發(fā)表于《城市規(guī)劃匯刊》，1999（6），40-43
城市軌道交通特征分析*
章云泉
提要 本文對城市軌道交通的定義、類型和區(qū)別進行了辨析，對軌道交通的特征進行了比較和總結(jié)，深入分析了影響軌道交通特征的主要因素。
關(guān)鍵詞：軌道交通 地鐵 輕軌 容量
隨著我國城市化進程的加快，城市人口和機動車的快速增加已大大超過城市交通基礎(chǔ)設(shè)施的最大承受能力，交通狀況嚴重惡化。城市交通問題已經(jīng)嚴重影響城市功能的發(fā)揮和城市的可持續(xù)發(fā)展。為此，1985年4月19日，國務(wù)院在國發(fā)[1985]59號文指出：“為解決城市交通擁擠問題，必須綜合治理。……從長遠來看，在一些大城市要考慮快速軌道交通和地下交通，以緩和地面交愛的緊張狀況”①。到1998年，我國已有京、津、滬、穗四大城市擁有地鐵，總通車里程約75km。1998年，廣州市地鐵2號線、深圳市地鐵1號線和上海市地鐵3號線相繼獲國家批準立項動工后，今年將有15個城市獲國家立項。據(jù)最新統(tǒng)計，目前在建和計劃建設(shè)的地鐵共21條線，長350km，總投資預(yù)計達1400多億元。另外，鑒于軌道交通成本巨大的特點，國家要求在今后建設(shè)地鐵時，設(shè)備國產(chǎn)化率必須在70%以上②。
由于我國軌道交通建設(shè)處于起步階段，有必要澄清軌道交通的概念、性質(zhì)和特點，學(xué)習(xí)國外和境外的先進經(jīng)驗，加以總結(jié)，避免重大決策失誤，更好地為我國今后大規(guī)模的軌道交通建設(shè)服務(wù)。
1、城市軌道交通的概念
現(xiàn)在國內(nèi)在軌道交通概念方面存在諸多的混淆，比如認為地鐵必定是在地下行駛的交通工具，卻不知國外地鐵有的部分在地面、甚至在高架行走，例如，新加坡有2條地鐵線，48個站（15個地下、32個高架和1個地面站），83km（其中地下19km、高架60.2km和地面3.8km）③。而我國現(xiàn)在地鐵幾乎是全地下結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致成本居高不下，如廣州市地鐵1號線，建設(shè)成本高達8～9億元/km！軌道交通特征和概念的模糊不清可能會影響我國新的交通設(shè)施的規(guī)劃、建設(shè)和營運，不僅造成重大經(jīng)濟損失，而且影響城市的健康發(fā)展。
快速軌道（Rapid Rail Transit or Rail Rapid Transit）是城市地下鐵道（地鐵）、輕型軌道交通（輕軌）、單軌（獨軌）交通、有軌電車、新交通（new transport system, NTS）、高速磁浮列車和市郊（郊區(qū)）列車（通勤列車）等城市軌道交通的統(tǒng)稱④。其共同特點是：運量大、速度快、安全可靠、準點舒適，可以在地面、高架和地下、半地下（open cuttings）的輪軌上行駛。輪軌系統(tǒng)一般有鋼輪一鋼軌系統(tǒng)和膠輪一混凝土軌系統(tǒng)兩大類，世界上軌道交通主要以鋼輪一鋼系統(tǒng)為主，我國也不例外。軌道交通通常以電力驅(qū)動（直流電、交流電或線性電機傳動，電壓有600V，750V或1500V），一架空線網(wǎng)受電或第三軌（側(cè)軌）受電，自動或人工操作控制。城市軌道交通的站距一般在市區(qū)1km左右，在郊區(qū)2km左右。但是，城市或區(qū)域之間的高速鐵路站距較大，否則達不到200km/h以上的運行速度。
地鐵（subway, metro, the underground），是地下鐵道的簡稱，別名有地下鐵（mass transit railway, MTR）、重軌（heavy rail）、快速軌道（rapid rail）、大都市鐵路（metropolitan railways）。地鐵可以在地面、高架和地下運行，有人把行駛在高架軌道上的地鐵稱為（高架地鐵）。地鐵是大容量的客運工具，高峰單向容量為3～7萬人次/h，量大運行速度達120km/h，平均營運速度為30～45 km /h，這與站距有關(guān)。地鐵需要道路完全隔離和封閉，從而確保了快速和準時，但線路一旦建成，更改非常困難，只能考慮延長線。地鐵由于建設(shè)成本非常高昂，一般由市政當局或公共公司所擁有。地鐵的信號和控制系統(tǒng)很復(fù)雜，用以滿足地鐵的快速和發(fā)車時間間隔。車站一般比較寬敞，高站臺、有電動扶梯，有利于乘客上下地面。地鐵一般位于城市核心區(qū)或城市內(nèi)環(huán)路之內(nèi)。
輕軌（LRT）是輕型軌道交通（light rail transit）的簡稱，是由原來的有軌電車（streetcar、trams or tramway）演變而來的。1978年3月在布魯塞爾召開和第一屆國際輕軌交通會議上統(tǒng)一了輕軌的稱謂，英文簡寫LRT，認為輕軌交通的荷載比地鐵和常規(guī)列車輕⑤。根據(jù)輕軌定義，獨軌（單軌）交通、新交通系統(tǒng)（New Transport System）、輕軌地鐵（Light Metro）、輕型快速交通（Light Rapid Transit）、高架線性系統(tǒng)等都屬于輕軌范疇。輕軌線路有地面、高架和地下線，地下線比較少見。輕軌建設(shè)成本為地鐵的1/3～1/5[7]。輕軌一般位于城市內(nèi)環(huán)路之外。
市郊（通勤）鐵路（commuter rail）擔負著大城市市區(qū)與郊區(qū)衛(wèi)星城鎮(zhèn)或社區(qū)之間的客運聯(lián)系，一般與地鐵站或輕軌站有方便的換乘關(guān)系。通勤鐵路以架空線網(wǎng)供電，站距長、速度快。它屬于重軌交通，與貨運列車的兼容性強。
高速鐵路指導(dǎo)運行于大城市或區(qū)域之間，甚至國家之間的高速軌道交通，如歐洲之星（TGV）、日本的新時速、中國的廣深準高速列車，營運速度在200以上，最大速度達350km/h。新研制的磁浮高速列車，時速將達500km/h。一般把高速鐵路歸為區(qū)域或國家鐵路系統(tǒng)，所以狹義上說不是城市軌道交通的研究范圍。
2、城市軌道交通的基本特征
目前，世界上擁有城市軌道交通的城市有320多個，其中有地鐵的占5%，有地鐵和輕軌的占11%，有輕軌和有軌電車的占84%，全世界軌道交通的營運線路長達5200km。發(fā)展中國家發(fā)展很快，目前有730多km的營運線路，占全世界的14%④⑦。軌道交通在世界上的分布情況，見圖1⑧。
軌道交通與其他交通模式的特征比較見表1和表2。
綜上所述，小汽車機動性強，從門到門，但是道路面積大，綜合運能不大，能耗大，污染嚴重；公共汽車機動性好，基礎(chǔ)工程簡單，成本低，能耗雖然不大，但是綜合運行速度慢，影響運能，污染大；有軌電車工程造價低，能耗低，成本低，無空氣污染，運行速度慢，運能提不高；輕軌運量和運行速度均較大，安全、準點、能耗低、無污染，造價比地鐵低，但是占用地面空間；地鐵運量大，運行速度大，安全、準點、能耗低、無污染，不占用地面空間，工程造價高，但是綜合效益好。
3、因素分析
3.1線路類型
線路類型影響軌道交通的營運速度和容量、服務(wù)質(zhì)量和投資成本。根據(jù)線路的隔離和封閉程度，可以分為三種類型：
A型線路：全封閉、無平面交叉、具有專用的路權(quán)（exclusive rights-of-way），如地鐵線路，營運速度30～45km/h；
B 型線路：大部分線路處于封閉和隔離狀態(tài)，有部分平面交叉口。在交叉口，軌道交通優(yōu)先通過，以確保快速的營運速度，具有大部分的路權(quán)（substantial rights-of-way），如輕軌線路，營運速度25～35km/h；
C型線路：只要小部分線路處于封閉或隔離，與其他交通混行，有大量的平面交叉口，如有軌電車和常規(guī)公交車線路，營運速度14～18km/h。
三種類型線路與服務(wù)質(zhì)量和投資成本關(guān)系見圖2。
服務(wù)質(zhì)量
從圖2可知，A型線路比B、C型線路具有更高的投資成本和服務(wù)質(zhì)量，但是它占地更多，線路更改更加困難，彈性小。
線路類型在軌道交通中的應(yīng)用見表4。
3.2 線路結(jié)構(gòu)形式
線路結(jié)構(gòu)形式有地面或半地面分級、高架軌道和地下軌道三種形式。線路在垂向的結(jié)構(gòu)形式對軌道交通的建設(shè)成本影響最大。世界軌道交通建設(shè)經(jīng)驗表明，一般情況下，地面結(jié)構(gòu)與高架、地下結(jié)構(gòu)的投資成本的比例，大致在1：2：6的關(guān)系。如果建設(shè)一條15km長的軌道交通，在地名分級系統(tǒng)約3.3億美元，高架6.6億美元，而地下結(jié)構(gòu)則高達20億美元。特別是地下結(jié)構(gòu)，成本與當?shù)氐牡刭|(zhì)水文條件、施工方法、車站規(guī)模等關(guān)系很大，但是與軌道交通技術(shù)水平影響不大。軌道交通結(jié)構(gòu)形式與建設(shè)成本（含設(shè)備）的關(guān)系如表5。
為了更清楚地說明線路結(jié)構(gòu)對建設(shè)成本的影響，表6列出了世界一些大城市的軌道交通成本情況。
3.3系統(tǒng)技術(shù)類型
軌道交通之間的技術(shù)差別主要是列車的控制方式。根據(jù)軌道交通的控制方式，大致可以很分為三種技術(shù)類型：①司機控制的交通系統(tǒng)；②自動控制的鋼輪一鋼軌系統(tǒng)；③人工/自動聯(lián)合控制的交通系統(tǒng)，如有軌電車、膠輪系統(tǒng)等。
自動控制系統(tǒng)與司機控制的系統(tǒng)相比，具有如下優(yōu)點：
·可在地面、地下和高架行駛，車道窄、占地少；
·噪聲低、無空氣污染、衛(wèi)生清潔；
·性能優(yōu)、安全可靠、車輛耐用、易維修；
·因多節(jié)車輛編組，容量大、勞動生產(chǎn)率高、能耗低、單位營運成本低；
表6 案例城市軌道交通建設(shè)成本（12）（1983）
其主要缺點如下：
·與其他交通兼容性差，在地面行駛問題更多；
·只能在軌道上行駛，線路在低密度區(qū)不經(jīng)濟；
·改線或更改調(diào)度靈活性差、車輛更新困難（因車輛壽命長）
·投資成本高
膠輪系統(tǒng)指橡膠輪胎（充氮氣）在鋼筋混凝土軌道上運行，并附有鋼輪一鋼軌作用，以防萬一胎破裂，目前已經(jīng)在巴黎、蒙特利爾、阿德萊得、墨西哥和日本的Sapporo用。膠輪系統(tǒng)與鋼輪一鋼軌系統(tǒng)比較有明顯的特點：噪聲小、爬城能力大（最大7%，而其他5.5%）、能大、控制系統(tǒng)復(fù)雜、造價高，只能在全封閉的軌道上行駛。
3.4營運服務(wù)類型
在分析和選擇軌道交通模式時，發(fā)車頻率（間隔）和列車容量是必須考慮的重要因素。發(fā)車頻率和容量影響軌道交通系統(tǒng)以及乘客的成本費用。如果發(fā)車間隔長，營運成本就低，但是增加了乘客的等待時間成本。從理論上來說，全自動控制系統(tǒng)確保了列車的高容量。客運量與發(fā)車成正比，因為發(fā)車頻率（一般30～120次/h）提高可以增加軌道交通的吸引力。但是，發(fā)車頻率與車站設(shè)施、列車速度、安全程度等有關(guān)。單位營運成本與客運量的關(guān)系曲線，見圖3。當列車頻率一定（如30次/h）時，列車容量增加，客運量也增加。隨著客運量的增加，總營運成本（包括軌道交通系統(tǒng)成本和乘客時間成本）下降，但是當列車容量一定的情況下，存在一個最佳客運量，此時，總成本最小。
4、結(jié)語
我國對軌道交通的特征描述過于籠統(tǒng)，缺乏詳盡的對比分析。在軌道交通的概念和內(nèi)涵方面，也比較模糊、不確切。由于特征和適用性了解不透，特別可行性研究不深，導(dǎo)致有些城市軌道交通規(guī)劃隨意性大，一會兒上地鐵、一會兒上輕軌，線網(wǎng)規(guī)模大大超過預(yù)期的發(fā)展水平，為了獲得立項，客運量也常常過高估計。在社會主義市場經(jīng)濟條件下，市政府是軌道交通巨額投資的主體，如果決策失誤，市政府將永遠背上沉重的財政包袱。世界經(jīng)驗表明，只有滿足經(jīng)濟實力（包括經(jīng)濟潛力）和人口密集兩個重要條件，才能上軌道交通，如北京、上海、天津三座直轄市，副省級市廣州、深圳已經(jīng)滿足條件；而新直轄市重慶位于內(nèi)陸，盡管人口密集，但是經(jīng)濟實力弱，地鐵中途停工就是最好的說明。每個城市應(yīng)該根據(jù)當?shù)氐膶嶋H情況，苦練內(nèi)功，加強軌道交能特征比較研究，選擇正確的交通模式和線路結(jié)構(gòu)，才能促進城市交通健康發(fā)展。
參考文獻
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(11)In Stare, S and Liu Zhi (ed.) Allport, R., Investment in Mass Rapid Transit. China’s Urban Transport Development Strategy, The World Bank,1997
(12)Alan, A.W., Urban Transit Systems: Guidelines for Examining Options. The World Bank technical paper 52#,1986
