城市面貌、交通等方面对城市发展更具优势，但由于建设成本、建设时间、消防等方面的问题，地下车辆基地要根据城市发展的整体规划与经济发展水平，因地制宜地进行建设，且应与物业开发同步设计、建设，才能达到综合效益的最大化。

[1] 杨华，张春晓.城市轨道交通车辆段综合开发规划设计初探[J].南方建筑,2016(1)：115-122.

[2] 渡边晴朗.名古屋市营地下铁の概况[J].铁道土木,1983(2):17-25.

[3] 廖永林，雷爱先.城轨车辆段综合开发利用节地研究[J].中国土地,2015(3)：18-21.

[4] 闫雪燕，崔屹，付勇.城市轨道交通车辆段物业开发研究[J].都市快轨交通，2014，27(6)：31-35.

[5] 纪诚，金山.城市轨道交通车辆段综合利用操作模式创新[J].都市快轨交通，2014，27(1)：28-32.

[6] 陈丽君.城市轨道交通站点功能定位方法研究[D].南京：东南大学，2009.

(编辑：郝京红)

Practice of Underground Vehicle Base for Urban Rail Transit

Liu Jing Wang Yutong Liu Jianhong

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

As Beijing's first large underground vehicle base for urban rail transit, Jiaohuachang vehicle base made a significant attempt in the comprehensive utilization of urban space, coordination with city appearance，update the surrounding traffic and so on.The paper describes the design pattern and characteristics of Jiaohuachang vehicle base, and analyzes the constraints and solutions for the development of underground vehicle base.The authors put forward that the maximum comprehensive efficiency could be obtained considering the synchronized design and reasonable construction with the property development in terms of the overall planning of urban development and the level of economic development.

urban rail transit；underground vehicle base； green industrial building； intensive land use；property development

10.3969/j.issn.1672-6073.2016.06.007

2016-09-25

2016-11-30

刘京，女，教授级高级工程师，副总建筑师，长期从事地铁一体化开发的研究与设计工作，jingliucom@126.com

U231

A

1672-6073(2016)06-0031-06