北京地铁五号线工程简介

北京地铁五号线工程简介

1 　概　述
北京地铁五号线是北京市规划轨道交通线网中一条重要的南北干线,贯穿北京市南北。线路南起丰台区的宋家庄站,北至昌平区的太平庄北站,沿线分别穿过丰台区、崇文区、东城区、朝阳区和昌平区, 先后经过蒲黄榆、崇文门、东单、东四、雍和宫及和平里等重要地区。
地铁五号线全长27. 6 km , 设车站22 座,其中地下线16. 9 km , 占全线长度的61 % , 地下车站16 座,地面及高架线10. 7 km , 占全线长度的39 % , 高架车站5 座,地面车站1 座。地铁五号线由南至北22 座车站分别为:宋家庄站、刘家窑站、蒲黄榆站、天坛东门站、磁器口站、崇文门站、东单站、灯市口站、东四站、张自忠路站、北新桥站、雍和宫站、和平里北街站、和平西桥站、北土城东路站、干杨树站、大屯站、大羊坊站、立水桥站、立水桥北站、太平庄站、太平庄北站。全线设车辆段一座,停车场一座,控制中心一座及其他附属设施。车辆段设在线路北端的太平庄, 停车场设在南端的宋家庄,指挥中心及地铁其它功能用地设于线路中部的小营。
地铁五号线线路经过的地段发展极不平衡。南段的宋家庄至刘家窑南段基本为破旧的平房区,无正规道路。目前该段线路西侧有部分正在建设的住宅小区,沿线的开发建设估计也为期不远;刘家窑至崇文门段线路在现状道路下方通过,该路段是京城东南地区通向市区的主要干道,沿线部分地区已经开发建成,有些地段正在开发或准备开发。该段主要为居住和商业设施;中段崇文门至雍和宫是北京的“ 银街”,是东城区招商、吸引外资、开发的重点改造区段,现状沿街有大量的商店,今后将发展成极其繁华的地带。本段道路比较狭窄,仅12～16 m 宽, 尚未按规划要求实现;雍和宫至和平西桥段,现状道路狭窄,既有建筑比较混乱,生活设施不配套,还有待开发,今后将逐步实现规划。和平西桥至北苑段, 规划道路已经实现,路下部分管线已经埋设于道路两侧,沿路已建设了大量的开发建筑;北苑至太平庄段,规划道路尚为完全实施,除立水桥附近有较多的建设项目外,北部线路两侧既有建筑物较少,有待开发建设。
按照北京市城市总体规划,北京市城市将按“分散集团式”布局规划及实施。由于地铁五号线贯通市区,连接南北,其建设必将极大地带动边缘集团的开发建设。
与路网中的其他线路相比,地铁五号线工程有其独有的特点:
1、线路长,线路型式多:全长27. 6 公里,有地下、地面和高架线。
2、车站型式及施工方法多:车站型式有岛式、侧式、分离式;单层、双层;地下站、高架站和地面站。全线地下工程采用了明挖法、盖挖法、暗挖法以及多种特殊的施工方法施工。
3、车场、车辆段多:地铁五号线共有两个停车场和一个车辆段。
4、交叉换乘多:10 处。本线与规划线网中的亦庄线、4 号线、7 号线、2 号线(2 处) 、1 号线、6 号线、3 号线、10 号线、13 号线等10 条线有交叉换乘关系。

图1 　北京地铁五号线线路平面示意图

　　5 、沿线的开发地块多:除规划划拨的地铁五号线开发用地26 块外,沿线还分布有大量城市开发用地,地铁五号线要充分的考虑与其结合。
6 、过河多: 南护城河、盖板河、北护城河、北小河、清河等5 条河流。
7 、沿线及附近文物保护单位多:共13 处,其中有:
天坛、亚斯礼堂、原协和医院、中华圣经会旧址、东四清真寺、崇礼住宅、段府及南锣鼓巷街区、国子监、孔庙、柏林寺、雍和宫、地坛、土城遗址等。
以下分几个方面对地铁五号线进行简单的介绍。
2 　线　路线路设计的主要技术标准为: 1. 正线数目:双线
2. 最小曲线半径:
区间正线为300 m , 困难情况下为250 m 。
辅助线为200 m , 困难情况下为150 m 。
车站线为1000 m , 困难情况下为800 m 。
3. 线路坡度: 序号站名车站类型区间正线最大坡度为24 ‰,困难情况下30 ‰ 。1 宋家庄站地下站辅助线最大坡度为30 ‰,困难情况下40 ‰ 。2 刘家窑站地下站地下区间最小坡度为3 ‰ 。3 蒲黄榆站地下站
4 天坛东门站地下站
地下车站坡度一般为3 ‰,最小坡度为2 ‰ 。
5 磁器口站地下站折返线坡度为2 ‰ 。
6 崇文门站地下站高架线路及车站可为平坡。
7 东单站地下站
1.竖曲线半径:8 灯市口站地下站正线为5000 m , 困难情况下为3000 m 。9 东四站地下站辅助线3000 m , 困难情况下为2000 m 。10 张自忠路站地下站
2.坡段长度: 11 北新桥站地下站最小坡段长度不小于150 m 。间距为780 m(出现在城区中心) 。北三环以北平均站间距为1420 m , 最大站间距达1780 m(北部) 。地下线路埋深一般在20 m 以内,深者23 m , 浅者9 m 。线路纵断面起伏不大,坡度一般在10 ‰ 以内, 全线最大线路坡度为24 ‰,出现在地下向地面的过渡段。

地铁五号线车站站位的选择尽量配合地面开发及规划道路红线的实施,其施工方法尽可能采用较经济、快捷的明挖法或盖挖法,以减少土建工程造价,并使地铁与地面开发、管线拆改和房屋拆迁的综合费用较低。全线车站型式的选择,也尽量以满足地铁车站的交通功能为主,同时考虑其它各方面的要求。

表2 　全线车站分布及车站型式

根据规划设计,在三环路以北可采用地面或高架线,并在道路中央为高架线路预留了10 m 宽的专用道,给线路通过创造了条件。我们对高架线路设于道路中央和道路一侧分别进行了研究,认为将高架线设于道路一侧无论从车站使用功能、用地经济性,还是道路行驶环境、工程实施难易程度等各方面均优于路中方案。但考虑到高架线路运行对周围环境的影响,以及现状道路一侧已经埋设了许多市政管线,地铁工程建设有一定的困难,因此推荐采用路中高架方案。地铁五号线全线车站分布城区密,郊区稀。在南三环至北三环路间,平均站间距为961 m , 最小站8 1 m
3 　结构型式和施工方法地下结构根据使用要求和施工方法,主要有以下几种型式:
●单层双跨矩形车站结构(明挖法施工)
●双层双跨矩形车站结构(明挖法施工)
●单层单跨矩形车站结构(明挖法施工)
●双层三跨矩形车站结构(明挖法施工)
●双层三跨拱形车站结构(暗挖法施工)
●马蹄形单洞车站隧道(暗挖法施工)
●矩形双线单洞区间隧道(明挖法施工)
●矩形双线双洞区间隧道(明挖法施工)
●马蹄形双线单洞区间隧道(暗挖法施工)
● 马蹄形单线双洞区间隧道(暗挖法施工)
● 马蹄形双连洞区间隧道(暗挖法施工)
● 圆形区间隧道(盾构法施工)
根据地质及水文地质情况、线路条件、综合考虑技术、经济、工期及对周围环境的影响等因素,地下结构施工分别采用了明挖法、盖挖法、矿山法及盾构法。当地面条件允许时,为减少土建工程造价,地下车站宜尽量采用明挖或盖挖法施工。而车站暗挖施工由于其造价高、施工进度慢、安全性较明挖及盖挖差、工程防水容易出现问题等,仅用于受地面条件限制或受地下构筑物制约,无法采用其它方法施工的情况。一般情况下,地下区间采用矿山法施工,部分地段采用盾构法施工,当埋深较浅或有特殊要求时, 则采用明挖法施工。
本线高架结构主要有以下几种型式:
● 桥梁式三层高架车站结构
●框架式双层高架车站结构
●框架式三层高架车站结构
●单柱墩高架区间结构
高架区间及桥梁式车站一般现场浇筑墩台,预制装配梁,仅在有特殊要求的地段采用全现浇施工; 框架式车站均采用现浇施工。
4 　客流、车辆和运能1 、客流预测地铁五号线的客流预测年限与范围见表3 。初期:2005 年,宋家庄～ 大屯建成运营。2006 年,宋家庄～ 太平庄北全线建成运营。2009 年,宋家庄～ 太平庄北全线运营。近期:2016 年,宋家庄～ 太平庄北全线运营。远期:2031 年,宋家庄～ 太平庄北全线运营。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　表3 　高峰时间断面流量表 单位:人次/ h

2 、车辆选型及编组
地铁选用变频变压(VVV F) 车,车辆宽2. 8 m , 采用耐候钢车体,钢板压型焊接转向架,模拟空气制动机,车内设空调。列车采用单元固定编组方式, 6 辆编组,3 动3 拖。列车最高运行速度80 km/ h , 平均旅行速度为35 km/ h 。
3 、客运能力
根据全线初、近、远期客流预测的早高峰小时单向最大断面流量,考虑线路的折返条件,选定天坛东门站及大屯站为中间折返站。初、近、远期高峰小时的运行交路及运能配备如表4 。

表4 　列车运行对数

根据以上交路及运行对数,各年限的设计运输能力见表5 。表5 　各年限的设计运输能力

5 　设备系统
1 、供电
供电系统由以下部分组成:
(1) 电源
本线采用分散供电方式,由沿线既有的或规划建设中的城市变电站分别引出10kV 电源,向地铁牵引降压混合变电所及降压变电所供电。
(2) 地铁供电系统(牵引、降压变电)
全线共设牵引降压混合变电所19 座(含车场3 座),设46 座降压变电所。牵引供电正常方式为双边供电,采用二级管整流器。
(3) 牵引网系统
本线采用三轨授电方式,额定电压为DC750V , 9 1 利用走行轨进行回流。
(4) 电力监控(SCADA) 系统
2 、通信
地铁五号线通信系统包含以下子系统:
● 传输系统
首选“SDH 加接入网”的方案。但是由于本工程实施尚需一段时间,而通信技术的发展又日新月异,到时如果O TN 方案的国产化问题能够解决, O TN 方案也是可用的。
● 公务电话系统
即程控自动电话交换网,用以构成地铁内部各单位、部门之间的ISDN 综合业务数字功能与一般公务联系。
● 专用电话系统
五号线专用电话系统需包括:调度电话、站内、站间电话、轨旁电话
● 无线电话系统
主要包括专用无线通信系统和公用移动通信引入系统。
● 闭路电视系统
● 广播系统
广播系统包括车站广播、车辆段广播和列车广播。
● 时钟系统
● 电源及接地上述各系统采用各自独立的维护网管系统,不设集中的通信网络管理系统。
3 、信号
本线采用功能完备的列车自动控制系统, 即A TC 系统,包括列车自动监控系统A TS , 列车自动防护系统A TP 和列车自动驾驶系统A TO 。但根据运营情况,初期A TO 设备暂缓设。其控制方式为集中监控、分散控制。采用微机联锁方式。另外,本线设旅客向导系统。其信息由A TS 系统提供和传输。
4 、通风空调与采暖本系统由以下部分组成:
(1) 车站空调通风系统
地下车站采用集中式空调,车站两端设空调机组,分别负责半个车站。经空调机组处理过的空气通过风管送至站厅和站台。空调系统仅在夏季运行。车站两端各设两个机械送排风井,内设车站送、排风机,并兼作站台、站厅事故风机。 地下车站温度标准为: 站台29 ℃,站厅30 ℃ 。列车车厢内为27 ℃ 。高架车站利用自然通风方式进行通风换气,特殊设备用房设局部空调设施。
(2) 区间通风系统
车站两端各设一台风机,负责区间隧道的通风、排烟,并兼作区间事故风机。当区间发生火灾事故时,由车站风机及站端区间风机同时运行,进行排烟。
(3) 采暖高架车站、车辆段及车场冬季采用暖气供暖,高架车站附近无热力管线时,采用电器供暖。
空调与通风系统除在车站和列车中为乘客创造一个良好、舒适的环境外,当列车阻塞在区间或出现火灾事故时,尚应满足事故通风要求,使乘客安全撤离。
5 、给排水水源:采用城市自来水管网供水。给水:采用生产、生活及消火栓用水共用方式
车站给水干管与区间干管连通。另外,地下车站有商业开发的场所,设闭式自动喷水灭火系统。排水:采用分流制排水方式,地铁排出的水,原则上分别进入沿线的市政雨、污水系统。6 、自动化管理本线采用了以下几种自动化系统:
(1) A TC 系统即列车自动控制系统,包含以下三个子系统:
●A TS ── 列车自动监控系统
●A TP ── 列车自动防护系统
●A TO ── 列车自动驾驶系统(初期缓设)
(2) FAS 系统
即防灾报警自动控制系统。由主控(控制中心) 和分控(车站、车场、车辆段) 两级管理。在控制中心设防灾监控中心,负责监视全线防灾设备的运行状态、接收报警信号、发布救灾指令等。车站防灾监控负责接收车站的灾害报警,及时向指挥中心联络,并接收中心防灾指令,控制设备。
(3) BAS 系统
即环境监控系统。对车站、隧道中的通风、空调、给排水、照明、广播及自动扶梯等设备的日常运营进行自动化管理,以保证运营期间的安全和舒适。本系统由控制中心集中管理(主控级),平时中心不进行操作,由车站(分控级) 负责操作。
(4) AFC 系统
即自动售检票系统。采用非接触式IC 卡作为储值票,单程票可采用磁卡式。自动售检票系统可以迅速而准确地完成售票、检票及客流统计等业务。
(5) SCADA 系统
即电力监控系统。由控制中心对全线供电系统(包括牵引降压混合变电所和降压变电所) 主要设备的运行状态进行监控和测量。控制中心设主机,每一个变电所均设置终端,负责执行端的数据采集、发送及执行控制中心的命令。
(6) 信息管理系统
即综合传输网系统。这是综合自动化管理的核心部分。承担各车站、各系统的信息报告及传递,并对各种信息综合处理、存储、存档、供经理部门查询和决策。同样也传递由经理部门下达的指令,下达到有关单位。
6 　车辆段及综合基地
地铁五号线在线路起点设宋家庄停车场,其占地约12 公顷;终点设太平庄车辆段,其占地约30 公顷。在小营设指挥中心和其他基地,其占地约22. 47 公顷。在宋家庄停车场设一条联络线与地铁车辆设备工厂的试车线相接,以解决规划路网中其它线路的车辆厂修进入大修厂的通路以及与地面铁路的连接问题。另外,车辆基地还配备了供电、采暖、给排水、通信、信号、防灾报警等系统。
7 　地铁五号线定员
地铁五号线本着“ 精减组织机钩,减少管理层次,尽量压缩职工定员”的原则安排定员。每双线公里定员不超过90 人考虑。本线定员指标见表6 。

表6 　地铁五号线职工定员汇总表

8 　工程进度与投资估算
地铁五号线总的目标是至少应在2008 年奥运会前开通运营。为确保工程按期完成,本着加快进度,提早通车的原则安排地铁五号线的建设。本线的总建设周期为六年(2001 年～2006 年) 。工程本着建成一段,运营一段的原则进行实施。全线分南北两段建设:首先建设南段地下线路部分,然后建设北部的地面及高架线路部分。预计于2006 年建成通车。地铁五号线工程的建设周期短,工期相对比较紧张。
投资估算根据工程的分期建设计划进行。全线初期总投资约123 亿人民币。本投资中不含车场及车辆段上盖开发及相关工程的投资。全线初期平均公里投资约4. 35 亿。