轨道交通控制中心建筑机电一体化设计

2024-06-03谢凡

城市建设理论研究（电子版） 2024年15期

谢凡

同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司上海 200092

随着城市化的不断加速和人口的快速增长，交通拥堵问题越来越严重，特别是在大城市中更是突出。作为城市公共交通的重要组成部分，轨道交通系统承担着越来越重要的角色。而轨道交通控制中心则是整个轨道交通系统的核心，其指挥调度、监控管理和数据分析等职责至关重要。控制中心的安全性和运行效率直接关系到整个轨道交通系统的安全性和乘客出行体验。

轨道交通控制中心的建筑特征，在于其功能综合性和机电工艺复杂性等方面。针对这些特点，建筑机电一体化设计中需要考虑特有的要点和创新手法。

1 轨道交通控制中心的建筑特征

1.1 控制中心功能综合性

轨道交通控制中心是指挥调度、监控管理和数据分析等多个功能的综合性建筑。其中，指挥调度是控制中心最重要的职责，其主要任务是对轨道交通车辆和乘客进行调度和指挥，确保车辆在安全、高效的运行状态下进行。监控管理是指对车站和车辆进行监控，及时发现和解决各类问题。数据分析是利用各项数据，对轨道交通系统进行分析和优化，提高系统运行效率。

基于监护管理和数据分析这两大功能，轨道交通控制中心势必是一个综合性的功能空间，包含了指挥调度室、监控室、数据分析室、通信室、应急指挥室等特殊的工艺用房。这些功能区域需要有合理的布局和密切的协作关系，以便实现对轨道交通系统全面的监控和调度。

1.2 机电工艺复杂性

轨道交通控制中心需要使用大量的机电设备，包括信号系统、通信设备和供电系统等。这些设备需要进行精密的安装和调试，一旦出现故障，排除也非常困难。因此，在建筑设计中，需要考虑到这些机电设备的复杂性和维护保养的方便性，同时也需要充分考虑到室内环境与设备之间的协调和平衡。监控系统需要通过高清摄像头、传感器等设备对轨道交通线路和车辆进行实时监测，将数据传输到监控室进行处理和分析；通信系统则负责与列车、车站、信号系统等各个部分进行联络和通讯，确保信息的及时传递和交流。

在建筑机电一体化设计中，需要对这些机电设备和系统进行合理布置和规划，确保设备之间的相互配合和协调。同时，还需要考虑到设备的维护和更新需求，为设备提供足够的操作空间和便捷的维修通道，以保证设备的有效运行和维护[1]。

2 苏州轨道交通建筑控制中心设计概况

苏州市轨道交通黄天荡指挥控制中心选址位于苏州市工业园区，基地面积为15370.47m2。指挥控制中心总建筑面积100862.86m2，地上建筑面积65096.05m2，其中控制中心地上建筑面积64892.44m2,建筑层数为控制中心地上23层,地下3层,建筑总高度99.9m，地下主变地下3层。

其主要的构成功能包括:苏州市轨道交通第二线路控制中心(OCC)及线网指挥中心(NCC)、线网制票及清分中心(ACC)、综合用房、科普中心、食堂、消控、地下车库等。其中线路控制中心中央控制室具备集中显示苏州轨道交通5号线至9号线及预留10号线共6条轨道交通线路的列车、牵引供电、防灾报警、主变电站、供电、车站设备、环控、照明等运行状况，并具有可扩展性。

3 建筑机电一体化设计要点

3.1 管线与空间一体化设计

管线与空间的一体化设计，涉及空间净高、易维护性、可靠性三个方面：

1）空间净高：在建筑机电一体化设计中，管线与空间的一体化设计显得尤为重要。作为控制中心建筑，相较于常规公共建筑，更需要对各个机电设备的管线路径进行规划，确保安装位置合理、管线隐蔽性好，在控制中心竖向规划设计的阶段，需对管线预留，空间净高等预留足够空间。此外，还需要考虑到管线与室内空间的协调性，使其不影响员工的正常工作和办公。

2）易维护性：控制中心管线与空间一体化设计考虑到日常维护和管理的需求，为维修和改造提供了便利。采用防静电地砖、地板及可以预留检修口或安装可拆卸的装饰面板，方便维修人员进行管线维护和检修工作，避免破坏建筑装修。

3）可靠性：管线与空间一体化设计能够提高轨道交通指挥的安全性及可靠性。例如，在运行突发故障的情况下，清晰的管线布局和标识可以帮助人员快速定位和处理问题。通过合理的管线布局和设计，使管线系统与建筑空间有机结合，既满足了功能需求，又提升了建筑的整体品质和实用性。这样的设计不仅提高了建筑的舒适度和使用效率，还提升了建筑的价值和可持续发展能力[2]。

3.2 风口与外立面一体化设计

相较于常规公共建筑及高层办公建筑，轨道交通控制中心承担着大量设备、机房、管线的空调、通风及排烟设施，故外立面需要设置大量风口。这类风口主要包含两类：

1）精密空调及其他暖通风口。在轨道交通控制中心的内部，诸如档案中心和控制中心等位置，有着众多的工艺设备，这些设备需要根据其不同的散热和通风需求来合理设置暖通设备。由于这些设备的尺寸较小且分散，这类风口布置在控制中心的各个楼层上，以满足设备的通风要求。

2）轨道交通地下站点的通风口。作为轨道交通的中枢控制节点，黄天荡控制中心下方还设有轨道交通换乘站点，因此需要同时集成地铁的新风、排风以及活塞风口。与精密空调风口不同，这类风口的特点是尺寸较大但相对集中，主要位于地面一至二层，占据了大量底层立面的面积。这样的布置可以确保地下站点的通风效果良好，为乘客提供一个舒适、安全的环境，但对建筑低楼层的立面设计是一个较大的挑战。

通过合理设置这两类风口，轨道交通控制中心能够满足其特殊的空调、通风及排烟需求。精密空调风口的分散布置使得每个设备都能得到适当的散热和通风，从而保证了设备的正常运行。而地下站点的通风口的集中布置，则能够有效地保持站点内的空气流通，提高乘客的舒适度和安全系数。

由于轨道交通控制中心的特殊功能性需求，外立面设计中大量风口的设置显得尤为重要。通过分别设置精密空调风口和地下站点通风口，能够满足控制中心设备的散热和通风要求，同时也能确保地下站点的通风效果良好。这样的设计考虑不仅能够保障中心的正常运行，还能够提升乘客的出行体验。

在风口与立面的一体化设计策略方面，苏州轨道交通控制中心的设计，主要采用两种设计策略。

1）首先是位置相对集中。将原本分散在建筑各层的风口，通过合理的管线布置和调整，将原本分散在建筑各层的风口集中设置在次要立面，即东西立面。这种位置相对集中的布局不仅使得风口的视觉冲击力得到最小化，形成了统一的横向线条（图1），也提高了建筑的整体美观度。通过集中设置风口，不仅减少了建筑外观上的杂乱感，还使得风口的功能更为有效地发挥出来。此外，位置相对集中还便于日后的维护和管理，减少了维护成本[3]。

图1 建筑东西立面的横向线条

2）其次是立面墙身构造与风口一体化设计。结合立面的横向线条的立面语言，将风口百叶与穿孔铝板进行了复合的、一体化的设计，消解了风口本身分散凌乱的散布状态，实现了立面墙身与风口的融为一体（图2）。风口百叶和穿孔铝板相互衬托，形成了一种和谐统一的视觉效果。这种一体化的设计不仅使得建筑外观更加美观，而且为建筑增添了一层立体感和层次感。当阳光透过穿孔铝板投射在风口百叶上时，形成的独特的凹凸效果更是为建筑立面增强了体量感。

图2 立面大样风口与外立面一体化设计

通过位置相对集中和立面墙身构造与风口一体化的设计，成功地创造了一个外观统一、整体简洁的建筑形象。这种设计策略不仅满足了建筑特殊的空调、通风及排烟需求，还提升了建筑的外观形象和整体品质。

3.3 OCC、NCC大厅的一体化设计

为了实现轨道交通控制中心指挥调度、监控管理和数据分析等多个功能，运营控制中心（OCC）和网络控制中心（NCC）成为了控制中心的核心中枢空间。

OCC控制大厅位于控制中心附楼顶层，是一个二层通高、直径42m的圆厅空间。OCC大厅的一体化设计需要考虑到信息显示系统，其中包括大屏幕，可以实时显示全线网共计10条线路的运营情况，并与线网指挥中心协调处理各种运营和事件。建筑空间必须满足线路、暖通等多种工艺的复杂要求，并综合集成了大屏室、电源室、运行图室、线路控制显示屏等空间。这些空间都被融入到一个完整的圆厅空间中，使得主次空间和管线结构得到妥善协调，形成纯净、向心、凝练的室内空间。

在OCC的一体化设计中，必须在满足一系列机电设备、工艺需求的同时，考虑功能性的完整性和空间的美观性。这意味着要合理布置信息显示系统，使其能够展示全线网的运营情况，并方便指挥调度和事件处理。此外，还需考虑到线路、暖通等工艺要求，确保大厅空间能够容纳各种设备和设施，并顺利运行（图3）。

图3 OCC 线路控制中心剖透视图

设计注重将OCC大厅的设计与整个控制中心的设计相协调。通过统一的设计语言和材料选择，使得大厅与其他部分融为一体，形成整体感。设计使用了相统一的木色调，以及向心完整的弧线和圆形等元素，增强了建筑的统一性，使得整个控制中心呈现出一种协调一致的视觉效果此外，需要充分考虑长期值守的工作人员的提供舒适度。通过合理的照明设计、空调系统和声学处理，提供一个宜人的工作环境。

4 建筑机电一体化设计的意义

4.1 提高控制中心的运行效率

建筑机电一体化设计对于控制中心的运行效率起着重要的作用。通过合理布局和设计，可以实现设备、系统之间的协同工作和高效运行。例如，在OCC、NCC大厅的一体化设计中，将信息显示系统、设备控制系统和人员工作区域有机地结合起来，提供一个功能齐全、便捷高效的工作环境。这样，工作人员可以更加方便地获取所需的信息，快速响应各种运营和事件，提高指挥调度的效率。同时，建筑机电一体化设计还可以优化空调、照明和声学等系统，提供一个舒适宜人的工作环境，进一步提高工作效率[4]。