中国铁设:创新推动我国大型综合交通枢纽技术不断进步
■蒋荫国
  ◀中国铁设主持设计的于家堡站。
  ▲中国铁设主持设计的天津西站。
  中国铁设主持设计的北京南站。
  中国铁设主持设计的沈阳南站。
  上海虹桥站候车大厅。
  ▶中国铁设主持设计的天津站。
  中国铁设主持设计的上海虹桥站。

  本版图片由中国铁设提供

  近年来,中国高速铁路建设成就世界瞩目。作为我国高铁建设的重要参与者之一,中国铁路设计集团(以下简称:中国铁设)不仅在高速铁路勘察设计领域成绩斐然,而且在大型综合交通枢纽研究设计领域也是硕果累累。从我国第一座现代化大型综合交通枢纽北京南站开始,中国铁设人率先突破了一系列关键技术难题,设计了一座座集约便捷、造型优美的综合交通枢纽。从首都北京到西子湖畔,从辽东半岛到黄埔江边,人们都在享受着中国铁设设计的综合交通枢纽带来的出行便利。

  持续创新 综合交通枢纽一体化成套设计技术成熟应用

  从我国首座现代化大型综合交通枢纽北京南站的勘察设计开始,中国铁设的设计者们针对各种不同的复杂边界条件,进行了一系列科研攻关,在持续不断的创新中,掌握了综合交通枢纽一体化成套设计技术,并在多个综合交通枢纽的建设中成熟应用。

  一座综合交通枢纽往往汇集多种交通方式,涉及不同的专业、系统和管理界面,如何将上述多种因素进行合理、高效的统筹和融合,从而实现集约高效、顺畅便捷的设计目标,是中国铁设的设计者们在每一座枢纽设计中必须解决的问题。为解决北京南站、上海虹桥站、天津西站等综合交通枢纽的设计和建设难题,中国铁设技术人员先后开展了“北京南站建设综合技术研究”“多种交通方式一体化的上海虹桥特大型铁路客站技术研究”“大型复杂绿色建筑天津西站设计建造技术研究”等技术攻关,在保障工程顺利建设的同时,也收获了丰富的科研和技术经验。

  北京南站是我国首座现代化大型综合交通枢纽。在该项目的建设中,中国铁设设计者们在充分借鉴世界铁路客站建设先进经验和技术的基础上,紧密结合我国实际,大胆进行技术创新,形成了具有我国特色的客站建设技术体系,使北京南站的研究和建设达到了先进水平,在建筑、交通及客流、结构设计、节能环保、施工、车场设计、消防安全等方面实现了多项技术创新,成为我国后续大型综合交通枢纽建设的重要借鉴。

  北京南站之后,中国铁设还主持设计了上海虹桥站、天津站、天津西站、沈阳南站、杭州南站、大连北站、于家堡站、济南西站等多个大型铁路综合交通枢纽。细数这些枢纽的设计,几乎每一座都有其独特的创新之处,中国铁设建筑院一位技术负责人说:“许多枢纽都是在没有相关规范标准和现成建设经验可供借鉴的情况下完成的。”例如上海虹桥站,集高铁、磁浮、航空、地铁、公交等多种交通方式为一体,其规模之大、功能之全、汇集交通方式之多在当时国内乃至全世界的综合交通枢纽中可称为佼佼者,日客流量达到百万人次。据项目负责人介绍,上海虹桥站设计以科研和专项研究为依托,真正意义上实现了技术创新与工程实践相结合。上海虹桥站共设置各类科研和专项研究12项,技术创新与工程实践相结合的理念使上海虹桥站工程硕果累累,有9篇论文在各类学术期刊上发表。该站设计者总结说:“上海虹桥站深刻影响着国内枢纽建筑的发展方向。”沈阳南站的建设解决了多项大型枢纽站房技术难题,为严寒地区高速铁路站房建设起到了示范和支撑作用,获得了中国建设工程鲁班奖。于家堡站是全地下枢纽,中国铁设在超大跨度地下结构、不规则基坑、消防疏散、采光设计等多方面进行了创新设计,保证了项目的顺利推进。正在设计中的新丰台站,创新采用了双层车场设计,开辟了综合交通枢纽设计的新方向。

  以人为本 让旅客更加方便舒适

  中国铁设的设计者们一直把“以人为本”的设计理念贯穿于综合交通枢纽设计之中。

  一位设计人员介绍:“方便旅客出行是综合交通枢纽设计的首要考虑因素之一。”在北京南站的设计中,中国铁设采用了先进的客流模拟仿真技术,为大型铁路枢纽客流组织和功能布局设计提供了科学的方法。于家堡站设计过程中,技术人员利用“三维动态客流模拟”技术,使高铁与地铁间的步行换乘距离最长不超过200米。除尽量满足旅客方便换乘外,中国铁设设计者还将对旅客的关怀延伸到更多方面。如天津站在国内公共建筑中较早采用了温湿度独立控制的空调系统,打破传统空调系统设计理念,实现室内热负荷和湿负荷的独立控制,避免出现传统空调中的“过冷”或“过干”现象,对国内其他公共建筑产生了巨大的示范效应。在天津西站的设计中,中国铁设提出以人体舒适度作为高大空间内热环境控制的评判标准,综合确定建筑构造和设备参数的设计理念,为大型建筑室内空间设计提供了新标准。在于家堡站,即便进入地下一层甚至地下二层的部分区域,旅客仍然能够感受到自然光的照射,这得益于设计师的匠心独运。“我们在严格计算设置ETFE膜结构的遮阳和透光分布的同时,还在合适的地方将地下结构顶板开孔,将自然光线引入地下,就是为了能在节约能源的同时给旅客带来类似于地面、优于一般地下环境的舒适的乘车体验。”该项目设计者介绍。

  绿色低碳 环保节能理念贯穿始终

  “绿色低碳”的理念也是中国铁设综合交通枢纽设计的重要着眼点之一。北京南站在国内大型铁路客站中采用了太阳能光伏发电系统与建筑一体化技术,具有显著的社会示范效应。同时,该站的设计中通过对冷热电三联供系统多种能量转换过程的系统分析,提出了综合高效能源利用方案,实现了石化能源与可再生能源互补应用,将一次能源利用率提高到90%以上。

  上海虹桥站和天津西站是国内大型综合交通枢纽中绿色建筑的代表。上海虹桥站采用了大规模光伏发电技术,利用雨棚屋面设置太阳能光伏发电设施,在提高土地资源利用率的同时,使太阳能总装机容量达到6.69兆瓦。中国铁设还在该站设计中引入了地源热泵技术,利用土层中较恒定的温度,与土壤进行必式热量交换,达到夏季制冷、冬季供热的目的,环保节能效果明显。光导照明技术也在上海虹桥站设计中运用于站房工程。这一技术通过屋面的采光设备将太阳光直接引入地下,不仅解决了大规模地下空间的采光问题,同时还节约了能耗。在天津西站设计中,中国铁设设计者提出将传统的三联供系统与土壤耦合换热系统有机结合起来,提高了一次能源利用率,使其达到120%以上,供热效率是传统三联供系统效率的2倍以上,有效降低了建筑能耗。太阳能光伏发电与建筑一体化应用,大大提高了整个建筑的新能源利用水平,解决了大型交通建筑能源消耗大的技术难题。在中国铁设系统的研究和设计下,天津西站获得美国绿色建筑委员会LEED金奖认证。

  标准编制 确立铁路建筑设计领域优势地位

  得标准者得天下。

  在铁路建筑设计领域,中国铁设不仅为我国设计了一大批功能先进、造型优美的综合交通枢纽和铁路站房,而且主持和参与了《铁路旅客车站建筑设计规范》等多部重要的标准和规范的编制工作,指引着我国铁路建筑的设计和建造。

  近期,中国铁设主持编写了《铁路旅客车站建筑设计规范》《铁路房屋建筑设计标准》和《铁路工程设计防火规范》3种铁路建筑设计领域的综合性规范。前两者已经完成待发布,后者已于今年3月正式发布。据介绍,《铁路旅客车站建筑设计规范》是铁路建筑领域的国家规范,该规范详尽规定了铁路旅客站房及枢纽的功能组成及建筑、结构、设备、电气、保温节能、标识、无障碍等专业的相关标准。《铁路房屋建筑设计标准》则是铁路生产生活房屋的统一技术标准,涵盖客货运、通信、信号、工务、电力和牵引供电、机务、车辆、公安、调度所等20多个专业的房屋设计相关规定,是铁路房屋设计标准的依据。《铁路工程设计防火规范》是铁路工程领域防火方面的行业指导性规范,属于《建设设计防火规范》《消防给水及消火栓系统技术规范》等国家标准在铁路行业的落地。

  据中国铁设建筑院专家介绍,上述3种规范和标准是铁路建筑设计领域基础性质的常用设计规范。

  除上述3种规范和标准外,中国铁设还参与编制了《铁路房屋暖通空调设计标准》《铁路工程节能设计规范》和《铁路房屋建筑大修维修规则》等相关标准和规范。此外,中国铁设还主持编制了《铁路房屋工程概算预算定额》,引导全路房屋的工程建设。

  一位参与过多个规范编制的专家说,主持和参与上述多种规范和标准,表明中国铁设在铁路建筑领域处在“一流企业做标准”的优势地位,中国铁设称得上是我国铁路建筑设计领域的“执牛耳者”。