城市軌道交通的水平定位和系統匹配
摘 要 分析了城市軌道交通建設的水平定位及其與城市財力、時代要求、公交現狀、設計理念等的關系;分析了城市軌道交通系統與所追求的目標、線路特征、車輛、供電電壓、系統容量、信號及行車間隔的匹配問題。
關鍵詞 城市軌道交通,水平定位,系統匹配
城市軌道交通(以下簡稱“ 城軌”) 在著手建設前,必然會遇到水平定位的問題,在可行性研究和設計工作中,必然會遇到系統的匹配問題。這兩個問題值得探討。
1 水平定位
水平定位,是城軌建設的前提。如果不事先確定水平,從研究到建設必然會帶有隨意性,把握不住系統的整體水平和側重點。系統水平的定位,必須把握好以下幾點:
1. 1 水平定位要與城市財力相適應
我們正處在追求節約時間和提高效率的時代。大城市和特大城市都需要建設城軌。但城市之間的財力是有差距的,不同類型的城市,對城軌的水平定位也應不同。一般可分為三種類型:一是處于沿海發達地區財力相對雄厚的城市,其系統水平可以相對定高一些,可以看得遠一些,這樣可免除遠期改造的麻煩,首次建成的系統可維持較長時間不落后;二是財力相對較差的城市,在保證系統安全、可靠的前提下,城軌的整體水平可定得低一些,但必須為將來的改造和升級留有空間和可能性,這樣考慮既可滿足城市當前對城軌的需求,又可確保將來隨著財力的增長,系統可升級換代; 三是有城軌需求但財力尚不能支撐的城市,應盡早做好城軌網絡規劃和其它前期工作, 為將來城軌建設預留空間,為節省大量建設資金打好基礎。
1. 2 水平定位要與時代的要求相適應
時代在變,人的要求也在變。21 世紀初全面建設小康社會的人們其要求比上世紀更高,對城軌的要求也提高了。具體體現在:一是出行速度要求更快;二是環境保護意識更強;三是安全、舒適的要求更高。
(1) 要滿足人們對出行速度的要求
凡是提高乘客出行速度的設計和設施的水平要適當提高。如:車站上要裝自動扶梯,使乘客上樓更快捷;導向標志要齊全醒目,保證乘客在車站內有序流動,不走彎路;城軌之間的換乘要便捷,盡可能在付費區直接換乘;在城軌站附近要設置公共汽、電車站,自行車停車場,便于相互換乘。除此以外,城軌車輛要有足夠數量和足夠寬度的門,減少乘客上、下車時間,從而縮短車輛的停站時間等。
(2) 要適應人們增強了的環保意識
城軌的防振、降噪、廢水處理等環保措施的水平應適當提高,特別是地面和高架的城軌,更要重視防振、降噪。具體的措施有:地面段可采用碎石道床,高架敏感地段可選用浮置板道床(可降噪10 ～20 dB(A) ) ; 軌道可采用焊接長鋼軌和彈性鋼軌扣件;高架橋兩側掛電纜側墻可兼作聲屏障,聲屏障內側裝吸聲墊,兩股道中間設T 型隔聲檔板;車輛底部裝吸聲材料,車輛上還可采用側裙板、彈性車輪、阻尼車輪等措施。
我國城市的特點不同于發達國家。發達國家的城市居民大都住在城市周邊地區,市區主要是裝有中央空調的商貿和辦公樓宇,其窗戶常年關閉, 因此能有效隔離噪音。我國城市居民大都住在城區,靠開窗自然通風,容易受到城軌的噪聲干擾,因此特別要提升高架城軌的防噪水平。
(3) 要滿足人們對安全、舒適的要求
城軌的安全性和舒適度的水平要適當提高。車廂內要考慮夏季制冷和冬季制熱,并確保足夠的新風量;車站和車輛內部的采光、色調、裝飾要柔和、協調,讓乘客置身于溫馨、舒適的環境之中;車站上要考慮設一些老、弱、病、殘者休息的座椅,讓這些弱者能得到照顧;消防等安全系統要完備,安全標志、警示標志要齊全、醒目;經濟條件許可的城市可考慮安裝站臺屏蔽門,暫時無條件安裝的城市可考慮預留,待財力增長后再裝。
1. 3 水平定位要與常規公交相協調
城軌是快速大容量的骨干交通,乘客對其水平的期望值要比對常規公共汽、電車高。近年來公共汽、電車的服務水平也在不斷提高:空調車、非接觸IC 卡自動售票車等已相當普及;能讓殘疾人輪椅上下的公交車已開始在線路上出現;車上已裝自動報站器,還安裝了站名、溫度顯示器和車門監視屏幕;采用了視野寬廣的大擋風玻璃和大側窗玻璃; 車內裝飾越來越講究,色調明快,材質檔次較高,扶手用上了鋁合金和不銹鋼管;車廂內安置了移動電視;等等。凡是公共汽、電車已使用的這些設施,城軌也必須具備,其水平還應適當提高。城軌還應增加廣播系統、乘客信息顯示系統、殘疾人升降電梯、車上殘疾人專位等。
1. 4 水平定位要與設計理念相吻合
城軌系統的水平,不能籠統地要求達到國內第一流水平或國際第一流水平。因為第一流往往是具體的,是指某一方面是第一流的,是受其設計理念支配的。
對城軌的設計理念如果是追求以最低的成本去獲取最高的產出,那么這個系統在商業經營上是第一流的。設計這樣的系統,設備的選取上,要提高節能降耗的水平,在線路縱斷面設計上要采用節能坡。對先進技術的選用要加以分析,對于能取得經濟效益的先進技術可大膽選用,對于不反映經濟效益反而會使財務背上包袱的先進技術決不能盲目選用。對于城軌線路之間的換乘、與公交站點之間的銜接、與出租車和自行車停車場的銜接等有利于多吸引乘客的措施,其設計水平均應提升。
城軌的設計理念如果是以人為本,讓乘客感到安全、可靠、舒適、便捷,那么這個系統對乘客的服務應是第一流的。設計這樣的城軌系統,凡是乘客接觸和使用的設備都應適當提升設計水平。這些設備有:自動扶梯、自動售檢票系統、乘客導向信息系統、站臺服務設施、車上空調等。保證乘客安全、系統運行可靠的方面也應重點考慮。至于車輛使用了什么先進的牽引控制系統,信號、通信、供電使用了什么先進技術,乘客根本不會關心,因此設計者也不要過于追求,只要保證安全、可靠就行了。
不能盲目地追求一流的設計。如果追求一流的設計,那么設計人員為了展現其專業能力和技術水平,往往會去追求造型特別、奇巧,系統復雜、深奧,這樣設計的系統可能成為財務上的敗筆,乘客也不一定滿意。
1. 5 水平定位要得到領導的認可
城軌項目都是城市的重點項目,市領導肯定會格外關注。如果其水平定位不事先讓市領導認可, 那么在建設過程中,領導就會干預,使技術人員難以適從,甚至使工作陷于被動。為防止這種情況的發生,城軌的水平定位必須事先得到市領導集體的認可。可采取兩種方式,一是以設計原則的形式給市政府寫請示,請市政府審批;二是向市長辦公會匯報城軌的水平定位問題,然后用會議紀要的形式加以確定。
綜上所述,城軌的水平要與城市財力相適應, 但不能低于公共汽、電車。對于安全可靠、以人為本、吸引客流、降低成本、環境保護方面的水平不能降低,在條件允許的情況下還應提高。對于先進的技術要具體分析,屬于增加成本、影響可靠性、與設計理念相悖的先進技術要慎重,不能盲目選用。
2 系統匹配
城軌是一個技術密集的大系統,各子系統之間和各設備之間必須合理地有機地配合運轉,才能發揮出系統的效能。若不注意有機配合,不注意結構優化,盲目追求單個設備的先進,把先進的設備拼合起來,該城軌系統不一定是一個先進合理的系統。也就是說多花了錢沒辦成好事。
2. 1 系統的配置要與追求的目標相匹配
國際上城軌建設的目標大致可分為兩類:一類是吸引泛濫成災的小轎車私人交通,以改善城市擁擠的道路交通;另一類是快速、大容量地輸送乘客, 以改善城市慢速、擁擠的公共交通。前者是歐美發達國家追求的目標;后者是亞、非、拉發展中國家追求的目標。兩者均要求安全、可靠、準點,但前者側重考慮舒適、豪華、高水平服務,提高對私人小轎車的吸引力;后者則側重考慮大容量、低成本。前者在系統配置上注意突出舒適性的設備和提升服務水準的設備。如:車輛起動、制動控制必須平穩;車站和車輛都需設置空調,空調溫度的指標要高一些;殘疾人服務設施齊全,檔次要高;車輛座椅舒適宜人,一般采用橫向排列,車輛定員指標要小;車輛和車站的裝修必須豪華、氣派; 車站的安全設施齊全,一般考慮設屏蔽門;乘車的指導和宣傳資料齊全、充足。我國屬于發展中國家,系統配置在確保安全、可靠的前提下,注意突出簡單、實用、價廉。車輛定員標準可大一些,其超載能力要大;車站服務設施的標準可低一些;車站和車輛的裝修標準不要太高,只要能看得過去就行了。成本降低后,票價可定得低一些,可更多地為工薪族服務。我國的城軌只要做到安全、可靠、準點,其它標準比發達國家低一些,一樣會有市場。
2. 2 系統的選擇要與線路的特征相匹配
(1) 要與線路的容量相匹配
大容量的線路必須選擇鋼輪鋼軌的大系統; 中、小容量的線路選擇范圍較大,可選擇新交通系統、獨軌系統和鋼輪鋼軌系統。可根據財力、環境、技術基礎來選定其中的一種。
(2) 要與線路的參數相匹配
對于坡道較小、轉彎半徑較大的線路,可選擇一般的鋼輪鋼軌系統;對于有大坡道同時有急轉彎的中等容量線路,可選擇直線電機驅動的鋼輪鋼軌系統;對于坡道大而容量不大的線路,可選擇膠輪的獨軌或新交通系統。
(3) 要與線路的環境相匹配
對于旅游城市、旅游區和市中心區的線路,環境要求較高,應盡量選擇地下城軌系統,中、小容量的線路還可選擇對環境影響較小的獨軌和新交通系統;對于市郊和對環境影響要求不太高的線路, 可以考慮選擇高架或地面的鋼輪鋼軌系統。
2. 3 車輛的選型要與系統的要求相匹配
車輛是城軌系統的主要設備,其各方面的選擇與系統關系密切, 必須與系統各方面的要求相匹配。
(1) 車輛的型式和編組必須與客流相匹配
根據建設部頒布的標準,車型應根據線路單向運能來選定,車輛編組數應根據車型、單向運能和發車間隔計算而定。單向運能高的系統,應選擇A 型車(寬3 m , 長22 m) ,編組數也大一些;單向運能較高的系統,應選B 型車(寬2. 8 m , 長19 m) ,單向運能中等的系統,應選擇C 型車(寬2. 6 m) ,編組數也小一些。
(2) 車輛的速度必須和線路功能定位相匹配
線路的功能就速度而言可分為快線和普線。對于普線,車輛的最高速度一般定在80 km/h 就可以了;對于遠郊和城際間的快線,車輛最高速度可選擇在100～140 km/ h 之間。
(3) 車體材料必須和車輛所在城市的氣候環境相匹配
對于北方氣候干燥的城市,可選擇較為經濟的耐候鋼車體;對于沿海和南方氣候潮濕的城市,可選擇不銹鋼或鋁合金車體。
(4) 車輛的授電方式必須和車輛的速度相匹配
不同的車輛最高速度,對應有不同的接觸網型式。當車輛最高速度確定后,就要選擇相應的接觸網。
架空人字形簡單接觸網100 架空鋼體接觸導線100 架空單鏈型接觸網120 架空雙鏈型接觸網160 -200
2. 4 供電電壓要與系統容量和授電方式相匹配
(1) 供電電壓必須與系統容量相匹配
對于大容量的城軌系統,其車輛編組大、發車密度高,從供電系統上取流也大,直流可優先考慮選用1 500 V 供電,交流中壓可優先考慮選用35 kV 系統(ATP) 或聯鎖設備、自動閉塞、機車信號和自(33 kV) 或20 kV 系統; 對于中、小容量的城軌系動停車系統; 對于遠期行車間隔在2～3 min 的線統,其車輛編組小,從供電系統上取流也小,直流可路,可配置調度集中或列車自動監控系統(ATS) 、考慮選用750 V 供電,交流中壓可考慮選用20 kV 列車自動防護系統(ATP) ;對于遠期行車間隔小于或10 kV 系統,具體可通過方案詳細比較后選定。2 min 的線路, 宜配置完整的列車自動控制系統。
(2) 直流供電電壓必須和授電方式相匹配(ATC , 包括ATP 、ATS 和ATO) 。
授電方式制約著直流供電電壓的選擇。如用對于行車密度逐步提高的線路,為節約初期投架空接觸網授電,1 500 V 和750 V 兩種電壓均可資,又能滿足發展需要,開始可考慮配置較低級的選擇; 如采用接觸軌授電,為安全起見,一般選用信號系統,待運行10 多年、行車密度提高后再更新750 V 電壓供電。為先進的信號系統,還可選擇能不斷升級的信號系
統。
2. 5 信號系統的選擇要與行車間隔相匹配
以上所討論的城軌建設中的水平定位和系統根據建設部頒發的建設標準, 不同的行車間匹配兩個問題,是必須慎重對待的。只有處理好了隔,應選擇不同的信號系統。對于遠期行車間隔大這兩個問題,才能建設成功一個既符合城市客觀實于3 min 的線路,可配置調度集中、列車自動防護際又科學合理、協調運轉的城軌系統。
參 考 文 獻
1 金鋒. 從香港地鐵運作經驗看城市地鐵體制的發展. 城市軌道交通研究,1998 , (1) :22～25
2 梁廣深. 地鐵設計中幾個熱點問題的探討. 城市軌道交通研究,2002 , (2) :1～5
3 臺灣捷運白皮書. 4444 億的教訓.
