城市轨道交通含义范文

导语：如何才能写好一篇城市轨道交通含义，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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城市轨道交通市场化的投融资核心模式就是在政府的主导下，通过多元化的融资方式对上盖空间资源进行最大限度的开发，从而建立起一个有效的整体体系，最终实现城市轨道交通的最大盈利空间。城市轨道交通准市场化的投融资模式的基础就是交通投融资的建设和企业运营的正外部相结合，从而转化成为城市轨道交通的内生效益。

二、城市轨道交通市场化的投融资方式的盈利方式

（一）提高收益预期的范围

对于轨道交通来说，其发展还是存在比较大的公益性，但是在其运行的过程中所产生的水电费等等一系列的费用却是以商业标准来进行的，从这可以看出，公益性与商业化存在很大的矛盾，与此同时，轨道交通的支出费用与通货膨胀存在着十分密切的联系。因此可以通过直供电价以及解决通货膨胀问题来实现提高预期效益。

（二）扩大取得上盖资源

对于上盖资源的有效利用，应该把其作为内部资源来看待，而不应该把其单独列出来看待，这也就要求我们在市场资源的有效利用的基础上，结合城市轨道交通建设的实际情况，进行相关的预期预算，对上盖空间资源进行有效地资源配置。

（三）提高资产升值

在城市轨道交通投融资建设中，因为隧道不仅仅是提供给地铁使用，同时还存在一些其他的用途，例如供电和防御等等，所以可以对隧道资产进行相应的剥离从而产生比较好的收益比率。于是乎，城市轨道交通的建设盈利方式，就是最大限度地进行优化升级，资源合理配置。

三、三种城市轨道交通融资模式的分析讨论

（一）BOT模式

1、BOT模式的含义，所谓的BOT模式就是指建设、经营和移交将结合的投融资模式，即政府或者所分属的机构部门给经营承包的企业一些特殊的经营权作为投资的基础，由企业为项目安排相应的融资、建设和风险承担，并且要在短时间里面回收资金并且取得相应的经济效益。2、BOT模式的意义，从BOT模式的含义就可以看出其第一个意义就是帮助政府减轻财政负担，实现基础设施的进一步发展；其二，可以吸引外资的流入，促进我国经济的发展，同时引进国外优秀的先进技术；其三，可以在不影响我国的国外资金的借贷的基础上，使政府获得急需的资金。

（二）TOT模式

1、TOT模式的含义，所谓的TOT模式就是指出售一些现有的资产，并且在规定的时间里获得现金流量的资金来进行轨道建设的一种新型投资方式。其主要的做法就是轨道建设的所有者把一些已经在运行的轨道项目，在一定的限期内转交给投资者来经营获利，从而可以一次性的获得投资者的投资资金，而投资者在规定的时间里所获得经营权，在获得投资资金以及经济回报后，再把原来的轨道交通项目给原先的轨道建设的所有者。这个模式的最大特点就是可以不用偿还资产，是风险比较小的投资模式。2、TOT模式的特点，TOT模式的主要特点表现就是如下几点，其一是能够使得资金活起来，为城市建设提高活的资产；其二，TOT模式由于不存在建设时期的风险，所以极大地降低了投资的风险，同时较少的环节大大降低费用的产生；其三，TOT项目只涉及项目的经营权，在法律程序上比较简单，易操作；其四，可以做到在很短的时间里获得资金，有利于建设的快速建设。

（三）PPP模式

1、PPP模式的含义，所谓的PPP模式就是公共部门与一些私人的部门相结合的模式，这个模式一开始在欧洲十分的流行，特别在一些重大的项目上。就目前来看，PPP模式是一种十分优化的项目投资，它通过多方参与来实现共赢的目标。政府主要是提供贷款和协议，中标单位与之相结合而组成一个特殊目的的合同，由特殊目的的公司来筹集资金，承担风险。2、PPP模式的特点，其基本的特点就是共享投资和收益，共同的承担相应的风险和社会责任。其一。可以使得更多的民资参与到项目的投资中去，可以提高效率，降低风险；其二，可以在一定程度上使得民营资本收获经济效益，增加社会财富；其三，减轻了政府在城市轨道建设初期遇到的资金问题，提高建设效率。

四、结语

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关键词: 铁路信号系统; 城市轨道交通信号系统; 控制技术; 比较研究

中图分类号：U284 文献标识码：A 文章编号：

1 铁路信号系统与城市轨道交通信号系统的相同点

城市轨道交通和铁路交通同属于轨道交通的范畴，两者从运营形式、设备应用、控制方式等方面都有一定的联系，但也不尽相同。以下对两者在信号系统方面的异同进行对比分析。

1 铁路信号系统与城市轨道交通信号系统的相同点

1．1 城轨信号设备沿用的铁路信号的基本设备

城市轨道交通和铁路交通有基本相同的信号设备，比如: 信号机、轨道电路、转辙机、计轴器、应答器等，但布局方式及应用形式方面会有一些不同。

1．2 停车点防护

安全停车点是基于危险点定义的，危险点是列车超越后可能发生危险的点。停车点有时即是危险点，通常在停车点前方设置一段防护段，ATP 系统计算得出的紧急制动曲线即以该防护段为基础，保证列车不超越防护段。有时也可在防护段设置一列车滑行速度值，如 5 km/h． 根据需要，列车可在此基础上加速，或者停在危险点前方。

1．3 城轨沿用了铁路基本的联锁的含义

联锁的含义对于铁路交通及城轨交通基本上是一致的，依然是信号设备之间相互制约的关系，在铁路上联锁往往局限在车站内部，城轨联锁一般包括正线和车辆段。

1．4 两者都重视速度监督与超速防护( ATP)

ATP 的速度限制分为2种; 一种是固定速度限制，如区间最大允许速度( 取决于线路参数) ，列车最大允许速度; 另一种是临时性的速度限制，例如线路维修、施工时临时设置的速度限制。ATP 系统始终严密监视这类速度限制不被超越，一旦超过，先做告警，后启动紧急制动，并做记录。

1．5 测速与测距

目前高度铁路和城市轨道交通都有列车速度自动控制系统，其一个重要的功能就是测速与测距。ATP 系统利用装在轮轴上的测速传感器测量列车的即时速度，并在驾驶室内通过计算生成速度曲线。ATP 系统的列车定位是以轨道电路为基础的，而对轨道电路内的运行距离测量，则可依赖于所记录的车轮转数及预知的车轮直径加以转换。

2 铁路信号系统与城市轨道交通信号系统的区别

城市轨道交通信号系统和铁路信号系统在基本控制原理、信息传输方式等方面都有相同或相似的地方，但两者的终极控制理念还是有很大差异:城市轨道交通更注重行车密度，把握列车的追踪间隔是控制的核心，而铁路信号系统不仅要缩短列车追踪间隔( 这个间隔远比城轨的大) ，更关键的是提高运行速度，增大运营能力。所以两种信号系统的区别远远多于共同点。以下作简要分析。

2．1 铁路信号系统和城轨信号系统的发展渊源不同

铁路信号系统其起始技术大多来源于自主发展，基本设备均国产化有自己的知识产权，就是目前的高铁技术也已经通过引进—消化—改进—自主创新达到了很大程度的国产化，基本上达到了制式统一、体系完整，产品配套已经有自己独立的科研、教育、设计、生产制造、施工维护队伍，这就是具有中国特色的一整套完备的铁路信号系统。而城轨信号系统基本上都是全套引进国外先进技术，目前还没有一套具有自主产权的信号系统，也没有形成行业完备的技术规范和标准。

2．2 信号系统的构成方式不同

城市轨道信号系统主要是 ATC 系统和车辆段联锁系统组成，ATC( ATS \ATO \ATP 三个系统组成) 系统主要保证正线列车的运行控制，完成系统信息检测、运行防护和列车运行方式的控制，而城轨车辆段类似于铁路的区段站，其行车组织工作主要包括编解、接发及调车，因而，城轨交通车辆段的信号设备远多于其他车站，通常独立采用一套联锁装置。除车辆段外，其他车站的行车组织作业既单纯又简单，所以在联锁车站上的信号灯也仅有 3 种

颜色、4 种含义:

红灯: 停车;

绿灯: 前进，前方道岔再定位;

月白灯: 前进，前方道岔再反位;

红灯 + 月白灯闪光: 引导信号。

轨交通车辆段计算机联锁与铁路车站计算机联锁通用，但结合电路与铁路控制不同。

铁路信号系统包括车站联锁设备、区间闭塞设备及编组站驼峰控制系统及列车运行自动控制系统等组成，其设备的复杂性和控制的各自为政导致技术的更新达不到步调一致，使整个系统不容易整合。

2．3 信号设备的布局及应用的差异，导致联锁关系的难易程度不同

2．3．1 信号机的布局及显示

在城轨中信号机一般设置在线路右侧，大都采用 LED 信号机，列车信号基本上有红绿黄三色显示，城轨中大多数信号机均设置在车辆段。列车自动运行控制系统对于提高运输效率、保障高速铁路列车运行安全将具有非常重要的意义。

2．3．2 道岔控制

目前高速铁路在正线上采用大号码可动心轨道岔，需要多点多台转辙机牵引，并采用复合锁闭( 内锁闭和外锁闭) 技术。联锁中需设有特殊电路控制，并要求列车速度控制系统应具有防止列车超速通过道岔的功能，从这一点上说，高速铁路应较城市轨道交通复杂。

城市轨道交通因为对速度要求较低另外有地域范围限制，正线一般采用 9 号道岔，车辆段( 停车场) 一般采用 7 号道岔，如果正线上采用的是 9号 AT 道岔( 弹性可弯道岔) 时才需要两个牵引点，即一组道岔需要两台转辙机牵引。

2．3．3 联锁方式

铁路与城市轨道交通信号系统相比，有一个显著的不同，那就是城市轨道交通一般车站没有分支( 折返站除外) ，不设道岔，从而也不设地面信号机，仅在少数的有岔联锁站和车辆段才布局道岔和地面信号机，所以联锁设备的监控对象远远少于铁路车站的监控对象，城轨车站( 折返站除外) 全部的作业就是旅客的乘降，作业形式单调，联锁关系简单。

2．4 闭塞制式不同导致地面 /车上信息传输方式不同

城市轨道交通目前大都采用准移动闭塞或移动闭塞的制式进行区间控制。通过音频轨道电路的发送设备向车载设备发送数字编码( 报文式) 信息，ATP 车载设备结合车辆性能数据计算出适合本列车运行的速度 － 距离曲线，保证列车有序运行。采用“跳跃式”连续速度－ 距离曲线的列控方式，列车追踪运行的最小安全间隔的最大值为安全保护距离加一个轨道区段长度，列车的最小正常追踪运行间隔为安全保护距离加一个轨道区段长度再加最高允许速度下使用常用制动直至停车的制动距离。列车追踪运行的最小安全间隔仅为一个安全保护距离，列车最小正常追踪运行间隔为在当前速度下使用常用制动直至停车的制动距离加安全保护距离，并由前后列车的动态关系确定。

而铁路信号系统大多采用固定闭塞方式，设置固定的闭塞分区，根据地面/车上信息传输方式的不同，可以将列车超速防护 ATP 系统分为点式和连续式两类。

2．5 车门控制

城市轨道交通的车门控制比高速铁路复杂得多，车门控制的关键是要对其安全条件进行严格的监督。城市轨道交通 ATP 系统的另一个重要功能就是要防止: ①列车在站外打开车门; ②列车在站内时打开非站台侧的车门; ③在车门打开时列车启动。铁路信号系统对车门的控制显然要简单的多(高铁除外)。

2．6 中断站

高速铁路由于站间距较长，无法满足信息传输的要求，往往需在区间增加设置区间信号无人值守中继站，一个中继站一般只可以管理区域内的256个环线。而城市轨道交通则不需设置。

2．7 行车间隔不同

城市轨道交通有别于远程铁路的另一个显著特点是列车间隔时间短，目前在大城市修造的地铁与轻轨，往往都提出 2 min(甚至90 s) 的列车间隔要求。因此对城市轨道交通列车速度监控提出了极高要求，要求其能提供更高的安全保证。

3 结束语

综上，铁路信号系统和城轨信号系统相比较，存在很多不同，但高速铁路与城市轨道交通信号系统相比，列车运行控制系统基本理念一致，目前，我国应将某些城轨控制技术移植向高速铁路，但高速铁路具有闭塞分区长，行车速度快、联锁及道岔控制复杂等特点，所以高速铁路应针对自己的特点在城市轨道交通列车运行控制系统的基础上进行改造和创新。

参考文献:

［1］林瑜筠． 城市轨道交通信号． 北京: 中国铁道出版社．

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关键词：建筑信息模型；城市轨道交通；协同作业；信息化

中图分类号： F208 文献标识码： A

引言

经济发展使城市规模不断扩大，城市化水平不断提高，不少大城市的发展正面临深刻变化，城市地区道路交通拥挤、交通事故以及由于道路交通排放引起的交通污染已经成为备受瞩目的问题。发展公共交通，对于满足我国经济建设与居民生活需要具有重要的战略意义。其中，城市轨道交通作为公共交通的骨干力量，具有容量大、安全、环保特性好等特点，受到包括发达国家和发展中国家在内的许多大城市的青睐。

1、BIM技术的概念

BIM的发展始于美国，20世纪70年代，美国的乔治亚理工大学建筑与计算机学院的查克・伊士曼博士(Chuck Eastman,Ph.D.)提出建筑信息模型(Building Information Modeling)的概念，目前已经在全球范围内得到业界的广泛认可，被誉为建筑业变革的革命性力量(图1)。不同的组织和研究机构对BIM有不同的理解和定义，例如国际标准组织设施信息委员会（Facilities Information Council）对BIM的定义是：BIM是在开放的工业标准下对设施的物理和功能特性及其相关的项目生命期信息的可计算、可运算的形式表现，从而为决策提供支持，以更好地实现项目的价值。

图1 建筑设计史上的变革

应用到实际中，从不同的角度，BIM所代表的含义也有所不同：应用到一个项目中，BIM代表着信息的管理，信息被项目所有参与方提供和共享，确保正确的人在正确的时间得到正确的信息；对于项目参与方，BIM代表着一种项目交付的协同过程，定义各个团队如何工作，多少团队需要一块工作，如何共同去设计、建造和运营项目；对于设计方，BIM代表着集成化设计，鼓励创新，优化技术方案，提供更多的反馈，提高团队水平。

图2 建筑模型的信息共享

2、BIM在城市轨道交通建设中的应用现状

在西方发达国家，城市轨道交通网的布局已趋于完善，建设项目逐步减少。在BIM技术如火如荼的时代，他们对于BIM技术的应用大多体现在改造和运营维护中。伦敦地铁斥资7亿英镑对维多利亚站进行升级改造，要求运用BIM技术进行协同设计和施工管理，是业主、设计方、施工方、材料供应商可以协同合作；加拿大多伦多Spadina地铁扩建工程中，参建各方基于Bentley Project Wise进行3D设计协同；洛杉矶Westside地铁延长线工程包括9英里地铁，新建7个地铁站，总投资51亿美元，工程采用DB交付模式，业主方将BIM应用条款纳入承包方合约，要求以BIM核心规划管理整个建造过程。

在大陆地区，越来越多的业主、设计单位和施工单位开始重视BIM技术的应用，在一些大中城市的城市轨道交通建设中业主明确要求设计单位提供三维模型用于指导施工。上海轨道交通11号线石龙路站采用了BIM碰撞检测技术，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的的真实信息，通过碰撞检测优化了施工方案，减少了不同专业间的碰撞摩擦，降低了人力物力的消耗，节省了工程费用。

3、BIM在城市轨道交通中的应用研究

3.1 线网的规划设计

城市轨道交通系统是城市公共交通的骨干力量，是城市的百年大计。在对城市轨道交通线网规划时，需要考虑到众多因素，不仅要考虑城市的总体规划和城市的长远交通规划，还要考虑城市经济与社会方面的资料，如人口状况、用地状况、城市经济结构、经济规模和经济规划等；还有城市自然条件、环境资料、土地使用规划、出行需求等。

3.2 安全管理

城市轨道交通的施工环境复杂，一般处于人口流动较大，人口相对密集的区域，与外界环境往往只有一墙之隔，可利用的空间十分紧凑。而轨道交通的施工工艺十分复杂，施工作业空间存在多层次水平及垂直的作业面，存在较大的安全隐患。利用BIM技术可以进行有效的冲突检测、施工模拟等，还可以在深基坑开挖时，根据基坑周边布点实时采集监测数据，在模型中反应各区域的危险程度，通过可行手段在时间和空间上定位报警单位，在施工前给予直接的指导，减少事故的发生。

3.3 施工模拟

轨道交通的施工是一个复杂的过程，通过将BIM与施工进度计划相链接，将空间信息与时间信息整合在一个可视的4D模型中，可以直观、精确地反映整个建筑的施工过程。4D施工模拟技术可以在项目建造过程中合理制定施工计划、精确掌握施工进度，优化使用施工资源以及科学地进行场地布置，对整个工程的施工进度、资源和质量进行统一管理和控制，以缩短工期、降低成本、提高质量。

3.4 信息平台

BIM技术解决当前建筑领域信息化的瓶颈问题，确保信息的准确性和一致性，实现项目各参与方之间的信息交流和共享，从根本上解决项目各参与方基于纸介质方式进行信息交流形成的“信息断层”和应用系统之间“信息孤岛”问题。应用3D方式同步设计检讨，减少过去2D设计的人为失误，并免去繁琐的设计变更重复式的修正剖面与各施工图说的注记与修正；已经完成的3D数据模型里面，将重要营运规格与厂商相关数据处理链接，可在检视问题的第一时间，实时调阅相关数据。

3.5 运营维护

在城市轨道交通项目的运营阶段可以基于BIM及时提供有关列车运行记录、维修记录、财务状况等集成信息。通过对这些参数化信息的分析可以实时进行运营成本分析；根据实际的客流数据可以进行行车计划调整等；BIM可以以一个集成系统的形态给运营企业提供全方位的决策支持，甚至为将来新建项目提供一个知识积累和知识管理的平台。

4、结语

BIM是对工程项目信息的数字化表达，是数字技术在建筑业中的直接应用，它代表了信息技术在我国建筑业中应用的新方向。BIM在城市轨道交通项目中的应用还仅仅是个开始，而城市轨道交通工程涉及专业众多，许多基础性工作尚不完善，还存在统一行业标准的问题，大量与轨道交通工程相关的基本标准化构件还需建模开发。

参考文献

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关键词:城市轨道交通;项目;技术经济特性;投资制度;融资;组织模式;绩效

城市轨道交通以它对城市土地价值的深远影响和巨额建设成本,代表了城市公共投资规模的高水平,并成为政府投资项目管理体制改革更为活跃的课题。新古典经济学理论注重市场的运行,不太关心市场如何发展[1],然而正是制度中的激励性,决定了准公共品项目所能获得的社会投资和系统运行效率,因此,发展和效率成为城市轨道交通产业制度变革的逻辑基点(见图1)。值得关注的是制度变革的实施成本,根据樊刚等人定义,所谓实施成本是指制度变革过程开始以后一切由“信息不完全”、“知识不完全”和“制度预期不稳定”所造成的经济效率损失,是旧体制下各种经济组织的结构、功能以及规范组织间关系的各种正式和非正式制度、规则、习惯等向新制度过渡所必须的设计、创新、磨合过程所造成的经济损失,即实施新制度的交易成本[2]。

采用二分法,城市轨道交通建设项目投资的基本模式不外两种,即一元投资和多元投资,两种结构中的投资主体、客体,以及产权、经营权归属、责权利的约定,具体环境中的行为规则等要素,共同构成了特定的项目投资制度,其设计目的在于满足城市发展需求,完成项目融资和促成项目交易。事实上,投资制度目标功能的效用和成本不是一成不变的;而投资制度非预期的派生功能所产生的执行成本也将以各种形式出现在项目的全寿命周期中。实施成本的增加意味着目标收益的减少,从而影响以发展和效率为设计初衷的制度绩效。本文试图在分析城市轨道交通建设项目技术经济特性的基础上,考察技术经济特性对投资制度目标功能效用、成本的直接影响,以及和投资制度若干派生功能之间的内在关联;并借助实证来说明投资/组织模式和建设项目自然属性的契合程度是影响其制度实施绩效的重要因素,也是制度修正、变革的主要依据。

1城市轨道交通项目的技术经济特性

城市轨道交通项目技术经济特性有两个层面的含义,即基于网络型城市基础设施的自然垄断产业技术经济特性和作为建设项目的全寿命周期技术经济特性。

1.1城市轨道交通的网络规模经济效益

城市轨道交通必须借助传输网络才能进行客运交易,因此归属于物质型网络产业。通常在一个结构良好的传输网络上,节点和连接的增多意味着线路数或者网络的交易量将以几何级数递增。因此,相对于极高的固定成本,网络传输的边际成本极低,随着载客量(运量)的持续上升,网络全寿命周期的平均成本将持续下降。和非网络的单线传输规模经济相比,网络系统的规模经济效益几乎没有边界[3]。所以,城市轨道交通业的规模经济和网络化经营的关联度极强,这就决定了城市轨道交通建设通常都要经历单线—多线—网络这样一个产业成熟过程。

1.2城市轨道网的范围经济效益

城市轨道交通项目内含稀缺资源的使用:土地,加之存在巨大的网络规模效益,如果每种运营产品都配置一条轨道,重复投资将造成资源的极大浪费。因此,产业有联合建设或运营的要求(所有的运营产品统一使用一个网络)。

1.3高沉淀成本和强外部性

城市轨道交通的资产专用性极强,沉淀成本大。同时,极高的固定成本和巨额运营成本[4],使得单线生产的平均成本居高不下,平均成本和边际成本相差悬殊。加之较强的社会公益性控制的低位票价,导致主营业务的内部收益率差,几乎无限期地拉长了项目的静态和动态投资回收期,这是形成轨道交通业进入壁垒的重要因素。

1.4较强的可替代性

尽管交通产品和服务是生活必需品,需求弹性较小。但是城市轨道运输和其他运输方式都是对人和物的空间位移,存在较强的相互替代性,因此产业有一个较强的外部竞争环境,限制了项目的价格和赢利空间。

1.5项目建设或运营的基本技术标准具有统一性

尽管每个城市轨道项目是一次性且独特的,但是由于存在着网络规模经济和范围经济,因此,网络内各项目的技术标准必须统

一、兼容,比如,售票刷卡的制式,供电、通信等公用系统的技术指标。不然,在项目使用期将导致线路改造工程的提前出现,以及社会成本的极大增加。

1.6网络规划的稳定性要求

城市轨道交通要同时承担解决城市交通问题和引导城市土地资源开发的命题,这可从SOD(服务型)和TOD(规划型)两种城市轨道交通规划模式中得到反映。因此,建设项目的范围规模、工期、质量等参数紧密地和中远期城市规划结合在一起,由上游线路规划的不确定性引发的下游工程设计变更、索赔的风险极大。

1.7工程的强风险性

除了轨网的规划风险外,工程受地质、地面、地下各种景观、既有设施的影响也很大[5]。另外,技术难度导致的技术风险还将进一步诱发项目的公共安全风险、经济风险。

2城市轨道交通项目投资模式绩效变迁分析

如前所述,城市轨道交通项目投资的基本模式可分为一元投资和多元投资,其目标功能是完成项目融资和促成项目交易,效用标准是项目启动资金和后续投入的迅速按时到位,同时为未来项目的权益交换架构一个运作平台,基于项目法人责任制的企业化以及股份制项目公司不妨说是城市轨道交通项目走向市场化运作的一个折中方式。执行目标功能的成本即为目标成本,二者的时间函数标志着投资制度绩效将沿着产业发展路径发生变迁。

2.1投资模式的目标功能效用变迁

2.1.1城市轨道交通项目一元投资结构通常对应传统的政府投资模式

由于准公共品特性导致的市场失灵,在城市轨道交通网络的建设初期和常规成长期,世界多数国家的政府都规律性地充当着轨网建设项目的投资主体,由此生成的国有独资公司作为项目全寿命周期的管理主体(如上海申通,广州地铁,天津地铁)。依托政府财政和良好的信用,一元投资结构能在轨道交通的单线项目时期快速筹措项目资金,操作简便,融资速度快,项目资金迅速和按时到位的可靠性强[6]。

显然,单纯而持续的一元投资将对政府财政产生压力。更为主要的是,如何解决特大型城市积重难返的市区交通和持续强劲的城市边缘组团交通,如何促成城市轨道交通作为自然垄断产业所特有的网络规模效应,是摆在政府面前的命题。受政府财力和信用程度所限,在进入城市轨道交通网络化建设时期后,传统的一元投资结构在满足大量的正外部社会效应需求面前显得力不从心,融资能力明显不足(见图3)。

2.1.2多元投资结构通常对应两种市场化投资模式

(1)真正的市场化投资出现在城市轨道交通产业成熟时期,结构良好的城市轨道交通网络已基本形成,网络所特有的技术外部性和政策支持,使新增项目拥有潜在的盈利模型。企业以获取利润为目的,以企业信用或项目收益为融资基础,以商业贷款、发行股票等商业化融资为手段,筹集资金并加以运用,其中具有代表性的是香港地铁、新加坡地铁和东京地铁[7]。政府通过向其他投资人出售股权的方式,收回一部分建设资金。非国有独资的公司制企业是市场化投资主体,它们自主进行投融资活动,独自承担和享有相应的责权利。

(2)以城市发展为驱动力的市场化投资出现在城市地铁建设初期或高速成长期,主营业务盈利模型的缺位,使得市场化融资只能在政策支持下,借助项目外部效益的内部化模型,再采用项目融资方式,其实质是政府投资为主导的市场化投资。通常有各级政府合资(上海轨道交通3号线),政企合资(北京城铁、天津轻轨),公私合资PPP(北京地铁4号线)等多种方式。

对于单线项目,多元投资结构受股东的信用程度所限,融资能力不会很大,且操作环节多,过程复杂,融资速度慢,项目资金迅速和按时到位的可靠性相对较差。但是在一定区间内,面对项目建设网络化带来巨大的资金缺口,多元投资机制的融资功能显然比一元投资机制更具适应性,更能满足城市发展对轨道交通建设的外部效应需求。

2.2投资模式的目标成本变迁

执行投资制度目标功能的成本即目标成本。技术经济特性制约了投资结构对融资方式的选择:利息及其他交易确定费用,作为融资成本中的显性部分沉积在项目全寿命周期的建造成本项中;而交易的实施费用将作为融资成本中的隐性部分,使投资模式的目标成本发生变迁(见图4),并成为项目全寿命周期总成本理论值和实际值之差的重要成分。

2.2.1一元投资结构的隐性融资成本

一元投资通常为政府投资,项目盈利模型差,商业贷款筹集困难,出于减轻还贷利息压力,且拥有政府的信用优势,一元投资结构往往有寻找外国政府低息出口信贷的激励。这种融资方式的显性成本(利息)很低,在单线项目建设初期具有明显优势,但必须使用贷款方指定的本国设备,核心技术吸收差,备品备件全靠进口,极大的隐性成本通过项目运营期居高不下的维护、修理成本体现出来。更为关键的是,伴随轨道网络的逐渐形成,各线路之间设备标准、制式的不兼容问题日益突出,将极大地削弱网络运行的规模效益,引发各线路非预期的设备提前改造成本,这个问题已经在20世纪90年代建设的中国城市轨道项目的当前运营中凸现。

2.2.2多元投资结构的隐性融资成本

城市轨道交通项目漫长的投资回收期成为多元资本大规模进入该产业的最大障碍,因此,除了运用各种优惠政策设计一个良好的项目盈利模型外,在城市轨道交通的单线和网络化建设期,政府仍然不得不成为每个多元投资结构的控股方,这就意味着政府必须为一个个多元投资结构的建立一次次注入资本金。

3城市轨道交通项目技术经济特性和投资模式派生功能的内在关联

3.1自然生成产业的市场结构

由于技术经济特性的作用,使得不同的投资模式在城市轨道交通产业中生成了不同的市场结构。

国有独资公司作为政府投资项目的自然垄断经营主体,该主体随着城市轨道交通规模的扩大,将历经项目管理的单线—多线—网络3个不同时期,以至于在城市轨道交通产业的发展和成熟期,大多数一元投资均拥有城市全部或局部的轨道网络。

市场化投资的性质和政策条件决定了多元投资通常对应于单线项目全寿命周期中某阶段的特许经营。这样,就某个特定的城市轨道交通市场结构而言,将必然遭遇各种项目投资模式对产业的“横切”;各种单线、多线、网络项目业主混合并存于产业的发展期。

3.2间接制约项目的组织模式

理论上可以把重在发展的项目投资模式和重在效率的项目组织模式加以整合。

和其他政府投资项目相同,城市轨道交通建设项目的基本组织模式无非两类:沿项目过程纵向一体化和沿项目过程按业务纵向分解,所谓“投资、建设、运营、监管四分开”的经典分解模式。事实上,在自然垄断产业规制改革中,纵向一体化和纵向“四分开”模式之间尚存有宽阔的中间地带,仅城市轨道交通产业就有投融资+建设、运营;投融资、建设+运营等模式。为便于分析和表述,本文使用纵向“四分开”一词泛指具有共性的“按业务纵向分解”模式。除了计划经济制度的路径依赖所对应的行政垄断外,纵向一体化模式的制度经济学解释是为了减少信息不对称、策略性机会主义而导致的交易费用[8]。相反,“四分开”模式存在的主要理由是借助基于市场的各种采购合同,充分利用社会化和专业化所带来的效益,并且通过建设项目中间产品的市场竞争,解决自然垄断导致的产出受限、管理松懈、研发减缩、寻租等问题[9]。在项目采购环节,进入竞争还可细分为“无度竞争”、“有限竞争”、“伙伴式(Partnering)”等。

投资/组织模式有3种分别获得了中国乃至世界各大城市轨道交通项目投资、建设、运营的实证;另外,图5还表明了沿着产业的发展路径(单线—多线—网络,或单线—网络前期—网络后期),项目投资/组织模式将发生相互转化。这些实证逻辑或历史地支持了一个观点:除了融资功能外,项目投资制度还具有限定项目组织模式的派生功能,这种限定源自于项目技术经济特性的驱动。在产业发展过程的某个阶段,如果投资/组织模式的匹配不符合技术经济特性的要求,将产生制度派生功能的执行成本,并表现为项目全寿命周期总成本的某些成分。模式转化的实质是对项目制度绩效永恒的追求,同时也意味着制度的绩效将会沿时间轴发生嬗变。

4城市轨道交通项目投资/组织模式绩效变迁的实证分析

4.1技术经济特性对城市轨道交通项目管理的客观要求

(1)如前1.1节所述,如果网络结构规划合理,那么,网络规模经济和范围经济就取决于网络节点和接口的运行效率。因此,城市轨道网的技术经济特性要求给予统一的网络建设管理,包括设备、土建、安装的技术标准、网络运营的调度规划等。

(2)对建设项目而言,全寿命周期成本(lifecyclecost,LCC)的外延通常指项目的建设成本和使用成本,并且二者之间存在着强负相关性。建设项目全寿命周期费用是在投资者整个时间范围内考虑货币时间价值下用来经济评估的所有相关费用,包括投资费用、能源费用、非能源费用、维护费用和废除或拆迁费用等[10]。中外项目管理实践证明:必须对项目实行全寿命周期的统一管理,以寻找最低总成本下项目所有成本的平衡点。城市轨道交通项目的建造成本和运营成本极高,居于城市各类基础设施项目之首,因此,在项目融资、设计方案中统一管理项目的建造成本和运营成本至关重要。

4.2一元投资/纵向一体化模式的实施绩效变迁

一元纵向一体化对应于传统的政府投资模式,生成国有独资公司对城市轨道交通网络全寿命周期管理业务的自然垄断经营。其表现为要么沿着时间轴逐次开展项目建设,在一个长期内构造城市轨道交通网络(例如欧美大多数城市轨道交通);要么就是以项目群方式同时建设,在短期内构造网络。例如东南亚和当前超常规发展的中国城市轨道交通:基于政府部门的资金集中支付,广州地铁总公司自然垄断广州市地铁网络的建设、运营管理;天津地铁总公司集天津市地铁网络投融资、建设、运营管理于一身,是真正的一元投资结构加纵向一体化管理。

一元投资/纵向一体化模式的层级制组织特性,具备对单线项目或网络化项目全寿命周期集成化管理(主要是LCC)的组织条件;从而避免由于不良的项目前期管理而导致居高不下的后期使用成本,包括运营成本、公共安全成本和其他因项目功能不足引发的社会成本;并且能够有效避免由规划风险、技术风险引发的工程设计变更、索赔过程中大幅上升的交易成本。因此,该模式在项目建设期、网络前期能很好地满足网络和项目的自然属性要求,正因为此,包括广州地铁、天津地铁在内的国际上大多数城市地铁的建设期、网络前期的项目制度模式都落在了图5所示的第Ⅰ区域内。

在网络后期,大多数单线项目已处于常规营运状态,技术难度、不确定性下降,一元投资/纵向一体化模式下自然垄断的种种弊病开始凸显,巨大的生产成本已成为阻碍产业进一步发展的瓶颈(见图6),这就是一些国家的城市轨网之所以进行自然垄断产业规制改革的原因所在。一体化向“四分开”的转化通常出现在图5中的第Ⅴ区域,并大多以“网运分离”为主要变革标志。

4.3一元投资/纵向“四分开”模式的实施绩效变迁

一元纵向“四分开”源于以提高系统效率为主要驱动力的自然垄断产业规制改革的经典模式,如4.2节所述,该模式主要存在于国际上成熟的城市轨道交通产业。

迄今为止,一元投资/纵向“四分开”模式的中国版本仅限于当前正处在超常规发展时期的上海轨道交通业。

实践证明由于管理的责任、权利主体缺位,“四分开”模式通常无法满足项目全寿命周期集成管理的技术经济特性。主要表现为工程建设的投资、进度、质量目标与运营的成本、接收、功能目标脱节,最终的用户需求往往自决策阶段就开始偏离定义。特别是项目参与各方所拥有的知识和经验不能很好地为全寿命周期目标的实现服务,对不同阶段的任务不能进行很好的衔接,对不同任务之间界面很难进行有效的组织和管理,全寿命周期不同阶段生成的信息不能共享[11],这样导致项目建造和运营成本同时上升。

更为重要的是,尽管基于市场化的项目采购机制带来了竞争所产生的效率,但采购的重复性和强技术难度仍然驱动一元投资主体为减少交易成本和获得良好的学习曲线而选择单一的伙伴式交易机制,形成采购环节的事实垄断,因此,处于图5中第Ⅱ区域的一元投资/四分开模式充其量完成了社会化、专业化功能,并没有解决垄断导致的效率低下问题。在单线项目建设阶段,项目的干系人相对构造简单,“四分开”模式的社会化、专业化所带来的生产成本降低是明显的,而垄断导致的效率问题并没有上升为主要矛盾。

从项目管理的角度看,项目运行各环节的“可交付成果”,事实上就是相对于项目最终产品的中间产品。于是,投资环节和建设环节之间的中间产品就是项目资金。进入高速发展网络阶段后,过于频繁的网络规划变动、建造技术风险以及事实性垄断使得项目投资环节的下游———即项目的建设环节和运营环节存在着U型平均生产成本曲线(见图6),这样,处于项目上游的资金供给者就有向后纵向一体化的激励[12],如果这种激励得不到满足,则上游出于己方利益考虑,会提高交易条件,进而使项目总成本大大上升。

上海申通集团(投资)和上海地铁建设总公司合并,上海地铁运营公司并入上海久事(投资),意味着在进入网络建设期后一元投资/纵向“四分开”模式的重新局部一体化。在图5中表现为第Ⅱ区域向第Ⅰ区域转化,体现了城市轨道交通产业的技术经济特性对项目投资/组织制度的客观制约。

4.4多元投资/纵向“四分开”模式的实施绩效变迁

(1)多元纵向“四分开”模式对应于市场化投资所生成的各单线项目业主,他们通常仅拥有特定城市轨道交通单线项目一定时段内的特许经营权,并且在政策的支持下拥有潜在的盈利模型。盈利的预期使业主们追求项目全寿命周期效率。考虑建设规模、资源组织、专业化程度等限制因素,多元投资主体作为一次性业主有使用“代建制”的激励,同时作为社会化投资生成的股份制公司,追求效益的本能促使它通过采购环节,即项目中间产品市场的有限竞争而获得资源的最佳效益配置[13]。多元投资/纵向“四分开”模式有诸多

实证给予支持,位于图5第Ⅲ区域的天津轻轨项目的多元投资主体就通过项目管理公司、项目总承包获得了项目的社会化、专业化效益。

(2)对于超常规发展的中国城市轨道网,多元投资介入的结果是自然垄断产业的市场结构遭遇“横切”。如4.2节所述,在一个成熟的产业中“横切”是必然趋势,但是当源于发展的“横切”过早地出现在轨道网建设时期,网络中业主杂陈,由此各项目之间的接口、节点的技术标准、参数协调成了突出问题,已经影响了网络规模效益。例如,不同的项目业主,导致线路之间的系统参数、运营参数不能兼容,换乘不便。项目间的协调成本同样将导致使用成本和社会成本。

5结论

制度绩效的收益和成本比较在理论上是很难确切定量的,但是在实践中完全可以借助“生存技术”加以检测[14]。

中国的城市轨道交通项目,在持续强劲的城市化发展推动下,正处于超常规发展的单线—多线—网络等混合建设状态。以获取项目资金、效率为设计初衷的投资、组织制度,其目标功能、目标成本的变迁,以及派生功能及其实施成本将导致制度绩效的阶段性问题;无论如何,技术经济特性应该成为项目制度设计中必须考虑的首要因素,也是项目制度修正、变革的主要依据。例如用融资租赁及其他融资工具组合来替代单纯的低息出口信贷,可以规避影响项目全寿命周期总成本的设备风险问题,从而修正一元投资结构的目标功能及实施成本。

(1)在轨网单线—网络前期,一元投资/纵向一体化模式的层级制特征能很好地满足网络和项目的自然属性要求,具备对单线项目或网络化项目全寿命周期集成化管理(主要是LCC)的组织条件,并且能够有效避免由网络规划风险、工程技术风险所引发的设计变更、索赔过程中大幅上升的交易成本。但是在网络后期,在产业成熟阶段,该模式由自然垄断导致的巨大生产成本将成为阻碍产业进一步发展的瓶颈,一体化模式应向“四分开“模式转化。

(2)相反,上述项目组织纵向一体化的优势,恰好是纵向“四分开”的劣势。因此,后者在城市轨道交通单线—网络前期的过早导入,其负面作用将在项目全寿命周期集成管理和网络建设的协调管理中暴露无余。另外,项目中间产品市场的事实垄断,使得在高速发展的网络前期,项目投资环节的下游———即项目的建设环节和运营环节存在着U型平均生产成本曲线,这样,处于项目上游的资金供给者就有向后纵向一体化的激励,上海轨道交通项目投资/组织模式变迁,很好地说明了在网络前期,一元投资/纵向“四分开”模式向一元投资/纵向一体化模式回归的趋势。新晨

(3)多元投资主体作为单线项目的一次性业主,为了获得建设项目管理社会化、专业化带来的效益,有使用代建制、代运制的激励,因此,在单线项目的全寿命周期中多元投资/纵向“四分开”模式有其存在的合理性。但是,多元投资主体的出现也意味着产业遭遇“横切”。和发达国家成熟的城市轨道交通产业规制改革中以提高效率为目的的“横切”不同,中国的这种“横切”旨在促进产业发展。轨网前期“横切”的介入,加剧了城市轨网建设中的各种纠纷,不同的业主归属增加了各项目接口、节点、界面的管理难度,进而影响轨道交通的网络规模效益。

(4)多元纵向一体化则意味着市场化投资主体作为一次性业主,对单线项目的投资、建设、运营业务采用内部统一管理,即自然垄断单线项目全寿命周期管理。对于技术专业化水准高、难度大的城市轨道交通建设项目,非专业化管理将极大地降低项目运行效率。因此,对应于图5中的第Ⅳ区域,本文未能给出任何实证。

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[12]陈代云.网络产业的规制改革:以电力、电信为例[J].中国工业经济,2000,(8):33—38.

篇5

论文关键词：设备房标识系统，规划，流程

 

0 引言

城市轨道交通设备房是指包含城市轨道交通沿线车站内的通风空调、给排水、FAS（防灾报警系统）、BAS（环境监控系统）、低压供电、高压供电、通信和信号等设施设备在内的房屋。城市轨道交通设备房的建设与使用过程分为可行性研究（规划）、设计、土建施工、设备安装、设备调试、设备使用、设备维修等七个阶段，涉及到设备房的设计方、建设方、供货方、安装方和运营方等五方单位，传统的设备房建设与使用过程中涉及的五方基本上缺乏完备的设备信息交流与沟通，各方按照自己的标准完成任务后便移交给另一方，属于典型的“缝接式”管理流程。

由于设备房内设备技术状态的好坏直接影响着城市轨道交通的安全可靠运营流程，相关设备管理的诸多重要信息需要在设备房建设与使用全寿命周期过程中予以持续关注，但由于设计方没有明确的设备房设备维护管理的相关建设规范要求；建设方没有明确的设备房设备维护管理需求要求；供货方没有明确的设备房设备维护管理标准要求；安装方没有明确的设备维护管理安装可视化与定置化要求；导致运营方在设备房设备使用与维护过程中，发现前述阶段工作完成的设备房建设与设备安装、调试与自己的实际需要不相适应时，由于设备房工程已建设完成，难以回溯前述各方责任，只能由运营方独立开展设备维护管理的相关工作，必然会造成资源、人力、物力、财力的浪费。同时，不规范的设备房设备维护管理工作环境，也可能给设备运营维护操作带来诸多不便，也潜伏着不可避免的安全隐患。

南京地铁设备房标识系统的规划与设计，以“一切标识设计全效服务于设备管理维护”为根本出发点流程，以改善与提高设备房内所有关键设备的预防维修内容与服务质量为载体，在参照现有设备房标识语言的基础上，睿智联合城市轨道交通设备房标识系统规划、设计、制作、安装及维护等多家单位，着力于城市轨道交通设备房设备维护现场的可持续管理核心期刊目录。

1 设备房标识系统规划与设计

1.1 设备房标识系统设计核心理念

南京地铁设备房标识系统的核心理念为：“标识构筑效率空间，沟通铸就完美品质”。

“标识构筑效率空间”的含义为：

⑴设备标识系统立足于设备维护状态管理，重视设备运行与维修状态的监控与管理，提升设备维修人员的技能水平和工作效率；

⑵设备标识系统立足于生产现场，重视设备房可视化管理和定置管理，提升设备的管理水平和经营效率；

⑶设备标识系统立足于设备全寿命周期过程的综合监控，重视设备房统一特征的集中表现，提升设备房整体形象和服务效率。

“沟通铸就完美品质”的含义为：

⑴设备标识系统立足于设备的使用与维护基本需求流程，重视维护、管理人员与设备之间的情感交流，提升维护、管理人员的精神品质；

⑵设备标识系统立足于设备技术状态的变化规律，重视设备的“六源”管理，提升设备自身技术品质；

⑶设备标识系统立足于设备房设计、建设、运营与使用、维护的全过程的内在需求，重视各个环节设备与相关责任人的和谐共处，提升整个沟通流程的和谐品质。

1.2 设备房标识系统功能规划及组成

南京地铁设备房标识系统的规划依据标识承担的主体功能，可以划分为六类子系统，分别是功能参数与规范类子系统、公共信息与提示类子系统、线路流程与定置类子系统、检修作业与指导类子系统、设备管理与标牌类子系统和维修文化与宣传类子系统，功能层对应的设备管理主体如图1所示。

功能参数与规范类子系统将重点反映设备房内各设备的重要功能参数、各项管理规范与着装规范等；检修作业与指导类子系统将重点反映设备房内各设备点巡检作业要求、检修管理要求和设备检维修过程中的需要重点可视化的技术操作规范等相关技术资料等；线路流程与定置类子系统将重点反映设备房内划线标准、区域定置标准、物品定置标准与设备房定置图等；设备管理与标牌类子系统中设备状态可视化、设备信息可视化和关键（K）类设备标牌等需求；公共信息与提示类子系统将重点反映设备房内安全提示信息、一般提示信息、环保与节能信息等；维修文化与宣传类子系统将重点反映设备房设备维修理念、现场管理、安全文化、标识系统（6A+）宣传画及看板等。

参考文献：

[1]南京地铁科技咨询有限公司.南京地铁设备房标识系统培训文本--概述与规划[R],2008.

[2]南京地铁科技咨询有限公司.南京地铁二号线设备用房标识系统总体设计框架[R],2008.

[3]南京地铁科技咨询有限公司.南京地铁二号线设备房标识系统规划与初步设计方案[R],2008.

篇6

关键词：城市轨道交通 自动化 体系结构 自律分布系统

Abstract: Based on analysis of characteristics of the urban railroad transportation systems, the technical requirements of railroad transportation systems are proposed, the design principle and method of urban railroad transportation automation system are also discussed in this paper. Compare with the conventional system architecture, we argue that the autonomous decentralized system architecture is an ideal architecture for urban railroad transportation automation system. Finally, the outline of autonomous decentralized system was described from technical maturity and advantage point of view respectively.

Keywords: Urban Railroad Transportation; Automation; System Architecture; Autonomous Decentralized System

一、 城市轨道交通系统的特点及其技术需求

在讨论城市轨道交通系统自动化系统之前，对城市轨道交通系统的特点进行分析是十分必要的。下面从七个方面逐一进行分析。

1． 城市轨道交通规划的可持续性

随着 中国 城市化进程的 发展 ，主城区向外扩展、主城区和卫星城连成一体是一个明显的趋势。城市轨道交通系统规划要能适应这一不断发展和扩展的需求。然而，存在的主要 问题 是：准确地预测未来的发展具有很多不确定因素。也就是说，当前的规划在将来是要变的。这就要求我们的规划要充分考虑系统的变化因素，反过来也要考虑现有系统和未来系统的平滑衔接和升级。用技术的语言讲就是系统结构的灵活性和可扩展性。

2． 城市轨道交通系统建设的阶段性

城市轨道交通系统建设受投资、征地等诸多因素制约，不可能像大铁路那样一次设计、一次建设，需要分阶段地建设和实施，一般的形态是逐线建设，即使是一条线也要求分段建设。这样的建设模式给系统运行带来很大的挑战。对于分阶段实施的系统而言，很明显要求系统具有扩充性。对于能够一次建成的系统，建成后的系统升级和改造，要求不中断系统的运行，从这个角度看，要求系统具有在线特性，即边测试，边运行。此外，还应考虑系统运用过程中的在线培训。系统的扩充性和在线特性对于降低系统的开发成本，运行成本都是有直接好处的。这一问题也可以归结为系统结构的灵活性和可扩展性。

3． 运输组织的多样化和高密度化

运输组织的多样化是指根据节假日和重大活动适时地调整运输计划并付诸实施。这就要求建立在线实时的运输计划系统，即运行图系统，实现小时级计划的调整。

在上下班的高峰期实现列车的高密度运行是必须的，比如120秒的运行间隔。高密度运行与列车自动控制方式（ATC）和行车指挥系统密切相关。在这样的需求之下，存在两条不同的技术路线：信息集中控制集中，信息集中控制分散。就行车指挥系统而言，如何进行选择可用下面的事例来说明。

日本的新干线由JR东日本，JR西日本，JR东海道等铁路公司运营。因此，新干线的运输调度指挥系统分为二大类：其一为COMTRAC（JR西日本，JR东海道采用），其二为COSMOS（JR东日本采用）。COMTRAC采用的是信息集中控制集中模式，而COSMOS采用的是信息集中控制分散模式。

基于可靠的理由，在阪神大地震后，COMTRAC建有第二指令所（调度所）。

需强调指出是信息集中是指列车计划信息（运行图）的集中，以及列车运行实绩（在线状态）的集中。控制分散是指列车进路控制由各个车站的系统——程序进路控制装置（PRC）完成。站间协调的准则就是列车运行图。

从上面的分析中可以看出，车站PRC只要有运行图信息就可以实施进路控制。在正常情况下，由调度中心向车站PRC传送运行图信息；而在非正常情况下（灾害），由各车站PRC定期保存基本运行图信息，以备紧急情况下使用。

至于列车在线信息的集中，可以这样考虑，在灾害时，只需收集列车运行状态的最少基本信息，而不必建设1：1的备用中心。

日本东京圈自律交通运行控制系统（ATOS）是 目前 世界上最大的自律分布系统，它管理着东京地区的200多个车站和2000多公里线路。实现了行车指挥、设备监控和旅客信息服务综合自动化，实现了列车的高密度运行（120秒），实现了系统的分阶段的建设。具有典型性和代表性。这一系统也是采用的信息集中控制分散模式。

就列车自动控制系统而言，有两种模式。一是在地面系统生成速度指令，发送到轨道电路上，列车按速度指令行车；一个是地面系统只发送停车点信息，列车根据这一信息和自身的位置以及制动性能自律地生成平滑的制动曲线。后一种模式也可以称为（列车位置）信息集中（制动）控制分散，可以适应不同车辆不同的制动性能，最大限度地实现高密度运行。

因此，实现运输组织的多样化和高密度化时，采用何种技术路线是必须认真 研究 解决的问题。

4． 旅客服务的实效性

为旅客提供列车运行信息的显示和广播是基本的要求。在非正常运行情况下，实时地信息是关键。要求旅客服务系统和行车指挥系统实现互连。

5． 维护作业管理模式

系统的维护模式是一个较少探讨的问题，面前维护作业管理很难实现自动化。系统维护模式也决定着系统的设计和开发方式。

第一个问题涉及系统自身的维护。是不中断运行维护，还是在线维护与测试。即系统是否具备在线维护的能力。这又与系统的体系结构密切相关。

第二个问题是维护的管理模式。是集中还是分担。现有的维护管理模式可以说是一种集中模式，一切均在调度人员管制下完成。分担的维护管理模式是指由调度中心、车站和现场作业人员共同完成维护作业。在这种模式下，调度中心负责信息（维护作业计划）集中，车站负责进路控制，现场作业人员负责维护作业时的进路申请和作业实施。可以说，将过去调度中心的相当权限下放给了车站和现场作业人员。各个环节具有相当的自主权并相互协调。支持这一维护管理模式，需要相应的系统结构和技术。

6． 安全性

安全性是城市轨道交通系统的基本要求。具体地讲就是在轨道交通系统的各个环节如通信信号、行车指挥、列车控制、牵引供电和车辆等领域采用故障-安全设计原则。故障-安全涉及硬件、软件和通信编码等方面。如何 应用 故障-安全的 理论 和方法是我们面临的问题。

7． 可用性

对城市轨道交通系统而言，故障-安全是不够的。故障-安全从本质上讲是一种被动的技术措施。如何保证运输服务的连续稳定性，即可用性是我们的首要目标。做到100%的可用在技术上是可行的，但代价往往是高的。有时由于外界因素（如灾害、人身伤亡事故等）的 影响 导致服务中断是不可避免的，但不是无限期的。非正常情况下的快速恢复是一个关键。

在高密度运行区间，为防止列车故障或事故时引发混乱、尽量减小列车晚点，需要灵活快捷的列车群自动控制系统。在正常情况下，列车群自动控制依赖于运行图；在非正常情况下，要实现列车群的协调，如安排列车的避让或折返、避免列车在站间停车等。传统的列车群控制大多依赖于调度员的指挥，难于实现快速的事故恢复。

为保证运输服务的可用性，快捷的列车群自动控制系统是必不可少的。从技术上讲，实现可用性也有两条技术路线：容错和防错。防错主要采用冗余技术，100%的备用，系统的成本太高。容错是真正容许模块的错误和故障的发生，采用模块级备用方式，实现低成本化。

综上所述，城市轨道交通系统的技术需求可以归纳为如下几个方面：

（1） 系统的在线扩展性

（2） 系统的在线维护和测试性

（3） 系统的在线容错性

（4） 信息集中、控制分散的技术路线

（5） 调度中心-车站-现场作业人员协同的业务分担模式

二、 城市轨道交通自动化系统的设计开发理念和方法

为满足城市轨道交通系统的技术需求，需要建立新的设计开发理念和方法。提出如下观点和方法供 参考 。

1．信息集中、控制分散的技术路线

为实现城市轨道交通系统运输组织的多样化和高密度化，采用信息集中、控制分散的技术路线是一种理想选择。

2．调度中心-车站-现场作业人员协同的业务分担模式

这一模式对实现城市轨道交通系统的高效协同运行有重要意义。

3．城市轨道交通自动化系统体系结构

目前广泛采用的是集中式体系结构和客户/服务器体系结构。对于大规模城市轨道交通自动化系统而言，集中式的体系结构已不能满足系统动态变化和扩展的要求，而客户/服务器结构又存在着系统负荷过于集中在服务器方等问题。因此，研究适合于大规模城市轨道交通自动化系统体系结构，以满足系统动态扩展的要求是一项重大课题。

4．系统设计方法学

目前，系统设计大多采用自顶向下的方法，包括结构化设计和面向对象设计等方法。这些方法假定在设计阶段系统的结构、规模和功能是确定的。系统的扩展和变化，必将引起整个系统的变化，可谓“牵一发动全身”。对于大规模系统而言，不可能一次设计、一次建成，需要分阶段地设计和建设实施。采用自底向上，由子系统逐步构成整个系统的系统设计方法学势在必行。

5．系统容错技术(可靠性)

目前的双机或多机冗余备用技术从根本上讲是一种防错技术，即防止错误的发生。在实际应用中，存在着成本高，防不胜防等问题。针对城市轨道交通自动化系统的特点，研究开发低成本的、实现真正意义上的容错技术是必要的。

6．故障-安全技术

对于轨道交通电气化自动化系统这类要求故障-安全特性的系统，需要从硬件、软件和通信等层面对故障-安全技术进行系统研究，并重点解决工程实用化问题。目前这一方面的研究相对薄弱。

三、 城市轨道交通自动化系统的体系结构

1．体系结构对系统运用成败的影响

在讨论城市轨道交通自动化系统的体系结构之前，先以CTC系统为例，说明体系结构对系统运用成败的影响。 我国开展CTC的研究已有40余年的历史，广深、大秦、郑武等线装备了CTC系统而没有开通或使用。其主要问题是：调度集中模式下，行车和调车作业的矛盾没有解决。

基于CTC的运输管理模式可以说是一种集中模式，一切均在调度人员管制下完成。但调度员的管制能力又是有限的。

从技术上讲，CTC采用的是典型的集中式体系结构，对于大规模城市轨道交通自动化系统而言，集中式的体系结构已不能满足系统动态变化和扩展的要求，而客户/服务器结构又存在着系统负荷过于集中在服务器方等问题。在城市轨道交通系统中，仍然存在上述（2）（3）之问题。

在第一部分已经提到，调度中心-车站-现场作业人员协同的业务分担模式。在这种模式下，调度中心负责信息集中，车站负责进路控制，现场作业人员负责维护作业时的进路申请和作业实施。可以说，将过去调度中心的相当权限下放给了车站和现场作业人员。各个环节具有相当的自主权并相互协调。这一业务模式可称为自律分布模式。

以“信息集中、控制分散”为基本理念的自律分布铁路调度指挥模式是解决我国CTC系统主要问题的一种理想选择。支持自律分布模式的体系结构是一种对等式体系结构，又称为自律分布体系结构。

2．集中式体系结构

在自动化系统中，广泛采用的是集中式结构。对于城市轨道交通自动化系统而言，集中式的体系结构已不能满足系统动态变化和扩展的要求。在运行过程中，其缺点表现为：

图1 集中式体系结构

（1） 所有的现场设备信息必须汇总到通讯前置机后再由通讯前置机发送到控制中心。这增加了信息传输中间环节，并且随着现场设备的扩展，增加了通讯前置机的负担，通讯前置机是现场设备和控制中心交互的咽喉，如果它出现故障，则整个监控系统处于瘫痪状态。

（2）现场的所有信息都是最终汇总到控制中心，控制中心的 计算 机进行各种数据处理，最后由操作员工作站的屏幕上显示出来。同时将各种控制信息发送给现场设备，进行统一监督和控制。这种集中式的监控系统随着监控规模的不断扩大，必将大大加大控制中心的负担。

（3）若要对集中式结构的监控系统增加新的设备时，必须停止整个系统的运 行，并且还必须将控制中心的软件进行修改，甚至重新编写软件，这也将大大影响 监控系统的运行，而且将消耗大量的人力物力。

3． 客户/服务器体系结构

客户/服务器结构虽然减少了中间环节，方便了动态扩充，却又存在着系统负荷过于集中在服务器的问题。

图2 客户/服务器式体系结构

（1）客户端每一次操作必须通过服务器统一处理。这样使信息交互中的大量负担集中到了服务器，客户端只执行一些简单任务。特别是在如今系统规模不断扩大的情况下，对服务容量要求必然会迅速增加，负荷进一步加重，严重情况下，很可能导致 网络 拥塞，服务器处于瘫痪状态。

（2）同时由于客户/服务器结构中服务器必须处理大量的信息，且客户端均由服务器连接，如若要加入新的客户端虽不影响其它客户端的运行性能，但必须对服务器进行调整修改，服务器软件也将被修改后才能使得整个系统运行正常，这时，修改服务器将导致服务器部分失效或全部停止运行。其它客户端无法交换信息进行连接，必然影响到整个监控系统的正常运行。

（3）传统的客户/服务器应用软件模式大都是基于“肥客户机”结构下的两层结构。它面临的一个主要的问题是系统的扩展及安装维护困难。开发人员写出的程序在客户端运行，占用了大量的系统资源和网络资源。而在分布式实时控制系统中，C/S结构更显出他的不足：

Client与Server直接连接，没有中间结构来处理请求，Server定位通常需要 网络 细节，Server必须是活动的（Active），客户端的 应用 程序严格依赖于服务器端数据存储和组织方式。应用接口的异构性严重 影响 系统间的互操作。许多相同的功能模块被多次重复开发，代码的重用很困难。无法保证数据的实时性，系统可扩展性差（无法实现在线维护和在线扩展），容错性差，对多数据类型的应用支持较差。

由一个中心服务器处理所有数据，所有的数据都必须通过服务器的中转，而不是直接的点对点的方式，从而增加了不必要的延时。这种模式在服务器具备所有需要的信息的时候可以正常工作，而当数据来源于多个节点且同时又被多个节点使用的时候就显得力不从心了。而且服务器还是整个系统的性能瓶颈，若服务器由于某种原因出现故障，则整个系统的通信都将陷入瘫痪。

所以，客户/服务器结构无法满足分布式实时应用系统的需求。 4. 系统的通信模型

传统的通信模型对应于其传统的体系结构，同样具有一些技术上的 问题 需要解决。传统的通信分为polling型和请求/应答型（request/reply）。

（1）Polling通信模型

（2） 请求/应答通信模型（Request/Reply）则对应于客户/服务器体系结构。

请求/应答通信模型是基于TCP/IP协议的一种网络化通信模型。它是一种客户端向服务器发出发送信息的请求后，在得到服务器应答后才能发送信息的通信模式。与polling通信模型相比较而言，其优点在于无需各客户端按照顺序来进行应答，从而节省了大量的时间，但是如若一旦服务器发生故障，则通信就无法进行，也将影响到监控系统的正常运行。

从上述两种通信模型来看，两者都有一些技术上的问题有待解决，而影响了监控系统的动态扩展及可靠性，需要有新的通信模型来加以改进。

5. 自律分布系统结构

自律分布系统(Autonomous -Decentralized System---ADS)，在降低系统复杂程度、实现系统的扩展方面是一个很大的进步。自律分布的思想是向生物 学习 而提出来的。在生物体中，每个细胞具有相同的遗传信息。据此，自律分布系统认为构成系统的各个节点具有相同的潜在能力，任何一个节点可以从其他节点接收信息，然后选择必要的信息加以自律地处理。在自律分布系统中，任何程序只与数据域(池)发生联系，从而避免了程序之间的直接连接，有效地降低了系统的整体复杂性。在自律分布系统中，采用功能码通信方式。发送数据的节点将数据与表示其 内容 的功能码组成一对，向数据域（池）发送。接收数据的节点从数据域中读取数据。当一个程序所需的数据到达数据域时，由系统自动启动该程序。这种方式称为数据驱动方式。数据域、功能码通信、数据驱动是自律分布系统的三大特征。自律分布系统已从专用控制网络扩展到通用网络如以太网。自律分布系统在降低系统复杂性和实现系统在线扩展、在线维护和在线容错方面是有效的。

四、解决方案---自律分布系统（ADS）技术

1．ADS技术综述

系统规模不断扩大的趋势表明，在设计自动化系统时，不可能一次性将各个部分、各个环节都考虑完整周全，而必须随着系统的分阶段建设不断扩充规模、不断完善功能。现有的自动化系统都是一次性建设完毕，如要进行扩充和维护，只能终止整个系统的运行，这必然会给运输造成极大的 经济 损失。自律分布系统，即ADS（Autonomous Decentralized System）。构成自律分布系统的首要条件是子系统的存在性。整个ADS 系统是不能事先定义的，只能笼统地定义为若干子系统的集成。ADS 系统最关键的特点就是子系统的自我控制和自我协调的能力。

(1)自我控制表现在一旦某个子系统出现故障、进行维修或刚刚加入，其它子系统可以不受干扰地管理和运行自己的功能。

(2)自我协调是指一旦某个子系统出现故障、进行维修或刚刚加入，其它子系统能够在在它们内部协调处理完成各自的任务。

正是子系统的这两个特点保证了整个系统的在线扩展、在线维护和容错。因此根据ADS 思路设计的自动化系统体现了以下优点：

首先，它不再基于传统的C/S 模型，而是由若干子系统构成。各个子系统之间是相互平等的，不存在依附关系，可以自主运作，但这并不表明它们不与外界交换信息。实际上，各个子系统不断向外界以广播方式发送信息，同时又根据各自需求接收来自外界的信息以为自己服务。这样一来，C/S 模式中服务器大量的负担被有限地分散了，而且加快了子系统间信息的交换速度。

ADS的核心协议ADP是建立在TCP/IP的UDP协议之上的一个应用层协议。因此，只要支持TCP/IP协议的环境都可以支持ADS技术。 目前 ，ADS标准草案（ISO/TC184/SC5/SG5）已提交给国际标准化组织，即将被采纳为国际标准。另外，ADS 与OPC（OLE for Process Control）和CORBA的融合及其标准化工作正在进行之中。

日本东京圈自律 交通 运行控制系统（ATOS）是目前世界上最大的自律分布系统，它管理着东京地区的200多个车站和2000多公里线路。实现了行车指挥、设备监控和旅客信息服务综合自动化，实现了列车的高密度运行（120秒），实现了系统的分阶段的建设。具有典型性和代表性。如下图所示。

2. ADS的技术成熟性

自律分布系统体系结构和相关技术是成熟的、可靠的，其理由如下：

（1）ADS是一种开放的技术

ADS的核心协议ADP是建立在TCP/IP的UDP协议之上的一个应用层协议。因此，只要支持TCP/IP协议的环境都可以支持ADS技术。

（2）ADS即将被采纳为ISO国际标准

目前，ADS标准草案（ISO/TC184/SC5/SG5）已提交给国际标准化组织，即将被采纳为国际标准。

另外，ADS 与OPC（OLE for Process Control）和CORBA的融合及其标准化工作正在进行之中。

（3）ADS有成功的应用实践

日本东京圈自律交通运行控制系统（ATOS）是目前世界上最大的自律分布系统，它管理着东京地区的200多个车站和2000多公里线路。实现了行车指挥、设备监控和旅客信息服务综合自动化。实现了列车的高密度运行（90秒），实现了系统的分阶段的建设。具有典型性和代表性。

（4）ADS有较成熟的开发平台和工具

目前，自律分布系统的主要开发工具有：NXDlink, NXDFS, NXConstructor32, NXMaRT-View, NXMaRT-Watch等。均支持目前主流的操作系统平台如UNIX, Windows NT, 还支持PLC和设备网（DeviceNet）。

因此，采用自律分布系统在技术上是完全可行的，其产品是可靠的。

3．采用ADS技术的城市轨道交通自动化系统主要特点

3．1 在线可扩展性

（1）在系统中假如有新节点（车站）加入，在数据域中的所有节点都将接收这一信息，同时可在控制中心看见这个新站加入系统中。

（2）假如在线的车站突然因为网络故障退出了网络系统，其他所有节点都会知道这一状况，当网络故障被排除以后，节点重新加入系统，并且自动向控制中心发送自己最新的信息。并且尽力来恢复故障前的状态，可见系统有很好的伸缩性。

3．2 在线可维护性

运行图文件可以在控制中心在线修改，修改后可以下传到各个车站控制子系统。在节点在线的情况下可以自由地对软件系统内容进行修改和维护。

3．3 在线容错性

（1）假如控制中心主机发生了故障，在控制中心的其它备用主机就会自动取得控制中心的控制权，同时系统中的其它节点也会重新确认新的控制中心节点，向它传输最新的信息。当发生故障的原控制中心主机重新加入系统以后，系统会自动的接纳它，同时它也会确认为新的控制中心。

（2）处于远程控制模式下的车站节点，在发生本地网络故障时，该节点会将自己升级为控制中心并且由远程控制模式切换为本地控制模式。

（3）在发生灾害时普通节点可以通过请求应答的方式来向控制中心请求成为控制中心，这样控制中心就可以自由的漂移。可见系统有较为理想的在线容错性。

3．4 能较好地贯彻信息集中控制分散的技术路线

信息集中要保证信息的实时性。这里有二层含义：调度中心实时地得到列车在线信息；各个车站平等地得 到调度中心的运行图信息。ADS系统采用的/定购通信模型能很好地保证信息的实时性。控制命令在网络上传输的话，通信线路故障或主机故障将导致系统失效。采用ADS技术实现控制分散可有效避免系统失效的风险。

在ADS体系中，由于各个系统节点是对等的，任何一个节点都具有潜在的相同的能力，区别只是应用层的功能不同而已，而且这种区别是由管理者的方便造成的，而不是设计阶段决定的。这意味着系统中的任何一个节点随时可以成为控制中心。这种灵活性对保证系统的可用性是非常有效的，特别是在灾害发生时。此外，车站节点的本地/远程运行模式能方便地实现调度中心临时管制。

五、结论

在此基础上，提出了城市轨道交通自动化系统新的设计开发理念和 方法 。为满足城市轨道交通系统的技术需求，需要建立设计开发理念和方法。为实现城市轨道交通系统运输组织的多样化和高密度化，采用信息集中、控制分散的技术路线是一种理想选择；调度中心-车站-现场作业人员协同的业务分担模式对实现城市轨道交通系统的高效协同运行有重要意义；自律分布体系结构是适合于大规模城市轨道交通自动化系统的理想选择；采用自底向上，由子系统逐步构成整个系统的系统设计方法学可以支持城市轨道交通自动化系统分阶段建设实施。

最后对自律分布系统技术进行了综述，并从技术成熟性和技术特点的角度对其进行了分析和讨论。采用自律分布系统技术在技术上完全可行的，同时自律分布系统能很好地满足城市轨道交通自动化系统的技术需求并支持本文提出的设计开发理念和方法。

参考 文献

[l] F. Kitahara et al. “Distributed Management for Software Maintenance in a Wide-Area Railway System”, Proc. of ISADS97, Berlin, Germany, 1997, pp. 311-318

[2] F. Kitahara,et al. “Widely-Distributed Train-Traffic Computer Control System and Its Step by Step Construction”, Proc.of ISADS95, Phoenix, U.S.A., 1995, pp.93-102

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由表2可以看出，初步设计概算超可行性研究估算的主要原因是物价上涨、方案变化、前期费用增加等方面因素，也是其他项目概算超估算的主要原因。现结合具体内容进行分析。

1物价上涨

编制可行性研究估算时，参考同期在建的其他轨道交通线路的各项指标确定投资额，编制初步设计概算时，根据确定的编制期的人工、材料、设备价格及相应取费标准通过计算确定投资额。2个设计阶段本身存在时间差，在物价水平上存在着一定的差距。这种差距引起费用上的差别在编制估算时是体现不出来的。目前，编制估算的主要依据是建设部印发的《市政工程投资估算编制办法》(建标［2007］164号)，编制概算的主要依据是建设部印发的《城市轨道交通工程概预算编制办法》(建标［2006］279号)。根据2个编制办法的规定，预备费均包括基本预备费和价差预备费2项费用，其中价差预备费是指项目建设期间由于价格可能发生上涨而预留的费用。估算中的价差预备费的具体含义为估算编制期年度到项目建设竣工的整个期限内，由于物价上涨引起的投资变化需要预留的费用;概算中的价差预备费为概算编制期年度到项目建设竣工的整个期限内，由于物价上涨引起的投资变化需要预留的费用。通过以上分析可以看出，可行性研究估算和初步设计概算2个阶段期间的物价上涨引起的费用应该包含在估算的价差预备费中。根据《国家计委关于加强对基本建设大中型项目概算中“价差预备费”管理有关问题的通知》(计投资［1999］1340号)规定，自本通知之日起，编制和核定基本建设大中型项目初步设计概算时，投资价格指数按零计算。今后，我委将根据物价变动形势，适时调整和投资价格指数。截止目前，国家有关部门仍未价格上涨指数。所以，目前编制城市轨道交通工程可行性研究估算和初步设计概算时，价差预备费均按零计。1999年国家计委的价差预备费上涨指数为零的背景是基于“物价趋于平稳，实际投资价格指数逐年下降”的趋势。而近几年来，物价上涨严重，由此引起的投资变化明显增加。所以，启动价差预备费的计算是当前适应市场行情、合理确定工程投资应采取的必要措施。另外，在未计列价差预备费的情况下，编制估算时应适当考虑物价上涨因素，合理确定各项指标。

2设计方案变化或深化

初步设计较可行性研究阶段方案变化或深化的内容，主要是车站建筑面积增加、施工方法发生变化、轨道减振段数量调整、车辆段房屋面积增加、新增一些系统和设备等。设计方案变化的主要原因是规划的调整、工程周边环境变化及为提高设计标准、服务水平增加新的系统。设计方案深化造成投资变化主要体现在主变电站、运营控制中心及车辆段基地等方面。可行性研究阶段没有具体设计方案，粗略地估算投资;初步设计阶段主变电站进行专项设计，根据工程数量编制概算，由此产生投资变化;运营控制中心和车辆段基地由于涉及到资源共享问题，在前期规划中如果没有完整的设计方案，后续设计阶段发生方案变化也容易引起投资变化。如天津地铁2号线李明庄车辆段，初步设计文件经审查后，方案发生重大变化，由原承担地铁2、3号线(厂)架修任务调整为承担地铁2、3、5、8号线4条线路配属车辆的(厂)架修任务，方案调整后概算比原批复概算增加了近2．4亿元。

3前期费用增加

前期费用增加是造成目前各工程项目概算超估算的一个普遍原因，有客观原因，也有主观原因。主观原因是可行性研究报告上报时为了保证顺利批复，人为压低投资。客观原因，一是征地拆迁单价和数量在2个设计阶段发生了变化;二是管线迁改费用在可行性研究时难以准确确定工程数量，特别是涉及到110kV或220kV高压线路时，没有制定具体迁改方案，到初步设计阶段明确迁改方案后，费用差别较大。如北京地铁大兴线遇到的高压线路升塔改造费用，可行性研究估算2．3亿元，初步设计阶段委托电力部门完成设计后，概算额为4．5亿元，增加2．2亿元。

控制造价可采取的措施

有效控制城市轨道交通工程造价需做好2个方面的工作，一是提高可行性研究阶段投资估算的编制质量，二是深化初步设计阶段的概算编制。

1提高可行性研究阶段投资估算的编制质量

1)做好城市轨道交通线网规划

城市轨道交通工程建设，必须结合城市总体规划，对城市轨道交通线网做好近、远期规划。在规划线网的基础上，对批准立项建设的具体轨道交通线路走向、车站分布等进行勘察设计，避免在没有线网规划的情况下，匆忙开展新线建设。

2)采用适宜的建设和技术标准，控制工程建设规模

(1)做好客流预测是开展轨道交通工程设计的基础，设计中通常采用“四阶段法”进行客流预测。该预测方法虽然理论上较为成熟，但针对具体项目预测的客流量，还应结合轨道交通线网规划建设情况进行合理修正，使预测的客流量基本接近实际，便于确定宜采用的建设和技术标准，在满足近、远期发展要求的条件下，合理确定建设规模，有效控制工程投资。(2)根据线网规划，针对具体项目线路走向、宜采用的技术标准、环境和地质条件确定线路敷设方式，车站结构形式和规模，做到性价比最优。

3)统筹车辆段布置，注重主变电站和运营控制中心资源共享

根据轨道交通线路运营要求，大于20km的线路需要设置车辆段和停车场，但如果每条线路都设置1处车辆段和停车场，明显造成浪费。所以，要根据线网规划，综合考虑车辆段和停车场的设置位置和规模、检修设备的配备，达到资源共享。如上海市地铁线路，根据线网规划和资源共享的原则，13条地铁线路仅设6座车辆段和相关停车场(已建4座)。

4)深化影响投资比重较大的工作内容深度

电力外线、主变电站、管线迁改、人防设施等，在可行性研究阶段应经过现场勘察确定主要方案，避免到初步设计阶段方案发生重大变化，出现投资失控现象。

5)合理编制工程投资估算。

可行性研究投资估算是初步设计阶段概算控制的目标。因此，应深化可行性研究阶段工作深度，经过现场勘察、比选，提出可采用的几种设计方案，通过方案论证和优化确定最优方案。据此编制投资估算，力求准确，并要考虑后续阶段影响投资变化的各种主要因素。

2深化初步设计阶段概算编制

1)提高可研批复方案的执行力

依据线网规划完成的可行性研究方案批复后，初步设计阶段不得随意改变，特别是建设和技术标准、工程规模、线路敷设方式、车辆编组、设备选型等。随着形势和环境条件的变化，有些方案确需改变的，应通过方案论证后报原审批部门批准。

2)注重前期工程投资控制

前期工程主要包括征地拆迁、管线改移、道路恢复等，其费用是初步设计阶段概算控制的重点和难点。建议业主(建设单位)委托有经验的设计单位进行专项设计，在进一步深化设计方案的基础上，确保前期工程的可实施性，避免投资失控。

3)推行标准化设计

城市轨道交通工程建设经过十几年的发展，已逐步形成轨道交通设计标准体系，完善了工程建设规程规范和设计标准图。所以，推行标准化设计可以缩短设计周期，加快工程建设进度。同时也可降低相关费用。

4)按专业分劈投资，开展限额设计

可行性研究报告批复后，在正式开展初步设计前，将批复的投资估算按专业、分部分项工程进行投资分劈，各专业按分劈后的投资额度开展限额设计、编制概算。设计过程中如果发现偏离，及时调整相关方案，达到有效控制工程投资的目的。另外，在车站分部工程设计中，市政配套(如周边相关公交车站、过街通道、人行天桥等)、商业开发、物业开发等建设项目融入地铁同期设计。此时，设计单位应把握住设计原则，这些内容不应列入轨道交通项目，应单独立项，落实投资来源，达到有效控制轨道交通项目投资的目的。

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1地铁脆弱性影响因素模型构建

为了建立事故链的概念，危险分析与风险控制理论应以危险和隐患作为研究对象。其理论的基础是对事故因果性的认识，以及对危险和隐患事件链过程的确认。有在确立危险及隐患所对应的事故后果的关系，就可以形成一套完整的事故关联体系。在这以分析过程中，确认了人—机—环境—管理事故综合要素，逐个分析每一方面在事故分析中的特点，形成超前防范和预先评价的概念和思路。地铁脆弱性影响因素也将根据风险控制理论中的事故致因理论进行分析，以地铁系统的脆弱点作为研究对象，以地铁脆弱性概念为分析依据，具体以轨迹交叉论中人的不安全动作和物的不安全状态为分析点进行研究。

1)人员因素研究地铁系统的脆弱性的根本目的就是避免人员的伤亡。由于地铁承载着城市主要的交通运输负荷，每天尤其在早晚高峰将形成人员的聚集，同时由于地铁自身的封闭性，事故发生对人员的影响较大。同时，地铁的脆弱性一部分是由于人的群体行为放映的。因此，探讨人的脆弱性，既是由于地铁系统是脆弱性研究的重要组成部分，同时在研究人员的脆弱性问题也对安全学、人类可持续发展研究具有深远意义。在地铁车站中，人员主要包括站内的工作人员和乘客。

2)设备因素地铁系统中的设备是事故的发生的最直接的载体和基础，事故的发生离不开设备的影响。设备的可靠性不仅反映系统对外界扰动的适应能力，同时一定程度放映其对地铁安全运营的影响。因此，探讨设备的脆弱性，既是地铁系统脆弱性研究的重要组成部分，也对安全学、人类可持续发展研究具有深远意义。设备包括机电设备、信号与控制系统、乘客通行设备等。

3)环境的素地铁系统中的环境是地铁安全运行的支持，是影响地铁脆弱性的一大因素。环境因素能够直接或间接对地铁带来影响，形成某些特定扰动。因此，研究环境的因素具有重要意义。环境包括车站内部包括通道、站台、出入口以及站内外与自然环境相关的排水、防风、防冰雪雷电等。本文将从从人员、设备和环境三个层面分析北京地铁2010年-2011年的41起运营事故，深入剖析事故发生原因，综合人员、设备和环境对地铁脆弱性影响的前期实地调研和研究成果，总结出影响地铁脆弱性的初始因素见表1所示。

2基于解释结构模型的地铁脆弱性因素建模

2.1解释结构模型（ISM）的工作程序（1）组织实施ISM的小组。小组成员的人数为10人，小组成员对所要解决的地铁脆弱性影响因素都持关心的态度，并且成员的专业基础和背景不同，小组中明确一个能及时做出决策的负责人。（2）设定问题。本次研究的问题是对前一节得出的地铁脆弱性影响因素进行分析，建立定性分析结构模型，将地铁脆弱性影响因素系统构造成一个多级递阶的结构模型。（3）选择构成系统的要素。小组成员根据专家确定的地铁脆弱性影响因素，进行讨论和研究，并据此制定要素明细表备用。（4）根据要素明细表构思模型，分析讨论要素之间的关系，并建立邻接矩阵和可达矩阵。（5）对可达矩阵进行分解后建立结构模型。（6）根据结构模型建立解释结构模型。

2.2解释结构模型的分析构思模型的建立采用德尔菲法，10位小组成员根据实际经验，对系统结构中要素的关系进行分析，回答要素Si是否与Sj有关系。所谓有无关系，可以根据不同对象系统等有不同的含义。要素间的逻辑关系用v、a、x表示，其中v表示方格图中的行要素影响列要素，a表示列要素影响行要素，x表示行和列要素相互影响。小组成员按照管理理论中的70%法则，经过多次讨论分析，确立了影响地铁脆弱性的21个要素。

2.3建立可达矩阵根据地铁脆弱性因素意识模型中的相互影响关系建立地铁脆弱性因素有向连接图；根据邻接矩阵的建立过程，建立地铁脆弱性因素有向连接图的邻接矩阵A。用邻接矩阵A加上单位矩阵I，经过一定的演算后，可得节点间长度不大于1的可达矩阵A1；接着，设矩阵A2=（A+I）2，也即将A1平方，并用布尔代数运算规则进行运算后，可得矩阵A2，该矩阵描述了各节点间经过长度不大于2的通路后的可达程度。由可达矩阵可知，该系统包括三个子系统，因素1和因素2是两个独立的子系统，剩余的19个因素是一个子系统，即暴露时间和暴露地点独立于系统之内。第三个是主要的子系统。用A（ni）表示变量i能达到的变量的集合，即可达集；（Rni）表示能达到变量i的变量的集合，即先行集。由可达矩阵R可知其通达性如表3所示。

3结论

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关键词：地域文化轻轨车辆；文化元素；符号

引言

随着科技的不断进步,轻轨以其快速、便捷、清洁、准时、运量大和不受阻挡的特点,成为城市交通的主要手段，是现代城市社会经济与生活不可或缺的组成部分。城市轨道交通的广泛应用，成为解决城市交通问题的途径之一。人们在追求安全、舒适、快速的交通环境的同时，也对地域文化的彰显提出更多需求[1]。目前,我国城市轻轨车辆的造型设计与研究一直缺乏地域文化内涵，未能凸显运营城市的文化特征。因此，在轻轨造型设计中应体现当地传统文化和地域特色，有别于其他城市的车辆而形成自己独特的形象特征，从而提高人们对历史文化的认知和城市整体形象的共识。

一、概述

（一）轻轨概念

轻轨有着优良的性能和特点：容量大、噪声低、无污染等。它能够适应最高峰客运流量1万~3万/单向小时，介于标准有轨电车和快运交通系统（包括地铁和城市铁路）[2]。1978年，在比利时布鲁塞尔召开的国际公共交通联合会议上，定义轻轨车辆是基于有轨电车发展而来，并具有中等运输量的城市交通方式。作为城市现代化的交通运输工具，它具有很好的灵活性,可以与任何类型的城市轨道交通网络相连。车辆行驶按照客流量的需求分别为：单轨车或者编组方式在城市街道钢轨上、高架桥和隧道内轨道上[3]。

1.国内外城市轻轨车辆发展状况

轻轨车辆以其运载量大，成本低，污染少等特点得到越来越多的国家的认可，轻轨在国外发展异常迅速。20世纪60至70年代的北欧国家如德国、比利时等城市轻轨交通发展是由有轨电车改造而成的,并逐步形成自己的完整轻轨交通系统。进入80年代,第一辆低地板轻轨车辆问世后,城市轻轨交通得到了迅速的发展[4]。并在世界范围内很快得到应用。近些年来,欧美一些经济发达国家竞相发展此类交通系统。与此同时，第三世界国家如菲律宾的马尼拉、泰国的曼谷等也开始建设和发展轻轨运输系统来扩大轻轨铁路线路，并取得了良好的经济效益。目前世界上的轻轨交通线路已得到了迅速发展。随着世界各国城市轻轨交通的竞相发展，开始立足于本国的发展状况和文化背景，设计出符合本国民族特色和文化特征的轨道交通车辆。不同国家、民族所具有的独特造型风格将能够代表国家的文化精神和风貌。因此，我国轻轨车辆发展应基于本民族文化的需要，设计出适合我国国情的车型，并朝着多元化和模块化的方向发展。

2.地域文化含义

地域文化，是由特定的自然环境和人文环境等诸多因素形成的文化痕迹和印象。经过长期发展而积累形成的历史遗存、文化形态、社会习俗、生产生活方式等，赋予地域文化丰富的内涵。在物质层面具体表现为：自然风景、历史人物、建筑文物、动植物、服饰用品、当地特产等；在制度层面具体表现为：单体人的行为习惯、群体人的风俗传统、制度规定、历史事件、神话传说、方言文字、文学戏曲等；在精神层面则是指特定地域人群最深层的心理结构和哲学宗教思想等。地域性是地域文化最显著、最根本的特征[5]。

（二）车辆造型设计中的地域文化分析

1.轻轨车辆造型设计的文化因素

轨道车辆造型设计的文化因素是列车创新设计中的活跃感性因子，是列车造型语构学的民族特色语法，其人文性正是传统列车设计所匮乏的。地域文化带来的产品多样性是提高产品竞争力,丰富市场的重要手段[6]。轻轨车辆运行于城市与郊区之间，属于中速度运行的交通方式。设计中除了对车辆的技术与功能更多要求外，还应充分考虑当地文化因素，设计出符合当地人们的文化审美与心理效应。

2.地域文化与轻轨车辆设计的关系

文化是设计的土壤，优秀的设计无不植根于身后的文化底蕴，同时也彰显着这种文化的荣光，发挥着文化传播的作用。中国是一个具有悠久传统的文化大国，其轨道交通车辆造型设计不能脱离其文化传统而单独进行。文化具有旺盛长久的生命力，是车辆造型创新设计生发的沃土[7]。为了在轻轨车辆造型设计中更好地体现出地域文化，主要从车头车体造型和车身色彩涂装两方面进行设计。通过对当地的地理环境和人文风俗及民族特色进行加工制作，让轻轨车辆的造型设计更具有文化气息，成为一种传播文化的有效途径和重要媒介。以此不断延续当地的传统文化观念，使这些文化在生活中得到广泛传播和渗透。重新指导人们的思想观念和情感价值。

二、轨道车辆造型设计的文化性

（一）车辆造型与文化传统

轻轨车辆造型设计是民族文化的真实写照，如日本以兼收并蓄的“舶来精神”与朴素崇高的“自然观”造就了其高科技、神秘感的造型。一直以浪漫著称的法兰西文化通常被认为是艺术的发源地与朝圣地，这与法国人崇尚精英文化并追求精致的生活品质有很大关系。使法国轻轨车辆造型设计总体呈现一种科技时代的艺术化关怀[8-9]。因此在轻轨车辆造型设计中，根据当地民族文化和特征进行深入研究，找出具有代表性的传统文化元素，从而满足人们对文化诉求和情感体验。

（二）车体涂装与民族性格轨道交通车辆的涂装设计

在整车设计中起着关键作用，包含有：车体选色、色块分割形式的确立以及装饰图案的布局等。民族性格是人们长期处于同一地域环境、气候条件、生活方式、民俗习惯等形成的审美意识与观念思想[9]。因此轻轨车体涂装设计，车体选色以及装饰图案的应用都应当体现本民族的审美心理与民族性格。车体涂装设计往往是该民族性格的外显，通过色彩涂装和装饰元素的运用从而反映人们对文化的审美趣味和审美取向。

三、地域文化在轻轨车辆造型设计中的应用

（一）郑州文化传统

郑州作为河南省省会，从全国版图来看，无论政区还是交通地位，都处于居中位置，地势多以平原为主。因此在历史上扮演着重要角色，成为兵家必争之地。中原文化历史渊源、博大精深，是中华文化的典型代表。如神龙文化、殷商文化、思想文化等呈现出多元化特点[10]，蕴藏着自强不息的民族内涵。

（二）元素符号的提炼与移植

1.符号的概念符号作为信息传递与交流的媒介被人们认知，图形符号是地域文化象征的形式和载体，首先应该对当地的地域文化深入挖掘，找出符合当地人们共识的图形符号，并加以概括与提炼[11]。图形符号主要用于轻轨车辆外观造型设计上，主要以中原的殷商文化为理念提取文化符号，提炼出能够被人们感知的图形符号和具体形象来凸显中原的地域文化特征。

2.文化元素的提取和移植轻轨车辆的外观造型设计理念来源于中原文化中较古老的殷商文化（青铜器文化）。青铜器作为历史文化信息的载体，在中国礼乐文化史上居有重要地位[12]。“青铜编钟”作为礼仪乐器，其造型形态浑厚和凝重。体现了商周人崇尚礼乐，注重礼仪的仪式感，代表了威严和庄重的商周文化。而该轻轨车辆外观设计主要是对“青铜编钟”整体造型特征为原型进行提炼和优化。

3.设计创作

（1）头型设计头型设计是整个轻轨车辆设计中的核心，车头作为车身设计的关键部分，起着导向作用。同时车头作为信息传达与标示的载体，能够为人们提供直观的设计符号与形式[13]。设计从流线造型与空间问题入手，进而达到一种视觉上的认知和实际空间的应用效果,创造出具有地域文化特征的造型风格。编钟形态独特饱满，造型规则有序，表现了商周人对礼乐的热爱和尊重。轻轨车辆的头部造型设计中采用图2符号的提取。以青铜编钟为图形符号，以编钟完整简洁的流线形态为造型元素，线条流畅且有力度。观景视野采用广阔的超大窗口，车灯造型随头型设计相互映衬，车头造型由前之后延伸，在视觉上形成连续而又速度的美感。全屏的视角与车头的灯罩、灯带的造型相呼应,为车辆显示光照功能的同时起到了装饰作用。在整车色彩设计的分配上，使车形更具有美感与节奏。

（2）涂装设计车体的涂装设计作为地域文化符号的代表，具有一定的象征意义。必须充分考虑到地区的文化与历史，把握地域民俗文化与风格特点来进行设计[14]。涂装分别从车身选色、色块分割确定以及装饰图案的布局等设计，既能对车体起到保护作用，同时兼具车身造型美观、彰显地域文化特点以及富有时代气息的功能。在轻轨车辆造型的涂装设计中，主要从车体选色和色块的分割来进行设计，车体以黑色和白色为主要元素，更具有时代感和民族感。

结语

文化对于一个城市来说，既可以提升一个城市的形象，也可以促进一个城市的发展，中原文化对郑州轨道交通的建设发展、提升城市形象、传播城市文化都具有非常重要的作用。并且它能够影响和带动城市各个领域的发展，对城市规划，交通、经济和社会环境，城市轨道交通设计时应该尊重传统和当地文化特色,融入当地历史文化，使车辆设计体现较高的文化内涵与艺术水准，只有弘扬与继承地方传统与本土文化，才能更有创新和发展，才能得到人们的认同和称赞。

参考文献

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[12]吴克敬，青铜编钟:耀古烁今的天籁神器[J].延河文学月刊,2007.(11).

[13]胡雨霞，轻型轨道交通的设计与研究[J].包装工程,2004.(04).

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关键词：地铁运营 初期 安全管理

中图分类号：TU714 文献标识码：A 文章编号：

地铁是城市公共交通重要组成部分之一，其产品是安全、优质地运送乘客。长期以来，轨道交通运营安全问题一直是世界各大城市关注的重点，也是运营企业各项管理工作的重中之重。近年来全球地铁事故不断发生，我国的北京、上海、广州等城市地铁先后发生了不少事故。

一、关于地铁运营安全的基本认识

地铁是一个庞大而复杂的系统。“安全第一，预防为主”这八个字虽为我们所熟悉，但如何在实际工作中真正落实，却非易事。如何从理论和实践去认知地铁安全运营的特点和预防事故的途径，既是我们安全管理的重要任务，又是我们确保安全运营的关键所在。

（一）安全与事故的基本概念

安全的本质含义应该包括预知、预测、分析危险和限制、控制、消除危险。安全，是人类本能的需要。马斯洛理论认为，当人的基本生理需要得到相对满足后，接着便是安全的需要。安全，是人类在其生存发展活动中一个重要的原则和目标。

（二）事故可以预防，安全是可控的

从系统论的观点出发，影响安全的诸多因素可以归结为人、机、环境和管理。早在40年代后期，美国康耐尔（cornell）大学的T.P.Wright就提出，按人、机、环境分类是检查事故起因和事故预防机理的理性模型。那么，在实际工作中如何通过管理改善系统的安全状态或提高系统可靠度？这是需要我们进行理论和实践探讨的重要问题。

首先，事故具有因果性，即关联性。我们可以通过理论和实践来分析总结事故的因果关系，并经常性地检查分析系统存在哪些事故起因，即检查分析在人、机、环境方面所出现的隐患。

其次，一般来说，地铁事故不是单一因素造成的，而是需要一定条件的组合。因此，虽然系统存在各种隐患，但只要我们能认知并切断有关条件组合，一些事故便不会发生。充分认识这一特点，有利于我们分轻重缓急，有针对性地开展事故防范工作。

二、运营初期面临的运营安全主要问题

我国城市轨道交通建设在快速发展的同时，因其发展历史较短，经验不足的现实，在运营管理中留下较多问题和安全隐患。地铁在开通初期，面临的安全问题主要有如下几点：

1.在建设和运营的环节上存在脱节

城市轨道交通要从前期论证、规划、设计、建设和运营的全过程抓好安全管理工作。目前，我国城市的轨道交通在规划、设计、建设、运营各个环节上相互脱节，致使在最终的运营环节上留下了一些实施设备上的安全隐患。

2.安全管理法规亟待完善

地铁安全管理法规，是实现地铁建设、运营和管理法制化和规范化的基础，也是实现地铁安全、健康、持续发展的根本。在历史长久的经验丰富的国家铁路，铁道部制订了《技规》、《事规》等整套完善的规章，铁路局、站段也根据各自情况制订了完善的规章。

3.安全管理机构亟待完善

在开通运营前期，运营分公司主要生产工作是介入地铁建设、员工培训和规章制订等工作，因此，安全管理机构基本为此建立。当开通运营之后，安全管理工作的中心必须下移到生产一线，因此怎样建立有效的安全管理机构，使运营安全管理工作能做到横向到边，纵向到底，从而确保安全工作得以顺利开展是运营分公司亟待解决的问题。

4.广大乘客的安全意识亟待提高

地铁运营安全直接关系到乘客的人身安全和财产安全，与广大人民群众的切身利益息息相关。要实现地铁运营安全有序，在加强员工安全管理基础上，广大乘客安全意识提高也是必不可少的。由于在开通初期，地铁对于深圳大多市民而言尚是新生事物，因此如何尽快帮助市民认知地铁，提高乘客的安全防范意识，共同保证地铁运营安全是运营公司亟待解决的问题。

5.设备新

虽然地铁采用了国内外较为先进的设备，安全可靠性强，但由于设备新，磨合时间短，且由于建设工程紧张导致设备的联调时间短，设备调试不够充分，因此在运营初期，设备的故障率较高，从而严重威胁运营安全。

6.人员新

由于地铁是新兴行业，地铁公司运营初期招聘的人员中有地铁经验的人员非常少，大多数都是刚毕业的学生，少部分是有铁路经验的员工，所以在运营初期面临着严重的“人员新”的问题。

7.安全文化亟待形成

营造良好的安全文化在地铁运营安全工作中是很重要的工作。由于在运营初期，运营人员来自全国各地，且来自不同行业，相互间工作缺乏默契，没有共同的安全理念，这对安全运营工作同样存在着威胁，因此，运营分公司亟待在整个分公司培育良好的安全理念，营造良好的安全文化，使全运营人员的工作形成合力，有效确保运营安全。

三、运营初期确保安全运营的方法1.坚持以人为本，提高员工综合素质

员工是企业的主体，企业的经营行为是员工活动的反映，企业文化建设是由员工行为体现出来的。可以说，员工素质的高低，决定着企业的经营成果，提高员工素质是搞好企业文化建设的根基。因为提高员工道德素质，是企业树立良好形象的关键；提高文化素质，是推动企业发展的根本保证；提高技术素质，是推动企业发展的动力。

2.加强运营设施设备保障，确保运行状态良好

技术设备的日常管理和维护直接影响着系统的运营安全和可靠性。城市轨道交通系统包含了以下主要设备：线路及车站、车辆及车辆段、通信信号、供电、环控设施、售检票以及防灾监控报警等设备。这些设施设备虽然采用了较高的可靠性标准，列车运行控制软硬件系统也采用了冗余设计来增强系统工作的可靠性，但在长期复杂多变的外界因素干扰下，仍然难以保证运营设施与设备不产生功能失效，因而系统在实际运营过程中发生随机故障在所难免。为了降低故障发生率，就需要对系统的各种设施设备做好日常的维护和管理，发现问题及早解决，最大程度地消除发生故障的隐患，从而保证轨道交通系统安全高效的运行。

3.改善运营环境，营造良好氛围，减小环境影响

诸多内部和外部环境因素直接或间接地影响着我们的安全运营。为此，必须重视环境改善。作为轨道交通的运营者和使用者，轨道交通的员工和乘客都会对轨道交通的安全运营产生影响。