關(guān)于城市軌道交通中小運量系統(tǒng)制式選擇研究

張昆

摘要：針對三四線城市發(fā)展?fàn)顩r，國家相應(yīng)政策的出臺，為緩解中心城區(qū)的交通擁堵狀況，提高公共交通服務(wù)水平，帶動沿線經(jīng)濟發(fā)展，軌道交通建設(shè)尤為重要。以通遼市軌道交通1號線為例，從城市空間發(fā)展、人口、經(jīng)濟等方面出發(fā)，在城市總體規(guī)劃和綜合交通規(guī)劃的前題下，橫向比選中低運量軌道交通制式，提出適應(yīng)于通遼市軌道交通的合理制式系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：城軌;中小運量;改造設(shè)計

1 項目背景

1.1 城市概況

通遼市位于內(nèi)蒙古自治區(qū)的東部，東與吉林省接壤、南與遼寧省毗鄰，西與赤峰市、錫林郭勒盟交界，北與興安盟相連，總面積59535km2。通遼市地處東北工業(yè)區(qū)、環(huán)渤海經(jīng)濟圈和我國西部地區(qū)結(jié)合部，是沿海發(fā)達地區(qū)輻射內(nèi)蒙古的重要轉(zhuǎn)接點。自2005年至今，通遼市啟動遼河以北新城區(qū)建設(shè)工作，確立了城市向北跨河發(fā)展態(tài)勢，目前已形成沿西遼河南北兩岸發(fā)展基本格局。

通遼市2018年全市常住人口313.32萬人，結(jié)合第六次人口普查資料，通遼中心城區(qū)人口常住人口56.6萬人。根據(jù)通遼市城市總體規(guī)劃，通遼中心城區(qū)遠期2030年城市人口規(guī)模將達到110萬人，遠景2050年城市人口為140～150萬人，存在巨大的交通需求。

2018年，全市完成地區(qū)生產(chǎn)總值（GDP）1301.6億元，按可比價格計算，比上年增長4.1%。全市一般公共預(yù)算收入75.49億元，與上年相比增加5.03億元，增長7.13%。

1.2 通遼市軌道交通發(fā)展總體政策

優(yōu)先發(fā)展城市快速軌道交通，逐步建立以南北快線為核心，常規(guī)線路為基礎(chǔ)，市郊鐵路、城際快軌為輔助的便捷、高效的都會區(qū)軌道交通運輸網(wǎng)，形成支持并引導(dǎo)城市發(fā)展的TOD（以公共交通為導(dǎo)向的開發(fā)）、SOD（以社會服務(wù)設(shè)施建設(shè)為導(dǎo)向的開發(fā)）模式，結(jié)合常規(guī)公交的發(fā)展，促進城市發(fā)展向公共交通依賴型轉(zhuǎn)變，推動城市空間拓展與人口疏散。

1.3 通遼市軌道交通前期工作

根據(jù)通遼市規(guī)劃局、中國城市建設(shè)研究院完成編制的《通遼市城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃》，遠期城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃由5條線組成，線路總長97.1km，線路間換乘車站6處，軌道線網(wǎng)密度為0.58km/km2。

其中通遼市中心城區(qū)軌道交通1號線，全線共設(shè)站27座，線路全長27.3km，分別為地面站和高架站，其中3座換乘站，平均站間距為1.1km。線路北起于雙泡子，南至機場。線路走向：創(chuàng)業(yè)大道～老哈河大街～霍林郭勒路～和平路～南順大街～道德路～民航路，是線網(wǎng)中縱貫?zāi)媳钡囊粭l主干線，其加強西遼河兩岸的客運聯(lián)系，串聯(lián)了新老城區(qū)兩個城市中心，同時聯(lián)通通遼市火車站和機場這兩大城市交通樞紐，適應(yīng)通遼市主城區(qū)主要客流方向。

1號線工程的建成，對貫通主城區(qū)南北，改善城市交通緊張局面，構(gòu)建城市結(jié)構(gòu)，促進城市發(fā)展，帶動城市經(jīng)濟，減少汽車尾氣和噪聲對環(huán)境的影響，節(jié)約能源，保護環(huán)境，安全、綠色、便捷、舒適出行，實現(xiàn)城市總體規(guī)劃，實現(xiàn)通遼市未來可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略是十分必要的。

2 選型原則

2.1 必須符合國家政策法規(guī)和相關(guān)規(guī)范要求。

2.2 必須適應(yīng)線網(wǎng)的運營條件，運輸能力滿足遠期高峰小時的運量要求，并留有適當(dāng)儲備和發(fā)展余地。

2.3 車輛應(yīng)適應(yīng)線網(wǎng)的線路特征，以及通遼市的氣候和環(huán)境條件。

2.4 車輛車體材料、空調(diào)系統(tǒng)及電氣設(shè)備應(yīng)滿足本地區(qū)的氣候和自然條件。

2.5 列車最高運行速度應(yīng)滿足規(guī)劃速度時間目標(biāo)要求，并考慮經(jīng)濟運營的需要。

2.6 車輛應(yīng)符合技術(shù)成熟、安全可靠、外形美觀、乘坐舒適的要求。取得技術(shù)先進和經(jīng)濟合理的最佳平衡，并便于使用和維修。

2.7 選型應(yīng)充分考慮我國的國情，在引進關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備的同時逐步提高國產(chǎn)化率，滿足國家對車輛國產(chǎn)化率的要求。

2.8 選型應(yīng)綜合考慮整個城市線網(wǎng)車輛選型的規(guī)劃和協(xié)調(diào)，實現(xiàn)線網(wǎng)資源的最大共享和利用。

2.9 近遠結(jié)合：嚴(yán)格控制初、近期投資規(guī)模，同時，又要預(yù)留將來發(fā)展的條件;既考慮基建成本，又考慮運營成本。

3 系統(tǒng)制式選型分析

3.1 系統(tǒng)制式對比

目前，國內(nèi)外采用的軌道交通系統(tǒng)有地鐵系統(tǒng)、輕軌系統(tǒng)、單軌系統(tǒng)、有軌電車、磁浮系統(tǒng)、自動導(dǎo)向軌道系統(tǒng)和市域快速軌道系統(tǒng)等。具體參見各種軌道交通系統(tǒng)制式主要指標(biāo)對比如表 3-1：

根據(jù)市軌道交通1號線客流預(yù)測結(jié)果，主要線路遠期高峰時間單向客流超過1萬人次/h，屬中運量和中低運量范疇，輕軌、跨座式單軌、APM、磁懸浮和現(xiàn)代有軌電車均能夠滿足遠期預(yù)測客流的運輸需求。

4 普通輪軌系統(tǒng)

普通輪軌系統(tǒng)是城市中大容量的快速軌道交通系統(tǒng)，是解決城市中心區(qū)道路擁堵問題最有效的交通工具，是目前世界上應(yīng)用最為廣泛和最成熟的城市軌道交通模式。普通輪軌系統(tǒng)具有如下特點：

4.1 技術(shù)成熟、可靠，國內(nèi)擁有40年的運營經(jīng)驗。

4.2 線路鋪設(shè)方式靈活，根據(jù)地形條件，既可以全部建于地下，也可以采用地下、地面及高架相結(jié)合的方式，以節(jié)約工程投資。

4.3 對客運量的適應(yīng)范圍廣，通過選取不同的車輛編組型式，既可以滿足4.5～7萬人次/小時的高運量要求，也可以適應(yīng)2.5～5萬人次/小時的大運量及1～3萬人次/小時中低運量的要求。

4.4 車輛價格較低，國產(chǎn)化率高，經(jīng)濟實用。

4.5 電機及傳動裝置噪聲、振動較大。隨著人們生活水平的提高，這個問題將越來越受到重視。

5 跨座式單軌

跨座式單軌交通系統(tǒng)（實例重慶跨座式單軌3號線），采用膠輪和混凝土梁作支撐和軌道，屬于膠輪地鐵系統(tǒng)的一種。與傳統(tǒng)的鋼輪鋼軌系統(tǒng)相比，一般情況下單軌交通具有以下優(yōu)缺點：

5.1 建設(shè)工期短，建設(shè)費用較低，僅為地鐵（地下敷設(shè)方式）的1/3—1/2。

5.2 爬坡能力強、轉(zhuǎn)彎半徑小，對復(fù)雜地形的適應(yīng)能力強，有利于在城區(qū)布設(shè)。

5.3 噪聲振動較小（低發(fā)車間隔條件下），遮擋日光較少（不布設(shè)疏散通道條件下），有利于保持安靜美觀的城市環(huán)境。

5.4 墩柱占地面積少，空間體形小，結(jié)構(gòu)體型較輕巧。

5.5 單軌交通由于其特殊的結(jié)構(gòu)，同時具有無法避免的不足之處：

5.6 牽引能耗大，日本單軌能耗較軌道交通平均值高出12%，重慶2號線單軌能耗較1號線地鐵系統(tǒng)高出39%。

5.7 橡膠輪胎較鋼輪鋼軌承載能力低，致使膠輪使用壽命低、換輪頻繁，并增加了粉塵污染。

5.8 易落物危及安全，應(yīng)急救援和冬季抗冰雪困難。

5.9 車輛、軌道梁和道岔結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運營維護難度高。

6 APM旅客捷運系統(tǒng)

APM旅客捷運系統(tǒng)（廣州軌道交通APM線），該系統(tǒng)也稱為自動導(dǎo)軌快捷運輸系統(tǒng)（AGTS），是一種無人自動駕駛、立體交叉的大眾運輸系統(tǒng)。具有以下優(yōu)缺點：

6.1 全自動無人駕駛，全自動信號系統(tǒng)，乘客出行主導(dǎo)自助化服務(wù)。

6.2 膠輪單軌設(shè)計，電力牽引，爬坡能力強、加減速度大、轉(zhuǎn)彎半徑小。

6.3 走形系統(tǒng)采用膠輪結(jié)構(gòu)，振動小，乘坐安靜;導(dǎo)向系統(tǒng)經(jīng)特殊處理.有效降低了噪音。

6.4 系統(tǒng)設(shè)計更加人性化，行駛安全性高。

6.5 外形美觀，運營時間長，運營經(jīng)濟、快捷。

6.6 走行面精度要求苛刻，調(diào)高困難，地面線軌道不能綠化，主要用于短途接駁，長大線路乘坐舒適性（車內(nèi)振動及噪聲）較差，均為成套專利技術(shù)。國產(chǎn)化率一般，造價高。輪胎受冰雪天氣影響較大，需設(shè)置軌道加熱裝置。橡膠輪胎磨耗大，維護費用較高。橡膠磨損污染環(huán)境。

7 現(xiàn)代有軌電車

城市有軌電車作為實現(xiàn)線網(wǎng)規(guī)劃的一種制式，分為傳統(tǒng)有軌電車和現(xiàn)代有軌電車，傳統(tǒng)有軌電車運量無法滿足通遼市遠期客流需求，下面僅對現(xiàn)代有軌電車進行分析：

7.1 適合0.6～1.5萬人/h，彌補軌道交通與傳統(tǒng)有軌電車、常規(guī)公交之間中低運量需求。作為特大城市、大城市大運量軌道交通的補充，實例：蘇州高新區(qū)有軌電車1號線，全線長25.76km，采用有軌電車系統(tǒng)，共設(shè)車站14座，其中2座車站為地下站，其余為地面站，大致呈東西走向，東起西洋山站，南止于獅子山站，是國內(nèi)單線運營最長的有軌電車線路。

7.2 可作為中小城市的骨干公共交通線路，實例：淮安有軌電車一期工程線路，全長20.07千米，全部為地面線，共設(shè)置14座車站，全部為地面車站;采用4節(jié)編組列車。起于體育館站，串聯(lián)了清河區(qū)、經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)、生態(tài)新城和淮安區(qū)四個組團，止于南門站。

7.3 作為特色公共交通的一種新形式，如：鷹潭龍虎山旅游線路。

7.4 國內(nèi)外已經(jīng)成功運營多年，技術(shù)成熟，國產(chǎn)化率較高。

7.5 工程建設(shè)成本低，工期短，建設(shè)條件靈活：最小轉(zhuǎn)彎半徑30m，爬坡60‰，適應(yīng)各種工程條件;車輛編組靈活：根據(jù)不同階段的客流需求，可增加車輛編組。

7.6 節(jié)能環(huán)保、形象美觀，無排放，噪音低。流線車型，定制樣式，提升城市品質(zhì)，是引導(dǎo)城市發(fā)展（TOD）的重要途徑，有效推進土地開發(fā)和集約化的發(fā)展。

7.7 占用地面空間資源，速度慢，運能較低。

7.8 運行環(huán)境的限制：

7.8.1 道路資源的限制：既有道路寬度不能拓寬，道路交通負荷已接近飽滿，敷設(shè)有軌電車對現(xiàn)有交通方式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變較大。

7.8.2 道路交通的限制：道路交叉口是道路通過能力控制點，信號優(yōu)先通過是限制條件。

7.9 運行能力的限制：

7.9.1 列車長度的限制：列車長度是提高運能措施之一，但對路口影響通過的時間，一般限制在兩輛連掛，不能隨意加長。

7.9.2 運營速度的限制：即使在區(qū)間線路獲得專用道路權(quán)，但在路口均為平交道口，仍然需要限速通過，或行車與信號的不“配合”而延誤。

7.10 發(fā)展趨勢：

國務(wù)院關(guān)于城市優(yōu)先發(fā)展公共交通的指導(dǎo)意見（國發(fā)[2012]64號），科學(xué)研究確定城市公共交通模式，根據(jù)城市實際發(fā)展需要合理規(guī)劃建設(shè)以公共汽（電）車為主體的地面公共交通系統(tǒng)，包括快速公共汽車、現(xiàn)代有軌電車等大容量地面公共交通系統(tǒng)，有條件的特大城市、大城市有序推進軌道交通系統(tǒng)建設(shè)。

目前國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀，運營（截止2019年9月）：15個城市，28條線路，總運營380.5km，工程長度330.6km。在建（截止2019年9月）：17個城市，20條線路，總里程357.2km，實際推進情況不一。

8 國家軌道交通項目的審批分類制度

2018年7月13日，國務(wù)院官方網(wǎng)站正式發(fā)布了《國務(wù)院辦公廳關(guān)于進一步加強城市軌道交通規(guī)劃建設(shè)管理的意見》國辦發(fā)[2018]52號文，其基本原則是，“量力而行，有序推進。因地制宜，經(jīng)濟適用。銜接協(xié)調(diào)，集約高效。嚴(yán)控風(fēng)險，持續(xù)發(fā)展等。”同時嚴(yán)格建設(shè)申報條件，地鐵主要服務(wù)于城市中心城區(qū)和城市總體規(guī)劃確定的重點地區(qū)，“申報建設(shè)地鐵的城市一般公共財政預(yù)算收入應(yīng)在300億元以上，地區(qū)生產(chǎn)總值在3000億元以上，市區(qū)常住人口在300萬人以上。引導(dǎo)輕軌有序發(fā)展，申報建設(shè)輕軌的城市一般公共財政預(yù)算收入應(yīng)在150億元以上，地區(qū)生產(chǎn)總值在1500億元以上，市區(qū)常住人口在150萬人以上。報建地鐵、輕軌線路初期客運強度分別不低于每日每公里0.7萬人次、0.4萬人次，遠期客流規(guī)模分別達到單向高峰小時3萬人次以上、1萬人次以上。”

9 通遼市軌道交通車輛選型

根據(jù)初步分析比較，輕軌、跨座式單軌、APM、磁懸浮和現(xiàn)代有軌電車均能夠滿足遠期預(yù)測客流的運輸需求。

根據(jù)通遼市城市特點、人口規(guī)模和經(jīng)濟發(fā)展水平，結(jié)合國辦發(fā)[2018]52號文，為提升城市公共交通供給質(zhì)量和效率、緩解城市交通擁堵、引導(dǎo)優(yōu)化城市空間結(jié)構(gòu)布局、改善城市環(huán)境，可選擇現(xiàn)代有軌電車系統(tǒng)。

現(xiàn)代有軌電車具有技術(shù)成熟，建設(shè)工期短，建設(shè)費用低，爬坡能力強，轉(zhuǎn)彎半徑小，車輛編組靈活，噪音振動較小，環(huán)境污染小，造型美觀等優(yōu)勢，可適應(yīng)通勤、游覽的客流需要。同時，也能夠滿足本線環(huán)境景觀及線路功能定位對系統(tǒng)的要求。

參考文獻：

[1]沈景炎.城市軌道交通多種制式的特征與評價大綱.城市軌道交通研究2003

[2]許瑩.中低運量城市軌道交通系統(tǒng)制式選擇研究.北京交通大學(xué)2014

[3]孔令洋.城市軌道交通系統(tǒng)型式選擇研究.北京交通大學(xué)2009

[4]康文峰，李蒼楠，王濤. 現(xiàn)代新型城市軌道交通系統(tǒng)淺析.現(xiàn)代有軌電車技術(shù)2012