有關城市軌道交通的名詞
進入新世紀以來,隨著國民經濟的發展, 改革開放的深入,我國又掀起了新一輪地鐵建設的高潮。在我國人口過百萬的34 個大城市中,有20 個特大城市正在建設和籌建軌道交通,以解決城市發展過程中交通阻塞、行車困難、汽車廢氣污染的問題。從今后的發展勢頭來看,隨著地方財力的持續增長,地鐵建設在今后較長時間內,會成為中國基礎建設投資的重點之一。然而,伴隨城市軌道交通的發展出現了不少新名詞,使不少人混淆不清,頗為困惑。本文試將有關專業名詞術語作一簡單解釋和說明。現代城市軌道交通可分為地鐵、輕軌、市郊鐵路、磁懸浮列車與其他交通系統。
地鐵 metro , underground railway , subway
地下鐵道1863 年產生于英國倫敦,最初由蒸汽機驅動,運營幾年后電氣化。第一條電力驅動的地下鐵道是1890 年在倫敦開通的。時至今日,地下鐵道已遍及世界各大城市。我國從1969 年北京地鐵建成以來,目前北京、上海、廣州等城市已有約250 公里地鐵在運營。隨著城市規模的擴大與延伸,地鐵線路延伸到市郊時,為了降低工程造價,一般都爬出地面,采用高架或地面行駛。因此,編制中的國標《工程建設標準強制型條文》對地鐵定義為:
“ 城市中修建的在全封閉線路上, 采用專用軌道、專用信號、獨立經營的大運量城市軌道交通系統,單向高峰小時客運能力一般在30 000 人次以上,線路通常設在地下的隧道內,有時也延伸到地面或設在高架橋上。”所以, “地鐵”的概念就不僅僅是“地下鐵道”的簡稱,而是原“地下鐵道”概念的延伸或擴展。譯為metro 還比較合適,有些城市干脆稱為mass transit railway 。
地鐵均采用直流供電,我國供電電壓標準為直流750V 和直流1 500V 兩種。接觸網分接觸軌(又稱第三軌) 和架空接觸網兩種類型,接觸軌供電一般為直流750V , 架空接觸網采用直流1 500V 或直流750V 。同樣,地鐵車輛的概念也不僅僅局限于地下鐵道,運行在地面封閉線路或高架橋的電動車輛,單向高峰小時運力3 萬人次以上的都可稱為地鐵車輛(metro vehicle) 。
地鐵車輛的類型分為帶牽引電機的動車(motor car) 和無動力的拖車(trailer) 。必須編在一起運行的動車與拖車的最小獨立組合稱為列車單元(train unit) ; 連掛成列的可以正常運行的若干單元或車輛的完整組合稱為列車(train) 或電動列車(motor train) 。
輕軌交通 light rail transit
輕軌交通起源于有軌電車。20 世紀60 年代,歐洲一些發達國家,為滿足城市公共交通運量增長的需要,在改造舊式有軌電車的基礎上,利用現代技術改造并發展了有軌電車系統,提高其技術水平和運行質量,這就成為所謂輕軌系統。輕軌交通(light rail transit , L R T) 是一個范圍比較寬的概念。國際公共交通聯合會(U ITP) 為輕軌下的定義認為,輕軌交通車輛施加在軌道上的載荷重量,相對于鐵路和地鐵的載荷來說比較輕,因而稱之為輕軌。
現代化的輕軌交通,是一種集中了多種專業先進技術的系統工程,在信號自動控制下,能安全快速地完成中等客運量的客運任務。輕軌交通與地鐵的一個顯著區別是可行駛于地面與其他車輛混行,由此產生在技術上小轉彎半徑、低地板(低站臺) 、信號優先等特點。輕軌系統車輛輕,乘降方便;車站設施簡單,線路工程量小,造價較低,通常建于擁有10～ 100 萬人口的城市。對于更大的城市,則較多運用在郊區或邊緣城市區域。
輕軌系統有幾種類型,一種基本上是由有軌電車改造而成,較多地保留了原有軌電車線路,在平交路口設智能信號, 擁有先行權。即在交叉路口前一定距離有車輛檢測器,車輛經過檢測器時即通知信號燈清理路口的車輛,給輕軌車通過信號。另一種輕軌大部分是新建的或利用原市郊鐵路改建的, 為提高運行效率,一般要求至少有40 % 的封閉線路(隔離線或高架橋等),并有與地鐵系統相同的信號控制和集中調度系統。輕軌交通的輸電電壓制式一般為架空線形式,直流750V , 也有沿用舊式有軌電車的直流600V 。
輕軌車輛(light rail vehicle) 有單節4 軸車、雙節單鉸6 軸車和三節雙鉸8 軸車,可多車連掛。用鉸接使車輛節間貫通,由于鉸接車體較短,便于車輛轉彎。為了方便乘客上下車,又出現了低地板型輕軌車輛,即地板最低處只有300～450mm , 低地板車又有50 % 低地板、70 % 低地板與全低地板之分。這類車結構復雜、造價高,只應用于街道行駛,如用于封閉線路,則應采用結構簡單的高地板車。
市郊鐵路 suburban railway
市郊鐵路起源于二戰前城市間的鐵路運輸,主要為通勤者服務, 故也稱通勤鐵路(commuter rail) 。市郊鐵路是溝通城市邊緣與遠郊區的交通方式,與城間鐵路(inter2city rail) 類同。由于市郊鐵路服務于人口密度相對稀疏的郊區,站間距離比市區大,使得列車的運行速度可以提高很多,其最高速度可達100km/ h 以上。倫敦、巴黎以及美國一些城市如紐約、芝加哥、費城都有較大規模大市郊鐵路運輸網絡。
市郊運輸的特點是裝備重型化,最高速度較大,加、減速度較低,通常由電力或內燃機車牽引一列通勤客車,目前則逐漸為電動車組所取代。線路長度一般在40～80km , 雖然市郊鐵路的終點站可引入市中心,但大多數車站仍在郊區。市郊鐵路一般是在過去只能跑貨運的舊線上開展新的客運服務,其關鍵是建立一體化的快速旅客運輸系統,保證市內出行旅客迅速抵達目的地。市郊鐵路由于速度快、線路長、客運成本比較低。我國北京、天津、上海等城市都有通勤線,但由于管理體制問題,線路走向與城市發展不相適應, 一直沒有形成現代意義的市郊鐵路。
磁浮列車 maglev train
磁(懸) 浮列車的基本原理是:利用電磁力克服重力,使列車在軌道上懸浮,并利用線性電機推動其前進。根據磁浮列車的懸浮原理和結構,主要分為常導型和超導型。
常導型磁浮列車(normal conductive ma2 glev train) 屬于電磁型。常溫狀態下通過置于車體下電磁鐵繞組的電流,使車體與導磁軌道之間產生磁力(磁吸力或磁斥力),平衡車體重量,使車體與軌道之間保持一定距離而懸浮起來。懸浮間距約8～10mm 。列車牽引則采用線性電機。
常導型又可分為常導短定子型和常導長定子型。常導短定子型磁浮列車適合于中低速運行;常導長定子型磁浮列車適合于高速運行,上海浦東機場磁懸浮線(maglev traffic line) 就是這種類型,已達到430km/ h 的設計速度。
超導型磁浮列車(super conductive ma2 glev train) 屬于電動型,車上載有低溫超導線圈,通電后產生強大磁場。列車運行的軌道中安裝有導電環,當列車運行時,導電環中產生感應電流,對車體產生使車體上浮的磁斥力,斥力隨車速增高而增大,當車速達到一定時速(150km/ h) 以上時,磁斥力與重力平衡而使車浮起。超導磁浮列車懸浮間距約100 ～150mm , 線性同步電機牽引運行。超導型磁懸浮列車適用于高速運行,試驗線運行記錄為550km/ h 。
磁浮列車安全、舒適、快捷、噪音小、無污染,特別適合作為城市軌道交通的運輸工具, 具有美好的發展前景。
其他軌道交通系統
城市軌道交通的形式還有許多,如單軌鐵路(monorail) 又稱獨軌鐵路,單軌鐵路一般使用道路上部空間,故土地占用少; 視野開闊,利于城市觀光。大多數單軌鐵路采用橡膠輪胎,可適應小彎道及大坡度,對復雜地形適應性強。單軌系統分跨座型與懸掛型兩種,重慶目前正建造一條跨座型單軌線路。此外還有一種采用輪胎車輛(tire vehicle) 的軌道系統,線路更可以采用鋼軌,也可采用混凝土路面,具有導向輪裝置,其類型可以是地鐵或高架線路。優點是爬坡能力強,噪音低。缺點是車輛結構及道岔系統都很復雜;輪胎承重不如鋼軌,不適合大運量系統;由于高速運行時輪胎可能過熱,實際速度不能過高。
日本等國家近幾年還搞了所謂“ 新交通系統(new traffic system) ”,即無人駕駛的小型軌道列車,自動化程度很高,用于區域交通和旅游觀光。
軌道交通系統大都采用單獨的線路設備,往往導致較大的建設投資和運營費用。各種不同的軌道交通類型有不同的技術經濟特點,但都具有交通容量大,運行快捷、準確、安全、舒適的優越性,因此在人口密集的城市得到青睞和發展,成為不可或缺的交通工具。至于采用哪種類型的軌道交通系統更好,則應根據各城市的具體情況而定。
原作者：馬沂文
