鐵路局調(diào)度所建設(shè)設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用

潘長(zhǎng)玉

(中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司 陜西西安 710043)

1 工程背景

新建蘭州局集團(tuán)公司調(diào)度中心調(diào)度所的項(xiàng)目選址位于鐵路局大院東側(cè)區(qū)域，北面緊貼金輪大廈，南面緊貼蘭鐵電視臺(tái)大樓，東臨和政路，西面向鐵路局院內(nèi)。新建調(diào)度所的建筑面積為18 212 m2，設(shè)計(jì)為地上六層，地下三層。建筑高度為32 m，南北長(zhǎng)78.3 m，東西寬24.9 m。新建的調(diào)度所大樓位于省級(jí)文化建筑保護(hù)群內(nèi)，建筑高度、地面空間受到一定程度的限制。

新建蘭州局集團(tuán)公司調(diào)度所設(shè)計(jì)年度內(nèi)新設(shè)各類(lèi)調(diào)度臺(tái)129個(gè)，設(shè)計(jì)年度內(nèi)管轄的既有營(yíng)業(yè)線運(yùn)營(yíng)里程為5 070.4 km，在建及規(guī)劃鐵路共計(jì)里程4 913 km，規(guī)劃實(shí)施后蘭州局集團(tuán)公司管轄的鐵路總運(yùn)營(yíng)里程將達(dá)到9 983.4 km。

新建調(diào)度所工程內(nèi)容涵蓋了調(diào)度所土建工程、水暖電配套工程、各工種運(yùn)調(diào)系統(tǒng)工程，以及對(duì)既有運(yùn)營(yíng)調(diào)度臺(tái)的搬遷過(guò)渡工程[1]。由于新建調(diào)度中心系統(tǒng)肩負(fù)著全局管內(nèi)所有列車(chē)、貨車(chē)的運(yùn)輸組織及客貨運(yùn)業(yè)務(wù)，在不影響既有線路正常生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)的情況下，兼顧運(yùn)輸安全、行車(chē)組織、既有利舊設(shè)備搬遷的建設(shè)工程難度大、工期壓力大。因此，在新建調(diào)度所的工程建設(shè)過(guò)程中，對(duì)土建工程、運(yùn)調(diào)系統(tǒng)的關(guān)鍵性技術(shù)進(jìn)行了研究。新建調(diào)度所外觀如圖1所示。

圖1 新建調(diào)度所外觀

2 運(yùn)調(diào)系統(tǒng)

運(yùn)調(diào)系統(tǒng)主要工程內(nèi)容包括與設(shè)計(jì)年度范圍內(nèi)129個(gè)調(diào)度臺(tái)配套的通信、信息、信號(hào)、電力、暖通、車(chē)輛等運(yùn)調(diào)系統(tǒng)設(shè)備工程。運(yùn)調(diào)系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)籌考慮既有、在建、規(guī)劃鐵路的容量需求，調(diào)度所調(diào)度大廳和各專(zhuān)業(yè)機(jī)房面積兼顧既有鐵路、在建鐵路、“十二五”規(guī)劃和中長(zhǎng)期規(guī)劃鐵路線路調(diào)度指揮的需要，各條線共用的設(shè)備容量，應(yīng)統(tǒng)籌考慮既有鐵路、在建鐵路、“十二五”規(guī)劃和中長(zhǎng)期規(guī)劃鐵路的容量需求[2-4]，對(duì)于搬遷工程中與行車(chē)關(guān)系密切、無(wú)法停運(yùn)的設(shè)備，做好搬遷倒切方案。

2.1 信號(hào)系統(tǒng)

調(diào)度所行車(chē)調(diào)度指揮系統(tǒng)作為日常運(yùn)輸調(diào)度指揮的神經(jīng)中樞，數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?、?zhǔn)確性直接影響到運(yùn)輸組織效率及行車(chē)安全[5]。國(guó)內(nèi)首次應(yīng)用于行車(chē)調(diào)度指揮系統(tǒng)中的光纖預(yù)端接技術(shù)，改良了光纖熔接工藝[6-7]，極大地提高了與行車(chē)調(diào)度指揮系統(tǒng)相關(guān)服務(wù)器數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，為普速列車(chē)、動(dòng)車(chē)組的安全、平穩(wěn)運(yùn)行提供了有利保障。光纖預(yù)端接技術(shù)的使用，開(kāi)創(chuàng)了鐵路運(yùn)調(diào)機(jī)房光纖工藝變革的先河。預(yù)端接后的光纖能有效地減少衰耗，提高調(diào)度數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，成為保證列車(chē)安全平穩(wěn)運(yùn)行的強(qiáng)有力的保障措施之一，為信號(hào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的創(chuàng)新，以及產(chǎn)品生產(chǎn)、施工驗(yàn)收等環(huán)節(jié)參數(shù)的適應(yīng)性調(diào)整提供了可借鑒的寶貴經(jīng)驗(yàn)。

調(diào)度所的六層調(diào)度大廳共設(shè)置了既有運(yùn)營(yíng)及在建鐵路的各類(lèi)調(diào)度臺(tái)73個(gè)(規(guī)劃預(yù)留的其余56個(gè)各工種調(diào)度臺(tái)設(shè)置于五樓備用調(diào)度大廳)、工位96個(gè)，調(diào)度人員包括了列調(diào)、機(jī)調(diào)、計(jì)劃調(diào)、貨調(diào)、輛調(diào)、供電調(diào)等多個(gè)工種[8]。如何最大限度地為調(diào)度人員提供日常辦公空間，需按工種劃分調(diào)度區(qū)域，研究切實(shí)可行的設(shè)計(jì)方案。通過(guò)對(duì)各類(lèi)調(diào)度臺(tái)業(yè)務(wù)的分析、歸類(lèi)，最終確定了“5-6-5”中軸對(duì)稱(chēng)的調(diào)度大廳調(diào)度臺(tái)布局方式，使同一調(diào)度工種集中設(shè)置、提高調(diào)度工作效率。調(diào)度大廳調(diào)度臺(tái)設(shè)計(jì)方案如圖2所示，調(diào)度大廳調(diào)度臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)布置實(shí)物如圖3所示。

圖2 調(diào)度大廳調(diào)度臺(tái)設(shè)計(jì)方案

圖3 調(diào)度大廳調(diào)度臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)布置實(shí)物

為滿足在建、規(guī)劃線路的調(diào)度生產(chǎn)計(jì)劃需求，通過(guò)辦公區(qū)域調(diào)整、設(shè)備機(jī)房整合，在五層預(yù)留了備用調(diào)度大廳，解決了后續(xù)線路引入調(diào)度所的空間、設(shè)備容量預(yù)留等技術(shù)難題[9]。新建調(diào)度樓房屋分配如圖4所示。

圖4 新建調(diào)度樓房屋分配示意

2.2 信息系統(tǒng)

針對(duì)調(diào)度大廳內(nèi)值班主任臺(tái)、值班副主任臺(tái)、高鐵計(jì)劃臺(tái)、客服臺(tái)、高鐵維修臺(tái)、客調(diào)臺(tái)、貨調(diào)臺(tái)、計(jì)劃臺(tái)、特調(diào)臺(tái)、施工調(diào)度臺(tái)等調(diào)度工作站布置分散、數(shù)量多的特點(diǎn)[10]，創(chuàng)新性地采用了瘦客戶機(jī)的方式。瘦客戶機(jī)(thin client)是使用專(zhuān)業(yè)嵌入式處理器、小型本地DOM電子盤(pán)、精簡(jiǎn)版操作系統(tǒng)的基于PC工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的專(zhuān)用商用PC。該設(shè)備的系統(tǒng)安裝、調(diào)試、升級(jí)簡(jiǎn)易化，業(yè)務(wù)針對(duì)性強(qiáng)，性能穩(wěn)定，故障率低，功能強(qiáng)大，安全性高。瘦客戶機(jī)無(wú)風(fēng)扇、低功耗的設(shè)計(jì)方案，有效降低了噪聲污染和能源消耗[11]。瘦客戶機(jī)的創(chuàng)新性設(shè)計(jì)，既保留了各類(lèi)調(diào)度臺(tái)的業(yè)務(wù)數(shù)量不變，又極大限度地減少了工作站的設(shè)置數(shù)量。方案中低碳節(jié)能、綠色環(huán)保的設(shè)計(jì)方案，符合國(guó)家發(fā)展綠色交通的方針政策，體現(xiàn)了行業(yè)領(lǐng)先的技術(shù)發(fā)展水平。

3 空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)

作為新建調(diào)度所保證設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的空調(diào)系統(tǒng)，以及與調(diào)度人員日常辦公環(huán)境密切相關(guān)的通風(fēng)系統(tǒng)，在調(diào)度所的建設(shè)過(guò)程中也進(jìn)行了專(zhuān)項(xiàng)的創(chuàng)新性研究。

3.1 空調(diào)系統(tǒng)

在運(yùn)調(diào)系統(tǒng)相關(guān)的信號(hào)、通信、牽引變電、信息等機(jī)房的空調(diào)設(shè)計(jì)方案中，為保證設(shè)備運(yùn)行的可靠性，降低因設(shè)備不能及時(shí)散熱而導(dǎo)致數(shù)據(jù)癱瘓、系統(tǒng)故障等風(fēng)險(xiǎn)，創(chuàng)新性使用“熱通道和冷通道”的排列模式來(lái)設(shè)置機(jī)柜，將機(jī)柜采用“背靠背、面對(duì)面”擺放的方式，在兩排機(jī)柜正面的正面通道中間布置冷風(fēng)出口，形成一個(gè)匯集冷空氣的“冷通道”區(qū)，冷空氣流經(jīng)設(shè)備后形成的熱空氣，排放到兩排機(jī)柜背面中的“熱通道”中，通過(guò)熱通道上方布置的回風(fēng)口回到空調(diào)系統(tǒng)。冷通道工作原理示意如圖5所示。

圖5 冷通道工作原理示意

3.2 通風(fēng)系統(tǒng)

由于調(diào)度大廳層高較高，在施工設(shè)計(jì)中對(duì)空調(diào)送風(fēng)口進(jìn)行了優(yōu)化，即：由散流器送風(fēng)口改為旋流風(fēng)口下送風(fēng)，有效地提高了調(diào)度大廳的送風(fēng)效果，改善了大廳內(nèi)調(diào)度人員的工作環(huán)境，提高了調(diào)度作業(yè)的工作效率。由于調(diào)度大廳內(nèi)調(diào)度臺(tái)的布置較為密集，為了防止發(fā)生火災(zāi)時(shí)水消防對(duì)調(diào)度工作站的二次損傷，創(chuàng)新性地采用了以水為滅火劑進(jìn)行物理滅火的高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，避免了大量的消防排水對(duì)各類(lèi)調(diào)度工作站的損壞和對(duì)環(huán)境的二次污染。降低噪聲污染和減少能源消耗，體現(xiàn)了綠色環(huán)保的環(huán)境要求。旋流式送風(fēng)口安裝實(shí)物如圖6所示。

圖6 旋流式送風(fēng)口安裝實(shí)物

4 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

新建蘭州局集團(tuán)公司調(diào)度所設(shè)計(jì)基坑形狀為不規(guī)則L形，最大寬度為46.7 m，基坑開(kāi)挖深度14.35 m；基坑周?chē)扔袟l件復(fù)雜，北側(cè)為既有金輪大廈，南側(cè)為蘭鐵電視臺(tái)辦公樓，西側(cè)為鐵路局辦公樓北樓，東側(cè)為和政路。根據(jù)結(jié)構(gòu)形式、場(chǎng)地地質(zhì)及周?chē)h(huán)境特征，結(jié)合專(zhuān)家審查意見(jiàn)，經(jīng)計(jì)算分析主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用“鉆孔咬合灌注樁+一道混凝土內(nèi)支撐+三道錨索體系”；采用1000@1500鉆孔灌注樁，部分樁位間距略有調(diào)整，內(nèi)支撐水平向間距約4.5～5.0 m，設(shè)置撐間格構(gòu)柱，錨索水平向間距3 m。樁頂設(shè)置鋼筋混凝土冠梁，內(nèi)撐支撐撐在冠梁上，三道錨索均撐在混凝土圍檁上?；油鈧?cè)與金輪大廈及蘭鐵電視臺(tái)辦公樓側(cè)均采用旋噴樁加固。

設(shè)計(jì)中創(chuàng)新性地采用了混凝土“內(nèi)支撐+三道錨索結(jié)構(gòu)體系”，在保證基坑安全性的基礎(chǔ)上，為基坑開(kāi)挖提供了充分的作業(yè)面，縮短了施工周期，并降低了施工難度，從而保證了基坑工程安全、經(jīng)濟(jì)、快速完成。

5 結(jié)論

鐵路是國(guó)家重要的基礎(chǔ)設(shè)施，是綜合交通運(yùn)輸體系的骨干，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的大動(dòng)脈。調(diào)度系統(tǒng)是鐵路運(yùn)輸組織工作的指揮中樞，列車(chē)運(yùn)行的高速度、高密度以及其運(yùn)輸業(yè)務(wù)的復(fù)雜性、多樣性和高可靠性，對(duì)列車(chē)調(diào)度指揮設(shè)施提出了自動(dòng)化、集成化、綜合化、智能化等更高要求[12]，既有調(diào)度指揮設(shè)施已不能滿足改革和發(fā)展的需要。蘭州局集團(tuán)公司管轄范圍內(nèi)的鐵路干線地處“一帶一路”、“歐亞大陸橋”、“絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶”、“西部大開(kāi)發(fā)”等一系列國(guó)家重大發(fā)展戰(zhàn)略的最前沿。新建蘭州局集團(tuán)公司調(diào)度所的建設(shè)，既滿足了調(diào)度技術(shù)現(xiàn)代化發(fā)展的需要，提高了鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)效率與運(yùn)輸服務(wù)質(zhì)量。同時(shí)，為保證西北地區(qū)客運(yùn)專(zhuān)線及普速鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)的正常秩序、保證鐵路運(yùn)輸安全、加快西部大開(kāi)發(fā)等重要政策的推進(jìn)具有重大的意義。

新建蘭州局集團(tuán)公司調(diào)度所工程的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了普速鐵路與客運(yùn)專(zhuān)線集中調(diào)度、統(tǒng)一指揮的需要。建設(shè)過(guò)程中采用的冷通道封閉技術(shù)、光纖預(yù)端接技術(shù)、瘦客戶機(jī)方案、“內(nèi)支撐+三道錨索結(jié)構(gòu)體系”等一系列創(chuàng)新性技術(shù)措施，經(jīng)實(shí)踐證明安全有效，為其他項(xiàng)目提供了重要的技術(shù)借鑒。本次設(shè)計(jì)和研究過(guò)程中取得的成果，可作為制定類(lèi)似工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的重要理論基礎(chǔ)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。