大漢陽現代有軌電車試驗線相關技術研究與應用

彭 浩

(中交第二公路勘察設計研究院有限公司 武漢 430056)

現代有軌電車是一種采用模塊化的有軌電車車輛、具有多種路權方式、與地面交通方式以平交為主的中運量城市軌道系統，其造價低、建設周期短，具有引導城市發展和疏解城市交通擁堵的作用[1]。作為一種新型綠色的公共交通方式，有軌電車具有節能環保、舒適安全、運營靈活、成本適宜的特征，適用于大城市軌道交通的延伸或補充，中小型城市的骨干交通或者旅游特色功能的線路制式[2]。

武漢市漢陽地區現代有軌電車試驗線工程是武漢市第一條現代有軌電車線路，于2017年7月建成通車，實現了武漢市有軌電車領域零的突破。該試驗線工程線路總長16.86 km，設車站23座(含預留站1座)，設車輛基地1座，占地面積約16.9 hm2。全線設控制中心1處，位于車輛段內，全線設置13座牽引變電所。本文基于武漢市大漢陽地區現代有軌電車試驗線工程，分析在其中成功應用的先進性、綠色性、創新性技術，提出有軌電車的先進設計理念和技術發展方向，以促進新型軌道交通系統技術在我國的發展。

1 先進性技術

1.1 注重與網絡內及其他交通方式換乘

本條已建成有軌電車線路可與線網規劃中的9條線路換乘，能充分發揮網絡的效應，提升服務效率。在終點車輪廣場站可與地鐵3號線沌陽大道站換乘，利用地下通道將有軌電車站臺和地鐵站廳直接聯通，通道兩端均設置樓扶梯，方便乘客換乘，實現了中運量系統與大運量系統的無縫銜接。

根據有軌電車運營靈活的特點，本線與線網中的多條線路共軌運營，其優勢為以較少的建設成本，實現更廣闊的服務區域覆蓋。同時在本線與其他規劃線的接入點處預留道岔，為互通運營預留必要的條件，且在遠期規劃線路實施時不影響本線的正常運營，確保安全。

車輛廠架修、運營調度中心等設施按網絡建設的理念，考慮了后建線路(T1、T2、T8)的資源共享，有效降低工程建設成本和運營成本。

1.2 采用超級電容供電技術

全線采用超級電容供電技術，實現了全線區間無架空線，解決了傳統供電方案中觸網立柱及導線對城市景觀的影響，其特點是僅需在車站位置設充電架，利用停站上、下客的時間完成對電容的充電，完成充電時間只需要20～30 s，景觀效果好，且相對其他無接觸網供電技術投資小[3]，有軌電車到站利用上下客時間充電示意見圖1。

圖1 有軌電車到站利用上下客時間充電

1.3 合理選擇列車編組

現代有軌電車基本均按照模塊化設計、編組靈活、拆裝迅速，能夠依據客流需要的實際變化提供靈活的運能保證，同時又能盡可能地減少浪費[4]。本線針對線路和客流的特點，合理選擇了列車編組，初期采用4模塊編組，近、遠期采用4模塊和4+4模塊聯掛混合運行，初近遠期列車編組見圖2。

圖2 初近遠期列車編組

該種編組形式靈活，有利于本線初期及日間客流低峰期運營，節約運營成本。有軌電車車站也同步預留近、遠期延長條件。

1.4 采用100%低地板現代有軌電車

本線采用100%低地板鋼輪鋼軌現代有軌電車，車廂內無臺階，方便乘客行走，避免踏空、磕碰等安全隱患，有軌電車車輛內部見圖3。

圖3 有軌電車車輛內部

列車運行最高車速70 km/h，結合信號優先技術，并和路口信號控制系統的信號互通，以保證有軌電車安全、快捷地通過路口，并保證其他車輛行人的安全，可為乘客提供快捷、高效、舒適的服務[5]。

為方便殘障人士乘坐本線，在站臺候車區設置無障礙提示盲道和緣石坡道連接過街設施和室外廣場，在無障礙乘客流線上設計盲道，體現以人為本的理念。

1.5 因地制宜選取斷面形式

本線除必要的節點橋以外，其余均為地面線，坡度起伏平緩，有效降低了工程建設成本和運營成本。

根據線位所在道路的實際情況分段采用路中或路側的斷面布置方案。如在車城西路、后官湖大道段考慮景觀及社會交通因素，采用路中布置，在全力三路路段考慮周邊建筑少、出入口少，采用路側布置，可避免道路改造工程，典型斷面布置示意見圖4。因地制宜的處理方式兼顧了景觀、功能與造價，達到和諧統一。

圖4 有軌電車典型斷面布置

1.6 頂推施工上跨國家級高速

有軌電車線路在跨越京港澳高速公路節點處采用了新建有軌電車跨線橋的方案，此橋是國內首座跨國家級干線高速公路的儲能式現代有軌電車橋梁，橋長395 m，位于既有的鳳凰大道橋北側，有軌電車上跨京港澳高速公路橋梁現場照片見圖5，對既有的鳳凰大道橋無影響。上跨高速公路的主梁為65 m跨的鋼箱梁，橋面寬8 m，采用頂推法施工，兩邊跨采用搭支架吊裝拼接。

圖5 有軌電車上跨京港澳高速公路橋梁

2 綠色技術

2.1 車輛基地上蓋綜合開發

本線設官蓮湖車輛基地1座，占地約16.9 hm2，采用了復合開發的整體設計方案。復合開發計劃分近、遠兩期實施，近期主要實施與有軌電車功能密切相關的廠庫、綜合樓、設備用房等建筑物，遠期主要實施沿街區域和基地上方的商業、辦公、公寓、配套用房等物業，車輛基地預留上蓋開發見圖6。

圖6 車輛基地預留上蓋開發

車輛基地采用上蓋綜合開發策略，充分利用城市土地資源，優化城市土地資源配置；在滿足有軌電車工藝和功能的前提下通過近遠期良好結合、業態復合組合的物業建設，提升車輛基地地塊的商業價值并切實打造了區域內的城市中心，在“產城一體”的模式中真正帶動區域發展。

2.2 綠化鋪裝打造城市綠色景觀帶

有軌電車以地面敷設方式為主，與道路系統共享資源，在有軌電車的建設過程中應與城市環境設計相結合，同步進行城市空間的整合，促使有軌電車與城市景觀的綜合效益最優化[6]。本有軌電車不僅僅是一條公交骨干線，同時也是一條生態線、綠色線。本條線路軌道間鋪以綠色草皮，充分發揮有軌電車軌道交通功能的同時，又充分彰顯城市文化與景觀特色，塑造城市名片，實現城市特色、交通、景觀的多元高度融合，有軌電車綠化效果見圖7。

圖7 有軌電車綠化效果

2.3 車站建筑節能環保設計

本有軌電車線路采用敞開式車站，電梯選用變頻自動扶梯及其他節能型產品。對有條件的車站頂棚采用光伏玻璃，白天充分利用自然采光并儲存太陽能源，夜晚用于車站照明并采用新技術節能型照明設備和照明方式，有軌電車車站見圖8。不同功能區采取不同照度標準，同時有效控制廣告用電量。從景觀、功能、環境、地質等要素考慮，減少車站體量，使車站環境體現出通透、輕巧和靈動的特點。

圖8 有軌電車車站

3 創新性技術

3.1 首次應用三開組合道岔

本線車城西路與沌陽大道交匯處的道岔為我國第一組自主研發的三開組合道岔，由第一轉轍器區域、第二轉轍器區域、復合轍叉區域、中間菱形區域、尾部菱形區域五大部分組成，包含4組轉轍器，16組合金鋼轍叉，有軌電車三開組合道岔見圖9。該道岔是現代有軌電車道岔中結構最為復雜，制造加工難度最大，幾乎涵蓋了現代有軌電車道岔中所有核心技術，是軌道交叉口迫切需要的一種道岔型式[7]。

圖9 有軌電車三開組合道岔

本條有軌電車成功應用的三開組合道岔，填補了我國在這一領域的空白，具有極其重大的意義。它開發了大量的新技術、新工藝、新工裝，為國內現代有軌電車道岔領域提供了技術儲備，徹底打破了國外道岔廠家在此類道岔領域的技術壟斷。

3.2 智能交通系統優化升級

由于原有公共交通路口信號控制方案無法適應現代有軌電車的優先通過需求，因此為保證有軌電車的運營效率，需要妥善解決如何在多重交通形式參與的道路上進行合理的信號配時、設計交通組織方案，將信息、通信、控制等技術集成應用與現代有軌電車系統的控制管理與應急保障，從而保證現代有軌電車的正常運營[8]。

針對以上難點，設計方提出的信號優先措施與交通組織模式在本工程獲得成功應用，使得有軌電車在單個交叉口處的延誤降低4 s，提高了有軌單車的運行效率，節省了運營成本，交叉口處有軌電車信號優先見圖10。同時建立了改進的優劣解距離法綜合評價模型，為信號控制方案優化提供精準信息。

圖10 交叉口處有軌電車信號優先

4 結語

大漢陽有軌電車試驗線的實施以“規劃協調、風險控制、節能環保、以人為本”為主線，服從城市總體規劃、體現城市公共交通服務功能、服從環境保護要求、體現客戶使用意圖。在相關技術研究與應用中堅持以人為本，人性化設計，集約利用土地資源，整合景觀設計，使得設計方案既符合城市規劃設計要求，又為市政發展預留充分的條件，同時提升軌道交通的服務水平，做到便捷、舒適的乘車條件，景觀設計和智能交通設計也為城市層次提升立下表率。

三開組合道岔的研發填補了多項有軌電車項目技術標準的空白，智能交通系統的優化升級為有軌電車的安全高效運行提供了理論支撐。