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關(guān)鍵詞:地鐵 PPP模式 融資 問題 對(duì)策
一、以Z市地鐵1號(hào)線一期工程為例投融資概況及融資方式評(píng)估
(一)Z市地鐵1號(hào)線一期工程投融資概況
1.1號(hào)線一期工程融資方案
根據(jù)國(guó)家發(fā)改委批復(fù),1號(hào)線一期工程總投資155.56億元,由于其預(yù)備費(fèi)用、建設(shè)期利息、流動(dòng)資金部分調(diào)減,評(píng)審減少9.97億元,確定總投資145.59億元。
1號(hào)線一期工程融資方案:預(yù)計(jì)總投資145.59億元,其中由Z市政府投入資本金61.15億元,占比42.002%,債務(wù)資金84.44億元,占比57.998%。
按照Z(yǔ)市政府資金撥入計(jì)劃,政府逐年按當(dāng)年建設(shè)投資的42.002%的比例對(duì)1號(hào)線一期項(xiàng)目撥入資本金,2009年到2013年5年間共計(jì)安排資本金61.15億元。各年度資本金投入如表1所示。
2.投資情況
Z市軌道交通1號(hào)線一期工程起于西流湖站,終點(diǎn)為市體育中心站,全長(zhǎng)26.2公里,于2009年6月開工建設(shè),已于2013年底前建成試運(yùn)營(yíng)。本項(xiàng)目計(jì)劃總投資145.59億元,實(shí)際總投資150.84億元,已于2013年底通車試運(yùn)營(yíng)。
(二)1號(hào)線一期工程項(xiàng)目融資方式的整體評(píng)估
Z市軌道交通項(xiàng)目建設(shè)資金全部由Z市軌道交通有限公司投入,該公司資金來(lái)源為兩塊,具體融資方式如下:一是Z市政府投入資本金,占項(xiàng)目投資的42.002%;二是通過銀行等金融機(jī)構(gòu)借款。已完工的1號(hào)線一期工程和在建的2號(hào)線一期工程均采用此方式。
1.政府投入資本金方式及評(píng)估
根據(jù)Z市“十一五”規(guī)劃,2008年-2015年Z市政府投資的重大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目32項(xiàng),總投資約303.5億元,其中軌道交通資本金總投資112.9億元。按照Z(yǔ)市政府對(duì)Z市軌道交通項(xiàng)目資金撥入計(jì)劃,政府逐年按當(dāng)年建設(shè)投資的42.002%的比例對(duì)Z市軌道交通有限公司撥入資本金,分年度向近期建設(shè)項(xiàng)目提供財(cái)政項(xiàng)目專項(xiàng)資金。Z市財(cái)政資金每年可用于軌道建設(shè)的資金如表2所示。
由表2分析可知:Z市軌道交通建設(shè)的資本金每年約占Z市全市財(cái)政收入的一半甚至更多,是Z市政府的較大財(cái)政負(fù)擔(dān)。
2.銀行融資方式及評(píng)估
除了Z市政府投入的資本金外,Z市軌道交通有限公司其余建設(shè)資金均采用信用擔(dān)保的方式通過銀行融資,即貸款均采用的擔(dān)保方式為建設(shè)期信用,運(yùn)營(yíng)期用政府投入的軌道交通沿線的土地作抵押以及建成后收費(fèi)權(quán)作質(zhì)押,以軌道交通(建設(shè))還貸專項(xiàng)基金作保證。Z市軌道交通有限公司目前在銀行融資的情況如表3所示。
由表3分析可知:各家銀行對(duì)Z市軌道交通有限公司授信276億元,公司現(xiàn)已通過銀行融資金額超過109億元人民幣。
Z市軌道交通1號(hào)線一期工程竣工后,2號(hào)線一期工程在緊張的建設(shè)中。當(dāng)前1號(hào)線和2號(hào)線一期工程總投資概算如表4所示。
Z市軌道交通有限公司自有資本金主要依靠Z市財(cái)政撥付,其余資金通過銀行融資,現(xiàn)已通車的1號(hào)線一期工程和在建的2號(hào)線一期工程都是通過以上方式進(jìn)行融資建設(shè),如果全部規(guī)劃的剩余未建設(shè)線路也用此融資方式,完成Z市軌道交通超過1000億元的規(guī)劃建設(shè),政府除了每年安排Z市財(cái)政收入的3%投入Z軌道交通外,尚有幾百億資金缺口需要采用信用擔(dān)保方式通過銀行進(jìn)行融資。但是由于Z市軌道交通項(xiàng)目融資金額巨大、融資期限長(zhǎng)、項(xiàng)目本身盈利能力不強(qiáng),導(dǎo)致Z市軌道交通公司一直處于負(fù)債經(jīng)營(yíng)狀態(tài),實(shí)際運(yùn)營(yíng)中票務(wù)收入難以平衡運(yùn)營(yíng)成本,不足以支持銀行貸款的還款來(lái)源,難以達(dá)到授信審批條件,不能滿足貸款要求,后續(xù)融資壓力非常大。
二、Z市地鐵運(yùn)用PPP模式融資在實(shí)踐應(yīng)用中存在的問題
(一)Z市地鐵運(yùn)用PPP模式融資在實(shí)踐應(yīng)用中的意義
城市軌道交通的發(fā)展一直以來(lái)是推動(dòng)我國(guó)城鎮(zhèn)化快速發(fā)展的重要途徑,但是由于該項(xiàng)目投資規(guī)模大、回報(bào)周期長(zhǎng)、投資回報(bào)率低的特性使得項(xiàng)目建設(shè)資金僅靠政府部門的投資和借貸難以滿足其日益發(fā)展的需求。因此,引入靈活多樣的市場(chǎng)化項(xiàng)目融資模式勢(shì)在必行。
城市軌道交通作為公共基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的一部分,是城市生存和發(fā)展必須具備的條件。但是由于投資規(guī)模大、盈利能力差、沉沒成本大的特點(diǎn),私人部門不愿承擔(dān)也無(wú)力承擔(dān)其建設(shè)和運(yùn)營(yíng),項(xiàng)目完全由政府融資。單一的政府融資給地方政府帶來(lái)了沉重的財(cái)政負(fù)擔(dān),一旦項(xiàng)目自償能力過弱,不僅政府背上沉重的債務(wù)包袱,而且增加項(xiàng)目后續(xù)融資壓力,從而導(dǎo)致軌道交通項(xiàng)目建設(shè)的資金缺口。近年來(lái),隨著PPP融資模式在基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展,它已經(jīng)成為解決城市軌道交通項(xiàng)目資金短缺的一個(gè)重要途徑。所以,對(duì)PPP模式的推廣有助于解決項(xiàng)目資金短缺的問題,并對(duì)為社會(huì)大眾提供滿意的軌道交通服務(wù)從而促進(jìn)城市軌道交通的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的實(shí)踐意義和指導(dǎo)意義。
(二)Z市地鐵PPP融資實(shí)踐應(yīng)用中存在的問題
由于PPP融資模式結(jié)構(gòu)復(fù)雜、參與者眾多,項(xiàng)目潛在的風(fēng)險(xiǎn)巨大,因此只有對(duì)PPP模式進(jìn)行全面、系統(tǒng)的研究才能保證該模式能夠在城市軌道交通項(xiàng)目成功運(yùn)用,針對(duì)Z市軌道交通項(xiàng)目融資壓力大的現(xiàn)狀,筆者深入研究了PPP運(yùn)作模式及成功運(yùn)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié),現(xiàn)將PPP項(xiàng)目實(shí)施中存在的問題歸納如下。
第一,缺乏專門的適用于PPP模式的法律法規(guī)。我國(guó)現(xiàn)有的相關(guān)法律法規(guī)大部分內(nèi)容是針對(duì)項(xiàng)目BOT制定的,尚沒有成文的關(guān)于PPP應(yīng)用的法律法規(guī),而且現(xiàn)階段大多為部委規(guī)章或者地方性管理?xiàng)l例。PPP這種開放式的融資模式不利于國(guó)家統(tǒng)一管理,而且我國(guó)現(xiàn)行的法律、法規(guī)與國(guó)際上PPP項(xiàng)目融資的一些慣例和做法也不能很好的對(duì)接。
第二,私營(yíng)資本不能夠真正參與到項(xiàng)目。目前我國(guó)私營(yíng)資本投資公共項(xiàng)目建設(shè)不存在明顯的市場(chǎng)準(zhǔn)入壁壘,但在與政府企事業(yè)單位競(jìng)爭(zhēng)時(shí)明顯處于弱勢(shì)地位,很難真正進(jìn)入公共基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中,即使在實(shí)施過程中,私營(yíng)資本不是在項(xiàng)目前期的就參與進(jìn)來(lái),而是在項(xiàng)目確定后才參與進(jìn)來(lái),不利于私營(yíng)企業(yè)一開始就引入先進(jìn)技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn)。
第三,融資障礙。目前我國(guó)PPP項(xiàng)目的財(cái)務(wù)結(jié)構(gòu)主要還是傳統(tǒng)的銀行貸款,貸款期限一般都在10-12年左右,可被銀行接受并作為貸款抵押物的形式及種類也相對(duì)較少,相比國(guó)際項(xiàng)目融資,在融資量和融資期限上都相對(duì)較低。此外,我國(guó)現(xiàn)有貸款合同條款的設(shè)計(jì)傾向于由項(xiàng)目承擔(dān)利率變動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn),企業(yè)不可能獲得固定利息貸款,有國(guó)外資本參與的項(xiàng)目還面臨人民幣不能自由兌換而產(chǎn)生的匯率風(fēng)險(xiǎn)。
第四,缺乏完善的定價(jià)和調(diào)價(jià)機(jī)制。對(duì)于公共基礎(chǔ)服務(wù)設(shè)施,公眾期望獲得質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的服務(wù),私人投資者期望利潤(rùn)最大化。一些在初期投入資本較低而后運(yùn)營(yíng)成本較高的公共事業(yè)項(xiàng)目,面臨著定價(jià)不能由于成本的增加而提高的風(fēng)險(xiǎn),還有一些項(xiàng)目面臨由于政府的定價(jià)過低而又不提供價(jià)格補(bǔ)貼的困境。
第五,缺少專業(yè)化的機(jī)構(gòu)和人才。PPP在我國(guó)尚處于起步階段,相關(guān)研究的專業(yè)人才還比較缺乏,還沒有形成比較成熟的理論。而PPP項(xiàng)目必須有一支專業(yè)化的隊(duì)伍才能運(yùn)作,專業(yè)涉及設(shè)計(jì)、融資、建設(shè)和經(jīng)營(yíng)多個(gè)方面。政府也需要專門負(fù)責(zé)PPP項(xiàng)目事務(wù)的機(jī)構(gòu)和專業(yè)化的中介機(jī)構(gòu)。
三、Z市地鐵運(yùn)用PPP模式融資在實(shí)踐應(yīng)用中存在問題的對(duì)策
筆者就目前PPP模式在實(shí)踐應(yīng)用中存在的問題,提出以下建議。
第一,完善相關(guān)的法律法規(guī)制度。梳理現(xiàn)行相關(guān)法規(guī)政策,完善包括市場(chǎng)準(zhǔn)入、政府采購(gòu)、預(yù)算管理、風(fēng)險(xiǎn)分擔(dān)、流程管理、績(jī)效評(píng)價(jià)和爭(zhēng)議解決等在內(nèi)的PPP項(xiàng)目操作規(guī)則。加快PPP項(xiàng)目評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及適用范圍等規(guī)范的出臺(tái),降低地方政府運(yùn)用PPP項(xiàng)目時(shí)的政策風(fēng)險(xiǎn)和投資風(fēng)險(xiǎn)。
第二,加快政府職能轉(zhuǎn)變。制定私營(yíng)資本參與公共項(xiàng)目建設(shè)和進(jìn)入特許經(jīng)營(yíng)領(lǐng)域的具體辦法,在金融、石油、鐵路等重點(diǎn)領(lǐng)域推出一批合作投資項(xiàng)目,保護(hù)私營(yíng)資本的合法權(quán)益不受侵犯。充分發(fā)揮政府的監(jiān)督、指導(dǎo)、服務(wù)職能。積極推進(jìn)投融資體制進(jìn)行改革和管理制度創(chuàng)新,為民間資本營(yíng)造良好的投資環(huán)境。
第三,提高民間資本主體的融資能力。PPP項(xiàng)目投資巨大且建設(shè)周期和投資回收期比較長(zhǎng),企業(yè)可充分利用不可追索或有限追索貸款等融資工具,以長(zhǎng)期購(gòu)買合同、運(yùn)營(yíng)和維護(hù)合同、履約保證書或其他由投資人或政府提供的信用補(bǔ)充資料作為抵押物獲得貸款,設(shè)立專門面向民間投資主體的擔(dān)保機(jī)構(gòu)。進(jìn)一步發(fā)展債券市場(chǎng),特別是長(zhǎng)期債券市場(chǎng),支持符合條件的投資者通過發(fā)行債券、股票等籌集資金。
第四,建立合理的公共產(chǎn)品定價(jià)機(jī)制。在以社會(huì)效益為主、兼顧公眾基本需求的原則下,不斷完善公共產(chǎn)品的定價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、方法、程序等制度。提高社會(huì)參與度,建立起政府、企業(yè)、消費(fèi)者共同參加的價(jià)格協(xié)調(diào)機(jī)制,尋求社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和政府利益的最佳結(jié)合點(diǎn)。推動(dòng)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)各個(gè)方面成本信息公開,提高經(jīng)營(yíng)管理水平和控制成本的能力。
第五,建立有效的風(fēng)險(xiǎn)分擔(dān)機(jī)制。風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)移和風(fēng)險(xiǎn)分擔(dān)應(yīng)堅(jiān)持由最能控制風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的一方來(lái)承擔(dān)的原則,屬于經(jīng)營(yíng)活動(dòng)自身產(chǎn)生的,由投資者承擔(dān),而超出投資者控制范圍的風(fēng)險(xiǎn),如法律風(fēng)險(xiǎn)、利率風(fēng)險(xiǎn)等,則應(yīng)由公共部門獨(dú)立承擔(dān),或由公私雙方通過平等協(xié)商共同分擔(dān)。
關(guān)鍵詞:運(yùn)營(yíng)安全 結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè) 日常巡查 管控
X924.3
1.引言
在地鐵建設(shè)與運(yùn)營(yíng)工程當(dāng)中,沉降往往是造成隧道開裂、結(jié)構(gòu)失效的主要原因之一。對(duì)于地下鐵路而言,隧道的沉降將會(huì)嚴(yán)重威脅列車運(yùn)行安全。本著“預(yù)防為主、聯(lián)動(dòng)監(jiān)管、分工負(fù)責(zé)、及時(shí)處置”的原則,重點(diǎn)對(duì)地鐵隧道永久結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)、保護(hù)區(qū)結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)和巡查等所獲得的信息進(jìn)行分析和整合,及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并及時(shí)處置,對(duì)地鐵運(yùn)營(yíng)安全維護(hù)具有重要意義。
2.變形監(jiān)測(cè)的實(shí)施
運(yùn)營(yíng)線路永久結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)是指對(duì)線路結(jié)構(gòu)、軌道和設(shè)備設(shè)施等進(jìn)行的長(zhǎng)期變形監(jiān)測(cè);保護(hù)區(qū)結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)是指保護(hù)區(qū)內(nèi)因其它工程的施工而對(duì)地鐵結(jié)構(gòu)進(jìn)行的變形監(jiān)測(cè)。巡查分為日常巡查和保護(hù)區(qū)巡查。日常巡查是指對(duì)結(jié)構(gòu)、軌道、設(shè)備設(shè)施等進(jìn)行的常態(tài)化形變和表象檢查;保護(hù)區(qū)巡查是指對(duì)保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)建設(shè)活動(dòng)的檢查及其對(duì)影響范圍內(nèi)地鐵結(jié)構(gòu)、軌道、設(shè)施設(shè)備等進(jìn)行的形變和表象檢查。
變形監(jiān)測(cè)是用測(cè)量?jī)x器以地方坐標(biāo)、線路或軌道中心線等為基準(zhǔn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。當(dāng)采用“獨(dú)立、假定或相對(duì)”基準(zhǔn)時(shí),零狀態(tài)應(yīng)進(jìn)行聯(lián)測(cè)和定期對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行復(fù)測(cè)。
變形監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容有:水平和沉降位移、斷面變形、收斂、垂直度、裂縫、滲漏水等。監(jiān)測(cè)內(nèi)容和頻率應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)型式、線路所處水文地質(zhì)條件等分別確定,并根據(jù)變形數(shù)據(jù)及時(shí)調(diào)整監(jiān)測(cè)頻率和內(nèi)容。每次監(jiān)測(cè)工作完成后應(yīng)及時(shí)向相關(guān)單位提交監(jiān)測(cè)報(bào)告,監(jiān)測(cè)報(bào)告應(yīng)包含本次變形量、累計(jì)變形量,變形速率、變形曲線圖、裂縫與滲漏情況及圖片等內(nèi)容;零狀態(tài)還應(yīng)進(jìn)行攝像,全面記錄結(jié)構(gòu)、軌道、設(shè)備設(shè)施等的初始狀態(tài)。
保護(hù)區(qū)結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)方案應(yīng)經(jīng)專家評(píng)審?fù)ㄟ^,監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)應(yīng)與工后、軌后、永久監(jiān)測(cè)保持統(tǒng)一或進(jìn)行聯(lián)測(cè),并將它們的監(jiān)測(cè)點(diǎn)納入到保護(hù)區(qū)的結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)工作中。
相關(guān)部門應(yīng)建立巡查制度并納入到監(jiān)測(cè)方案和監(jiān)測(cè)報(bào)告中,并視巡查情況及時(shí)調(diào)整監(jiān)測(cè)方案。
3.數(shù)據(jù)的整合、分析與安全評(píng)估
為便于數(shù)據(jù)分析和管理,永久監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)與保護(hù)區(qū)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和巡查信息進(jìn)行整合。
變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)控制指標(biāo):設(shè)計(jì)文件所規(guī)定的總變形值為限值,限值的三分之一為報(bào)警值,限值的三分之二為警戒值,并以結(jié)構(gòu)累計(jì)變形值和變形速率作為監(jiān)控指標(biāo)。
根據(jù)監(jiān)測(cè)報(bào)告對(duì)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、分類統(tǒng)計(jì)和預(yù)測(cè)等后,形成技術(shù)報(bào)告,技術(shù)報(bào)告應(yīng)包含:1)車站、區(qū)間監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)小于報(bào)警值、報(bào)警值~警戒值、警戒值~限值、大于限值的監(jiān)測(cè)點(diǎn)個(gè)數(shù)及占總監(jiān)測(cè)點(diǎn)的百分比;2)監(jiān)測(cè)點(diǎn)變形速率、曲線和累計(jì)變形量;3)最大變形點(diǎn)變形曲線和速率;4)周邊施工工況與地鐵變形情況時(shí)空對(duì)照;5)滲漏、裂縫統(tǒng)計(jì);6)報(bào)警值以上數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)和預(yù)報(bào);7)建議和采取的措施等。當(dāng)變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)達(dá)到報(bào)警值以上時(shí),除上述內(nèi)容外,報(bào)警值以上區(qū)域還應(yīng)增加以下內(nèi)容:8)隧道結(jié)構(gòu)所處地質(zhì)條件及地鐵設(shè)計(jì)、施工情況;9)變形曲線的曲率半徑、相對(duì)彎曲率;10)軌道狀態(tài)和設(shè)備設(shè)施的運(yùn)行情況。
4.安全管控及處置
(1)監(jiān)管單位應(yīng)根據(jù)監(jiān)測(cè)進(jìn)展和數(shù)據(jù)變化情況等,定期或不定期召開會(huì)議,并重點(diǎn)研究變形超標(biāo)區(qū)段的處置工作和編制簡(jiǎn)報(bào)。(2)當(dāng)結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)超出限值時(shí),且變化速率超標(biāo)時(shí),在非保護(hù)區(qū)監(jiān)測(cè)區(qū)域,監(jiān)管單位應(yīng)及時(shí)提交安全評(píng)估報(bào)告,研究處置方案;在保護(hù)區(qū)監(jiān)測(cè)區(qū)域,應(yīng)及時(shí)通報(bào)市建設(shè)行政主管部門,并配合市建設(shè)行政主管部門召開專家咨詢會(huì),確定下一步工作和方案。(3)當(dāng)結(jié)構(gòu)等出現(xiàn)非正常情況,如鼓出、裂縫(增加或發(fā)展過快)、新增滲漏水、道床與結(jié)構(gòu)脫離等形變和軌道平順度、設(shè)備設(shè)施發(fā)生變化等情況,監(jiān)管單位應(yīng)及時(shí)上報(bào)并積極采取有效措施。
5.存在的問題及對(duì)策
(1)結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)是結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)維修的一項(xiàng)重要內(nèi)容,利用監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)判斷結(jié)構(gòu)的安全并指導(dǎo)結(jié)構(gòu)養(yǎng)修,兩者密不可分,因此需要監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)全面、準(zhǔn)確、及時(shí)。但是目前大多數(shù)地鐵單位監(jiān)測(cè)內(nèi)容及手段單一,僅將沉降監(jiān)測(cè)作為監(jiān)測(cè)項(xiàng)目,監(jiān)測(cè)手段也是人工監(jiān)測(cè)。在未來(lái)的監(jiān)測(cè)工作中,可以逐步擴(kuò)展監(jiān)測(cè)內(nèi)容,監(jiān)測(cè)手段上大力推廣自動(dòng)化及人工輔助相結(jié)合,將單一性監(jiān)測(cè)變成綜合性監(jiān)護(hù),以全面把控地鐵結(jié)構(gòu)狀態(tài)。(2)為防止管理部門及環(huán)節(jié)過多,容易導(dǎo)致工作流程繁雜,影響數(shù)據(jù)的及時(shí)性和準(zhǔn)確性等問題,應(yīng)加強(qiáng)各部門之間的聯(lián)動(dòng)。細(xì)化監(jiān)測(cè)管理工作,多方面引進(jìn)專業(yè)技術(shù)人才,進(jìn)一步加大監(jiān)測(cè)項(xiàng)目管控的力度、深度,加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)巡查、抽檢,加強(qiáng)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析、總結(jié)等,力爭(zhēng)工作流程機(jī)制化、全面化,以切實(shí)適應(yīng)各地區(qū)地鐵的特點(diǎn)。
關(guān)鍵詞:ADMS測(cè)量機(jī)器人自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng),TCA系列全站儀,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),控制標(biāo)準(zhǔn)
Abstract: In recent years, with the rapid development of social economy, technology, more and more subway construction project, cross projects under construction and the metro is also more and more, in the construction of the project of deep foundation pit and tunnel construction is increasing, the construction itself to existing subway structure itself and operation will cause certain effect, effect of deformation monitoring and the existing tunnel of subway operation, operation is small, the operation time is short, it can not meet the needs of field monitoring. The ADMS measurement robot to solve this problem, this paper combined with the Shenzhen Metro monitoring automation experience, introduced the ADMS measurement robot monitoring system applied on metro tunnel monitoring.
Keywords: automatic monitoring system of ADMS robot, TCA series total station, real-time monitoring, control standard
中圖分類號(hào):U45文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào)
引言
隨著城市地鐵的大規(guī)模建設(shè),在建工程影響既有地鐵線路的情況越來(lái)越多,基坑開挖必然會(huì)對(duì)臨近的地鐵隧道產(chǎn)生一定的影響,一般需要對(duì)既有隧道進(jìn)行監(jiān)測(cè),而運(yùn)營(yíng)隧道只有夜間地鐵停運(yùn)期間才能進(jìn)行人工監(jiān)測(cè),無(wú)法實(shí)時(shí)了解隧道的安全狀況,基于這種現(xiàn)狀,本文介紹了ADMS測(cè)量機(jī)器人自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng),并將其成功運(yùn)用于深圳地鐵的變形監(jiān)測(cè)中。
1 ADMS測(cè)量機(jī)器人監(jiān)測(cè)系統(tǒng)介紹
1.1ADMS測(cè)量機(jī)器人監(jiān)測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成
由徠卡公司推出的TCA系列全站儀,是采用馬達(dá)驅(qū)動(dòng)和軟件控制的TPS(Total station Positioning system)系統(tǒng),它是智能型全站儀結(jié)合激光、通訊及CCD技術(shù),集自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別、自動(dòng)照準(zhǔn)、自動(dòng)測(cè)角、自動(dòng)測(cè)距、自動(dòng)跟蹤目標(biāo)、遙控、自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)于一體的測(cè)量系統(tǒng)。TCA系列智能全站儀又稱“測(cè)量機(jī)器人”,它以其獨(dú)特的智能化、自動(dòng)化性能應(yīng)用于地鐵變形監(jiān)測(cè)中,使用戶輕松自如的獲取變形觀測(cè)數(shù)據(jù),及時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)。地鐵自動(dòng)變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由系統(tǒng)硬件和系統(tǒng)軟件兩部分構(gòu)成。
(1)系統(tǒng)的硬件構(gòu)成
變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)如圖1所示,由五部分組成:監(jiān)測(cè)站、控制計(jì)算機(jī)房、基準(zhǔn)點(diǎn)、變形點(diǎn)和測(cè)量機(jī)器人。
監(jiān)測(cè)站:根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件,選擇自動(dòng)變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)站。該站需建觀測(cè)墩,安置測(cè)量機(jī)器人,并保證有較好的通視條件。
控制計(jì)算機(jī)房:控制計(jì)算機(jī)房一般選設(shè)在辦公區(qū)附近,有較好的供電等條件。機(jī)房?jī)?nèi)的計(jì)算機(jī)通過通訊電纜或數(shù)據(jù)電臺(tái)和監(jiān)測(cè)站全站儀相聯(lián)。在控制機(jī)房能實(shí)時(shí)了解監(jiān)測(cè)站全站儀的運(yùn)行情況。另外,通過埋設(shè)于機(jī)房與監(jiān)測(cè)站的專用電纜給全站儀供電并通訊。
基準(zhǔn)點(diǎn):在變形區(qū)以外,需建至少三個(gè)穩(wěn)定的基準(zhǔn)點(diǎn)。
變形點(diǎn):根據(jù)實(shí)際需要,在變形體上選擇若干變形監(jiān)測(cè)點(diǎn),每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)上安置有對(duì)準(zhǔn)監(jiān)測(cè)站的單棱鏡。
控制計(jì)算機(jī)房
圖1 變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
自動(dòng)化全站儀:以布設(shè)徠卡TCA智能全站儀為例,其標(biāo)稱測(cè)角精度為0.5″,測(cè)距精度為(1mm+1ppm*D)(D為被測(cè)距離)。測(cè)程范圍:?jiǎn)卫忡R可達(dá)2500米,三棱鏡可達(dá)3500米。
(2)系統(tǒng)的軟件構(gòu)成
主要由InADMS智能變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的聯(lián)機(jī)測(cè)量模塊和數(shù)據(jù)管理分析及三維顯示模塊組成。InADMS(Intelligent Automatic Deformation Monitoring System)該系統(tǒng)將自動(dòng)完成周期測(cè)量、實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)測(cè)量成果、實(shí)時(shí)顯示變形趨勢(shì)等智能化的功能合為一體。
①InADMS聯(lián)機(jī)測(cè)量模塊
InADMS聯(lián)機(jī)測(cè)量模塊是基于徠卡TCA系列全站儀,通過GeoCOM在線控制模式開發(fā)的自動(dòng)測(cè)量模塊。該模塊可實(shí)現(xiàn)完全由計(jì)算機(jī)來(lái)控制全站儀,操作人員可自由靈活地設(shè)定各項(xiàng)限差,超限后儀器自動(dòng)進(jìn)行處理,確保采集到的數(shù)據(jù)符合要求,具有一定的智能性。同時(shí),外業(yè)采集的數(shù)據(jù)直接進(jìn)入系統(tǒng)軟件,中間無(wú)需任何環(huán)節(jié)。
②InADMS數(shù)據(jù)管理分析及三維顯示模塊
數(shù)據(jù)采集結(jié)束,軟件即可進(jìn)行網(wǎng)的平差處理,獲得控制網(wǎng)及監(jiān)測(cè)點(diǎn)的最終成果,并以各種直觀的圖形、報(bào)表輸出,從而輕松實(shí)現(xiàn)了從外業(yè)數(shù)據(jù)采集到內(nèi)業(yè)最終成果輸出的內(nèi)外業(yè)一體化,極大地降低了測(cè)量人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,顯著地提高了測(cè)量的工作效率。該系統(tǒng)能自動(dòng)評(píng)價(jià)測(cè)量成果、顯示變形趨勢(shì),由數(shù)據(jù)庫(kù)完成本期觀測(cè)值與基準(zhǔn)值及上一期觀測(cè)值的對(duì)比分析后,輸出變形點(diǎn)成果表、位移量成果表、位移量圖和變化趨勢(shì)圖等。
1.2 ADMS測(cè)量機(jī)器人系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理方法及原理
為了充分發(fā)揮TCA智能全站儀的優(yōu)越性,減少作業(yè)人員的工作量,測(cè)距時(shí)不進(jìn)行溫度和氣壓的測(cè)定,直接得到變形點(diǎn)的三維坐標(biāo)。采用極坐標(biāo)法進(jìn)行施測(cè),然后對(duì)施測(cè)結(jié)果進(jìn)行差分處理。即:按極坐標(biāo)的方法測(cè)量測(cè)站點(diǎn)(基準(zhǔn)點(diǎn))至其它基準(zhǔn)點(diǎn)和變形點(diǎn)的斜距、水平角和垂直角,將測(cè)站點(diǎn)至具有代表性氣象條件的基準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)量值與其基準(zhǔn)值(基準(zhǔn)網(wǎng)的測(cè)量值)相比,求得差值。由于變形觀測(cè)采用同樣的儀器和作業(yè)方法,并且基準(zhǔn)點(diǎn)均埋設(shè)在穩(wěn)定地段,認(rèn)為基準(zhǔn)點(diǎn)是穩(wěn)定的,故將這一差值認(rèn)為是受外界條件影響的結(jié)果。每站觀測(cè)可以在短時(shí)間內(nèi)完成,并且是基準(zhǔn)點(diǎn)和變形點(diǎn)同時(shí)觀測(cè),可以認(rèn)為外界條件對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)和變形點(diǎn)的影響是相關(guān)的,可把基準(zhǔn)點(diǎn)的差異加到變形點(diǎn)的觀測(cè)值上進(jìn)行差分處理,計(jì)算變形點(diǎn)的三維位移量。
2 應(yīng)用實(shí)例
關(guān)鍵詞:穿越工程;既有地鐵;安全評(píng)估;風(fēng)險(xiǎn)等級(jí);數(shù)值模擬
1工程概況
新建道路主路結(jié)構(gòu)厚度68cm,局部地基處理深度0.8~1.3m,路基邊線與地鐵9#線區(qū)間段結(jié)構(gòu)外頂豎向凈距為8~11.7m,與地鐵9#線車站段結(jié)構(gòu)外頂最小豎向凈距為1~1.8m。沿萬(wàn)壽路南延?xùn)|西兩側(cè)新建兩條雨水管道,采用開槽+自然放坡(1∶0.75)施工方法,管線開槽深度3~3.4m。局部雨水管道與地鐵距離較近處采用開槽支護(hù)施工,基坑放坡為1∶0.5,采用錨噴網(wǎng)及設(shè)置花管注漿加固的方式進(jìn)行邊坡支護(hù)。雨水管線位于地鐵區(qū)間段上方,管線基坑底部距地鐵結(jié)構(gòu)外頂豎向最小距離7.1~11m,與地鐵車站主體結(jié)構(gòu)最小豎向距離0.5m。
2安全性影響評(píng)估結(jié)果分析
根據(jù)新建道路與管線與既有地鐵線路的相對(duì)位置關(guān)系,劃分以下安全風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。(1)道路管線鄰近地鐵盾構(gòu)區(qū)間;(2)道路管線鄰近地鐵車站及附屬結(jié)構(gòu);(3)新建高架橋鄰近地鐵區(qū)間。選用MidasGTSNX軟件,模擬分析新建道路及管線施工對(duì)既有地鐵車站及區(qū)間結(jié)構(gòu)的影響,提供既有結(jié)構(gòu)變形結(jié)果,評(píng)估地鐵結(jié)構(gòu)和軌道結(jié)構(gòu)的安全性,并根據(jù)行車安全的要求,提出新建道路與管線工程施工時(shí),地鐵結(jié)構(gòu)和軌道結(jié)構(gòu)的變形控制標(biāo)準(zhǔn)與保護(hù)措施。根據(jù)新建工程的施工步驟,按最不利情況將工程施工進(jìn)行分階段計(jì)算,隧道與車站結(jié)構(gòu)的變形結(jié)果如表1所示。
3評(píng)估結(jié)果與建議
根據(jù)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)的分析,新建道路及管線施工會(huì)對(duì)既有地鐵車站及區(qū)間產(chǎn)生一定的附加變形,附加變形值在運(yùn)營(yíng)安全允許范圍之內(nèi)。正常施工條件下,采取一定的監(jiān)測(cè)和軌道防護(hù)措施,能確保地鐵列車安全運(yùn)營(yíng)。
3.1施工建議
(1)施工前應(yīng)進(jìn)一步對(duì)地鐵結(jié)構(gòu)進(jìn)行物探,查明既有結(jié)構(gòu)圍護(hù)樁、盾構(gòu)井等構(gòu)筑物實(shí)際位置,充分考慮其給施工帶來(lái)的不利影響。管線開槽如需要采取破除原施工圍護(hù)結(jié)構(gòu),應(yīng)采用靜力破除方式,減小對(duì)既有機(jī)構(gòu)影響。(2)隨路管線施工過程中,應(yīng)按照跳槽開挖方式施工,同時(shí),應(yīng)盡快回填,減少管線溝槽暴露時(shí)間,盡量降低對(duì)既有線的影響。(3)上跨車站附屬部分管線與車站主體及附屬頂板距離較近,施工時(shí)不得采用大型機(jī)械開槽施工,并嚴(yán)格控制開挖尺寸。(4)出入口附加施工時(shí)應(yīng)該考慮到對(duì)地鐵客流的影響,提前做好圍擋與客流疏導(dǎo)工作。(5)橋梁施工過程中,需對(duì)鄰近地鐵側(cè)樁基采取可靠的防塌孔措施,樁成孔過程保證清孔質(zhì)量,減少樁底沉渣量,減少后續(xù)上部結(jié)構(gòu)加載產(chǎn)生樁的沉降變形。(6)嚴(yán)格按信息化施工原則進(jìn)行施工管理,充分利用監(jiān)測(cè)量控信息指導(dǎo)施工,嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案、施工工藝及工序進(jìn)行,不得任意省略。
3.2監(jiān)測(cè)建議
(1)施工期間,加強(qiáng)對(duì)既有地鐵結(jié)構(gòu)及軌道結(jié)構(gòu)變形的監(jiān)測(cè),做好引進(jìn)處理準(zhǔn)備工作。(2)施工過程中,如果變形達(dá)到報(bào)警值,采用相應(yīng)措施,避免位移繼續(xù)發(fā)展,確保既有地鐵結(jié)構(gòu)的安全。(3)監(jiān)測(cè)信息及時(shí)反饋,監(jiān)測(cè)單位與施工單位建立良好的數(shù)據(jù)交換機(jī)制,監(jiān)測(cè)報(bào)告已周報(bào)、月報(bào)的形式報(bào)評(píng)估單位。
1單尺傾斜計(jì)算
單個(gè)水平尺的傾斜值根據(jù)T=C0+C1E+C2E2+C3E3+C4E4+C5E5進(jìn)行計(jì)算。式中:T為單個(gè)水平尺的傾斜值,mm/m;Ci為儀器系數(shù),由廠家提供;E為單個(gè)電水平尺本次測(cè)量的電壓值,V。
高程計(jì)算(考慮尺鏈傳遞)假設(shè)由n個(gè)電水平尺組成尺鏈,且1號(hào)尺起端為計(jì)算基準(zhǔn)點(diǎn),另一端為高程測(cè)試點(diǎn),其他尺寸同樣表示,則該電水平尺鏈上各測(cè)點(diǎn)高程的計(jì)算公式為Hn=B+T1L+T2L+T3L+……+TnL。式中:Hn為第n個(gè)電水平尺的測(cè)點(diǎn)高程,mm;B為基準(zhǔn)點(diǎn)高程,mm;Tn為第n個(gè)電水平尺的計(jì)算傾斜值,mm/m;L為單個(gè)電水平尺的長(zhǎng)度,m。起算基準(zhǔn)根據(jù)傳感器的設(shè)計(jì)情況進(jìn)行相應(yīng)選擇。
2自動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
使用與ELbeam傾斜傳感器配套的CR10X數(shù)字自動(dòng)記錄儀實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。CR10X數(shù)據(jù)記錄裝置不僅可靠,而且可以兼容幾乎所有的傳感器和數(shù)據(jù)采集單元。獨(dú)立的一個(gè)數(shù)據(jù)記錄裝置可以讀取小范圍內(nèi)的很多支傳感器,電信號(hào)的傳輸會(huì)隨著傳輸電纜長(zhǎng)度的增長(zhǎng)而呈非線性衰減,采取配置信號(hào)放大器、防雷濾波器減少隧道內(nèi)因電纜過長(zhǎng)而導(dǎo)致的信號(hào)衰減以及列車駛過時(shí)造成的信號(hào)干擾,系統(tǒng)組成見圖3。
3系統(tǒng)特點(diǎn)
1)高分辨率。電水平尺的最小量程為1″,根據(jù)L(sinθ1-sinθ0),在1m長(zhǎng)的梁兩端可以檢測(cè)到0005mm的豎直位移變化。2)可靠的測(cè)量數(shù)據(jù)。當(dāng)電水平尺梁的長(zhǎng)度確定后,其傾角的變化量可以精確地?fù)Q算成梁兩端的沉降位移量,并將多個(gè)梁首尾相連,能夠計(jì)算出各端點(diǎn)的絕對(duì)位移量,與當(dāng)?shù)馗叱滔到y(tǒng)聯(lián)測(cè)一個(gè)梁端點(diǎn)的高程,可以得出所有梁端點(diǎn)的絕對(duì)高程。3)安裝簡(jiǎn)單。電水平尺安裝無(wú)須復(fù)雜的工具,且梁的長(zhǎng)度可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工條件靈活變化,不受外界條件限制。4)數(shù)據(jù)自動(dòng)傳輸。通過有效的電纜可以把實(shí)時(shí)采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)紺R10X,并由電腦實(shí)時(shí)查看原始數(shù)據(jù),一目了然。5)遠(yuǎn)程監(jiān)控。通過自動(dòng)化處理軟件對(duì)采集到的電信號(hào)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成直觀的沉降數(shù)值量,并通過現(xiàn)有通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)定期發(fā)送SMS短信,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控[10]。
4應(yīng)用實(shí)例
4.1基本情況南京明基醫(yī)院位于南京地鐵元通站—中勝站區(qū)間和中勝站西站廳地鐵線路南側(cè),主要由地鐵廣場(chǎng)樓、住院大樓、辦公樓組成,基坑與地鐵車站站臺(tái)邊線的距離為13~25m。施工場(chǎng)地位于南京河西地區(qū),場(chǎng)地地貌單元屬于長(zhǎng)江漫灘之上,中勝站及地鐵線路所屬區(qū)間場(chǎng)地地表為人工回填土和新近堆填土,地下覆蓋層主要為軟弱黏性土及飽和砂土。場(chǎng)地內(nèi)淤泥質(zhì)土飽含地下水,水位在地面以下03~05m,年最大水位變化幅度小于1m,一般在05m左右。
4.2監(jiān)測(cè)目的明基醫(yī)院施工屬于中勝站地鐵保護(hù)區(qū)范圍內(nèi),為確保地鐵的運(yùn)營(yíng)安全,需布設(shè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
4.3監(jiān)測(cè)方法及項(xiàng)目以電水平尺法自動(dòng)監(jiān)測(cè)為主,人工監(jiān)測(cè)為校核手段,監(jiān)測(cè)項(xiàng)目主要有豎向位移監(jiān)測(cè)、差異沉降監(jiān)測(cè)。
4.4監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量,明基醫(yī)院基坑與站臺(tái)邊線的最近距離約為13m,基坑最大開挖深度低于地鐵隧道底標(biāo)高約8m。為了保證地鐵隧道的安全,選取明基醫(yī)院地鐵廣場(chǎng)樓側(cè)地鐵隧道作為監(jiān)測(cè)段,選用成熟可靠的sinco監(jiān)測(cè)設(shè)備和軟件,建立自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。選用35支3m長(zhǎng)的電水平尺,首尾串聯(lián)構(gòu)成約100m長(zhǎng)的監(jiān)測(cè)尺鏈線,緊貼地面安裝在軌道的道床上,將CR10X數(shù)據(jù)自動(dòng)采集器就近安置在隧道側(cè)壁上,同時(shí),在中勝站站臺(tái)上設(shè)主控計(jì)算機(jī)對(duì)監(jiān)測(cè)段地鐵隧道現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)采集、存儲(chǔ)、處理及傳輸。電水平尺、人工監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置與最近地鐵軌線的水平距離為02~03m。在地鐵隧道與車站間的結(jié)構(gòu)縫兩側(cè)約1m處的道床上布設(shè)1對(duì)沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)(如圖3所示),用于結(jié)構(gòu)差異沉降監(jiān)測(cè)。
4.5電水平尺監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成
4.5.1硬件要求
4.5.2軟件要求1套實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)控制軟件Logger-Net,1套電水平尺自動(dòng)化處理軟件,分析并處理采集器采集到的數(shù)據(jù),形成直觀變形曲線圖。
4.5.3監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)的確定根據(jù)基坑開挖對(duì)地鐵的影響范圍,選取在影響范圍外的一支梁的端點(diǎn)作為本次監(jiān)測(cè)的基準(zhǔn)點(diǎn),并與二等水準(zhǔn)基點(diǎn)聯(lián)測(cè),檢測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)的穩(wěn)定性。電水平尺基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)與人工水準(zhǔn)測(cè)量點(diǎn)共用,由人工從車站內(nèi)穩(wěn)定基點(diǎn)引測(cè)到電水平尺基點(diǎn),其基點(diǎn)高程變化應(yīng)與水平尺監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。
4.5.4初始值的測(cè)定系統(tǒng)調(diào)試完畢后,選擇運(yùn)行后第1天的24個(gè)周期的平均值作為本次監(jiān)測(cè)的初始值,每周期數(shù)據(jù)均與初始值作比較,得出每期數(shù)據(jù)的變化量、日變化量和累計(jì)變化量。電水平尺自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)每1h對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集、處理一次,定期用二等水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行人工復(fù)核,同時(shí),定期對(duì)地鐵隧道與車站間的結(jié)構(gòu)縫差異沉降進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
4.5.6報(bào)警設(shè)定地鐵隧道的最大沉降值應(yīng)≤10mm,報(bào)警值為最大值的1/3,警戒值為最大值的2/3。操作人員可以通過控制軟件的界面對(duì)數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行采集間隔時(shí)間等工作參數(shù)的設(shè)定或修改,一旦采集到的數(shù)據(jù)達(dá)到或超過預(yù)先設(shè)定的報(bào)警值,計(jì)算機(jī)就會(huì)以色彩和音響的方式發(fā)出報(bào)警信息,自動(dòng)通過手機(jī)短信向有關(guān)單位報(bào)警。地鐵隧道與車站間的結(jié)構(gòu)縫差異沉降>±3mm時(shí)預(yù)警,>±5mm時(shí)報(bào)警。
4.5.7數(shù)據(jù)分析比較
4.5.7.1明基醫(yī)院基坑開挖各階段數(shù)據(jù)比較選取4個(gè)時(shí)間點(diǎn)對(duì)8個(gè)典型監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行沉降值比較。由于845點(diǎn)位于變形區(qū)10m外,受施工降水影響,沉降不明顯,而850,855,860,8704點(diǎn)位于基坑一側(cè),土體開挖時(shí)有較大沉降。其中,2006年7月15日,地鐵保護(hù)區(qū)內(nèi)的明基醫(yī)院基坑開挖到底部時(shí)地鐵隧道的最大沉降值為7.0mm,隨著基坑底板澆筑以及地下水回灌后,地鐵隧道底板有不同程度的回彈。
4.5.7.2地鐵運(yùn)營(yíng)和停運(yùn)對(duì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)的影響地鐵運(yùn)行時(shí),列車震動(dòng)和隧道內(nèi)空氣濕度均會(huì)對(duì)電解質(zhì)傳感器造成一定影響,系統(tǒng)在整個(gè)施工期間,每天的變化量對(duì)運(yùn)營(yíng)和停運(yùn)分析沒有可比性,而提取其中的某一時(shí)段作為列車停運(yùn)與運(yùn)營(yíng)對(duì)該系統(tǒng)的影響分析則具有一定的可比性。每天00:00至06:00作為地鐵停運(yùn)期,其他時(shí)段作為地鐵運(yùn)營(yíng)期,平均后分析比較,列車運(yùn)行期間與停運(yùn)期間各點(diǎn)差值很小,最大為0092mm,最小為-0002mm,總體趨于平緩,列車運(yùn)行和停運(yùn)對(duì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)的影響。
4.5.7.3人工監(jiān)測(cè)與自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)比較按照二等水準(zhǔn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)布置Y6~Y12監(jiān)測(cè)點(diǎn),采用人工進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè),監(jiān)測(cè)頻率為1次/d,監(jiān)測(cè)時(shí)間為每天00:00至03:00。自2006年7月5日采集初始數(shù)據(jù)后開始正式運(yùn)行自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng),1.5個(gè)月后將人工監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)累計(jì)值與自動(dòng)監(jiān)測(cè)的累計(jì)值進(jìn)行比較,其差值均在±03mm,證明二者數(shù)據(jù)是吻合的,不存在明顯差異,同時(shí)也證實(shí)了自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的可靠性。人工監(jiān)測(cè)與自動(dòng)化監(jiān)測(cè)累計(jì)變化量比較如表2和圖9所示。
4.5.7.4地鐵隧道與車站間結(jié)構(gòu)縫的差異沉降在地鐵隧道與車站間的結(jié)構(gòu)縫兩側(cè)約1m處的道床上布設(shè)1對(duì)沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)(如圖3所示),定期或根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果用精密水準(zhǔn)測(cè)量方法監(jiān)測(cè)2點(diǎn)間的高差變化,確?;鶞?zhǔn)網(wǎng)的正確。
5結(jié)論與討論
2013年1月18日,廣州地鐵某線DK18+619~DK18+772隧道區(qū)間約153m范圍內(nèi)監(jiān)測(cè)到異常沉降。經(jīng)調(diào)查表明,該區(qū)域上方地表正在進(jìn)行土石方施工,擅自將大量棄運(yùn)土方堆積在運(yùn)營(yíng)地鐵隧道上方(見圖1)。監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示,隧道結(jié)構(gòu)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)均出現(xiàn)了不同程度的下沉,其中上行(右線)隧道累計(jì)沉降量為-16.20mm,于YDK18+706.19處;下行(左線)隧道累計(jì)沉降量為-20.40mm,于ZDK18+650.425處。為保證地鐵運(yùn)營(yíng)安全,對(duì)隧道正上方及結(jié)構(gòu)線20m保護(hù)范圍內(nèi)的堆土第一時(shí)間進(jìn)行了清除,并及時(shí)跟進(jìn)監(jiān)測(cè)卸土后地鐵隧道結(jié)構(gòu)的變形情況。
1運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)分析
地鐵運(yùn)營(yíng)隧道地表異常堆土,本質(zhì)上是隧道結(jié)構(gòu)上方豎向荷載的增加,荷載的變化伴隨受力、變形等結(jié)構(gòu)響應(yīng),這些響應(yīng)會(huì)在一定程度上影響隧道的使用功能,從而對(duì)地鐵的運(yùn)營(yíng)造成風(fēng)險(xiǎn)。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:1)隧道結(jié)構(gòu)承載力不足,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞;裂縫過大導(dǎo)致不能滿足正常使用要求;2)管片縱向螺栓強(qiáng)度、環(huán)縫張開量等不滿足要求;3)隧道結(jié)構(gòu)橫向變形過大造成傾陷;4)隧道結(jié)構(gòu)縱向變形過大導(dǎo)致軌道無(wú)法調(diào)整至線路縱斷面標(biāo)高;5)隧道結(jié)構(gòu)與道床縱向變形不協(xié)調(diào),導(dǎo)致隧道與道床出現(xiàn)脫離。針對(duì)以上可能存在的風(fēng)險(xiǎn),本文采用隧道結(jié)構(gòu)斷面驗(yàn)算、縱向三維數(shù)值分析、跟蹤監(jiān)測(cè)、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查等多種手段對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估,從而為運(yùn)營(yíng)管理提供決策參考。
2隧道結(jié)構(gòu)橫向斷面驗(yàn)算
隧道結(jié)構(gòu)斷面驗(yàn)算采用同濟(jì)曙光有限元軟件,按最不利的水土分算模式分別計(jì)算最高水位和最低水位。計(jì)算模型為梁彈簧模型,模型按三環(huán)ABA錯(cuò)縫拼裝考慮,如圖2、圖3所示。結(jié)構(gòu)斷面驗(yàn)算以承載能力及裂縫驗(yàn)算為主,即根據(jù)現(xiàn)有管片的配筋量反算是否能夠滿足異常堆土荷載工況,配筋驗(yàn)算時(shí)管片結(jié)構(gòu)按軸壓構(gòu)件考慮。同時(shí)可驗(yàn)算縱向螺栓強(qiáng)度、管片環(huán)縫張開量。通過對(duì)各工況計(jì)算結(jié)果的綜合,斷面堆土后拱頂最大彎矩設(shè)計(jì)值為244.02kN•m,計(jì)算配筋面積1244mm2?,F(xiàn)狀的管片配筋情況為:上部配筋8E16+4E14(配筋面積2224mm2),下部配筋3E18+5E16+8E14(配筋面積3000mm2)。實(shí)際配筋大于計(jì)算配筋,堆土后,管片結(jié)構(gòu)仍處于安全狀態(tài)。可通過反算法推算配筋的安全存量,當(dāng)最大彎矩設(shè)計(jì)值達(dá)到291kN•m時(shí),上部配筋面積2290mm2近似等于實(shí)際配筋量2224mm2,大于計(jì)算配筋。此時(shí),安全存量為291/244.02=1.19,即在堆土后,實(shí)際配筋安全存量為1.19。經(jīng)計(jì)算復(fù)核,剪力、縱向螺栓強(qiáng)度、環(huán)縫張開量均滿足要求。由于隧道的橫向變形較小,隧道與建筑限界有100mm的設(shè)計(jì)余量,故堆土造成的橫向變形不會(huì)造成侵限問題。
3隧道結(jié)構(gòu)縱向變形分析
隧道上方地表堆土造成異常沉降事故發(fā)生后,建立了三維模型動(dòng)態(tài)分析堆卸土對(duì)隧道縱向變形的影響,并結(jié)合后續(xù)的跟蹤監(jiān)測(cè),對(duì)比分析縱向變形是否超出控制值。三維數(shù)值模擬應(yīng)用FLAC3D巖土與結(jié)構(gòu)有限元分析軟件,分析模型堆土分為兩步,每次堆土2m,卸土分為兩步,每次卸去2m(見圖4)。采用地層-結(jié)構(gòu)模型,地層采用實(shí)體單元模擬(本構(gòu)關(guān)系采用摩爾-庫(kù)侖模型),地鐵隧道結(jié)構(gòu)采用殼單元模擬(見圖5)。計(jì)算結(jié)果如圖6、圖7所示。從圖中可知,下行隧道最大豎向位移為-40mm,卸土后恢復(fù)到-17mm;上行隧道最大豎向位移為-37mm,卸土后恢復(fù)到-15mm。經(jīng)計(jì)算可知,經(jīng)卸土后,隧道結(jié)構(gòu)仍然存在15mm左右的殘余變形。根據(jù)卸土后的跟進(jìn)監(jiān)測(cè)情況,截止2013年5月17日,上行(右線)隧道各監(jiān)測(cè)點(diǎn)均能回彈2~8mm,最大累計(jì)沉降量從-16.20mm減少為-9.83mm;下行(左線)隧道各監(jiān)測(cè)點(diǎn)均能回彈4~9mm,最大累計(jì)沉降量從-20.40mm減少為-14.64mm。從豎向變形絕對(duì)值來(lái)看,各測(cè)點(diǎn)變形值已經(jīng)小于隧道豎向變形控制值15mm。但考慮到各測(cè)點(diǎn)沉降量不同,擬用隧道變形曲率半徑來(lái)描述不均勻沉降。隧道變形曲率半徑根據(jù)不同的3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn),采用mathematica計(jì)算軟件擬出。根據(jù)計(jì)算,上下行隧道隧道變形曲率半徑最小值均發(fā)生在卸土初期,上行(右線)隧道為48393m,下行(左線)隧道為118253m,均大于控制值15000m,安全。從數(shù)值模擬和跟蹤監(jiān)測(cè)結(jié)果來(lái)看,沉降絕對(duì)值有一定差異,但變形趨勢(shì)基本一致??紤]到后續(xù)仍存在變形恢復(fù),需在一段時(shí)間內(nèi)維持隧道沉降、水平收斂變形監(jiān)測(cè),監(jiān)測(cè)點(diǎn)按原有設(shè)置,各項(xiàng)目監(jiān)測(cè)頻率降低為1次/季;當(dāng)最后100d的變形速率小于0.01~0.04mm/d時(shí),可認(rèn)為己進(jìn)入穩(wěn)定階段,此時(shí)可以只進(jìn)行地鐵運(yùn)營(yíng)常規(guī)監(jiān)測(cè),監(jiān)測(cè)頻率為2次/年。
4隧道結(jié)構(gòu)與道床脫空分析
由于地鐵隧道整體道床為素混凝土,道床二次澆筑在隧道結(jié)構(gòu)上,澆注面僅鑿毛處理,未進(jìn)行錨固,道床與隧道結(jié)構(gòu)易脫開。隧道上方地表經(jīng)過堆土卸土后,隧道結(jié)構(gòu)與道床縱向變形會(huì)出現(xiàn)不協(xié)調(diào),導(dǎo)致隧道與道床出現(xiàn)脫空。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查,發(fā)現(xiàn)水溝縫、道床縫脫開約2mm(見圖8)。為保證道床的正常工作和運(yùn)營(yíng)安全,需對(duì)道床與隧道結(jié)構(gòu)的脫離部位進(jìn)行灌漿加固。漿液采用經(jīng)過進(jìn)一步加工處理的CGM-4型早強(qiáng)、高強(qiáng)無(wú)收縮超流態(tài)灌漿料。灌漿后,通過現(xiàn)場(chǎng)取芯,證明漿液填充飽滿,加固效果良好,保證了道床在列車運(yùn)營(yíng)狀態(tài)下的安全穩(wěn)定。
5結(jié)語(yǔ)
關(guān)鍵詞:地鐵安全、地鐵風(fēng)險(xiǎn)管理
Abstract: in this paper the author on the subway construction engineering safety management of more important risk on some understanding and awareness.
Key words: the subway security, subway risk management
中圖分類號(hào): P624.8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào)
一.我國(guó)目前地鐵的發(fā)展概況
截止2010年底,全國(guó)擁有地鐵運(yùn)營(yíng)線路42條,運(yùn)營(yíng)線路總長(zhǎng)度達(dá)到1217公里,從目前的各城市地鐵開通來(lái)看,我國(guó)地鐵建設(shè)將迎來(lái)新的熱潮。我國(guó)已批復(fù)建地鐵城市達(dá)到了28個(gè),分布于4個(gè)直轄市及黑龍江、遼寧、浙江、江蘇等16個(gè)省份。 城市快速軌道交通(含地鐵、輕軌等)作為城市公共交通的一種交通方式,由于大容量、用地集約、能耗低,快捷、綠色、安全、舒適等特點(diǎn),是未來(lái)大城市解決交通問題的必然選擇。由于軌道交通投資大,建設(shè)周期長(zhǎng),建成后更改異常困難,票房收益低,地下工程高風(fēng)險(xiǎn)和營(yíng)運(yùn)安全管理等因素,制約著我國(guó)城市軌道交通的發(fā)展。但是,在我國(guó)軌道交通作為新生事物和城市經(jīng)濟(jì)的巨大引擎,發(fā)展?jié)摿薮?,前景異常廣闊。目前,北京、上海、廣州等城市軌道交通營(yíng)運(yùn)線路達(dá)260公里,正在建設(shè)或申請(qǐng)立項(xiàng)的城市達(dá)20多個(gè),總規(guī)模達(dá)4300多公里。僅北京、上海和廣州3地的近期建設(shè)規(guī)劃達(dá)578公里,投資估算1800多億元。
近年來(lái),地鐵建設(shè)和運(yùn)營(yíng)安全問題發(fā)生的很多事故,嚴(yán)重威脅人們的生命安全,造成巨大經(jīng)濟(jì)損失,影響社會(huì)的和諧穩(wěn)定。例如,上海地鐵董家渡施工事故;北京5號(hào)線崇文門的施工事故;杭州地鐵工地地面坍塌等安全事件給我們敲響了警鐘,事故原因值得我們反思和警示。
二、地鐵安全事故成因分析
根據(jù)科學(xué)研究,安全事故都具有其必然性和偶然性。國(guó)際研究人員經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)認(rèn)為存在著88:10:2的規(guī)律,也就是說(shuō)100起事故中,有88起純屬人為,有10起是人和物的不安全狀態(tài)造成,只有2起是難以預(yù)防和避免的。
上海地鐵董家渡施工事故,經(jīng)查明事故原因是施工單位在用于冷凍法施工的制冷設(shè)備發(fā)生故障、險(xiǎn)情征兆出現(xiàn)、工程已經(jīng)停工的情況下,沒有及時(shí)采取有效施工措施去排除險(xiǎn)情,而且現(xiàn)場(chǎng)管理人員違章指揮施工,直接導(dǎo)致了這起事故的發(fā)生。同時(shí),施工單位未按規(guī)定程序調(diào)整施工方案,且調(diào)整后的施工方案存在欠缺??偘鼏挝滑F(xiàn)場(chǎng)管理失控,監(jiān)理單位現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理失職之責(zé)。
我國(guó)正處于軌道交通的建設(shè),工程項(xiàng)目管理和營(yíng)運(yùn)管理經(jīng)驗(yàn)相對(duì)不足,工程風(fēng)險(xiǎn)和安全隱患不同程度的存在。主要原因如下:
(1)對(duì)大規(guī)模、高速度、跨越式、超常規(guī)地鐵工程建設(shè)發(fā)展,管理隊(duì)伍不知如何適應(yīng)。
(2)對(duì)基坑較深、規(guī)模較大、施工環(huán)境條件困難、不斷出現(xiàn)的新情況等問題的工程,相應(yīng)的管理人員管理跟不上。
(3)對(duì)軌道交通地下工程管理手段不了解,不知如何去適應(yīng)。
(4)對(duì)軌道交通這一高風(fēng)險(xiǎn)工程的管理質(zhì)量安全控制方式不匹配。
正是由于地鐵工程的特殊性,研究地鐵工程的安全及風(fēng)險(xiǎn)管理,有助于盡快地降低災(zāi)害的影響,最大限度地保障人們生命財(cái)產(chǎn)安全,促進(jìn)城市的和諧發(fā)展。
三、地鐵工程質(zhì)量安全管理應(yīng)關(guān)注以下幾個(gè)方面:
1、應(yīng)重視地下水對(duì)工程的影響:
(1)地下水是軌道交通工程主要敵人。
(2)不僅要重視深層高承壓水,還要重視淺層微承壓水。
2、周邊環(huán)境對(duì)地鐵工程的影響:
(1)工程影響范圍內(nèi)水,電,煤等各類管線。
(2)工程附近的建筑物及構(gòu)筑物。
(3)工程水文地質(zhì)條件、暗河、液化等。
3、地鐵施工中監(jiān)測(cè)問題:
(1)施工監(jiān)測(cè)是地下工程的關(guān)鍵。
(2)要建立第三方委托監(jiān)測(cè)制度。
(3)要明確監(jiān)測(cè)單位報(bào)警的職責(zé)。
4、地下工程相關(guān)預(yù)控、預(yù)防和預(yù)警的布置:
(1)工程監(jiān)控重心從事后驗(yàn)收轉(zhuǎn)變?yōu)槭孪阮A(yù)控。
(2)條件驗(yàn)收為手段,防范各類事故的風(fēng)險(xiǎn)。
四、地鐵工程中關(guān)鍵工序驗(yàn)收基本要求
地鐵工程重要部位和環(huán)節(jié)施工前條件驗(yàn)收是指影響地鐵建設(shè)工程安全質(zhì)量的重要部位和環(huán)節(jié)(驗(yàn)收節(jié)點(diǎn)),在施工前由施工單位對(duì)相應(yīng)的技術(shù)、施工周邊環(huán)境、人員配備、施工設(shè)備等相關(guān)條件是否滿足工程質(zhì)量和安全生產(chǎn)要求而進(jìn)行自控自檢,監(jiān)理單位組織建設(shè)、設(shè)計(jì)、施工、第三方監(jiān)測(cè)等單位對(duì)相關(guān)條件進(jìn)行驗(yàn)收,主要的節(jié)點(diǎn)驗(yàn)收節(jié)點(diǎn)介紹如下:
1、地鐵車站深基坑開挖節(jié)點(diǎn)條件驗(yàn)收前提包括基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)和施工方案已通過專家評(píng)審;基坑開挖、地下墻堵漏施工方案通過施工企業(yè)技術(shù)負(fù)責(zé)人及總監(jiān)的審批。相應(yīng)管理實(shí)施細(xì)則已編制并經(jīng)審批;圍護(hù)結(jié)構(gòu)及圈梁已完成,滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求;
2、基坑開挖節(jié)點(diǎn)條件驗(yàn)收條件包括地基處理已完成,并經(jīng)檢測(cè)符合設(shè)計(jì)要求;降水已滿足設(shè)計(jì)施工工況;施工現(xiàn)場(chǎng)基坑外以相應(yīng)的排水措施已落實(shí);基坑周圍建(構(gòu))筑物、管線等的保護(hù)措施、以及能承受變形的能力已調(diào)查,制訂好切實(shí)可行的保護(hù)措施;按監(jiān)測(cè)方案對(duì)周圍環(huán)境及基坑監(jiān)測(cè)控制點(diǎn)已布置且已測(cè)取初始值;各分包單位資質(zhì)經(jīng)過審查且符合相關(guān)規(guī)定;合同中所涉及的相關(guān)人員、施工機(jī)械、支撐系統(tǒng)都已安排到位;卸土區(qū)域落實(shí)和途徑的手續(xù)等辦妥;建立了相應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)管理制度;對(duì)工程中潛在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行辯識(shí)和分析,已編制有針對(duì)性的應(yīng)急預(yù)案并落實(shí)搶險(xiǎn)方案;監(jiān)控管理系統(tǒng)已建立并正常運(yùn)行,前期的信息已按要求上傳;相關(guān)質(zhì)量保證資料齊全;設(shè)計(jì)及規(guī)范規(guī)定的其他要求。
3、地鐵站端頭井結(jié)構(gòu)移交節(jié)點(diǎn)條件驗(yàn)收包括端頭井結(jié)構(gòu)已完成,滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求;結(jié)構(gòu)尺寸和洞門中心已復(fù)核且符合設(shè)計(jì)要求;結(jié)構(gòu)滲漏情況滿足盾構(gòu)施工要求;相應(yīng)質(zhì)量保證資料齊全。
4、盾構(gòu)進(jìn)出洞節(jié)點(diǎn)條件驗(yàn)收包括施工現(xiàn)場(chǎng)已完成勘察、設(shè)計(jì)交底;工作井已通過結(jié)構(gòu)條件驗(yàn)收,其各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)均符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求,且滿足盾構(gòu)施工各階段的設(shè)計(jì)要求;盾構(gòu)推進(jìn)、測(cè)量、監(jiān)測(cè)施工方案和管理細(xì)則已編制且經(jīng)審批;施工現(xiàn)場(chǎng)各部門的分項(xiàng)安全、技術(shù)交底已按要求完成;設(shè)計(jì)要求的出洞區(qū)域的地基加固完成,且各項(xiàng)加固指標(biāo)經(jīng)檢測(cè)達(dá)到設(shè)計(jì)要求;對(duì)工程潛在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行辯識(shí)和分析,編制完成了有針對(duì)性、可操作的應(yīng)急預(yù)案,并落實(shí)搶險(xiǎn)設(shè)備、材料、人員、方案;遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)已建立并正常運(yùn)行,前期工程信息已按要求上傳;設(shè)計(jì)及規(guī)范規(guī)定的其他要求。
5、首推100環(huán)節(jié)點(diǎn)驗(yàn)收包括推進(jìn)軸線偏差(高程、平面)匯總及分析;100環(huán)拼裝縱縫、環(huán)縫高差匯總;管片破損、滲漏情況匯總和修補(bǔ)方案;防迷流測(cè)試匯總;推進(jìn)監(jiān)測(cè)成果匯總及分析;相應(yīng)質(zhì)量保證資料齊全。
6、聯(lián)絡(luò)通道結(jié)構(gòu)開挖節(jié)點(diǎn)條件驗(yàn)收包括施工現(xiàn)場(chǎng)已完成勘察及設(shè)計(jì)交底;設(shè)計(jì)要求的開挖加固措施已經(jīng)完成,各項(xiàng)加固指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求并出具檢測(cè)報(bào)告;聯(lián)絡(luò)通道結(jié)構(gòu)開挖、凍融變形控制施組已審批并組織了各方討論會(huì),相應(yīng)的管理細(xì)則已編制審批;周圍環(huán)境監(jiān)測(cè)控制點(diǎn)已按監(jiān)測(cè)方案要求布置完成,且已測(cè)取初始值;對(duì)工程潛在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行辯識(shí)和分析,有針對(duì)性、可操作性的應(yīng)急預(yù)案已編制完成,并落實(shí)搶險(xiǎn)設(shè)備、材料、人員、方案; 相應(yīng)質(zhì)量保證資料齊全;遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)施并正常運(yùn)行,前期工程信息按要求完成上傳。
五、結(jié)論與建議
地鐵質(zhì)量安全重于泰山,因此,必須在以下方面進(jìn)行預(yù)防與完善:
1. 認(rèn)真總結(jié)國(guó)內(nèi)外地鐵建設(shè)和運(yùn)營(yíng)的安全管理工作經(jīng)驗(yàn),針對(duì)地鐵質(zhì)量安全管理存在的主要問題,明確地鐵規(guī)劃、勘察、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理、運(yùn)營(yíng)單位相應(yīng)的安全職責(zé),保護(hù)地鐵安全設(shè)施,確保地鐵系統(tǒng)安全運(yùn)營(yíng)。要根據(jù)實(shí)際情況制定地鐵建設(shè)、運(yùn)營(yíng)等安全管理的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),加強(qiáng)各方的監(jiān)督管理,從根本上消除地鐵工程的質(zhì)量安全事故隱患。
2. 建立起高效、協(xié)調(diào)的防災(zāi)應(yīng)急機(jī)制,制定日常建設(shè)、運(yùn)營(yíng)事故處置預(yù)案,做好各項(xiàng)預(yù)警與應(yīng)急處置方案制定和現(xiàn)場(chǎng)的組織實(shí)施,定期模擬演練,確保應(yīng)急協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)。
3. 完善安全生產(chǎn)責(zé)任制,強(qiáng)化各方的責(zé)任意識(shí)。
2022武漢地鐵跨年夜運(yùn)營(yíng)時(shí)間
12月31日21:00后,軌道交通2號(hào)線、6號(hào)線江漢路站,將停止運(yùn)營(yíng)服務(wù),次日恢復(fù)正常。
1月1日提前半小時(shí)開班。同時(shí)提醒,跨年夜21時(shí)以后,江漢路地鐵站將停止運(yùn)營(yíng)服務(wù)。
2022武漢地鐵元旦期間運(yùn)營(yíng)時(shí)間
2022年1月1日(星期六)新年第一天,線網(wǎng)提前半小時(shí)開班,1、2、3、4、5、6、7、8、11號(hào)線運(yùn)營(yíng)時(shí)間為6:00至23:00,16號(hào)線、陽(yáng)邏線運(yùn)營(yíng)時(shí)間為6:00至22:30。
2日(星期日)、3日(星期一),線網(wǎng)按節(jié)假日組織運(yùn)營(yíng),1、2、3、4、5、6、7、8、11號(hào)線運(yùn)營(yíng)時(shí)間為6:30至23:00,16號(hào)線、陽(yáng)邏線運(yùn)營(yíng)時(shí)間為6:30至22:30。
1月1日至3日,7號(hào)線按單一大交路(園博園北-青龍山地鐵小鎮(zhèn))組織運(yùn)營(yíng)。
【關(guān)鍵詞】地鐵;自動(dòng)化系統(tǒng);信息安全;防御策略
前言
經(jīng)濟(jì)水平的提升也促進(jìn)地鐵自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)發(fā)展,該系統(tǒng)技術(shù)裝備也從傳統(tǒng)的單一化逐漸過渡到互聯(lián)和信息共享的大規(guī)模地鐵系統(tǒng)。目前大部分地區(qū)地鐵運(yùn)營(yíng)指揮系統(tǒng)都建立在通信網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和信息網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上,呈現(xiàn)出智能化、網(wǎng)絡(luò)化和數(shù)字化特點(diǎn),尤其IP和TCP技術(shù)的出現(xiàn)更好地促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)融合,為地鐵自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能化和集成化發(fā)展帶下良好的基礎(chǔ)。然而IP和TCP協(xié)議無(wú)法較好地保障網(wǎng)絡(luò)通信安全,再加上不斷增加的地鐵運(yùn)行線路信息點(diǎn),其信息安全面臨更大的挑戰(zhàn),也是當(dāng)前地鐵自動(dòng)化系統(tǒng)急需解決的問題。
1地鐵自動(dòng)化系統(tǒng)信息安全現(xiàn)狀
1.1地鐵重點(diǎn)事件
2012年4月,某地區(qū)地鐵某條線路多次出現(xiàn)暫時(shí)停運(yùn)情況,對(duì)各種可能因素排除后將原因鎖定于乘客攜帶的無(wú)線路由器有關(guān),之后對(duì)其路由器進(jìn)行打開和關(guān)閉狀態(tài)下對(duì)比測(cè)試,結(jié)果顯示,信號(hào)系統(tǒng)指令會(huì)在打開無(wú)線路由器后顯示異常,造成列車緊急暫停;關(guān)閉路由器則信息系統(tǒng)正常,所以可判定信號(hào)系統(tǒng)被乘客攜帶的無(wú)線路由器所干擾。一般地鐵信號(hào)系統(tǒng)使用24Ghz公用頻段,不可避免會(huì)存在相應(yīng)的安全隱患。由于CBTC系統(tǒng)車、地通信使用相同的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和頻率,其發(fā)射頻率也只單單大于普通設(shè)備近1倍,因而如果乘客在乘車時(shí)攜帶無(wú)線路由器必然會(huì)干擾正常通信。近年來(lái),隨著移動(dòng)通訊水平的提升和不斷增加的移動(dòng)終端,地鐵信息傳輸常常會(huì)被乘客攜帶的手機(jī)和ipad等移動(dòng)終端干擾,甚至?xí)斐傻罔F追尾和停運(yùn)等嚴(yán)重事故,再加上很多網(wǎng)絡(luò)黑客也利用WLAN相關(guān)協(xié)議弱點(diǎn)對(duì)其發(fā)動(dòng)攻擊,同樣會(huì)產(chǎn)生不可預(yù)知的后果。
1.2信息安全整體現(xiàn)狀
對(duì)于地鐵自動(dòng)化系統(tǒng)信息安全需要從技術(shù)層面和管理層面分析其整體現(xiàn)狀,其中技術(shù)層面,系統(tǒng)服務(wù)器和操作站配置相對(duì)薄弱,存在較多問題,只有防病毒和防火墻等單一防護(hù)設(shè)置,缺少異常防范措施。沒有嚴(yán)格限制登陸源地址,十分容易造成非授權(quán)對(duì)核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行訪問,由于沒有在系統(tǒng)設(shè)置審計(jì)手段,因而無(wú)法及時(shí)其實(shí)施相應(yīng)的維護(hù)。此外在自動(dòng)售檢票系統(tǒng)方面,應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)方面沒有達(dá)到國(guó)家系統(tǒng)安全要求等級(jí),存在默認(rèn)使用系統(tǒng)人員登錄操作行為,較易出現(xiàn)因過大權(quán)限而出現(xiàn)失誤,默認(rèn)賬號(hào)沒有設(shè)置相應(yīng)的重命名,較易被猜到密碼。
2強(qiáng)化地鐵自動(dòng)化系統(tǒng)信息安全防御思路
當(dāng)前地鐵自動(dòng)化系統(tǒng)面臨如區(qū)域沒有設(shè)置相應(yīng)訪問控制措施,系統(tǒng)沒有劃分安全區(qū)域,第三方人員運(yùn)營(yíng)維護(hù)系統(tǒng)缺乏審計(jì)措施,系統(tǒng)安全配置相對(duì)薄弱等技術(shù)問題。對(duì)此根據(jù)城市地鐵自動(dòng)化系統(tǒng)防護(hù)等級(jí)要求可依次劃分自動(dòng)化系統(tǒng)防護(hù)等級(jí),從網(wǎng)絡(luò)上將系統(tǒng)自動(dòng)分隔,這期處于不同安全區(qū)域之中。同時(shí)對(duì)于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)等實(shí)施準(zhǔn)入控制和邊界防護(hù)等措施,對(duì)此提出系統(tǒng)邏輯防護(hù)隔離,系統(tǒng)內(nèi)風(fēng)險(xiǎn)控制和安全加護(hù)以及統(tǒng)一呈現(xiàn)信息安全問題等地鐵自動(dòng)化系統(tǒng)信息安全策略。針對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)安全威脅則需盡快布置工業(yè)安全網(wǎng)關(guān),由此保證不同系統(tǒng)產(chǎn)生數(shù)據(jù)安全性。通過在自動(dòng)化系統(tǒng)中部署相應(yīng)工業(yè)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一控制管理各個(gè)子系統(tǒng)和安全設(shè)備,從而實(shí)現(xiàn)集中展現(xiàn)安全風(fēng)險(xiǎn)和統(tǒng)一管理工程安全設(shè)備。針對(duì)組織結(jié)構(gòu)人員存在職責(zé)缺乏完善和信息安全管理流程缺乏健全等問題還需在系統(tǒng)安全管理、組織機(jī)構(gòu)安全、安全管理制度以及安全運(yùn)營(yíng)維護(hù)等方面不斷加大力度。例如針對(duì)系統(tǒng)操作人員和維護(hù)人員制定相應(yīng)的操作流程,針對(duì)安全管理工作建立管理制度,設(shè)置單獨(dú)部門和工作人員定期監(jiān)督和維護(hù)溫濕度控制、空調(diào)、機(jī)房供配電,針對(duì)機(jī)房服務(wù)器開關(guān)機(jī)、機(jī)房出入等工作實(shí)施控制管理,定期監(jiān)測(cè)重點(diǎn)通信線路、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、主機(jī)、應(yīng)用軟件等運(yùn)行情況,進(jìn)一步更好地保護(hù)地鐵自動(dòng)化系統(tǒng)信息安全。
3地鐵自動(dòng)化系統(tǒng)的信息安全防御策略
3.1信號(hào)系統(tǒng)信息安全防護(hù)
地鐵信號(hào)系統(tǒng)是保證列車準(zhǔn)點(diǎn)、高密運(yùn)行以及安全等重要技術(shù)設(shè)備,當(dāng)前世界各大城市地鐵信號(hào)設(shè)備運(yùn)用列車自動(dòng)控制系統(tǒng),也稱為ATC。該系統(tǒng)由列車自動(dòng)防護(hù)子系統(tǒng)、列車自動(dòng)監(jiān)控子系統(tǒng)以及列車自動(dòng)運(yùn)行子系統(tǒng)。按照不同區(qū)域?qū)π盘?hào)系統(tǒng)信息安全實(shí)施相應(yīng)的防護(hù)劃分,在中央信號(hào)設(shè)備室部署工業(yè)防火墻、現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維審計(jì)、工控異常監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、操作站安全系統(tǒng)等,同時(shí)在車輛段維護(hù)中心部署工控異常監(jiān)測(cè)系統(tǒng),在事故控制室內(nèi)部署操作站安全系統(tǒng)以及在車輛段控制中心部署工業(yè)防火墻、異常監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及操作站安全系統(tǒng)。
3.2通信系統(tǒng)信息安全防護(hù)
建立可獨(dú)立擴(kuò)展的通信網(wǎng)是保證城市地鐵高效安全運(yùn)營(yíng)的前提并有效地傳輸?shù)罔F相關(guān)數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、圖像等各種信息??梢哉f(shuō)地鐵控制系統(tǒng)通信系統(tǒng)直接服務(wù)于地鐵控制系統(tǒng)運(yùn)營(yíng),也是保證列車快速安全高效運(yùn)行等不可缺少的自動(dòng)化系統(tǒng)。
3.3綜合監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)
綜合監(jiān)控系統(tǒng)是建立在地鐵通信網(wǎng)絡(luò)上的SCADA系統(tǒng),具有分層式大型監(jiān)控系統(tǒng)等顯著優(yōu)勢(shì)。該系統(tǒng)能實(shí)時(shí)集中控制機(jī)電設(shè)備和保證各個(gè)系統(tǒng)之間聯(lián)動(dòng)協(xié)調(diào),還可實(shí)現(xiàn)對(duì)車站環(huán)控、屏蔽門、門禁、照明、防淹門、火災(zāi)報(bào)警信息、電扶梯、自動(dòng)售檢票、乘客信息顯示、廣播和閉路電視等多個(gè)設(shè)備集中控制和監(jiān)視等功能,再借助綜合監(jiān)控系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)在日間正常運(yùn)營(yíng)、晚間非運(yùn)營(yíng)情況下、重要設(shè)備故障以及緊急突況等各個(gè)系統(tǒng)間相互協(xié)調(diào)等高級(jí)功能。一般綜合監(jiān)控系統(tǒng)由車站級(jí)綜合監(jiān)控系統(tǒng)、中央級(jí)綜合監(jiān)控系統(tǒng)以及其他骨干網(wǎng)絡(luò)組成,而針對(duì)信息安全防護(hù)則集中在車站級(jí)和中央級(jí)兩方面。其中中央級(jí)綜合監(jiān)控系統(tǒng)多部署在工控異常監(jiān)測(cè)、現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維審計(jì)管理、工業(yè)控制信息安全管理、操作站安全等系統(tǒng),通過對(duì)工業(yè)控制信息安全管理系統(tǒng)進(jìn)行部署實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一呈現(xiàn)和管理所有安全信息,還能過濾數(shù)據(jù)包,實(shí)現(xiàn)保護(hù)。通過部署現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維審計(jì)管理實(shí)現(xiàn)對(duì)其現(xiàn)場(chǎng)管理以及通過部署操作站監(jiān)控移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)和流量。
3.4自動(dòng)售票檢票安全防護(hù)
地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)的讀卡器由RF板、主控板、天線板、SAM卡板組成,通過使用USB通信接口實(shí)現(xiàn)與RS232相互切換使用。讀卡器使用的RFID技術(shù)部件則由電子標(biāo)簽(一卡通、單程票)、讀寫器(天線、讀寫器)等組件組成。工作原理為,天線會(huì)在讀寫器接通電源后形成磁場(chǎng)區(qū)域,電子標(biāo)簽進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域后會(huì)立即接受到其中得到讀取信息,之后憑借感應(yīng)電流獲得相應(yīng)的能量,最后將已經(jīng)存儲(chǔ)于芯片中的相關(guān)信息發(fā)送出去,當(dāng)讀卡器讀取信息并對(duì)破譯解碼后則直接將其送往中央信息系統(tǒng)接受處理。一般地鐵收費(fèi)系統(tǒng)都為封閉式計(jì)程、計(jì)時(shí)系統(tǒng),使用單程票、儲(chǔ)值票、一卡通,同時(shí)采用驗(yàn)票、自動(dòng)檢售票滿足乘客在地鐵站內(nèi)快速換票乘車需求。在中央信號(hào)設(shè)備室部署信息安全管理系統(tǒng)、防病毒系統(tǒng)、防火墻、工控漏洞掃描、入侵檢測(cè)、數(shù)據(jù)庫(kù)審計(jì)系統(tǒng)。在線路管理中心部署信息安全管理平臺(tái)、終端安全系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)審計(jì)系統(tǒng)、防病毒系統(tǒng)等。
4結(jié)語(yǔ)
總之,城市地鐵線路管理和實(shí)際運(yùn)營(yíng)的自動(dòng)化程度會(huì)隨著高速發(fā)展的城市軌道交通而逐漸增高,一定程度也會(huì)十分依賴網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),大部分用戶都開始關(guān)注地鐵自動(dòng)化信息系統(tǒng)的管理性、安全性和可靠性。所以地鐵自動(dòng)化系統(tǒng)部門應(yīng)根據(jù)水平分區(qū)、內(nèi)部監(jiān)測(cè)、垂直分層等防護(hù)思路在不同方面設(shè)置相應(yīng)的防御措施,從而保證地鐵安全運(yùn)行。
參考文獻(xiàn)
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