長治大峽谷旅游軌道系統制式選型研究

崔艷鷺

(軌道交通工程信息化國家重點實驗室(中鐵一院) 陜西西安 710043)

旅游軌道，是在當前“全民旅游、全季旅游、全域旅游”背景下，以軌道為載體，以產業為導向，引導和服務沿線及輻射區域旅游及相關產業發展，創造出具有“交通+旅游+N”特點的全新模式旅游產業項目[1]。

1 項目概況

長治太行大峽谷旅游軌道地處長治盆地和太行山南部地區的山西省長治市境內，行經長治市、壺關縣和平順縣，規劃全長約100.9 km，共三段，分別為:長治東至太行山大峽谷段，長63.9 km；太行山大峽谷至八泉峽至至川底段，長29.6 km；新城至八道水段，長7.5 km。

項目定位為長治市區至太行山大峽谷景區之間及景區內部的運輸和觀光通道，是國內第一條按照全產業鏈、全生命周期模式構建的旅游軌道項目。因其首創性、探索性特點，故其在行業內外具有很強的示范性和引領性[2-3]。

2 幾種適用于旅游軌道的系統制式特點

適用于旅游軌道的系統制式，按照車輛的驅動、支撐和導向方式，主要有普通輪軌系統、單軌系統、磁懸浮系統、齒軌系統等[4]。

2.1 普通輪軌系統

普通輪軌鐵路利用機車動力牽引觀光車輛運行，動力牽引方式包括內燃牽引和電力牽引，一般可攀爬的線路坡度約為20‰，出于制動安全性考慮，坡度設計不宜大于30‰。

2.2 單軌系統

單軌系統包括跨座式單軌、懸掛式單軌兩種[5]。

(1)跨座式單軌，屬于中運量交通，適用于城市交通干線、延伸線、郊區線、聯絡線以及地形復雜、坡度大、半徑較小的線路。

(2)懸掛式單軌，適用于中低運量的城市軌道交通，目前只在德國、日本等少數國家有應用實例。

2.3 磁懸浮系統

磁懸浮列車按系統可分為常導型磁浮列車和超導型磁浮列車，按速度等級及載客量可分高速、中低速磁浮列車和小型磁浮列車等。小型磁浮列車最高速度一般為80～90 km/h，適用于中低運量的城市軌道交通。

2.4 齒軌系統

齒軌鐵路在普通輪軌的軌枕上另外設置一條特別的齒條，通過與機車上配備的一個或多個齒輪嚙合，幫助機車克服粘著力不足問題，甚至可以使列車在坡度達480‰的陡峭斜坡行使，一般坡度越大編組越小。其特點主要有，齒軌鐵路的攀斜能力雖不及纜索制式，但可以建成更長、更復雜的路線。特別是通過齒軌與粘著組合驅動，可以使平地及登山鐵路結合，實現乘客無換乘[6]。齒軌鐵路坡度大，適應能力強，能很好地適應山區鐵路的需要。加大坡度可縮短展線長度，減小橋隧比例，縮短建設工期，節約建設成本[7-8]。在山地景區具有獨特優勢，適宜觀光旅游，經濟效益較好。

2.5 不同系統制式的適應性分析

不同軌道交通系統制式存在不同特點和適應性，選型研究過程中，需考慮的主要因素包括:地形條件、爬坡能力、建設成本、運行速度、運輸能力等方面[9]。

(1)地形條件及爬坡能力方面。普通輪軌系統依靠輪軌粘著力牽引列車前進，線路坡度一般不超過30‰。齒軌可有效解決輪軌粘著力不足的問題，其最大坡度可超過400‰，新近研發的齒軌系統，其車體可同時在齒軌線路和粘著線路運行。其中齒軌線路最大坡度可達到250‰[10]，粘著線路段最大坡度可達到35‰；磁懸浮系統、單軌系統具有爬坡能力強及轉彎能力強等特點，其最大坡度可達到70‰左右。

(2)建設成本方面。旅游軌道交通工程投資大，且投資與線路工程設置方式(路基、橋梁、隧道)緊密相關。研究同等規模及相近設置方式線路，磁懸浮系統及單軌系統建設費用較高，齒軌系統及普通輪軌系統建設費用較低。

(3)列車運行速度方面。對比目前國內外旅游軌道不同制式運營情況表明:普通輪軌系統速度約為80～120 km/h，中低速磁懸浮列車速度約為100 km/h，有軌電車80 km/h，單軌鐵路速度約為70 km/h，齒軌鐵路粘著線路段約80 km/h，齒軌線路段約為10～30 km/h。

(4)系統運輸能力方面。中低速磁懸浮系統一般載客量不大，且編組輛數受限。普通輪軌系統、齒軌系統、單軌系統，通過動力機車牽引列車前進，可通過車輛編組有效解決運能需求。

根據以上分析研究，各種軌道交通制式系統主要特征分析見表1；運輸能力、運行速度、工程投資、環境影響(噪聲、振動)等方面的技術比較見表2[11]。

表1 不同制式系統特征對比

表2 不同制式系統技術經濟指標對比

3 項目特點、選型原則

3.1 項目特點及要求分析

本項目作為長治市區至太行山大峽谷景區之間及景區內部的運輸和觀光通道，主要承擔太行山大峽谷自然景區的觀光客流，呈現明顯的淡旺季及早晚高峰特征。為提高項目經濟效益，本項目盤活利用既有廢棄西安里鐵路。在進入峽谷景區后，新建段落沿溝谷進行，沿線區域分布有國家級公園、風景區7處，項目在景區內建設運營，對景區景觀及環境保護要求高。沿線特殊地質地貌、旅游觀光的獨特體驗，對線路條件和車輛設備在性能、創意等方面，提出有別于傳統運輸型軌道交通的獨特要求。

3.2 系統選型原則

根據國內外旅游軌道系統選型的經驗，結合國內政策、項目實際、發展理念以及現有的車輛技術標準，提出系統選型的主要原則:

(1)滿足線路功能性需求原則；

(2)滿足項目可行及可持續發展的經濟性原則；

(3)滿足環境保護的環境友好性原則；

(4)滿足觀光體驗的創新創意性原則；

(5)滿足旅游安全的可靠性性原則。

4 本項目系統選型確定

4.1 長治東站至太行山大峽谷段

客流方面，本段主要由長治市與大峽谷景區間的游客和沿線的市域客流構成，研究測算游客量初、近、遠期分別為66、106、196萬人次/年，市域客流量初、近、遠期分別為2、3、4萬人次/年。功能方面，本段是串聯長治市區至長治太行山大峽谷沿線景點及產業的紐帶。軌道車輛自身是一種旅游產品的同時，也具有一定的公共交通服務功能，軌道制式選擇要體現旅游和公共交通功能的協調兼顧。成本方面，盤活既有廢棄鐵路，充分發揮降低項目建設成本方面的顯著優勢。

綜上分析，本段通道上既有西安里鐵路長達50 km左右，必須充分利用，而且本段具有一定的公共交通服務功能，需要有一定的速度保障，同時沿線地形相對較為平緩，齒軌系統不適合，而單軌和磁浮系統雖功能可行，但不利于對既有資產盤活利用。因此本段適合選擇普通輪軌系統。

4.2 太行山大峽谷至八泉峽至川底段

該段是本項目重要的旅游線路與旅游產品，線路長約30 km，沿線地勢陡峻、山巒疊嶂、峽谷縱橫、絕壁高懸，自然坡度一般大于50‰。本項目客流主要由大峽谷景區間的游客構成，客流量初、近、遠期分別為220、307、384萬人次/年。本段系統選型應突出對項目功能定位適合性、對環境保護好等特點，充分體現旅游產品的屬性。在適應性方面，本段地勢高峻，溝壑縱橫，高差大，60‰以上坡度適應地形較好，單軌系統及齒軌系統具有較強適應性。體驗性方面，乘坐相關交通工具的最佳體驗時間為40 min左右，齒軌系統旅速較慢不適宜。懸掛式單軌車輛創意豐富，能充分增強游客游覽體驗。景觀協調性方面，本段經過眾多核心景區，工程建設應突出融合自然風景，減少對地塊切割、景觀破壞。

結合以上要求特點，本段采用懸掛式單軌對景觀資源開發的適應性較強，觀光效果和體驗效果較好，與沿線景觀契合度高，對游客吸引力最大。同時工程方案可實施性強，工程投資規模適中，具有較顯著的優勢。綜合考慮本次研究本段暫推薦采用懸掛式單軌。

4.3 新城至八道水段

本段是長治往平順方向旅游線路的重要組成部分，能夠很好地完善太行山大峽谷景區的交通基礎設施。

線路長約7.5 km，沿線為典型的山區峽谷地貌，海拔高差310 m，直線距離僅5.6 km，自然坡度55‰，所在地區地勢高峻，溝壑縱橫，高差大，線路縱斷面見圖1。本項目客流主要由長治東至八道水間的游客構成，客流量初、近、遠期分別為27、44、81萬人次/年；本段線路是一條連接景區內外的交通基礎設施軌道，需要有很好的旅游屬性和一定交通屬性。

圖1 新城至八道水段線路縱斷面示意

選擇大坡度對地形適應較好，齒軌系統可適應度最大，有軌電車次之，普通輪軌系統最小。有軌電車和雙制式齒軌，在節約用地，減少商用地塊切割、景觀破壞和融入自然等方面較優。普通輪軌系統，大量展線和路基地段對現有景區地塊切割和景觀破壞嚴重。受適應性不同影響，線路方案需根據不同制式做較大調整，通過多方面研究，有軌電車投資最省，齒軌次之，普通輪軌系統工程投資最大。隧道對旅游軌道交通游客景觀體驗性影響較大，齒軌方案隧道最少，有軌電車次之，普通輪軌系統隧道最長。采用不同坡度限制，線路走向方案見圖2。采用不同坡度，線路方案區別較大，對投資產生較大影響。

圖2 新城至八道水不同制式線路方案示意

本段采用雙制式齒軌對線路前后接續性較好，齒軌段可增加游客的體驗性，對游客有一定吸引力。工程方案可實施性較強，工程投資適中。通過多方面對比分析，雙制式齒軌在本段適應性及線路前后接續性方面優勢明顯。綜合考慮本次研究本段推薦采用齒軌制式。

在系統制式與選型總體確定后，為更好適應本項目建設的實際，仍需要對本項目所選相關車輛進行必要的適應性改造。包括但不局限于機車功率、啟動制動性能、車輛尺寸及定員、車型外觀及內部布局等。

5 結束語

本文在對比分析不同制式系統特點的基礎上，以長治大峽谷旅游軌道項目為例，對不同制式系統適應性進行深入分析，結合項目特點確定了針對不同段落分別采用輪軌式、懸掛式單軌、雙制式齒軌的系統選型方案。通過建立選型原則和對比分析結構，為今后旅游軌道方案研究和系統制式選擇提供了重要思路和參考。