轻轨交通系统在我国的应用前景

冯爱军 魏 运，2

(1.北京城建设计研究总院有限责任公司 北京 100037;2.东南大学ITS研究中心 南京 210096)

1 发展历史

城市轻轨交通的历史可以追溯到19世纪末期，19世纪80年代德国制造了第1辆有轨电车，随后作为城市主要的交通工具被广泛应用［1］。轻轨交通主要经历了大规模兴建、逐步被拆除、又被重新重视3个重要的阶段。20世纪20年代，美国的有轨电车线路就达到了25 000 km［2］。到30年代，欧洲、日本、印度和我国的有轨电车也有了很大发展，如上海、北京、沈阳、大连等城市都相继出现了有轨电车。但旧式有轨电车运行在城市道路中间，速度慢，正点率低，而且噪声大，加速性能低，乘客舒适度差，由于没有良好的替代工具，当时仍被当做公共交通的骨干。

随着汽车工业的迅速发展，小汽车方式走行灵活、快速、舒适的优势是老式有轨电车无法比拟的，私人小汽车的数量在西方国家急剧增长，小汽车逐步替代了有轨电车的功能，城市管理者们开始纷纷拆除有轨电车线路［3-4］，很多城市进入了小汽车时代。然而，汽车数量的过度增加，又使城市交通出现了新问题，如交通堵塞、车速下降、空气污染、噪声严重和停车困难等。

20世纪70年代后，由于能源危机、环境污染、交通拥堵等问题，迫使世界上的许多发达国家开始重新思考将公共交通作为城市交通的发展重点。为满足城市公共交通客运量日益增长的需求，利用现代技术改造了旧式有轨电车，提高其技术水平和服务质量，出现了现代化技术很高的轻轨交通系统，这种美观环保、性能先进、乘坐舒适、低运营成本的轻轨系统又重新进入了交通决策者的视线。石油价格的快速上涨更促使人们重新认识到地面轻轨的优越性［5］。根据对12个国家的城市轨道交通情况统计［2］，其中建设地铁的城市57个，线路长度4 996 km，而建设轻轨的城市有317个，轻轨线路总长达到11 298 km，轻轨交通所占比例平均高达69%(详见表1)。

由于轻轨交通系统运量大、速度快、污染轻、能耗少、建设成本低、安全性高等优点，其在城市客运中的地位也逐步提高［6］。在改善这些城市公共交通出行条件的同时，也有效缓解了人口与交通资源、汽车与交通设施之间的紧张关系。经过近百年的发展历程，国外轻轨交通已经发展到一个新的层次，各项技术已经成熟，在轻轨车辆、列车网络、信号系统、车辆控制、转向架技术、制动系统、集成技术等方面已形成了较完善的技术体系。我国的轨道交通发展经历特殊，在经历了老式有轨电车的发展阶段后，直接进入了地铁建设时代，一直忽视轻轨交通的建设。直到现在，国内对轻轨交通的认识还处于概念的模糊阶段。“十一五”期间，虽然我国研制出一辆100%低地板轻轨车辆，但仅仅是试验样车，仍处于调试和试验阶段，在轻轨交通系统的工程化、产业化方面还有很长的路要走。

表1 一些国家的城市轨道交通情况

2 轻轨交通系统特征

2.1 轻轨的理解

轻轨名称是在1978年3月布鲁塞尔召开的第1次国际轻轨交通委员会上提出的，称为Light Rail Transit，即轻轨交通，简称“轻轨”(英文缩写 LRT)［7-8］。国际公共交通联合会(UITP)曾为轻轨定义，认为轻轨交通车辆施加在轨道上的荷载重量相对于干线铁路和地铁的荷载来说比较轻，因而称之为“轻轨”。笔者认为，轻轨是在传统有轨电车的基础上发展而来的，包括中低运量级别的城市轨道交通系统，涵盖现代有轨电车，其运量为单向高峰小时0.5万～2.5万人次。因此，轻轨系统至少可以分为低运量系统和高运量系统，系统类型多样，在不同的线路，其运能、车辆选型、线路敷设方式、路权、信号、旅行速度等都不尽相同，是一种介于地铁和公共汽车之间的系统制式。

2.2 主要技术特征

轻轨是一种集多专业先进技术于一身的系统工程，在信号自动控制和集中调度配合下，能快速、安全地完成中低运量的旅客运输任务。轻轨交通系统的主要技术特征见表2。

表2 轻轨交通系统的主要技术特征

2.3 优势分析

轻轨交通属于中低运量交通模式，适应范围为单向高峰小时0.5万～2.5万人次，填补了公共汽车与地铁运量间的空白。环境友好型的开放式地上轻轨交通系统，建设成本低廉、建设周期短，具有运行速度快、舒适度高、安全性好、可达性高、用地省、能耗低、环境友好等优点［7，9］，可结合城市改造，提升公共交通的吸引力，是一种环保高效的中低运量城市轨道交通系统，在国外发达城市得到大量应用。与地铁相比，轻轨交通具有以下突出优点:

第一，造价低，建设周期短，可以降低高昂的地铁建设风险。轻轨系统相对于地铁工程简单，系统设备简单，造价低，建设费用约为地铁的1/3。投入少，建设周期相对较短，运营成本低。而地铁系统建设成本高昂，生命期内运营成本又是建设成本的2到3倍，因此轻轨系统可以避免地铁高价建设的风险，保证城市的可持续发展。

第二，节能节地，噪声低，污染轻。轻轨交通使用电力牵引，属于“绿色低碳”可持续的交通方式，使用降噪消声技术，降低运行噪声，噪声比道路上的机动车交通要低5～10 dB，不会对周边环境产生太大影响。轻轨地面车站能耗约为地铁系统的1/10，综合电耗小于地铁的一半。车辆段布置灵活，模块化维修，占地面积约为地铁车辆段的1/3～1/4。

第三，系统灵活，具有很强的地形和环境适应性。轻轨列车解编灵活，能够根据需求灵活编组。可以连挂不同数量的车辆，配以灵活的发车频率，这就使得轻轨系统拥有十分宽泛的运能范围，单向可适应从0.5万～2.5万人次/h的宽泛客流需求。系统爬坡能力强，曲线通过性能好，能够适应较差的线路条件，轻轨的平面、纵断面等线路技术参数低于地铁，能很好地适应地形和环境，土建工程量和征地拆迁及管线改移等费用较少。轻轨车辆具备较高的驾驶性能，起动加速度大，能够适应开放运行环境下的频繁加减速的需要。

第四，景观和谐，可作为城市景观。轻轨车辆特别是100%低地板轻轨车辆比较人性化，客室地板面低，只需要很低的站台，方便老人和小孩上下车。通过对车辆的个性设计，可以彰显城市个性，缓解城市景观的单调，增强城市的动感，生态地面轨道与城市绿化相结合，凸显城市和谐之美。

表3对比了轻轨与地铁系统的主要特征，说明轻轨系统的优势所在。

3 系统应用需求及前景分析

3.1 满足我国建设低碳城市的城镇化发展战略

现阶段我国正处在城镇化发展的关键时期，城镇化进程不断加快，每年以1%左右的速度快速增长，预计到2020年城镇化水平将达到60%左右［10］。我国的二、三线城市将成为城镇化发展的重点，而轻轨交通能适应城市人性化、宜居的发展需求，满足大部分二、三线城市或大城市区域对提升公交水平的需求，为建设低碳城市、实现城市功能的改造升级提供有效的解决手段。法国的斯特拉斯堡市为了改善城市交通状况［5，11］，曾从1994年开始禁止小汽车进入市中心区，使市中心成为轻轨交通、自行车和步行者的天下，20年时间，市民对轻轨的支持率由50%上升到95%，至今斯特拉斯堡仍然是轻轨交通应用的榜样。图1为斯特拉斯堡市和勒芒市轻轨建设前后的城市形象对比。

3.2 为我国城市提供新型交通方式

我国城市轨道交通已建成1500 km，城市轨道交通在缓解城市交通拥堵、支撑城市发展方面做出了很大的贡献。总结过去的发展经验，也出现了诸多问题。目前，全国城市轨道交通在建总里程超过1 600 km，在建车站1 128座，线路83%为地下工程。地铁系统高昂的造价、较长的建设周期、较高的建设风险、巨大的运营补贴等问题严重困扰着国家和地方政府，加之地铁运营成本非常高，是建设成本的2～3倍，这一问题随着新线的建成通车将会更加严峻。不分层次，仅建设大运量的地铁已不适应城市的发展。

表3 轻轨与地铁系统的主要特征对比

图1 法国轻轨建设前后的城市形象对比

轻轨系统作为一种绿色低碳的中低运量公共交通方式，可以弥补常规公交系统的运量不足，促进城市公共交通可持续发展;可规避中小城市地铁建设的高风险，缓解建设资金紧张及运营补贴的困难。从国际上轻轨系统在交通体系中的使用来看，其功能可分为以下3种:一是作为城市骨干交通模式，承担大量的公共交通客流;二是在城市经济活动密集的中心区域，提供便利的交通服务;三是作为快速轨道交通，在城市特殊地区延伸或加密。轻轨系统特别适合我国城镇化快速发展过程中对大规模城市轨道交通的需求，提供了一种新型的公共交通系统，构建适应不同地区、不同运量、不同标准、差别化、多层次的城市轨道交通体系。

3.3 填补轻轨交通系统技术装备空白

轻轨车辆特别是100%低地板车是轨道交通运输装备的前沿技术，主要核心技术掌控在国外几家大型企业手中，如法国的阿尔斯通、德国的西门子、加拿大的庞巴迪等，价格昂贵，并且技术对外封锁，设备采购受制于人。目前，国内经过“十一五”科技攻关，已经生产出一辆试验样车，但在整车系统集成与工装等核心技术方面与国际先进水平差距较大(主要技术指标与国外对比，见表4)，且尚未有工程实施经验，北京西郊线车辆仍然采用阿尔斯通进口车辆。轻轨交通系统装备关联产业链长，可以推动机械制造、电子技术、信息技术、新型材料等相关产业的发展，在我国具有较大的发展潜力。

表4 我国轻轨装备与国外主要技术指标对比

3.4 技术优势明显，具有广阔发展前景

“十二五”期间，我国社会经济将保持平稳快速增长，是城市化进程继续加快、产业结构深入调整的重要时期，也是中国城市轨道交通产业结构调整、产业升级的关键时期。据2010年国家统计年鉴数据，全国城市人口在400万以上的14个，200万～400万的28个，100万 ～200万的 82个，50万 ～100万的 110个，20万～50万的51个(100万以上的124个，50万以上的234个，见图2)，城市化进程的加快，对公共交通的需求急速膨胀。在国家政策鼓励100万以上人口城市大力发展城市轨道交通指引下，轻轨交通系统明显的技术优势将是这些城市发展公共交通的最佳选择。特别是中小城市及西部对地铁高昂造价难以承受的城市、一些大城市的加密线路、机场线和旅游观光等线路，轻轨交通具有广阔的发展前景。

图2 我国城市人口分布情况

4 轻轨交通系统应用建议

通过分析，轻轨交通是缓解我国城市交通拥堵、可持续发展等问题的有效途径，发展前景广阔。但轻轨交通系统涉及面广，需要解决的问题众多，如何在我国良性发展，保持持续的生命力，需要多方面配套支持，从政策、核心技术、体制、产业等多方面联合支撑发展。

4.1 对轻轨交通产业给予相关政策扶持

轻轨交通属于国家战略性新兴产业，是贯彻节能减排、以人为本国家战略的重要行业，应该从政策上扶持轻轨交通系统的建设，加大政策倾斜、税收优惠等措施。从资金方面加大科技经费投入，集中优势力量进行产品和技术的攻关，实现核心装备的国产化。

4.2 对条件适合的城市提前进行轻轨交通规划

为加大轻轨交通的推广应用，鼓励一些条件适合的城市编制轻轨交通的建设规划，并结合轻轨交通建设，实现城市功能再造。同时，马上着手对轻轨系统的应用技术条件、运营模式、路口控制方式与策略、技术参数指标、客流特性、设施条件、规划、建设及运营情况等进行深入研究，编制系列标准。

4.3 加大科研攻关，攻克核心关键技术

对比国内外技术差距，结合我国城市的特点和交通需求，加大对战略性关键技术的研究，摆脱对国外技术的依赖。我国城市地铁车辆的装备制造水平已处于世界领先水平，中高运量的轻轨系统可以依托地铁装备制造，而低运量的轻轨车辆及系统多项关键技术仍有较大差距。特别是环境友好型的地面轻轨交通，虽已有100%低地板车辆的绝大部分关键核心技术，并已生产试验样车，但由于起步晚，在系统运营模式和适应性标准、工程化整车工装集成、车辆控制及制动、嵌地式接触轨供电系统(地面APS)、公交化运营控制及生态地面轨道等多项关键技术及工程应用成套技术方面仍然需要有所突破。

4.4 加快体制创新，推动轻轨产业链发展

轻轨交通作为国家战略性新兴产业，能带动相关众多产业的发展，其系统本身就涉及规划咨询、设计、土建、车辆、轨道、运行控制装备等多方面。轻轨交通系统的发展离不开体制的创新，依托示范工程，加快轻轨产业链的全方位协调发展，形成轨道交通技术研发制造产业基地;同时，依托市场机制，带动机械制造、电子技术、信息技术、新型材料等相关产业的发展，提高相关产业的创新能力和市场竞争力，提升我国的基础产业水平。

4.5 行业积极推动，形成产学研联合体

行业推动是轻轨交通系统发展的原动力，系统的发展应在交通需求的前提下，以重大装备制造为重点，发挥行业不同研究主体之间的优势。以企业为技术推动龙头，联合全国优势的科研院所和研究力量，形成产学研联合体集中攻关，形成轻轨交通产业联盟，实现关键技术的突破，获得一批具有重大影响的创新成果，推动我国轻轨交通技术进入国际最先进的技术行列。行业推动既有助于企业增强自主创新能力，有效提升我国企业产品的核心竞争力，又能够培养一支具有世界前沿技术的高级专家和研究团队，提高我国在国际合作中的技术和经济地位。

5 结语

现代城市需要有一个与其现代化生活相适应的现代化交通体系，要把长远规划目标同近期调整改善结合起来，重点发展以城市轨道交通为骨干的公共交通网络。未来20年，是我国轨道交通高速发展的时期。轻轨交通系统低噪声、转弯半径小、爬坡能力强、舒适、环保等特点，可大大节约土地占用及减少拆迁成本，综合造价大大低于地铁造价，从而具有很强的经济可行性和市场推广潜力。随着国内中小城市的交通发展，城市人口密度高、对公共交通依赖性强，轻轨将越来越成为关注的重点。

同时，开展国家级科技项目研究，建设轻轨交通示范工程，实现关键技术的突破，取得一批具有重大影响的创新成果，推动我国轻轨交通技术进入国际最先进的技术行列，既有助于企业增强自主创新能力，有效提升企业产品核心竞争力，又能够培养一支具有世界前沿技术的高级专家和研究团队，提高我国在国际合作中的技术和经济地位，形成轨道交通技术研发制造产业基地。发展轻轨交通，市场前景非常广阔。

［1］李芾，张丽平，黄运华.城市轻轨车辆发展及其应用前景［J］.西南交通大学学报，2002，37(2):111-116.

［2］北京城建设计研究总院.轻轨交通技术集成示范报告［R］.北京，2011.

［3］北京城建设计研究总院.我国城市轨道交通技术发展战略研究报告［R］.北京，2011.

［4］鲍卫.关于我国轻轨交通的思考［J］.机电产品开发与创新，2006，19(3):26-28.

［5］章希.法国的轻轨交通［J］.城市公用事业，2008(5):67-69.

［6］苏青.发展轻轨运输是改善城市交通的重要选择［J］.陕西教育:高教版，2009(3):122.

［7］于松伟，冯爱军，王燕凯，等.轻轨交通系统技术标准及其应用研究［J］.都市快轨交通，2009，22(2):13-18.

［8］郭立新，姚永康.轻轨车的技术发展［J］.机车电传动，2000(2):5-8.

［9］王新.我国发展城市轻轨交通的意义［J］.长春大学学报，2006，16(6):38-40.

［10］张佳丽.2020年中国城镇化水平将达60%左右［N/OL］.中国建设报.2011-06-16［2011-07-25］.http://www.chinanews.com/estate/2011/06 －16/3115646.shtml.

［11］王其利，国外轻轨铁路及其车辆的发展［J］.国外铁道车辆，1999(1):3-8.