1 高速鐵路客運站電氣設(shè)計新理念與新思路
鐵路客運站作為公共交通基礎(chǔ)設(shè)施和功能性建筑,應(yīng)追求先進性、完備性、安全性與舒適性,并全方位滿足人的生理和心理需求,充分體現(xiàn)人性化。因受客觀條件制約,早期我國鐵路客運站設(shè)計理念以“等候式”為主要特征。20世紀(jì)80年代后期,隨著客運量迅猛增長和工程技術(shù)水平的提高,鐵路客運站設(shè)計向綜合型客站設(shè)計發(fā)展,并可實現(xiàn)“零距離換乘”。然而,堅持“以人為本”的客站設(shè)計思想,應(yīng)該由一貫追求功能性、實用性和經(jīng)濟性的理念中解脫出來,與時俱進,高瞻遠矚,逐漸形成具有時代特色的全新設(shè)計理念。
建筑物的電氣設(shè)計內(nèi)涵上主要體現(xiàn)在照明、電力供應(yīng)、動力配電、自動控制、防雷接地、火災(zāi)報警、弱電系統(tǒng)等方面。為適應(yīng)時代風(fēng)格、社會進步和國家產(chǎn)業(yè)政策的要求,電氣設(shè)計領(lǐng)域提倡照明設(shè)計“綠色”化、電力供應(yīng)“節(jié)能”化、動力配電“智能”化、自動控制“集成”化、防雷接地“綜合”化、弱電系統(tǒng)“一體”化等一系列全新設(shè)計理念,為高速鐵路客運站電氣設(shè)計打開了一扇通向繽紛世界的大門。
近年來,我國高速鐵路迅速發(fā)展,客運站單獨招標(biāo)對傳統(tǒng)設(shè)計模式產(chǎn)生了沖擊,但設(shè)計格局沒有從根本上得到改觀,或者說破而未立,F(xiàn)代客運站及其電氣設(shè)計特點為:
(1)建筑規(guī)模宏大。老站房低矮局促的空間、低效率的運營方式、嘈雜擁擠的環(huán)境給乘客帶來了諸多不便。為克服以上不足,新客站建筑規(guī)模力求宏大,如南京站主體建筑東西長270m,南北寬54.5m,檐寬63.5m,地下1層,地上3層,站房總建筑面積41000m2,候車室面積近2萬m2,可同時容納1萬人候車。建筑規(guī)模膨脹對電氣設(shè)計提出新的挑戰(zhàn),空間的擴張尤其對照明設(shè)計提出苛刻要求——照明風(fēng)格結(jié)合建筑定位、照度計算依托照明質(zhì)量、照明器選擇滿足裝修風(fēng)格,并在此基礎(chǔ)上進行渲染設(shè)計和照明專項設(shè)計。
(2)新客站在滿足運輸與乘客候車前提下,功能配套全面,系統(tǒng)設(shè)置復(fù)雜。在功能上,設(shè)有普通、貴賓、VIP等候車室,同時引入消費、休閑的小品屋等。針對特殊旅客,車站開設(shè)殘疾人、應(yīng)急、雙語、團體等特殊售票窗口,并準(zhǔn)備了醫(yī)療服務(wù)點。在沒施上,新客站設(shè)置自動咨詢機、自動存包機、自動取款機,以及手機快充設(shè)備,并優(yōu)化、擴容信息中心平臺,集中電話平臺,分類辦理問詢、訂票、送票等綜合服務(wù)項目,通信、信號、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)(FAS)、機電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)(BAS)、自動售檢票系統(tǒng)(AFC)等更趨完善。
各系統(tǒng)同類設(shè)備負荷等級各異、工藝控制特點千差萬別,用電設(shè)備數(shù)量龐大,若電氣設(shè)計仍停留在傳統(tǒng)的“配套專業(yè)”單一層面,則無法與上述發(fā)展相適應(yīng),在配套的同時必須進行有效的統(tǒng)籌與組織,可考慮從設(shè)計、招投標(biāo)、實施到運營管理各方面,引入系統(tǒng)集成的新思路。
高速鐵路客運站設(shè)計對于“功能性、系統(tǒng)性、先進性、文化性、經(jīng)濟性”原則的實現(xiàn),應(yīng)體現(xiàn)多樣性和靈活性,站房設(shè)計力圖創(chuàng)造具有全新概念的現(xiàn)代建筑,電氣照明設(shè)計需更多考慮光環(huán)境,動力配電與控制需考慮智能化,以實現(xiàn)以人為本的設(shè)計理念。
2 建立高速鐵路客運站電氣設(shè)計新模式
2.1 我國鐵路客運站設(shè)計原有模式
我國鐵路原有設(shè)計模式是由一家設(shè)計單位全程獨立包攬一條線路(包括客運站),內(nèi)部按專業(yè)分工,依靠多年積累的“老套路”,在可行性研究(預(yù)可行性研究)、初步設(shè)計、技術(shù)設(shè)計和施工圖等各個設(shè)計階段,專業(yè)間常因界面不清而扯皮推諉。這種設(shè)計模式使各專業(yè)之間往往難以有效溝通與配合,互提資料僅從各自專業(yè)角度出發(fā),上下游專業(yè)間嚴重缺乏交流。對于電氣設(shè)計而言,新設(shè)備不斷涌現(xiàn),技術(shù)不斷更新,客運站往往采取單獨招標(biāo)方式,而工程實施卻多采用項目式管理,與設(shè)計時采用的職能式管理大相徑庭。
2.2 地鐵車站設(shè)計模式
地鐵車站與高鐵客運站存在許多相似點:地鐵車站規(guī)模大,一般在1萬m2以上;系統(tǒng)性強,各系統(tǒng)獨立打包,獨立設(shè)計、施工和安裝;復(fù)雜程度高,由于系統(tǒng)的細分,系統(tǒng)間如何配合形成一個有機整體,顯得十分重要。地鐵電氣設(shè)計通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),應(yīng)用自動化科技在系統(tǒng)間聯(lián)網(wǎng)、聯(lián)機、聯(lián)調(diào)以至最終的聯(lián)運,實現(xiàn)各專業(yè)有機結(jié)合。因此可以借鑒地鐵設(shè)計經(jīng)驗,改進高鐵客運站電氣設(shè)計模式。
2.2.1 設(shè)計階段細分
從可行性研究(建筑方案)階段開始,電氣專業(yè)就需向建筑專業(yè)詳細提供降壓變電所低壓開關(guān)柜室、通風(fēng)空調(diào)電控室、照明配電室、應(yīng)急照明蓄電池室、電纜井和電纜過軌通道等的面積需求,設(shè)備平面布置,工藝流程(以往鐵路客運站設(shè)計只提面積需求)。初步設(shè)計開始后,對以上資料細化的同時,由建筑專業(yè)牽頭,低壓配電專業(yè)與各管線專業(yè)進行管線綜合。在施工圖設(shè)計前增加兩個設(shè)計階段:設(shè)備招標(biāo)設(shè)計(針對需招標(biāo)的設(shè)備如低壓配電柜、通風(fēng)空調(diào)電控柜和應(yīng)急照明電源裝置等)和施工安裝招標(biāo)設(shè)計。施工圖設(shè)計中,隨系統(tǒng)招標(biāo)的完成,還增加了設(shè)計聯(lián)絡(luò)階段。
2.2.2 設(shè)計配合與管線綜合
由于地下空間所限,如何最大限度地節(jié)省空間,既能滿足各系統(tǒng)設(shè)備用房面積,各系統(tǒng)間在用房位置上又相互不產(chǎn)生影響(如水與電、強電與弱電房屋不能設(shè)在一起等)。在用房功能方面需滿足工藝要求,成了一個既費時又繁瑣的“拼圖”過程。
由于系統(tǒng)管線多,從初步設(shè)計階段就應(yīng)進行管線綜合。即便如此,有時在施工圖階段也難免由于前期配合不充分而使建筑布局“大動手術(shù)”,從而給設(shè)計帶來大量的反復(fù)工作。
2.2.3 系統(tǒng)接口談判
初步設(shè)計完成后,各系統(tǒng)間需進行設(shè)計接口談判,主要界定設(shè)計范圍、設(shè)計界面、專業(yè)間的銜接方式等內(nèi)容。談得越細越透,后期工作則會越順暢。在設(shè)備招標(biāo)聯(lián)絡(luò)階段,針對已招標(biāo)的系統(tǒng)設(shè)備,結(jié)合設(shè)計接口,設(shè)計和系統(tǒng)承包商間需進行設(shè)備接口談判。電氣專業(yè)由于對所有用電系統(tǒng)存在供電與控制關(guān)系,因而接口圍繞配電容量、負荷級別、電壓要求、接火方式、接火點位置、控制方式、控制要求等展開,接口談判的成果即是下階段設(shè)計、施工、安裝及調(diào)試的實施綱要。
由此可見,客運站電氣設(shè)計階段不能簡單地按3階段劃分,應(yīng)根據(jù)需要進行細分和增加;設(shè)計不能僅憑一紙資料單就能解決系統(tǒng)間的聯(lián)系,設(shè)計者要面對面交流研討,有效配合,共同設(shè)計。接口談判對電氣招標(biāo)承包尤為重要,通過談判與其他專業(yè)的接口會更為清晰,系統(tǒng)從設(shè)計到實施尚可水到渠成。
2.3 建立高速鐵路客運站設(shè)計新模式
由于高速鐵路大型客運站設(shè)在大城市,在城市建設(shè)風(fēng)格、市政工程效應(yīng)及投資規(guī)模上,與地鐵有許多相似之處。國內(nèi)地鐵車站設(shè)計已走過20多年的歷程,設(shè)計模式從摸索、形成以至得到長足發(fā)展,在工程設(shè)計領(lǐng)域開創(chuàng)了先河,不僅在交通運輸領(lǐng)域,對整個建筑設(shè)計領(lǐng)域均有一定借鑒作用。高速鐵路應(yīng)從地鐵車站設(shè)計技術(shù)中取長補短,發(fā)揚光大,以項目式管理取代職能式管理,并在實踐中逐漸充實和發(fā)展。
3 地鐵電氣設(shè)計的啟示
設(shè)計理念、設(shè)計思路需要設(shè)計模式支持,而設(shè)計手段則是理念變?yōu)楝F(xiàn)實的途徑。電氣為建筑設(shè)計照明,為各系統(tǒng)配電,執(zhí)行動力控制,因此對系統(tǒng)工藝流程、運行工況的掌握程度直接決定設(shè)計是否到位。以下列舉地鐵車站電氣設(shè)計的幾種處理措施,為鐵路客運站改進設(shè)計方法提供參考。
3.1 管線綜合設(shè)計
地鐵空間限制了管線敷設(shè)路徑,地鐵管線敷設(shè)于站臺板下1.5m以下的空間、站廳與站臺吊頂內(nèi)。鐵路客運站地下不設(shè)夾層,有些站臺頂上甚至不設(shè)吊頂,管線又不能裸露在外,所以從管線敷設(shè)角度講,空問資源并不比地鐵車站富裕,管線綜合設(shè)計必要性更加突顯。研究地鐵設(shè)計方法,在車站管線綜合時,動力照明、通信信號、FAS和BAS等共用電纜橋架的設(shè)計方案見圖1。圖中豎向布置適用于橫向空間受限時,設(shè)置豎向共用橋架;橫向布置適用于垂直空間受限時,設(shè)置橫向共用橋架。兩種方式各有所長,既走通了管線路徑,又節(jié)約了車站空間。
圖1 共用電纜橋架的兩種解決方案
3.2 接口細化工作
地鐵低壓配電變頻器和BAS系統(tǒng)接口關(guān)系的描述方法示例如下。
(1)界面劃分:BAS與車站變頻器接口劃分見圖2。
圖2 BAS與車站變頻器的接口劃分
(2)物理接口:BAS與變頻器的物理接口見表1。
表1 BAS與變頻器的物理接口表
(3)軟件協(xié)議:根據(jù)系統(tǒng)招標(biāo)和配置設(shè)備而定。
(4)功能接口:BAS與變頻器的功能接口見表2。
表2 BAS與變頻器的功能接口表
圖2和表1,表2清晰地表述出低壓配電設(shè)置的變頻器和BAS系統(tǒng)的接口關(guān)系,其他接口關(guān)系均可參考上述方法界定。
3.3 車站動力照明分層系統(tǒng)圖設(shè)計
車站動力照明分層系統(tǒng)圖在車站低壓配電與照明系統(tǒng)設(shè)計中具有綱領(lǐng)性,系統(tǒng)設(shè)計后續(xù)圖紙都將圍繞該圖展開。系統(tǒng)圖需標(biāo)明:負荷名稱、負荷容量、負荷等級、配電箱類型(以符號區(qū)分)、變電所0.4kV低壓供電母線、配電電纜參數(shù)(型號、規(guī)格、長度和敷設(shè)方式)等數(shù)據(jù)。在建筑電氣設(shè)計要求基礎(chǔ)上,還應(yīng)注重軌道交通的功能特點,地下車站的地域性等因素。
通過車站動力照明分層系統(tǒng)圖,可以總覽照明系統(tǒng)設(shè)置、變電所出線回路、配電箱的配置以及總配電箱同路劃分原則等,之后的配電箱系統(tǒng)圖、照明平面圖以及電纜聯(lián)系圖等細化設(shè)計均以此圖展開,該圖也是變電所設(shè)計的依據(jù),圖中每個節(jié)點對整個電氣設(shè)計起到牽一發(fā)而動全身的影響,在客運站設(shè)計中應(yīng)給予足夠重視。
3.4 與建筑專業(yè)共同布置電力用房
用房面積和設(shè)備布置需在方案階段就提給建筑專業(yè),降壓變電所、低壓配電室(含通風(fēng)空調(diào)配電柜)、照明配電室、電纜井及電纜溝等都要考慮,一旦有疏漏,后期很難追加,甚至要調(diào)整建筑方案?紤]到客運站對乘客候車空間盡量增加,設(shè)備管理用房面積則受到限制,而系統(tǒng)發(fā)展對用房要求將越來越多,如果在方案階段向建筑專業(yè)及時提供用房面積和布置要求,并共同與建筑專業(yè)綜合考慮,統(tǒng)籌布局,將在滿足功能的前提下大大節(jié)省建筑空間。
3.5 照明設(shè)計與車站裝修設(shè)計緊密配合
高速鐵路客運站的候車室、進出站廳、貴賓室等場所更加注重裝飾效果,照明設(shè)計尤為關(guān)鍵。地鐵車站采取的方式是:裝修專業(yè)先出方案,照明專業(yè)和裝修專業(yè)配合布置燈具,最后由照明專業(yè)完成配管配線和配電箱設(shè)置;或照明專業(yè)先設(shè)計好配電系統(tǒng)、燈頭和接線位置,裝修專業(yè)設(shè)計燈具,實施前由照明專業(yè)檢算照明質(zhì)量,以期達到最佳效果。通過緊密配合,使裝修與照明相輔相成、相得益彰。
4 結(jié)束語
高速鐵路大型客運站設(shè)計應(yīng)體現(xiàn)文化特征,具有時代感、現(xiàn)代感、地域特征,在現(xiàn)代建筑學(xué)基礎(chǔ)上,融入光學(xué)、聲學(xué)、美學(xué)、環(huán)境學(xué)等各類學(xué)科。在電氣設(shè)計中融匯貫通新技術(shù)、新方法、新材料,使之在充分滿足人性化需求的基礎(chǔ)上,盡量實現(xiàn)現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保的新要求。
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本文標(biāo)題:高速鐵路客運站電氣設(shè)計模式探討