中低運量的新型城市軌道交通系統

陳 義 志

(中鐵第五勘察設計院集團有限公司，北京 102600)

1 概述

為引導地鐵的有序發展，國務院辦公廳申報建設地鐵、輕軌的條件如表1所示。

表1 國辦發[2018]52號文對申報地鐵輕軌的條件

從當前的現狀來看，大運量地鐵“苛刻”的5個建設條件和巨大的建設成本將很多城市“擋”在了“門外”。

2 城市軌道交通分類

根據CJJ/T 114—2007城市公共交通分類標準，將城市軌道交通分為地鐵、輕軌、單軌、有軌電車、磁浮、自動導向軌道、市域快速軌道。而中低運量的新型城市軌道交通系統主要有輕軌、中低速磁懸浮、單軌、現代有軌電車、直線電機輪軌交通等類型。

3 中低運量的新型城市軌道交通系統特點

中低運量的新型城市軌道交通的特點主要從客流等級和特征、環境條件、系統技術成熟度、運營可靠度、工程投資以及建設工期等方面綜合分析，其制式的選擇受國家的產業政策、城市的經濟實力、價值取向和文化傳統等因素的影響。

3.1 輕軌系統

“輕軌”與“地鐵”相對應，是一個相對概念，運量比地鐵要小。

輕軌系統具有如下特點：

1)工程造價相對較高。根據地形地貌，敷設方式可地下、高架和地面；采用地下的造價約為6億元/km～8億元/km，采用高架的造價約為2.5億元/km～4億元/km。

2)對客運量的應用范圍廣。可以適應2.5萬人次/h～5萬人次/h的大運量及1.5萬人次/h～3萬人次/h中運量的要求。

3)運行速度相對較高。平均旅行速度約為35 km/h～50 km/h；行車密度高。

4)有景觀影響和噪聲大的缺點。架空接觸網對景觀有影響；運行噪聲較大，目前正研究通過多種措施減少噪聲。

3.2 中低速磁浮系統

中低速磁浮交通是一種依靠磁懸浮列車轉向架懸浮系統及直線電機牽引系統實現無接觸和非粘著牽引抱軌運行的交通方式。

中低速磁浮系統具有以下特點：

1)工程造價相對較低。造價約為1.5億元/km～3億元/km。

2)爬坡能力強，轉彎半徑小，選線靈活。最小半徑可達100 m、最大坡度可達65‰。

3)運營與維修成本低。據統計輪軌交通的年運營維護成本是總投資的4.4%左右，而中低速磁浮年運營維修成本僅約總投資的1.2%。

4)性能安全可靠。因采用“抱軌運行”，不易發生脫軌事故，安全保障好。

5)低碳節能、噪聲低、無污染、綠色環保。

6)最適合的中運量、中速的城軌交通之一。最高速度可達到或超過120 km/h，最大運送能力單向可達3萬人/h。

7)具備全產業鏈完全自主知識產權。

3.3 單軌系統

單軌系統是一種車輛與特制軌道梁組合成一體運行的運輸系統，分為跨座式和懸掛式兩種。

單軌系統具有以下特點：

1)工程造價相對較低。造價一般約為1.5億元/km～3億元/km，懸掛式單軌造價比跨座式更低。

2)爬坡能力強，曲線半徑小。最大坡度可達60‰，最小半徑可達100 m。

3)中低運量城市軌道交通的典型。最高運行速度80 km/h，單向客運量跨座式單軌約為1萬人/h～3萬人/h，懸掛式單軌約為0.3萬人/h～1萬人/h。

4)運營維護成本較高。由于采用橡膠輪胎，摩擦阻力大，牽引能耗較大，從而增加運營費用。

5)對環保有一定影響。橡膠輪在運行中產生的橡膠粉塵對空氣環境有污染，膠輪回收利用存在一定問題。

6)基本實現國產化。

3.4 現代有軌電車系統

現代與傳統的有軌電車區別主要是車輛性能的提升改善。

現代有軌電車具有以下特點：

1)工程造價相對較低。純地面鋪設、信號優先(無專屬路權)的方式約為0.6億元/km～0.8億元/km；專屬路權的方式約1.5億元/km。

2)運輸能力一般。單向運能為0.3萬人次/h～0.6萬人次/h；采用專屬路權運能可達0.7萬人次/h～1萬人次/h。

3)車站布設形式及車輛編組靈活。可為中央式，兩側對稱式，單側布設式等三種形式。

4)多采用地面敷設方式，對地面交通有一定的影響，尤其是對道路資源緊缺和交通量較大的路段。

5)采用新技術和新材料，車體可實現100%低地板。

3.5 直線電機輪軌交通系統

直線電機輪軌交通系統是依靠電動機的定子產生的旋轉磁場使得其中的轉子轉動起來，再依靠傳動裝置將動力傳遞到車輪從而使列車獲得牽引動力。

直線電機輪軌交通系統特點如下：

1)工程造價相對較高。車輛造價較傳統旋轉電機車輛高出50%～60%。

2)運輸適應性強，編組靈活。單向高峰小時輸送能力最大可達3萬人次。

3)轉彎半徑小、爬坡能力強。最小半徑可達60 m，爬坡能力可達60‰～80‰。

4)能耗較高，運營維護成本高。直線電機的功率因數及效率較低，電能消耗較傳統旋轉電機高出約20%。

5)噪聲較地鐵、輕軌小。因無傳統的齒輪箱等機械傳動系統有利降低振動和噪聲。

6)核心部件技術需進口。

4 新型城市軌道交通的主要指標與應用

以上五種新型城市軌道交通均為中低運量系統，各系統的主要指標如表2所示。

表2 各種新型城市軌道交通系統主要指標表

從表2可以看出，輕軌與直線電機輪軌交通系統工程造價較高，有軌電車運輸能力存在一定的劣勢，性價比均較中低速磁浮、跨座式單軌要低。

以上中低運量的新型城市軌道交通系統在國內均有應用，如表3所示。

表3 中低運量的新型城市軌道交通在國內應用表

5 中低速磁浮與跨座式單軌主要指標分析

對中低速磁浮和跨座式單軌兩種軌道交通系統從主要經濟技術指標上進行對比，從表3可以看出中低速磁浮與跨座式單軌在工程造價、運輸能力、建設工期、爬坡能力、最小半徑等5項主要經濟技術指標上基本相同。

兩種軌道交通系統都適用于城市復雜的地形地貌環境，具有因地制宜的特點，從而有利的減少征地拆遷量，縮短建設工期與節省工程投資；另外結合重慶、蕪湖跨座式單軌和長沙、清遠中低速磁浮的實際造價指標，從總體上跨座式單軌與中低速磁浮造價相當。

6 結語

當前國家及各省市政府均大力支持城市公共交通的發展，鼓勵社會及民間資本采用多種模式參與城市公共交通設施建設，目前全國約140個城市人口在100萬人以上，而具備滿足申報地鐵建設條件的城市僅約30個，剩余的中小城市具備發展新型城市軌道交通的潛力，另外全國約有170多個5A級的旅游景區，中低運量的新型城市軌道交通系統是中小城市公共交通系統運輸與發展旅游的首選，是解決中小規模城市交通發展瓶頸的有效措施，在軌道交通市場中有很大的適用價值。