城市軌道交通發展模式的探討

城市軌道交通發展模式的探討

摘　要　簡單回顧了歐洲先進城市軌道交通系統的發展過程，探討了在我國發展中等運量的綜合軌道交通系統的總體思路.
關鍵詞　城市交通　軌道交通　交通模式

1　城市軌道交通發展的現狀

　　隨著我國經濟的發展和人口的增長，大城市交通狀況日趨惡化，簡單的闊路增車方法已解決不了城市的這一重大問題.世界上一些城市的發展由于沒有找到解決城市交通的有效方法而趨于崩潰，私有車輛的增長使這種影響更趨惡化，尤其當交通狀況到了趨于停滯的邊緣時，用其他方式代替公共交通將負擔不起或不太可能.因此研究一種基于我國國情的、既經濟又實用的城市軌道交通系統的確迫在眉睫.
　　改善城市交通的擁擠狀況是一項投資宏大的工程.同時也是擺在市政府面前的一個不可回避的現實問題.事實證明，建設高效的公共交通系統(公共汽車和軌道交通)是改善城市交通狀況的根本途徑，其中軌道交通系統又是一條最有效的途徑，因為軌道交通系統使用專用的道路，可以保證快速、準點、安全和沒有污染，這一點在中國及亞洲的大城市體會更深.然而，選擇哪種公共交通系統并不是一件簡單的工作.因為軌道交通與公共汽車的差異不僅是在運量上，更重要的是建設投資和運行成本.上海地鐵1號線長16.1km，造價為6.2億/km.廣州地鐵1號線長18km，造價為7.6億/km.如此高的投資，使許多城市對地鐵的發展望而生畏.對此，除了在建設標準和國產化方面需要重新反思外，軌道交通多種形式的最優配置問題，也是應該予以重視的重要方面.
　　城市軌道交通可進一步分為有軌電車、輕軌和地鐵.隨著城市基礎建設項目的增加及工程預算的消減，我們一直在尋找一條有效的軌道交通途徑，既要投資少、降低運行費，又要安全可靠、滿足客運要求.目前中國建設地鐵的城市人口均在300～400萬以上，屬特大型城市.人口密度高、城市公共交通運量很大的城市，建設大運量的地鐵系統是十分必要的.但是單一的地鐵方案，不僅運量浪費大(圖1)，而且投資運量比也不合理.尤其在100～200萬人口的城市里，公共交通運量相對要小一些.因此，是否可以探求一種中等運量的軌道交通模式呢?尤其是在當前資金籌措比較困難的情況下，如何能做到既要建設軌道交通，又要少花錢呢?我們現在必須冷靜地面對當前的地鐵熱，鼓勵發展有軌電車和輕軌.實際上亞洲和世界的許多城市也都碰到了同樣的問題：一方面地鐵方案是技術成熟、環境最優的解決方案，另一方面全面的地鐵網不僅投資巨大，而且運能又高于實際要求.所以應該找出這樣一個解決方案：在滿足運量要求的前提下，選擇投資運量比合理的軌道交通方案.

圖1　軌道交通客運量與建設投資

　應該看到，有軌電車、輕軌和地鐵相互結合的方式已越來越受到關注.尤其是有軌電車，隨著輪軌技術和通訊技術的發展，它不再是一種低級的、吵鬧的公共交通工具，而是一種可靠、安全、運量適度、機動靈活、投資運量比合理的軌道交通方式.可以與輕軌和地鐵有機地相互結合，實現城市軌道交通系統在運量、建設投資和運行費用方面的最優組合.
　　同樣的問題在歐洲已經討論了很久，并且找到了解決辦法.所以在建設城市公共交通系統時，我們應該學習和借鑒國外的經驗，少走彎路.
　　綜觀歐洲各國城市軌道交通的發展歷程，可以清楚地看到，城市軌道交通系統走過了兩條完全不同的發展道路，在今天仍可清晰地看到它們遺留的痕跡.
　　有軌電車起源于公共馬車，為了多載客，人們把馬車放在鐵軌上，這樣做是為了減少旅客人均牽引力.隨著電動機的發展和牽引電力網的出現，電動機取代了馬.在私人汽車發展之前，歐洲的有軌電車系統得到很大發展.幾乎歐洲大陸和所有大城市都建立了廣泛的有軌電車網絡.但由于交通條件的限制，有軌電車行駛速度低、噪聲大，而且在城市中行使存在著許多隱患.長期以來由于缺乏成熟的技術，城市有軌電車交通的發展狀況一直難以解決.
　　現在，亞洲有些城市還存在著有軌電車系統，我國過去有許多城市使用過有軌電車，如北京、天津、上海、哈爾濱、……，至今大連、鞍山、長春仍存在著有軌電車，它與其它交通交織在一起，沒有獨立的封閉線路，技術裝備落后，其運行速度和運量都很低.
　　在東歐的一些城市，由于私人汽車數量相對較少(與亞歐城市相比)，迄今為止，還有一些高效的有軌電車系統仍在運行.雖然這些系統逐步采用了一些現代技術，但系統的基本特征并沒有改變.
　　城市軌道交通的另一發展途徑是鐵路，最早的鐵路是用蒸汽驅動的.至今，交通運輸仍對城市發展產生重要的影響，如鐵路沿線的土地開發和永久設施的建設.如果觀察全世界城市的發展過程就會發現，鐵路在城市建設中起著重要作用(美國的城市是個例外，它們的早期發展是以個人汽車開始的).隨著鐵路沿線城市的發展，城市間的鐵路變成了市內鐵路，這也是城市發展的結果.世界上大多數城市著名的“老式”地鐵起源于鐵路，并具有典型的鐵路特點.
　　綜觀現代城市的軌道交通系統，可清晰地發現兩種不同發展模式：地鐵使用鐵路技術；有軌電車使用完全不同的另一種技術，因兩種技術不同而造成的投資差異是顯而易見的.
　　如上所述，地鐵和有軌電車的運量有很大不同.如何填補有軌電車和地鐵之間運量的缺口是歐洲所有城市發展交通的難題.在二次大戰后的歐洲經濟高速增長階段，這個難題變得越來越突出了.
　　對于現在開始和打算將來要建設城市軌道交通系統的發展中國家來講，這些難題和困難與幾十年前歐洲的情況完全一樣.歐洲城市的規劃人員和公交部門、生產廠家一道找到了解決這個難題的辦法.這就是立體城市軌道交通系統(以下簡稱輕軌系統).這是兩種不同公共交通系統的結合.它既能滿足運量的要求，又能大大降低了建設投資.
　　輕軌系統是由一些成熟的、標準的子系統組成：車輛、線路、車站、供電、信號和通信.采用不同系統的組合，可以滿足不同的要求.輕軌的主要特點如下：　①輕軌車輛的大小可根據需要調整.②輕軌車輛的功能設計靈活：如地板高度、驅動系統、駕駛和控制系統.③列車編組和行車間隔調整自如.④線路形式適應性強：可采用高架、地面、地下多種形式.⑤變化多樣的軌道上部結構：如封閉、半封閉和開放式.⑥車站設備和換乘點設計靈活.⑦信號和列車防護系統可根據不同要求靈活選用.
　　輕軌系統的高效益在西歐的許多地方得到了驗證.城市在發展公共交通時，幾乎遇到了同樣的問題.了解歐洲發展經驗，避免時間和金錢的浪費是一個明智之舉.表1總結了有軌電車、輕軌和地鐵的基本特征.

表1　有軌電車、輕軌和地鐵的基本特征比較

特　征	有軌電車	輕　　軌	地　　鐵
線　路	全部地面， 混合道， 部分專用道，	地面、高架、地下， 全部專用道， 曲線半徑25～50m， 縱坡6%～7%	主要在地下， 封閉專用， 曲線半徑150～200m， 縱坡3%～4%
運　能	<1萬人/h	1～3萬人/h	3～7萬人/h
車站形式	地面	地面、高架(地下)	高架、地下(地面)
站間距	500m	500～1000m	1000～2000m
站臺長	20～30m	60～100m	100～200m
運行方式	多線混合運行	獨立運行為主	各線獨立運行
最小間隔	1min	2min	2min
平均速度	17～18km/h	25～30km/h	35～50km/h
車　　型	四軸	四軸，六軸，八軸	四軸
軸　　重	8t	10t	16t
編　　組	1～2輛	2～4輛	8～10輛
列 車 長	20～20m	60～100m	100～200m
供電電壓	DC600V	DC750V	DC750，1500V
授電方式	架空線	架空線	三軌，架空

2　中等運量的綜合軌道交通系統

　　中等運量的綜合軌道交通系統是一個立體布局的軌道交通系統，是一種起步快、見效快、運量大、造價低的經濟而實用的軌道交通系統.根據輕軌交通的特點，具體系統模式構思如下：
　　(1)運量　運量是決定建設規模的基本要求.對綜合軌道交通系統來說，運量是運輸能力的重要指標.
　　參照國外經驗，結合我國城市的特點，并控制一定的規模，確定本系統的適應運能為高峰小時單向斷面流量1～3萬人次.3萬人/h的運能要求，意味著每列車最大載客量(定員)為1000人，行車最小間隔為2min的密度.
　　(2)適用范圍　根據客流預測實驗，高峰小時單向最大斷面流量達到3萬人次，一般來說，適用于市區外圍地區，如北京市的8個邊緣區域之間及與市區聯系的交通干線上.
　　(3)線路型式　線路布設基本上是沿街道走行，根據城市街道條件，采用立體化布局.因此線路設計具有較大的靈活性.
　　根據城市條件，能走地面線為優，在重要路口和地段可以高架，在城市中心區必須采用地下方式.要盡量減少地下段，降低工程造價.
　　地面線路要設置專用道和部分平交道口，以提高運行速度和保障運行安全.平交道口設置要與道路交通組織結合，盡量減少平交道口，即使要設，也要盡量與車站位置結合.平交道口要有信號防護，并與城市交通信號聯網，以保證輕軌優先通過.
　　高架線路的位置，必須與城市道路功能綜合考慮，其結構型式和高度必須與城市景觀相協調，既符合輕軌交通功能的要求，又與城市建筑總體規劃相一致.
　　(4)車輛　根據運量和線路型式，車輛必須滿足如下要求：車型新穎、載客量大，具有防寒能力、性能靈活、維修方便.
　　因車輛在城市中運行，對景觀、噪聲的影響比較敏感.從列車運行動態效果來考慮，車輛造型要新穎，要為城市增添美感，要有降低噪聲措施.
　　由于未來城市流動人口增長很快，客運量大，車輛必須要考慮增加載客量，在不降低標準的條件下，適當增加立位，減少座位，以保證在高峰時間的最大載客能力.
　　車輛必須適應線路條件，具有爬坡能力大、轉彎半徑小的特點.為提高速度和保障安全，必須有較大的加減速度性能.
　　車輛應編組靈活，檢查和維修方便，要考慮定型化、標準化、模塊化、組合化.這也有利于減小車場占地規模.
　　北方地區冬季時間長，車輛在地上運行，停靠站開門頻繁，必須考慮防寒問題.
　　(5)運營管理　運營管理模式與提高服務質量、降低運營成本密切相關.同時要加強人員培訓，提高管理水平.運營管理可分三部分：列車運行管理、車站站務管理、設備運轉管理.
　　列車運行管理，主要是指對列車的運行調度指揮、保證行車安全和準點的信號控制管理系統.這與列車的行車間隔時間、了望條件、車輛技術性能有關，與采用的自動化控制裝備有關.這兩者之間要合理配合選擇，要與提高人員素質和改進管理方式結合起來，把地面線和地下線區分開來，把行車密度不同的地段區分開，根據具體條件采用不同方式.為簡化管理，控制車站規模，在保證安全與準點的前提下，運行管理要因地制宜，采用靈活的方式.
　　車站站務管理主要是車站秩序管理、票務管理和安全管理，保障乘客上下車和列車到發的安全和準點，避免站內發生意外事故.票務管理主要是售檢票方式，要從管理方便、保障收入、控制規模、降低成本等方面考慮.票務管理的方式，對車站規模的影響尤為重要，要注意保障車站出入口的通過能力，要避免擴大車站站臺的規模.
　　設備運轉的管理，主要是供電系統和地下車站中的通風和空調系統.由于線路以地面和高架為主，列車編組長度短、軸重輕、總耗電量遠不及地鐵.所以運轉設備較少，可考慮盡量集中管理，并置于車站之外，不增加車站規模.
　　(6)車站規模　車站規模取決于客流量和管理方式，同時也取決于線路型式是地面、高架還是地下.此外也受建筑形式的影響.作為車站本身的因素，主要是管理方式和管理水平.車站站臺高度要與車輛地板面相當，站臺長度適應列車長度，不應超過110 m.地面車站的站臺兩側與街道間應有隔離措施，乘客均從站臺端部進出，以便管理和保證安全.在高架車站，雖然車站空間允許擴大，但從景觀考慮，應盡量控制車站規模和體積，以便于建筑造型的處理.總之，車站規模要隨管理模式的簡化而減小，這也有利于車站位置布局，有利于建筑造型玲瓏.
　　(7)車場　車場是車輛停放和維修的基地，車場占地較大，在城市中選址比較困難.車場規模大小主要決定于怎樣停車，怎樣修車.停車場線路布局的基本條件是一條線路能停幾列車.每條線停車數越多，則越可減少股道數和道岔區的占地面積.車輛保養和維修的工藝方式和周期是決定檢修線數量的基本因素.車輛制造標準化、模塊化，并具有故障自動檢測裝置，使車輛各種維修能力大大提高，周期縮短，線位減少.由于列車允許通過曲線半徑甚小(R=20～30 m)，使車場線路布置有更大的靈活性.在車場布置的同時，應考慮全線的維修中心、培訓中心、材料總庫等，要立體規劃，節約用地.
　　(8)關于先進性　在上述總體構思中，強調經濟性和實用性較多，并未突出所謂先進性.這并非是降低標準，而是從實用觀點來講先進性，在發展過程中追求先進性.實際上，能夠應用成熟的技術，發揮出最大的效益，并保留發展的余地，這是國際公認最大的先進性標準.單純以自動化程度的高低來體現先進水平是片面的.
　　從發展的觀點來看，系統的先進性更主要的體現在人才培養，提高素質，提高管理水平，提高服務質量上.
　　先進的設備可以逐步投入，適應逐步增加的客運量，使物盡其用. 3　結論與展望
　　在中國，軌道交通系統尚屬初級階段，目前僅在北京、天津、上海建有地鐵，廣州地鐵正在建設，大部分城市均處在規劃和籌劃階段.即使在大連、鞍山、長春還保留著有軌電車并亟待改造為輕軌系統，但仍未起動.總體上講，發展是緩慢的，其原因是地鐵造價過高，難以承受，輕軌無系統標準，容易套用地鐵模式，也導致造價提高.尤其是當前資金籌措比較困難的情況下，起動更困難.為此，汲取歐洲的經驗與中國實際情況相結合，探索一種適合于中國的經濟、實用、靈活的中運量的軌道交通系統，對推動中國軌道交通發展具有積極的意義.

參考文獻
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