上海市軌道交通浦江線工程建設(shè)實(shí)踐

張家慶 陳麗峰 鄭 亮

(上海黃浦江大橋建設(shè)有限公司，200090，上海//第一作者，工程師)

1 工程概況

上海市軌道交通浦江線工程(又名8號(hào)線三期)位于上海市閔行區(qū)浦江鎮(zhèn)內(nèi)，線路全長6.6 km，均為高架線，共設(shè)6座車站。線路起于匯臻路站，并預(yù)留進(jìn)一步向西延伸的條件；終于沈杜公路站，與上海軌道交通8號(hào)線沈杜公路站實(shí)現(xiàn)站內(nèi)換乘。浦江線工程設(shè)車輛基地1處，控制中心位于車輛基地內(nèi)。其線路走向如圖1所示。浦江線通過與上海軌道交通8號(hào)線的駁接，大大方便了浦江鎮(zhèn)多個(gè)大型居住區(qū)居民的出行。

圖1 上海軌道交通浦江線工程線路走向示意圖

浦江線屬中運(yùn)量線路，是上海市首次采用膠輪路軌的全自動(dòng)無人駕駛的自動(dòng)旅客運(yùn)輸(APM)系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用電力牽引，配置橡膠輪胎支撐在軌道面上運(yùn)行；車輛底部設(shè)置特殊的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，確保車輛沿著軌道中心運(yùn)行；此外，該系統(tǒng)可靈活配置列車的編組[1]。

與北京首都國際機(jī)場內(nèi)旅客接駁系統(tǒng)和廣州珠江新城軌道交通系統(tǒng)不同，本工程首次將膠輪路軌APM應(yīng)用到既有地鐵線客流走廊的延伸服務(wù)中，靈活構(gòu)建了郊區(qū)新城與中心城之間的交通聯(lián)系，豐富了城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)層次，有效發(fā)揮了網(wǎng)絡(luò)末端集散效益。

2 系統(tǒng)制式選型

2. 1 制式選型的技術(shù)指標(biāo)

上海軌道交通骨干網(wǎng)絡(luò)已基本形成。后續(xù)建設(shè)的外圍線路，應(yīng)充分考慮線路功能的差別、環(huán)境影響的不同、客流規(guī)模及出行特征的差異、運(yùn)營方案的不同，以及項(xiàng)目全壽命周期成本等因素，采用適合環(huán)境和客流特點(diǎn)的系統(tǒng)制式，保證系統(tǒng)制式選擇的經(jīng)濟(jì)性與合理性，以實(shí)現(xiàn)整個(gè)軌道交通網(wǎng)絡(luò)中不同系統(tǒng)制式各盡所能、優(yōu)勢互補(bǔ)。根據(jù)線路規(guī)劃要求，本工程以下述技術(shù)指標(biāo)為目標(biāo)進(jìn)行制式選型[2]：

1) 運(yùn)能需求：遠(yuǎn)期高峰高斷面單向客流為1.41萬人次/h。

2) 技術(shù)需求：高架全封閉專用路權(quán);最小曲線轉(zhuǎn)彎半徑60 m，最大爬坡能力60‰；可靈活編組；平均旅行速度≥30 km/h，單程旅行時(shí)間15 min內(nèi)。

3) 環(huán)境需求：運(yùn)行振動(dòng)與噪聲低;高架線路與沿線居住環(huán)境相協(xié)調(diào)，可以順利通過環(huán)評(píng)。

4) 成本需求：全壽命周期成本相對(duì)合理，可分階段實(shí)施國產(chǎn)化。

5) 發(fā)展需求：符合標(biāo)準(zhǔn)適度、方案簡潔、投資合理、工程影響小、服務(wù)功能好等技術(shù)發(fā)展要求。

2. 2 制式選型的綜合考量

2. 2. 1 客流預(yù)測及其特征

浦江線工程具有明顯的中運(yùn)量客流特征，主要用以承擔(dān)上海軌道交通8號(hào)線末端客流集散。浦江線的功能定位與城市軌道交通骨干線路不同，屬于城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)中的接駁線。在國外，類似項(xiàng)目有新加坡的武吉班讓線、盛港線和榜鵝線等。根據(jù)客流預(yù)測，本工程初、近、遠(yuǎn)期高峰高斷面單向客流量分為0.81萬人次/h、1.12萬人次/h、1.41萬人次/h。如果采用既有地鐵制式進(jìn)行線路延伸，勢必造成運(yùn)能的浪費(fèi)，且在技術(shù)需求上難以滿足。因此，浦江線在運(yùn)營初期配置了4輛固定編組共計(jì)11列車靈活運(yùn)營，在終點(diǎn)站與軌道交通8號(hào)線接駁，可更好地適應(yīng)本工程中運(yùn)量的客流需求。

2. 2. 2 環(huán)境影響

本工程所在區(qū)域除位于浦星公路、三魯路和魯南路旁的第一排住宅可執(zhí)行4類區(qū)標(biāo)準(zhǔn)外，其他均執(zhí)行2類區(qū)標(biāo)準(zhǔn)。因此，選擇噪聲源強(qiáng)值較低的橡膠輪與高強(qiáng)度混凝土走行面系統(tǒng)，對(duì)環(huán)境友好，能滿足環(huán)境影響評(píng)價(jià)的需要[3]。

2. 2. 3 運(yùn)營組織

本項(xiàng)目對(duì)運(yùn)營靈活性有較高要求。根據(jù)現(xiàn)狀及規(guī)劃，浦江鎮(zhèn)大型居住區(qū)將有大量通勤人口導(dǎo)入，他們工作崗位多在中心城區(qū)，早晚高峰時(shí)段客流較大，平峰時(shí)客流較小。因此，宜采用能夠靈活運(yùn)營的軌道交通系統(tǒng)，以適應(yīng)線路高峰與平峰時(shí)段客流差異較大的特點(diǎn)，降低運(yùn)營成本。

2. 2. 4 沿線開發(fā)

本工程沿線建成多個(gè)居民住宅區(qū)，但仍有較多尚待開發(fā)地塊。APM具有編組小、曲線半徑小、爬坡能力強(qiáng)等特點(diǎn)，可縮小車站規(guī)模、減少區(qū)間對(duì)地塊的切割，從而降低工程造價(jià)、減少動(dòng)拆遷量，有利于未開發(fā)地塊的綜合利用。

綜上所述，浦江線工程采用膠輪路軌APM連接8號(hào)線沈杜公路站，通過對(duì)沈杜公路站的改建、擴(kuò)建和新建，實(shí)現(xiàn)了站廳內(nèi)便捷換乘。兩線采用不同運(yùn)營模式獨(dú)立運(yùn)營，8號(hào)線橫貫中心城區(qū)，串聯(lián)人民廣場、南京路、世博園區(qū)、黃興公園等多個(gè)商業(yè)中心和大型客流集散點(diǎn)，而浦江線則以服務(wù)沿線居民通勤為主。功能互補(bǔ)的兩線可以更好地適應(yīng)各自客流特點(diǎn)，提高了運(yùn)營效益和效率。

3 項(xiàng)目關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)

在2014年7月浦江線工程取得的工程可行性研究報(bào)告批復(fù)中，確定了工程的建設(shè)規(guī)模，明確了采用膠輪路軌系統(tǒng)制式。為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)高度集成的無人駕駛功能，充分學(xué)習(xí)國內(nèi)外APM建設(shè)管理模式的經(jīng)驗(yàn)，項(xiàng)目最終確定了膠輪路軌APM核心機(jī)電系統(tǒng)及集成招標(biāo)項(xiàng)目的模式。通過創(chuàng)新性的兩階段招投標(biāo)模式，項(xiàng)目于2015年初確定了以車輛、信號(hào)及系統(tǒng)集成等行車相關(guān)專業(yè)組成的核心機(jī)電總承包聯(lián)合體。

技術(shù)方案確定后，項(xiàng)目開始了初步設(shè)計(jì)文件的編制，并于2015年5月取得了初步設(shè)計(jì)的批復(fù)。本工程于2015年12月正式開工建設(shè)，經(jīng)歷1年的土建施工后，2016年12月，6座車站及其區(qū)間土建結(jié)構(gòu)完成，停車場具備停車功能。2017年1月，首列車通過公路運(yùn)輸?shù)诌_(dá)上海浦江鎮(zhèn)車輛基地，同年5月全線送電完成，6月開始上線動(dòng)車信號(hào)調(diào)試。2018年1月，系統(tǒng)綜合聯(lián)調(diào)完成并開始空車試運(yùn)行演練，3月取得了信號(hào)試運(yùn)營載客安全證書及核心系統(tǒng)安全認(rèn)證，并順利通過了試運(yùn)營基本條件專家評(píng)審。浦江線于2018年3月31日正式載客試運(yùn)營。

浦江線工程歷經(jīng)2年多的建設(shè)，完成了從開工建設(shè)到交付運(yùn)營的建設(shè)歷程，是上海首次實(shí)現(xiàn)一次設(shè)計(jì)、一次安裝調(diào)試、一次全功能開通全自動(dòng)無人駕駛(UTO)系統(tǒng)的軌道交通線路，其建設(shè)周期在國內(nèi)外同類項(xiàng)目中歷時(shí)最短。

4 工程建設(shè)管理特點(diǎn)

4. 1 創(chuàng)新的項(xiàng)目管理模式

根據(jù)本項(xiàng)目任務(wù)重、工期緊、系統(tǒng)集成度高、可借鑒經(jīng)驗(yàn)少等特點(diǎn)，建設(shè)單位采用了全新的建設(shè)管理模式。

在招投標(biāo)階段，為減少系統(tǒng)接口管理，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高度集成，項(xiàng)目采用了總承包模式，即所有施工內(nèi)容均包含在土建施工總承包、核心機(jī)電總承包、非核心機(jī)電總承包等3個(gè)標(biāo)段中。其中：土建施工總承包包含了所有的主體結(jié)構(gòu)和裝修安裝工程；核心機(jī)電總承包包含與行車安全相關(guān)的專業(yè)內(nèi)容；其余機(jī)電設(shè)備采購及安裝均納入非核心機(jī)電總承包。

在管理制度方面，建設(shè)單位制定了有針對(duì)性的管理辦法和管理流程，明確了中、外方及各參建單位之間的工作界面和管理職責(zé)，如以核心機(jī)電為主，建立協(xié)調(diào)例會(huì)及專業(yè)專題會(huì)議制度，組建核心機(jī)電重大問題協(xié)調(diào)聯(lián)席小組等，有效提升了核心機(jī)電的管理效率。

在項(xiàng)目實(shí)施過程中，建設(shè)單位還聯(lián)合設(shè)計(jì)院、上海申通地鐵集團(tuán)的無人駕駛技術(shù)小組、法國的咨詢公司、核心機(jī)電總承包商、運(yùn)維公司等單位和部門，進(jìn)行合署辦公。面對(duì)新技術(shù)、新制式，各相關(guān)單位群策群力，共同進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，提高了工作效率，降低了技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。

4. 2 先進(jìn)的機(jī)電系統(tǒng)集成

圖2 浦江線PBTS膠輪路軌APM車輛

本項(xiàng)目采用最新的PBTS膠輪路軌車輛(見圖2)，首次實(shí)現(xiàn)了在國內(nèi)組裝、下線及集成調(diào)試。列車采用4節(jié)固定編組，增加了客室貫通道以均衡車廂內(nèi)客流。列車不設(shè)駕駛室，乘客視野開闊。列車運(yùn)行引起的噪聲低、振動(dòng)小，空間適應(yīng)性好，并配置了快速安全的緊急疏散系統(tǒng)和先進(jìn)的健康維護(hù)管理系統(tǒng)。

浦江線采用基于通信的列車控制(CBTC)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)無人值守下的全自動(dòng)運(yùn)行，列車的出入庫、正線運(yùn)行、折返等作業(yè)，以及車場內(nèi)無人區(qū)域運(yùn)行均由信號(hào)系統(tǒng)自動(dòng)控制，無需司機(jī)操作。系統(tǒng)還具備了列車自動(dòng)開門、關(guān)門、自動(dòng)喚醒和休眠列車等功能，控制中心直接指揮行車。按照設(shè)計(jì)，浦江線APM系統(tǒng)的平均可用性≥ 99.5%。

浦江線采用控制中心集中監(jiān)控方式指揮行車及應(yīng)急處置(見圖3)。調(diào)度員可以直接進(jìn)行列車客室廣播、語音通話及視頻監(jiān)視等操作。出現(xiàn)設(shè)備故障時(shí)，控制中心人員予以遠(yuǎn)程處置；列車車廂內(nèi)如發(fā)生緊急事件情況，控制中心人員可以通過車載系統(tǒng)引導(dǎo)乘客進(jìn)行應(yīng)急處置。

圖3 浦江線控制中心

浦江線還應(yīng)用了多種智能化設(shè)備系統(tǒng)，可對(duì)惡劣氣象環(huán)境進(jìn)行全過程晝夜不間斷的實(shí)時(shí)監(jiān)測報(bào)警；如果有氣象災(zāi)害發(fā)生，在人工確認(rèn)信息無誤的情況下，列車會(huì)自動(dòng)停車或到站停靠，以保證系統(tǒng)的安全運(yùn)營。

4. 3 設(shè)計(jì)及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的制定

由于膠輪路軌與傳統(tǒng)的鋼輪鋼軌差異較大，而且不同的膠輪供應(yīng)商各自擁有一些專利，技術(shù)平臺(tái)不盡相同，因而在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、各項(xiàng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、施工標(biāo)準(zhǔn)等方面，在國際上均未形成統(tǒng)一、規(guī)范的體系。

本工程在初步設(shè)計(jì)階段，建設(shè)單位牽頭各參建單位，完成了《上海市軌道交通8號(hào)線三期暨集運(yùn)系統(tǒng)(暫名)工程初步設(shè)計(jì)技術(shù)要求(試行)》，并組織了專項(xiàng)技術(shù)評(píng)審。該技術(shù)要求涵蓋了建筑結(jié)構(gòu)、車輛、限界、軌道、機(jī)電、防災(zāi)安全、環(huán)境保護(hù)、運(yùn)營組織等各方面內(nèi)容。

對(duì)系統(tǒng)的施工質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)評(píng)，是項(xiàng)目投入使用后能夠?qū)崿F(xiàn)“運(yùn)行平穩(wěn)、舒適安全”目標(biāo)的根本性保障。由此，建設(shè)單位牽頭各參建單位編制了《城市軌道交通膠輪路軌系統(tǒng)施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)(試行)》。該標(biāo)準(zhǔn)在既有軌道交通建設(shè)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以現(xiàn)有的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為標(biāo)桿，提出了城市軌道交通膠輪路軌系統(tǒng)的施工要求、質(zhì)量保證措施、驗(yàn)收辦法、驗(yàn)收程序和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，明確了建設(shè)各方在施工質(zhì)量控制中的職責(zé)，嚴(yán)格規(guī)定了材料進(jìn)場驗(yàn)收和施工質(zhì)量檢測的程序和方法，有效指導(dǎo)了浦江線膠輪路軌系統(tǒng)的施工驗(yàn)收工作。

4. 4 輕量化的車站建筑設(shè)計(jì)

浦江線的車站建筑采用輕量化的設(shè)計(jì)，制定了與系統(tǒng)功能定位相適應(yīng)的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，充分體現(xiàn)了中運(yùn)量等級(jí)和全自動(dòng)運(yùn)行的功能需求和技術(shù)優(yōu)勢。輕量化的車站設(shè)計(jì)有效整合了各項(xiàng)機(jī)電設(shè)備用房，結(jié)合運(yùn)營特點(diǎn)大規(guī)模縮減管理用房，在確保滿足使用功能的前提下，有效控制了車站規(guī)模與工程投資。

浦江線標(biāo)準(zhǔn)車站的站型突破了傳統(tǒng)模式，采用路中高架兩層車站，主體地面層架空，二層為站臺(tái)層，為國內(nèi)首創(chuàng)(見圖4)。此外，浦江線還首次將車站“廳、臺(tái)”同層布置，乘車流線更簡潔、高效；車站主體、天橋及兩側(cè)站廳利用懸挑的“Z”字形連廊和天橋有機(jī)串聯(lián)，可合理引導(dǎo)客流，整體性強(qiáng)。裝修設(shè)計(jì)采用簡潔現(xiàn)代的設(shè)計(jì)手法，整合公共區(qū)管線，設(shè)備終端依托于結(jié)構(gòu)與綜合管廊集中設(shè)計(jì)，使整個(gè)車站空間通透干凈，體現(xiàn)了現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)之美。

圖4 浦江線高架兩層標(biāo)準(zhǔn)車站

4. 5 建筑信息模型(BIM)技術(shù)的全面應(yīng)用

浦江線工程在設(shè)計(jì)、施工、建設(shè)管理以及運(yùn)維對(duì)接等各個(gè)環(huán)節(jié)中，全面運(yùn)用了BIM技術(shù)，提升管理水平及精細(xì)化程度。

在設(shè)計(jì)階段，運(yùn)用BIM技術(shù)對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行檢驗(yàn)、比選、優(yōu)化。通過仿真建造驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案的可行性，對(duì)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行優(yōu)化檢查，消除設(shè)計(jì)缺陷，以提高設(shè)計(jì)文件質(zhì)量。

在施工階段，在各分階段施工前，運(yùn)用BIM技術(shù)對(duì)施工工序以及復(fù)雜施工工藝進(jìn)行4D模擬(見圖5)，從而合理編排施工計(jì)劃及施工工序，大大推進(jìn)了基于BIM技術(shù)的工程管理便利性和效率。

在招標(biāo)、設(shè)計(jì)變更及結(jié)算過程中，全面應(yīng)用了BIM工程量清單，將方案變更與動(dòng)態(tài)模型更新相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)投資的動(dòng)態(tài)管理。

在工程竣工及運(yùn)維階段，竣工前對(duì)各專業(yè)和系統(tǒng)模型根據(jù)竣工資料進(jìn)行更新，確?？⒐つＰ偷臏?zhǔn)確性。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合運(yùn)維需求，在模型中增加了設(shè)備信息、運(yùn)維信息等內(nèi)容，為實(shí)現(xiàn)基于BIM的地鐵全壽命周期管理奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[4]。

圖5 施工工序的4D模擬截圖

5 結(jié)語

浦江線工程為上海市首次采用全自動(dòng)無人駕駛膠輪路軌APM的軌道交通線路，在適應(yīng)客流特點(diǎn)，滿足技術(shù)、環(huán)境、成本等要求的同時(shí)，也豐富了上海軌道交通網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營模式，提高了軌道交通的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

工程參建各方通過摸索創(chuàng)新，形成了項(xiàng)目管理模式、高度集成的核心機(jī)電系統(tǒng)、設(shè)計(jì)及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)、輕量化車站建筑設(shè)計(jì)、BIM技術(shù)全面應(yīng)用等先進(jìn)的建設(shè)管理和技術(shù)手段，為順利完成浦江線的各項(xiàng)建設(shè)目標(biāo)提供了有力保障。