城市轨道交通工程线网建设集成化管理

东南大学

硕士学位论文

城市轨道交通工程线网建设集成化管理

姓名：王枢

申请学位级别：硕士

专业：管理科学与工程

指导教师：成虎

20100306

城市轨道交通工程线网建设集成化管理

研究生姓名王枢导师姓名成虎（教授）

东南大学土木学院建设与房地产系

摘要

城市轨道交通工程的投资额巨大，建设周期长，受到的关注多，环境的限制条件多等特性，随着近些年我国大规模兴建城市轨道交通，其管理上的不足日益凸显。尤其是以往的建设仅从单条线路去思考问题，造成了巨大的浪费。从轨道交通工程整体线网布局的角度思考各条线路的集成化的问题，以提高资源的使用效率，降低线网整体建设投资，是我国城市轨道交通建设的必由之路。

经过大量的文献阅读，发现当前城市轨道交通集成化方面的研究，仅有的文献主要集中在单线的集成化研究方面，整体线网的集成化研究几乎是一片空白。因此确定以“城市轨道交通工程线网建设集成化管理’’为题，具有很强的理论与现实意义。结合自己深入参与的国家“十一五’’科技支撑项目“城市轨道交通建设管理模式与示范”的研究成果，完成本论文。本文主要以理论分析为主，并结合多个轨道交通项目的实地调研，在以下几个方面作了系统研究：

（１）城市轨道交通线网建设集成化管理概念的剖析，分析其与单线建设的区别，集成化管理的技术基础。提出线网集成状态的概念，并以线网工程技术系统的集成、管理目标的集成、多线建设运营并行的过程集成为三维，构建了城市轨道交通线网建设集成化管理体系。

（２）城市轨道交通线网的工程对象系统的研究，论文综合运用了工程对象系统分解方法按不同划分标准对城市轨道交通线路系统，线网系统以及可资源共享子系统进行了分析。

（３）针对各目标管理中的线网质量管理、费用管理、时间管理以及线网建设与周边环境系统的协调管理等四个方面重点展开论述。研究了在系统共享下的质量、费用管理的具体的管理措施，线路建设时机与建设顺序。

（４）从组织措施、技术措施等方面对线网中存在的建设运营并行的管理难点提出解决办法。关键词：城市轨道交通；线网；集成化管理，工程系统分解

ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＭａｎａｇｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅＵｒｂａｎＲａｉｌＴｒａｎｓｉｔＬｉｎｅＮｅｔｗｏｒｋＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ

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（１）Ｔｈｅｃｏｎｃｅｐｔｏｆｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｍａｎａｇｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅ

ａｎａｌｙｚｅｄ，

ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｎｕｒｂａｎｒａｉｌｔｒａｎｓｉｔｌｉｎｅｎｅｔｗｏｒｋａｎｄｉｓｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｓｔｕｄｙｉｎｇｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｆｒｏｍｔｈｅｓｉｎｇｌｅｌｉｎｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｔｈｅｍａｎａｇｅｍｅｎｔｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．Ａｎｄ

ｏｆ也ｅｓｙｓｔｅｍｏｆｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｃｏｎ咖ｃｔｉｏｎｕｒｂａｎｒａｉｌｔｒａｎｓｉｔｌｉｎｅｎｅｔｗｏｒｋｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ，ｔａｋｉｎｇｔｈｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｓｙｓｔｅｍ，ｍａｎａｇｅｍｅｎｔｆｕｎｃｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｃｏｎｃｕｒｒｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｏｆｌｉｎｅｎｅｔｗｏｒｋｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｎｄｏｐｅｒａｔｉｏｎａｓｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍ．

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ｂｒｅａｋｄｏｗｎ．Ｔｈｅ

ｓｕｂｓｙｓｔｅｍａｒｅａｎｄｓｈａｒｅａｂｌｅｒｅｓｏｕｒｃｅｓｙｓｔｅｍｏｆｕｒｂａｎｒａｉｌｔｒａｎｓｉｔｌｉｎｅ，ｌｉｎｅｎｅｔｗｏｒｋｓｙｓｔｅｍｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙａｃｃｏｒｄｉｎｇ

ｃｏｓｔｔｏａｎａｌｙｚｅｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｒｉｔｅｒｉｏｎ．ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ（３）Ｑｕａｌｉｔｙｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，

ｍａｎａｇｅｍｅｎｔｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，ｔｉｍｅｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，ｂｅｔｗｅｅｎｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｎｄｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｗｅｒｅｍａｉｎｌｙ

ａｎｄｃｏｓｔｍａｎａｇｅｍｅｎｔｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｔｈｅｃｏｎｃｒｅｔｅｍｅａｓｕｒｅｓｏｆｑｕａｌｉｔｙｍａｎａｇｅｍｅｎｔ

ｕｎｄｅｒｓｙｓｔｅｍｓｈａｒｉｎｇｗｅｒｅｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ，ａｌｓｏｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｐｐｏｒｔｕｎｉｔｙａｎｄｓｅｑｕｅｎｃｅｏｆｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎｌｉｎｅｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．

（４）Ｔｈｅｓｏｌｕｔｉｏｎｓｔｏｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｉｎｔｈｅｃｏｎｃｕｒｒｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｏｆｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｎｄｏｐｅｒａｔｉｏｎｗｅｒｅｐｒｏｐｏｓｅｄｉｎｔｈｅａｓｐｅｃｔｓｏｆｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎｍｅａｓｕｒｅａｎｄｔｅｃｈｎｉｃａｌｍｅａｓｕｒｅｓ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＵｒｂａｎＲａｉｌＴｒａｎｓｉｔ；ＬｉｎｅＮｅｔｗｏｒｋ；ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＭａｎａｇｅｍｅｎｔ；ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＢｒｅａｋｄｏｗｎＳｔｒｕｃｔｕｒｅ

第ｌ章绪论

第１章绪论

１．１研究的背景、研究目的和意义

１．１．１研究背景

经济的飞速增长和科学技术的大幅度进步促使我国的大城市人口迅速聚集，解决密集人群的交通问题需要综合交通系统。而迅速解决问题的需要和各城市长远规划都为城市轨道交通工程线网多线建设提供了契机。线网建设与运营不同于单条线路的建设与运营，必须考虑在线网网络条件下的特征，及网络条件下的标准化、整体化、合理化，确保网络化建设与运营的安全、可靠、高效。

近年来，集成化和资源共享的概念正逐渐得到发展和推广。随着城市轨道交通工程建设的蓬勃发展，建设线路条数的增加，建设过程中所涉及的人、财、物、信息资源的需求在数量层面和质量层面都会不断增强，通过单纯增加投入来大规模增加资源供给，既会遇到诸多硬性的资源约束，更不是一种经济的做法。因此，通过集成化管理实现资源共享以提高资源的使用效率，为城市轨道交通建设、运营创造更多的效益，应该成为一种理念。

１）当前我国的城市轨道交通工程建设很多都是多线同时建设

通常，城市轨道交通工程的线网建设，少则几条线路，多则十几条线路，并且建设周期长达几十年。轨道交通在单线建设时受到其客流吸引范围和线路走向的局限，建设与运营效益只有在形成一定的线网规模后才能体现出来。北京在２００７年１２月有５条线同时开工，标志着北京轨道建设开始“由线到网’’的发展；上海地铁现在同时建设的有６条线，规划的线路３条；南京地铁和苏州地铁到２００９年都将同时开工建设２条或更多的线路。

２）当前我国城市轨道交通工程建设中存在大量问题

首先，城市轨道交通规划不合理。对城市总体规划与城市交通规划没有进行深入的分析，轨道交通网络规划与城市总体规划不协调，城市的土地规划、开发建设没有为轨道交通的建设考虑预留条件。其次，建设成本过大。上海、广州新建成通车的地铁线平均每公里综合造价达到７亿元左右。在网络规划阶段没有考虑车辆段、停车场、控制中心等的资源共享，造成了大量的重复投资。再次，前期建设线路与后期建设线路之间缺乏有效的信息沟通，导致后期建设线路队既有线路的运营影响较大。最后，我国的城市轨道交通可扩展性不强。轨道交通不同专业、不同系统之间存在着大量的管理、技术和合同接口问题；由于修建的时间不同步，不同的线路之间也存在着大量的接口问题，这些接口问题造成了我国城市轨道交通的扩展性较差。

３）城市轨道交通工程线网建设集成化管理的必要性

如何使城市轨道交通项目在整体线网建设的角度下总体实施方案和总投资最优、最省，这已成了全世界遇到的共同难题，围绕城市轨道交通线网整体的集成化管理的研究

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和实践受到越来越多的重视。城市轨道交通工程线网的建设，引进资源共享的理念以提升其集成状态实现线网建设集成化管理问题的研究是一项创新性的工作。

１．１．２论文研究的目的

通过分析归纳我国城市轨道交通线网建设管理中存在的种种问题，提出了基于资源共享的城市轨道交通线网建设集成化管理的概念，改变过去基于单线建设的线网规划模式，针对线网建设的规划，分析轨道交通的子系统情况及其集成状态，并分析了城市轨道交通质量、费用和时间的集成化管理，同时考虑建设运营并行的过程集成，构建城市轨道交通工程线网建设集成化管理的内容方法体系。结合城市轨道交通线网建设集成化及其在项目中的作用研究，旨在能为今后轨道交通工程的线网集成化管理提供指导和借鉴作用。

１．１．３论文研究的意义

针对我国城市轨道交通工程建设和运营的巨大市场前景和压力，提出了从轨道交通工程整体线网布局的角度思考每条线建设的问题，论文针对城市轨道交通工程线网建设，应用集成化管理理论实现线网内的资源共享以提升其集成状态，优化建设过程，在研究的必要性、创新性、实践性方面有着十分重要的意义。

１）研究的必要性

到２０１２年，我国城市轨道交通预计新增里程约１５００公里，总通车里程约为２０００公里，建设投资高达６０００亿元，年运营费用２００亿左右。在前人的基础上，本文通过对城市轨道交通工程线网建设集成化管理的理论和实践研究，通过集成化管理实现资源共享以提高资源的使用效率，降低线网整体建设投资，为城市轨道交通建设，将带来巨大的经济效益和社会效益，是一项非常必要的工作。

２）研究的创新性

通过查阅和检索国内外文献资料，目前相关研究大都局限于城市轨道交通工程线网规划方面和单条线路建设管理的研究，存在很大的局限性。本文结合国内外城市轨道交通建设管理的现状，从整体角度系统研究线网的集成化管理，是一项开拓创新的工作。

３）研究的实践性

我国城市轨道交通工程建设管理的研究，尤其是线网建设集成化管理的研究和实践还很缺乏，大都还处于理论研究的初步阶段，理论研究与实际应用的脱节明显。本文通过提出城市轨道交通工程线网建设集成化管理理论和方法，能够对我国许多城市轨道交通项目有实际指导作用，是一项很有实践价值的工作。

１．２文献综述

１．２．１工程项目集成化管理的研究现状

工程项目集成化管理是一种新型的管理模式，它运用管理集成思想，在管理理念、管理目标、管理组织、管理方法等各方面进行有机集成，运用公共的、统一的管理语言和规则及

第ｌ章绪论

集成化的管理信息系统，实施建设项目全寿命周期目标。１

工程项目集成化管理研究的成果主要有：综合计划中过程与资源系统化的思路，将项目的任务、材料、设备、操作者的战略性日程综合起来，并采用知识基础和图案系统，使资源的分配和控制十分有效２；并行建设中的集成化，把所有项目阶段集成在一个单一的过程中３；基于信息共享的集成化管理，为项目管理者及时提供各方面的信息４．近年来，集成的理论和方法在建筑业中的应用时热门课题之一，其中对建设项目不同阶段业主方管理的集成，即全寿命周期业主方管理集成是可行性较强的集成方法之一。５

从目前的研究现状看，对集成化管理的研究多为概念性研究，深入性研究较少，理论研究多，实际应用的案例少，应用成果更少。而且，多集中在对建设工程的一般性研究上，专门对轨道交通工程的集成化管理研究较少。

１．２．２轨道交通资源共享的研究现状

关于资源共享的思想，最早可以追溯到阿尔弗雷德 马歇尔的《经济学原理》，他在书中系统考察了劳动力市场共享、知识信息外溢等问题。６目前，国内外还没有系统论述轨道交通资源共享的专著，只是在土地、供电系统等部分资源的共享方面有所涉及。

土地资源共享方面，结合香港地铁的上盖主题式开发，指出了中国大城市轨道交通与地铁上盖物业的开发模式７；从城市设计的视角探讨了地铁站及周边地区地上、地下空间整合的方法，概括出创建资源节约型、环境友好型社会对地下空间开发利用的方法论及其意义８；对城市轨道交通与土地利用的相互作用关系进行分析的基础上，提出建立以城市轨道交通与土地控制为一体的规划设计，形成城市空间发展与城市轨道交通之间的互动协调关系９１０；结合轨道交通换乘枢纽，提出了一体化地下空间和地下铁道方案。１１

车辆段资源共享方面，姜汉生，朱捷提出车辆段、停车场资源共享的建议，指出实现资源共享需考虑的因素１２；王瑞震针对国内城市快速轨道交通建设的快速发展，研究探索出一套车辆综合基地资源共享的建设模式和一系列有指导性的技术措施。１３

供电系统资源共享，针对城市轨道交通网络的发展规划，结合城市电网的发展，从提高轨道线路供电可靠性和电力资源利用率的角度出发，提出轨道交通供电系统主变电站资源共享的建设模式，探讨了相关的关键技术问题，分析了与主变电站资源共享相关的经济社会效益和工程实施的可操作性Ｈ；对供电系统网络资源实施共享后的新特点及需要解决的新问题做出了分析１５；通过对部分城市轨道交通主变电所实现资源共享的工程实例，分析和探讨了相应的技术问题和解决方案。１６１７

控制中心资源共享方面，针对城市轨道交通，对线网调度指挥中心的功能定位、运营管理功能需求等进行分析，研究了控制中心资源共享规划建设，提出将控制中心按一定模式规划到相对集中的几个物理地址点上和控制中心的机电系统集成整合。埔埔２０

车辆、信号、信息资源共享的研究方面，王日凡从城市轨道交通网络化建设着眼，提出适合我国现阶段的车辆制式，从不同层面阐述车辆资源共享的好处、基本条件，提出了车辆资源共享的思路。２１金世杰，郜春海指出了实现城市轨道交通信号系统资源共

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享的基本形式和实现信号系统互联互通的基本手段。２２徐杰对城市轨道交通信息共享平台的基本功能作了描述，分析了各业务子系统的结构特征和组件技术的特性，指出城市轨道交通信息共享平台的结构应该是基于公共对象请求代理体系和组件对象模型／分布式组件对象模型技术的，给出了信息共享平台的框架结构以及实现平台功能的基本组件模块。嚣

上述关于资源共享的研究，都仅仅是对轨道交通的某个系统或者功能进行研究，没有从整个轨道交通线网的角度全面考虑资源共享的问题。

１．２．３线网规划研究现状

从目前的国内外资料来看，认为城市轨道交通规划可以划分为互相关联的三类问题：第一类是研究轨道交通布线或者叫网络设计问题：第二类是轨道交通需求分析预测；第三类是城市交通规划方案的评价和决策问题。

欧美国家受其城市规划理念的影响，强调短期性、实效性和可实施性，因此忽视线网长远规划的意义。同时受建设投资体制的影响，基本上是建设一条线路研究一条线路，强调本线的合理性，忽视线网整体的科学性。比如，一些城市可以看到一条线路下敷设５、６条线路的不合理现象。这些城市目前已经普遍意识到没有科学的长远规划所遗留下来的危害。近年来，逐步有国家开始对线网整体合理性进行研究。但是，限于线网已经形成规模，这种规划完善往往是补丁式的。

而对于前苏联等计划经济体制的国家，受其规划学术思想的影响，比较注重长远性线网规划研究，在此领域的技术积累也比较丰富。因此，莫斯科地铁线网是世界上公认的规划得最合理、最有效率的轨道网络。但是，同时受其学术思想的制约，线网规划也带有计划色彩强、静态色彩强、长远适应性差、灵活性欠缺等问题２４。

在国内，何宁探讨了轨道交通规划决策分析理论，提出将层次分析法（ＡＨＰ）和决策中熵（Ｅｎｔｒｏｐｙ）技术结合，研究了层次一熵多目标评价决策模型。２５同济大学的叶玉玲提出适用于都市圈城际轨道交通线网规划评价的“层次分析法一熵一灰色关联”组合评价模型。２６邱云舟在广州市城市轨道交通线网资源共享规划研究的基础上，对线路敷设方式规划的必要性、主要内容、影响因素及确定原则进行了阐述，并对地面线、高架线、地下线三种形式在适用范围、对城市土地利用、对环境影响、工程造价等方面进行了综合分析比较，为线网线路敷设规划提供技术支持。２７李俊芳将层次分析法和模糊综合评价法相结合，建立了城市轨道交通线网的多层次模糊综合评价模型。嚣

１．２．４线网接口及建设时序的研究现状

国内对于线网接口的研究，技术、设备接口的管理研究较少，主要有：周红波以上海某轨道交通项目为例，研究轨道交通项目建设界面的管理。分析了轨道交通项目建设界面管理的内容，包括组织界面、实体界面和合同界面；提出了轨道交通项目界面管理的方法与工作流程；最后，初步探讨了界面管理的组织体系及各方职责。四丁淮生指出地铁接口管理应包括确立管理模式，建立接口集成模拟和管理程序，确保接口管理的规

第１覃绪论

划、细则、办法、文件、制度及高峰期接口管理工作的实施等。３０丁烈云运用信息技术和并行工程原理，定义了运用面向对象方法封装的设备、设备接口和匹配等概念，阐述了设备接口匹配原理和匹配过程。建立了设备接口库和专家支持库，并构建了设备接口管理系统的实现框架，为工程相关的各建设单位创建了一个协同工作环境。３１宋敏华根据Ｒ１线上海南站站改建工程，研究了地铁规划预留与实施的关键技术，实现了上海南站枢纽中地铁与铁路换乘的完美结合，为既有线不停运改造提供了设计、施工和运营调度的经验。３２

国外对于建设时机研究的关注是因为意识到现在的大型公交设施规划过程中没有充分考虑到建设时机这一问题。３３关于建设时序的研究主要成果有：在研究轨道修建时机方面，国际道路与交通安全提出了以影响因素中的收入水平和人口数量两项重要影响因素计算一个评判建设时机过早、合适或者过晚的ＩＰＮ指标。３４

高咏玲，杨浩，孙强提出城市轨道交通项目建设时机选择的实物期权随机变量模型。该模型运用几何布朗运动描述投资的不确定性因素，以揭示推迟投资的影响。运用蒙特卡洛模拟与ＯｐｔＱｕｅｓｔ优化技术求解不同目标下的最优建设时机，为城市轨道交通发展规划的制定与实施提供理论依据。赫

１．２．５线网建设集成化管理研究现状

轨道交通线网建设集成化管理，不仅是针对单条线网建设的集成，而是对整个轨道交通网络建设的各条线路系统、管理目标、建设运营并行的集成管理。

陈光从城市轨道交通工程管理的特点、现状和存在的问题出发，强调全寿命周期集成化管理的必要性，论述全寿命周期集成化管理的思路和目标系统、任务系统、组织系统等主要内容，突出目标整合、任务街接、功能优化、费用控制、组织创新和集成化管理信息系统构建等全寿命周期集成化管理的重点。拍孙彰林通过将集成创新机理与项目管理理念相结合，对轨道交通工程项目集成化管理的系统模式进行了探讨，在集成化管理基本概念和基本思想的基础上建立了系统模型。重点分析了全生命周期集成、管理过程内部整合和管理主体外部协同，并归纳了集成化管理实施的三个条件：合作理念是项目实施的基础，信息平台是项目实施的载体，合理有效的组织结构是项目实施的保证。３７骆汉宾结合建设工程管理与控制理论和ＣＩＣ技术体系，针对轨道交通建设工程的要求，研究分析了轨道交通建设工程集成管理控制原理，从面向集成域的三维体系结构，面向功能和控制结构的体系结构，面向集成平台的体系结构等三个方面，提出轨道交通建设工程集成管理控制体系结构模型。鹞

１．３研究内容和方法

１．３．１研究内容

城市轨道交通线网建设集成化管理是基于线网集成的网络集成优化，是将所有线路集合成为一个有机整体的行为和过程，是按照一定的集成模式对整个线网的建设进行再

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构造和再组合，以更大程度的提高线网的整体功能和效益。本文根据集成化的要求，在大量研究国内外相关研究成果的基础上，结合自己所参加的轨道交通科研与实践，运用系统分析的思想方法，研究了轨道交通线网建设集成化管理一些基本问题，主要研究了线网建设集成化管理与单线集成化管理的区别、线网的集成状态、线网的集成化管理体系，研究重点放在对轨道交通线网技术系统集成、管理目标集成和建设运营并行的集成。

本论文各章节组织关系如下：

第一章说明本论文研究的背景、目的和意义，研究的内容和方法以及论文的结构和技术路线。

第二章研究城市轨道交通线网集成化管理。与轨道交通单线建设的对比，提出了线网建设集成化管理的概念，指出了单线与线网建设的区别，分析了线网集成模式，通过研究世界典型轨道交通线网的架构，分析了轨道交通集成化管理的技术基础，提出了线网集成状态的概念，指出了提升线网的集成状态的途径并构建了城市轨道交通线网集成化管理体系。

第三章是在第二章的基础上，对集成化管理体系中的系统维进行分析，通过分析轨道交通的线网形态，运用工程系统分解结构（ＥＢＳ）方法，对轨道交通线路系统和线网系统进行结构分解，并对存在集成可能性的子系统进行研究。

第四章是对集成化管理体系中管理目标维的集成研究。主要从线网质量管理、基于资源共享的费用优化和合理的建设时序和线网与周围环境的协调管理等角度，论述了城市轨道交通线网管理目标的集成。

第五章是城市轨道交通线网建设运营并行的集成研究。首先指出了轨道交通线网建设存在着多条线路处于不同的建设阶段的客观情况，分析了它们之间的信息流向和相互影响，论述了线网建设运营并行情况下集成化管理的必要性，然后分别从组织和技术两个角度，研究了降低轨道交通不同线路建设之间的影响的措施。

第六章对论文工作进行了总结，提出了展望。

１．３．２研究方法

通过对国外城市轨道交通集成化建设领域的最新研究成果和动向分析，结合我国实际情况，运用以下研究方法并贯穿于本文的研究中：

１）借鉴国内外最新研究成果

通过收集和阅读资料，调查和分析国内外研究状况，借鉴国内外在城市轨道交通工程、公路路网规划、集成化管理等方面相关的研究状况。

２）理论演绎

将系统工程理论、控制理论、集成化管理理论、资源共享理论等与城市轨道交通工程线网建设的特殊性相结合，进行理论分析和逻辑推理，以构建城市轨道交通工程线网建设集成化管理的内容方法体系。

３）实证研究

第ｉ苹绪论

结合我国部分城市地铁建设和项目管理的实践，将研究成果在实际工程中的应用实践以取得实际应用效果，并促使论文结构和内容不断完善。

１．４研究的技术路线

本文研究的技术路线如图１．１所示：

线路系统描述

线网系统描述共享子系统分析

图１－１技术路线图

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第２章城市轨道交通线网集成状态和集成化管理体系

城市轨道交通工程是线网式的系统，每条线路都是城市轨道交通系统的一个子系统。传统的轨道交通规划，存在以下主要问题：

１）各条线路的之间的集成方式不清晰，难以实现线路之间的集成化管理；

２）没有考虑到多条线路的建设的质量、费用和建设时序的整体集成优化问题；３）很少考虑建设阶段对运营的影响，没有实现建设过程的集成化管理。

２．１城市轨道交通线网建设集成化管理概念

２．１．１城市轨道交通单线建设的集成化管理

城市轨道交通单线的集成化管理，主要是指依据城市轨道交通项目和项目管理的特点，以工程项目全寿命目标为基础，应用系统工程原理，构建城市轨道交通工程项目全寿命周期综合集成化管理系统。轨道交通系统的集成化管理体系如图２－１所示，它是包括如下几个方面多维的体系：

１）全寿命期过程的集成：综合考虑轨道交通系统各个阶段及其相互关系，包括决策阶段、线网规划阶段、线路设计阶段、施工阶段、运营阶段及后评价阶段，从时间维度上对线路建设集成，保证轨道交通工程建设的各个阶段的协调。

２）管理要素的集成：对质量管理、进度管理、费用管理、合同管理、风险管理、信息管理和人力资源管理等管理要素进行集成，从而实现对轨道交通工程的综合管理和综合控制。

３）轨道交通系统要素的集成：将整个轨道交通工程的建设作为一个整体来考虑，把构成轨道交通的各个功能系统和专业要素系统集成，并研究各个子系统之间的技术和管理接口，从而保证各个子系统功能的实现和整体的优化。

第２章城市轨道交通线网集成状态和集成化管理体系

综合监控系统

环控系统

ＡＦＣ系统

通信系统

信号系统

供电系统

给捧水系统

控制中心系统

车辆段系统

轨道系统

车辆系统

区问系统

车站系统管理要素的集成

运营阶段／

后评价阶段／

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图２－１单线的轨道交通系统的集成化管理体系

２．１．２城市轨道交通线网建设的集成化管理

结合集成化的概念，我们对城市轨道交通线网建设的集成化管理做出如下定义：线网集成化管理，是基于线网集成的网络集成优化，是将所有线路集合成为一个有机整体的行为和过程，是按照一定的集成模式对整个线网建设进行再构造和再组合，以更大程度的提高线网的整体功能和效益。

线网集成化的基本要求是：贯彻资源共享的理念，把城市轨道交通两条或两条以上的线路集合，形成轨道交通网络，从而统筹建设和运营，提升线网的集成状态，实现线网建设质量、．费用和时序的综合优化。

首先，轨道交通线网建设的集成化管理要贯彻资源共享的理念。城市轨道交通线网网络资源，指城市轨道交通线网建设、运营过程中所涉及的人、财、物、信息资源；线网的许多资源是可以给各条线路共享的，主要包括线网网络基础平台、网络管理平台中的资源共享。根据全生命期项目管理的要求，线网资源共享的理念应当贯穿项目建设的全过程。

其次，城市轨道交通线网建设的集成化管理，要把城市轨道交通两条或两条以上的线路集合，形成轨道交通网络。轨道交通的单条线路，是构成轨道交通线网的要素，也是集成化实现的前提条件。通常，城市轨道交通线路的建设周期比较长，往往需要３－５年的时间。如果在城市轨道交通的线路规划时，规划一条线，建设一条线，不考虑线路的网络化规划和建设，那么在后续线路规划时，前线已经建设完成，无法形成统筹～体的规划体系，轨道交通线网的集成化管理也就无从谈起。因此，在城市轨道交通的线网规划阶段，要求城市轨道交通的规划要具有一定的超前性，在对城市的规划、土地存量、

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人口规模、发展速度进行综合分析的基础上，编制具有科学性、前瞻性的城市轨道交通网络规划。

再次，轨道交通线网建设的集成化管理，不仅仅要考虑建设阶段，还要考虑新线建设与既有线路之间的相互影响。一般来说，轨道交通线网的建设是一条一条逐步展开的，在新线建设阶段做到对运营线路的影响最小，是线网集成化管理的重要内容。

最后，城市轨道交通线网建设的集成化管理，要按照一定的集成模式对整个线网建设进行再构造和再组合。再组合是指将线网的技术系统，即各条线路进行集成。单线的轨道交通线路的技术系统集成，集成的对象是轨道交通线路的１３个子系统，而线网技术系统是要在单线技术系统集成的基础上，综合考虑各条线路的建设时序和线路之间的交叉接驳，从而实现网络中所有线路的有机组合。再构造针对轨道交通建设运营并行的特殊性，通过轨道交通项目的组织重构，实现轨道交通项目过程的重组和组织的重新构建。

２．１．３单线与线网集成化的区别

城市轨道交通工程的线网系统不仅仅是多条城市轨道交通线路的简单交叉集合，它不仅具有单条城市轨道交通工程的高集成度和复杂性特征，还附带各条轨道交通线路间的衔接和接口处理、线网整体的可维护和可扩展性等问题。城市轨道交通工程的线网系统势必要进行系统集成化管理才能实现总体目标。与单线的建设管理相比，轨道交通线网的集成化管理有其自身的特点。

１）管理目标集成的区别

轨道交通单线建设的管理目标集成，主要是对质量管理、进度管理、费用管理、合同管理、风险管理、信息管理和人力资源管理等进行集成，通过这些要素的集成，实现对单条线路内部的综合控制。但是，单线建设仅仅是就单线论单线，没有从线网整体的角度考虑轨道交通工程的综合优化。线网建设集成化管理，是在轨道交通单线管理的基础上，更关注线路之间的相互影响，从整体质量、费用和时序最优的角度实现轨道交通线网建设的集成化管理。具体的管理内容如表２－１所示。

表２－１单线与线网建设管理目标集成的区别

管理目标

质量管理单条线路建设管理线路建设过程中的安全性、可靠性，所使用的材料、设备、工艺、

结构的质量耐久性和工程寿命

费用管理线路建设的土地拆迁费用、土建工

程费用、设备采购费用等

线路建设的总工期、子系统的实施

进度情况、进度计划的调整等线网建设管理不同线路设备、土建接口的兼容性和可扩展性，不同线路换乘的便利性，线网整体的可维护性将各条线路所有项目建设费用管理单元集合成为一个有机整体，研究基于资源共享的轨道交通线网建设费用的降低线网内各条线路建设的时机和顺序时间管理

城市轨道交通线网建设的质量管理，与单线建设的质量管理相比，既有相似点，又有所区别。它们都是从项目策划到运营的整个阶段对线路的全生命期进行综合管理，但

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是两者管理的侧重点不同。对单条轨道交通线路而言，质量管理的内容主要是：线路建设过程中的安全性、可靠性，所使用的材料、设备、工艺、结构的质量耐久性和工程寿命等方面。而轨道交通线网集成化建设更关注线网的整体质量，应当树立“大质量观”，即有别于孤立地就一件产品、一项工程来检验质量，而是要从宏观因素上，包括地质、气候、水文、政治、社会等诸多方面，来提升线网的功能。因此，城市轨道交通的线网集成化的质量管理应当突破孤立的单条线路规划建设的限制，从网络的角度考虑整个城市轨道交通线网的功能提升，主要内容包括：不同线路设备、土建接口的兼容性和可扩展性，不同线路换乘的便利性，线网整体的可维护性。

单线费用管理，是从单条线路建设的角度，考虑单线内部费用构成要素的集成，主要是对单线建设中的建安工程费、设备工器具采购费、土地拆迁费用等进行控制，不考虑先期建设线路与后期线路之间的资源共享。线网集成化建设费用管理，是基于系统集成的项目费用集成优化，将各条线路所有项目建设费用管理单元集合成为一个有机整体的行为和过程，按照一定的集成模式对费用管理单元进行再构造和再组合，以更大程度地提高集成体整体功能和效益。通过对南京地铁线网建设费用的研究描述轨道交通线网建设中每公里平均建设费用变化的一般规律。表２－２中列出了南京市地铁线网规划前六条线路建设的费用情况，为了使研究的结果具有可对比性，在计算费用变化时，不考虑资金时间价值以及人工、材料费用变化等情况，１号线各子系统计算费用为项目实际设计概算费用值，２＂－６号线的各子系统的单位建设费用以ｌ号线的费用数据为基准。

表２—２南京市地铁线网线路建设费用情况及每公里平均建设费用计算表

线路长度１号线

２１．７ｋｍ

１６

９４５４

１３４４６９

１１０１４０

６３３６

１５８２０

６１６００

１４３８１２号线６７．４ｋｍ３２（１）２９３３８２６０５３４２７４８８０６００４８８０７１９１１５３４４６２７３号线５８．３ｋｍ２２（３）２５３７７１５９６８２２３７７６７３０３６４２２１７１６５３４５４号线２５．４ｋｍ１６（４）１１０５６１００８５２５号线２３ｋｍ１８（５）１００１Ｉ１０９２５６９３８０２６００１６６５５６５２３０６号线３０．９ｋｍ２０（８）１３４５０１００８５２１２６０２１６００２２３７６８７６３５２０４６０单元名称费用车站数量单位施工准备４３５８４０４４０７８万元／ｌ【ＩＩｌ车站区间隧道其他建筑轨道供电个万元／ｋｍ万元１０３５９０３０３６１８３９３７２０３７３６２２８３６万元／ｋｍ万元／ｋｍ通风空调及环境控制

自动扶梯及

电梯

自动售检票６６２万元／ｋｍ万元／ｋｍ站

站

站

万元／ｌ（ｍ

万元／Ｉ【Ⅲ

万元／ｋｍ

座３８６０２１６８１８１５２２９３４１７１０１８８２９５２０８５６８１４８９４０６５６７４１２１１３５５３００９３２４６４５２２１２３３２３２３３０４０６５６２３００１２２０００５８３０９１４７１４０３１３８２６９１００３２５３０３００１９８９５１３４８４３５７３５６０６１２１３６３３１０２８６７８０４０６５６８６６８８５１６２２５７３５４Ｉ５２８８１４４２２３７８０８３０３００７８４９９２２６２４４５３８３６４７８８１３０５９３４２３６３０３００１０５４５８５１６２２５７３５４Ｉ６４３２１７５４５４５９９５４０６５６防灾报警环境监控给排水及消防通信信号车辆段

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续表２—２

其它费用

基本预备费

车辆购置及

备品各什费

贷款利息

铺底流动资

金

合计（万元）８４７８３８

３．９０７２８２６７０４１万元／ｌ（Ｉｌｌ万元／ｋｍ万元／ｋｍ万元／ｋｍ万元／ｌ（ＩＩｌ１５２９３３４３４３５４７４５７２４１０４９８１１６５８６１７８８４５５０７９４１６１９４６４５９９４２１７５７１６１７９３２０００５５３７１３４７８４３７３２０４１２０２６７３２２８１６１４０６４４１２７３５４１７１０９８６１３８２１９０４７５１６４７５８７１７８１３２２８８８１８７２３．４２２６４９９９８７３２５１２７２７６０８５６５２２７４４４１３．５０４７４０８１９０９３２５３．４１４２９２３３９２６１０４８５９３３．４３３８１９７３８３．４３９累计平均每公里建设费用（亿元）

注：１．车站数量：括号中表示与己完线路交叉的站点数；

２．其他建筑包含：指挥控制中心、培训中心、总公词办公用房（仅ｌ号线有）、公安值勤用房：

３．轨道的计算长度为单线长度；

根据表２—２中的计算数据，绘制南京市地铁线网建设每公里平均建设费用变化曲线，如图２—２所示。

图２—２南京市地铁线网建设每公里平均建设费用变化曲线

由图中费用变化曲线可知，基于资源共享的城市轨道交通线网建设过程中，随着线路建成条数的增加，其已完成线网总长每公里平均建设费用在前几条线路后下降趋势明显，后续线路的建设逐渐趋于平缓。这个平缓状态下的每公里平均造价才能代表该地区轨道交通建设的费用水平。当前很多城市往往以单条线路的建设平均造价作为后续线路建设或该地区轨道交通建设费用的标准是片面的。城市轨道交通线网集成化建设的各条线路的平均费用，才能代表轨道交通建设的费用水平。

城市轨道交通单线的建设时间管理，研究的是单线建设的进度，而针对轨道交通线网，简单研究建设开始时间、结束时间等对线网建设的集成化管理意义不大，因此，线网的进度管理，主要研究线网建设的时序。线网的建设时序，是指轨道交通线网建设的时机和顺序。因为城市轨道交通系统的线网规划时一次编制的，后续只是根据情况变化作出调整和完善，而由于财力限制，轨道交通的整个线网几乎不可能同期开展建设，只能逐步进行，各条线路的建设就有了先后之分。对于一个规模较大的完整的轨道交通网络而言，建设时机与次序是十分重要而又相互关联的问题。

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２）技术系统集成的区别

单线的轨道交通技术系统的集成，是根据工程系统分解将轨道交通划分为车站、区间、轨道、车辆段、控制中心、车辆、供电系统、信号系统、通信系统、自动售检票系统、环控系统、给排水系统以及综合监控系统等１３个子系统，研究各个子系统之间的技术和管理接口，从而保证各个子系统功能的实现和整体的优化。网络化的轨道交通建设，是把线网整体看作一个系统，各条线路是其子系统，通过对各条线路子系统情况进行分析，研究各条线路实现集成化管理的途径。

３）建设过程集成的区别

单线的轨道交通工程全生命周期的集成是从过程维度上对线路建设集成，综合考虑轨道交通系统各个阶段及其相互关系，包括决策阶段、线网规划阶段、线路设计阶段、施工阶段、运营阶段及后评价阶段。

轨道交通线网建设和运营过程的集成化，研究的是轨道交通各条线路在不同阶段的相互影响。例如一条线路在建设，一条线路在运营，如何保证在不影响既有线路运营的情况下，保证技术可靠、管理科学的安排新线建设，是线网建设阶段必须考虑的内容。２．２线网集成模式

管理集成的集成模式，是指集成单元之间相互联系的方式。既反映集成单元之间物质、信息交流关系，也反映集成单元之间能量互换关系。集成关系是各种各样的，集成程度也是于差万别的。∞

从集成的行为方式看，集成体中存在互惠型集成、互补型集成和聚合重组集成三种关系。

互惠型集成关系是集成单元为更好的实现其自身功能，以某种物质为介质，以供给与需求的方式或其他方式建立的集成关系。在轨道交通建设过程中采用“投资一建设一运营’’一体化的模式，在统一协调部署下，能够有效的突破了项目审批、居民拆迁等一系列操作瓶颈，这种模式就属于典型的互惠型集成关系。

互补型集成关系是集成单元之间以功能或优劣势互补为基础形成集成关系，当某一单元优势恰是另一集成单元的劣势时，互补则成为集成单元形成集成体的条件。如轨道交通线网建设过程中，前期投入运营的线路的人员参与到后期线路的建设中，为后期线路提供经验，就形成互补型集成关系。

聚合重组型集成关系是集成单元为改善各自的功能，经过聚合重组而成的、相互交融的、浑然一体的集成关系，在此基础上形成的集成体功能发生突变，且集成单元表现出的特性与集成体的特征相一致。轨道交通企业的组织重构就是这一集成关系的体现。

集成模式按照集成的组织方式看，包括：单元集成、过程集成和系统集成三种模式。单元集成模式是出于同一层次的同类或异类集成单元，在一定的时空范围内为实现特定功能集合而成的集成模式。在这种集成模式下，各集成单元之间联系紧密，但关系简单，往往具有相同的界面，形成的集成体较为稳定。轨道交通线网建设的技术系统集

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成就属于这种模式。，

过程集成模式是集成单元按照某一有序过程集合而成的集成模式。在过程集成模式下，各集成单元有着统一的集成介质，产生的集成界面自发的形成一种有序关系。在轨道交通线网的建设过程中，就存在着规划一建设一运营并行的情况，需要在过程集成的模式下统筹考虑。

系统集成是各种同类、异类集成单元在相同层次或不同层次上集合而成的整体系统模式。系统集成的特征主要表现为：功效非线性，集成要素之间的相互作用是复杂的和非线性的，集成功效大于各集成要素功效之和或产生一种全新的倍增性的功效；整体优化性，集成是通过集成主体对集成要素进行优化、整合，从而实现整体的功能倍增或功能涌现，并最终实现整体优化的目标。４０

通过上述分析可知：城市轨道交通线网的集成模式是互补型集成、互惠型集成和聚合重组型集成模式的联合体，也是建立在单元集成、过程集成基础上的系统集成模式。２．３线网集成状态

线网的集成状态是指在线网规划和建设时，综合考虑线网内各条线路的建设过程，分析各条线路子系统情况，研究线网建设的合理时序，通过线网内的车辆段、停车场资源共享、供电系统资源共享、运营控制中心的资源共享、车站设备等的资源共享，节约线网建设和运营费用，综合分析轨道交通线网中各接驳点的交叉换乘点的设置和各条线路之间的接口情况，体现集成化建设的质量、费用、时间管理的综合管理形态。如图２－３所示。从工程系统分解的角度，线网集成状态的提升，主要有四种方式：

１）设备共用。如控制中心的中央级设备可以多线共用，资源共享；

２）预留接口，后期建设。如在车站系统中为后期换乘车站的建设预留接口；

３）预留接口，后期扩容。主要是为了防止主变电站设备空载和损耗，共享主变电站一般采用分期扩容的方式建设；

４）前期建设，多线共享。如控制中心的建设就采用一期工程一次建成，后期多条线路共享的方式。

各维度状态好各维度状态差

集成状态集成状态差集成状态

管理职能状态Ｉｌ技术系统状态

耋ｌｌ薹ｌｌ鍪ｌｌ垂重ｌｌ葶ｌｌ莩ｌ…Ｉ莩

图２—３线网的集成状态图

信息流通技术措施

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以往的轨道交通建设，由于未考虑整个线网的集成化，往往造成建设线路与运营线路的互相干扰，整个网络建成后的集成化程度较低，线路之间的共享性差，浪费了大量的土地资源和资金，还出现了整个线网系统内部土建、设备系统接口扩展性差、线路之间换乘不便、线网维护保养难度大以及与城市发展不协调的问题。因此，贯彻集成化的线网建设管理思路，引导线网状态从差到好的转变，是当前线网规划建设的重要问题。

集成状态的好坏，主要体现在以下几个方面：线网建设费用的高低、线网建设时序是否合理、土地资源是否节约、线路换乘是否便利、整个线网是否易于维护保养、线网与城市发展是否协调、新线与既有线路的相互影响等。

１）线网建设费用。线网建设费用是处于网络中的各条线路建设费用的总和。研究线网的建设费用，就不能抛开线路之间的相互影响，主要是线网内的资源共享程度的高低。资源共享程度高的线网，建设费用远远低于同等规模不考虑资源共享利用的线网。

２）线网建设时序。集成化管理的前提是线网规划建设的时间应当紧凑，否则无从谈起线网的集成化管理。线路建设的间隔时间太长，过去城市规划与城市交通的观念与技术和现在以及难以预料的未来相比差别甚大，政策、环境的变化巨大，谈不上集成化管理。

３）土地资源。集成状态好的轨道交通线网，应当最大限度的节约城市土地资源。在满足城市公共交通需求的基础上实现土地资源的共享和节约，是轨道交通集成状态提升的重要目标。

４）线路换乘。单线建设中不存在轨道交通线路之间的换乘问题，但是在集成化的轨道交通线网建设中，线路之间换乘的便利与否，直接影响轨道交通对城市客流的吸引，关系到轨道交通运输能力的发挥程度。合理设置轨道交通线路之间的换乘节点、轨道交通与其它公共交通的换乘方式，提高城市轨道交通线网的运营效益，是提升线网集成状态的有效途径。

５）线网的易维护性。线网内的任何系统都不能保证在整个线网全生命期内的功能良好，线网系统存在着大量的维护改造工作。集成状态差的线网，在维护改造过程中，局部线路或部分系统的维护改造，对整个线网的建设运营都会造成影响。线网集成状态的提升，可以使维护改造的方便性、快捷性大大提高，局部维护改造对整个线网的影响降低到最小。

６）线网与城市协调发展。轨道交通线网的建设，对城市的可持续发展的影响主要包括：对城市布局的影响，对城市环境的影响，对城市人居环境的影响，对城市公交战略实施的影响。线网集成状态的提升过程，就是强化轨道交通线网对城市的正面的、好的影响，弱化轨道交通线网对城市负面的、坏的影响，实现线网与城市的协调发展。

７）新线建设与既有线路的关系。先期建设、运营的线路，可以为后期建设线路提供相关的信息，并保证后期建设线路对前期建设线路的影响最小。

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