麦加轻轨铁路项目设计管理

麦加轻轨铁路项目设计管理马章【摘要】从设计依据、技术标准、设计认证、设计文件组成内容、典型设计方案和设计方法等方面介绍麦加轻轨铁路项目设计管理特点.【期刊名称】《中国铁路》【年(卷),期】2012(000)002【总页数】4页(P73-76)【关键词】麦加轻轨铁路;设计管理;技术标准;认证流程【作者】马章【作者单位】铁道部工程管理中心,北京,100844【正文语种】中文1 项目介绍麦加轻轨铁路项目位于圣城麦加，主要为缓解每年数百万穆斯林在麦加朝觐期间的交通压力，线路途经米纳、穆茨达里法赫、阿拉法特3个主要人流集散区。

正线全长（含出入段线）约18.25 km，共设车站9座（其中高架站8座、地面站1座），平均站间距2.011 km，最小站间距0.800 km，最大站间距6.028 km。

全线设车辆基地（含车辆段、综合维修中心等）1处，控制中心1座，主变电站2座。

项目建设管理采用设计采购施工加3年运营维护总包方式，合同包含3年运营维护。

项目投入运营后列车在高峰时段采取大编组、成组运输，列车追踪间隔70 s，能够满足72 000人次/h的单向高峰客流。

该项目是一个综合性国际工程项目，包含从设计、供货、施工、联调联试到运营等全过程，囊括土建、轨道、牵引供电、通信信号、机车车辆、机电等轻轨铁路各专业，完全按照欧美标准和工程习惯设计建造，按照设计采购施工合同管理，具有设计标准高、建设工期短、运输组织特殊、自然环境条件特殊（地处沙漠地区、温度高），与其他项目不同的运输组织模式及站下人群控制措施等特点。

2 设计管理2.1 设计依据设计依据的基础资料是与业主签定的设计采购施工加3年运营维护合同、业主提供的概念设计及业主发出的一些指令等。

概念设计是设计采购施工加3年运营维护合同的主要组成内容之一，规定项目设计标准、设计规模、设计方案、各专业技术要求等。

概念设计的深度类似于我国可行性研究，其组成内容包括：专业设计文件（含图纸）、专业技术规格说明书、接口管理需求（接口管理及设计集成）、安全管理需求（安全初步风险分析）、技术标准分析。

其中，接口管理需求（接口管理及设计集成）、安全管理需求（初步安全风险分析）、技术标准分析完全依据欧洲标准要求及工程经验设计。

接口管理需求（接口管理及设计集成）文件原则提出建立系统专业与土建专业之间接口界面的识别、记录和管理方法，适用于设计、施工和竣工验收各过程。

文件涉及的接口界面有系统专业内部接口、系统专业之间或系统专业与土建专业之间、本线与其他相关轻轨项目工程之间、本工程与相关市政工程之间的接口。

根据接口的重要性，将接口分为危及行车安全的接口、重要接口和通用接口，对于前两者，文件要求必须进行风险评估。

安全管理需求（初步安全风险分析）文件提供一个基于初步设计的初步风险识别模式，以确保针对任何可能的风险，系统需求书都已考虑合适的规避措施。

该文件提供符合欧洲标准要求的风险识别初步方法，并提供170条有关行车安全的风险案例，但不包括施工安全和系统设施的安全保护。

技术标准分析文件是对项目所采用的标准框架进行梳理，从众多的国际标准中罗列出适用于本项目的设计标准，以确保麦加轻轨铁路系统按最新且成熟的技术、工程经验和国际标准进行设计和建造。

其目的是理清本线各专业的基本设计标准，即工程应满足的技术要求，重点强调直接影响轻轨铁路安全和效率的技术标准。

2.2 技术标准麦加轻轨铁路项目的土建工程包括路基、桥梁、轨道、建筑、结构等专业，设计标准执行美国标准。

其余专业归于系统工程，含牵引供电、通信信号、车辆专业及维护维修设备等，设计标准采用欧洲标准（欧盟EN系列和英国BS系列）。

消防设计标准执行美国标准（NFPA系列）及沙特的一些标准。

2.3 设计认证该项目设计管理采取总体设计由咨询单位完成，专业设计由各分包商独立完成的模式。

总体咨询单位同时承担第三方独立审查的任务，各分包商提交的设计文件必须经第三方独立审查、第三方安全评估后方可有效。

设计文件认证流程见图1。

2.4 设计文件组成内容由于项目主要技术标准采用欧美标准，设计文件的内容组成和深度要符合欧美标准要求和工程经验。

从设计文件的深度和发挥的作用划分，设计文件可以分为两类：一类是由总体咨询单位完成的总体性设计文件，用于设计方案的总体规划，统一和指导各分包商详细设计；另一类是由各分包商完成的详细设计文件，直接用于设备材料采购、施工安装、测试、验收和评估。

图1 设计文件认证流程总体性文件由总体咨询单位负责制定，主要有：计算机辅助设计使用手册（包括设计文件的版本控制要求），专业术语缩写语手册，关键子系统组成总体框图，电磁兼容性实施计划，综合接地和等电位连接实施计划（包括确认和验证），综合接地系统总体方案图，控制中心实施计划（包括机构组成、设备要求、关键房屋布局等），车辆段实施计划（包括机构组成、设备要求、关键房屋布局等），安全评估实施计划（包括文档组成种类、编制要求、确认和验证），专业设计说明书组成模板，专业间接口设计文件组成模板等。

详细设计文件由各分包商完成，其组成文件分为两大类：一类是技术性文件，包括子系统设计说明书、必要的计算表、主要设备材料规格书、接口设计说明（针对危及行车安全的接口和其他重要接口，如信号系统与安全门系统的接口）、施工图；另一类是安全认证类文件，包括子系统风险评估计划、风险分析、子系统完整性级别确定、风险记录报告、安全事例报告等。

2.5 典型设计方法、方案2.5.1 综合管线设计方法麦加轻轨铁路项目通过采用建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）手段，有效解决建筑、结构、各专业管线、各专业设备之间在空间关系和属性方面的无缝结合，保证设计文件的质量和准确性，极大地减少现场设计修改和资源浪费。

图2 麦加轻轨铁路车站站房内部BIM效果图的一部分图2是麦加轻轨铁路车站站房内部BIM效果图的一部分。

图中彩色表示各种管线和电缆桥架，深灰色表示有关的设备位置，浅灰色表示建筑结构。

依靠BIM特有的直观性及精确性，建筑、结构与设备以及设备与管线间的空间关系，可以一目了然地显现出来，从而在设计建模阶段及时发现并解决建筑结构与管线、管线与设备之间的各种冲突。

2.5.2 变电所接地网设计方法麦加轻轨铁路项目有2座高压变电站、11座牵引变电站和14座降压混合变电站，所有变电站都处于沙漠地区。

变电站接地网在变电站安全运行中起着十分重要的作用，它不仅为变电站内各种电气设备提供一个公共的参考地，在电力系统发生接地短路故障或其他大电流入地时，能迅速排泄故障电流并降低变电站地电位上升，从而保证变电站内工作人员的人身安全和各种电气设备正常运行。

在变电站接地网设计中，设计单位运用CYMGRD接地网络设计分析软件，结合在中东地区多年设计变电站接地网的经验，设计的接地网系统，符合沙特电力公司标准——接地传输工程标准（TES-P-119.10，Rev.0）、美国电子电气工程师协会标准——IEEE交流变电站接地系统安全导则（IEEE Standard 80—2000），及麦加轻轨铁路供电系统技术要求——短路故障电流为40 kA，持续时间为1 s。

阿拉法特高压变电站接地网设计示意图见图3。

红色表示接地极与接地极之间的连接。

接地网由11根36 m和25根2.6 m长的接地极组成，接地极采用直径为19 mm的铜棒，接地极之间通过150 mm2的裸铜缆相连，接地网与设备接地极之间通过240 mm2的裸铜缆连接。

2.5.3 消防设计图3 阿拉法特高压变电站接地网设计示意图麦加轻轨铁路项目的消防设计满足现行国际上最高消防标准NFPA130系列要求。

旅客消防和生命安全设计按下述5级进行：（1）A级——关于车站站台逃生空间的要求。

设计有足够的逃生空间，以满足旅客在不大于4 min的时间内逃离站台的要求。

（2）B级——关于旅客从车站站台逃生到一个安全地点的时间。

车站设计应允许旅客从站台最远端逃生到一个安全地点的时间不大于6 min的要求。

（3）C级——车站站台的通过距离。

设计应满足旅客从车站站台到离开站台的逃生通道的最远距离不超过100 m。

（4）D级——区间高架桥上逃生点设计。

距邻近车站约500 m的位置设计逃生通道。

（5）E级——路基地段逃生通道设计。

在路基地段最外方轨道外侧设计有1 m宽的逃生通道。

同时，要求与旅客服务和轻轨运营管理直接有关的各控制子系统（如信号系统）的防火性能也要满足NFPA130的要求。

2.5.4 综合监控系统设计麦加轻轨铁路项目设计综合监控系统（SCADA）集行车自动监督、各工种调度台配套、供电远程控制及监督、机电设施工作状态监督及控制、消防系统监督、通信系统质量监督等功能于一体，实现对旅客服务和轻轨运营管理直接有关的子系统的综合监督、控制和管理。

SCADA系统的集中综合监控功能通过控制中心、车站控制室和车辆段控制室实现。

SCADA的主系统设在控制中心，能够完整地实时显示旅客服务和轻轨运营有关子系统的工作状态、被控子系统的故障报警信息等，必要时实行远程控制。

SCADA系统监督、控制和管理的子系统及接口关系见图4。

图4 SCADA系统及接口关系2.5.5 安装工艺图设计尽管详细设计文件的内容、深度已经完全满足有关标准和工程经验的要求，但属于产品制造工艺设计方面的内容，如电缆槽道预制、电缆支架和通用设备的安装支架制造等，详细设计文件只能确定这类器材的大样设计图、荷载和材料等工程方面的要求，无法满足制造要求。

具体的制造安装工艺图设计需要施工单位或承担这些工作的供应商提供。

安装工艺图设计须经详细设计单位的审核和业主工程师的批准后才能进入下一步工作，这也符合欧美工程经验。