关于城市轨道交通中小运量系统制式选择研究

张昆

摘要：针对三四线城市发展状况，国家相应政策的出台，为缓解中心城区的交通拥堵状况，提高公共交通服务水平，带动沿线经济发展，轨道交通建设尤为重要。以通辽市轨道交通1号线为例，从城市空间发展、人口、经济等方面出发，在城市总体规划和综合交通规划的前题下，横向比选中低运量轨道交通制式，提出适应于通辽市轨道交通的合理制式系统。

关键词：城轨;中小运量;改造设计

1 项目背景

1.1 城市概况

通辽市位于内蒙古自治区的东部，东与吉林省接壤、南与辽宁省毗邻，西与赤峰市、锡林郭勒盟交界，北与兴安盟相连，总面积59535km2。通辽市地处东北工业区、环渤海经济圈和我国西部地区结合部，是沿海发达地区辐射内蒙古的重要转接点。自2005年至今，通辽市启动辽河以北新城区建设工作，确立了城市向北跨河发展态势，目前已形成沿西辽河南北两岸发展基本格局。

通辽市2018年全市常住人口313.32万人，结合第六次人口普查资料，通辽中心城区人口常住人口56.6万人。根据通辽市城市总体规划，通辽中心城区远期2030年城市人口规模将达到110万人，远景2050年城市人口为140～150万人，存在巨大的交通需求。

2018年，全市完成地区生产总值（GDP）1301.6亿元，按可比价格计算，比上年增长4.1%。全市一般公共预算收入75.49亿元，与上年相比增加5.03亿元，增长7.13%。

1.2 通辽市轨道交通发展总体政策

优先发展城市快速轨道交通，逐步建立以南北快线为核心，常规线路为基础，市郊铁路、城际快轨为辅助的便捷、高效的都会区轨道交通运输网，形成支持并引导城市发展的TOD（以公共交通为导向的开发）、SOD（以社会服务设施建设为导向的开发）模式，结合常规公交的发展，促进城市发展向公共交通依赖型转变，推动城市空间拓展与人口疏散。

1.3 通辽市轨道交通前期工作

根据通辽市规划局、中国城市建设研究院完成编制的《通辽市城市轨道交通线网规划》，远期城市轨道交通线网规划由5条线组成，线路总长97.1km，线路间换乘车站6处，轨道线网密度为0.58km/km2。

其中通辽市中心城区轨道交通1号线，全线共设站27座，线路全长27.3km，分别为地面站和高架站，其中3座换乘站，平均站间距为1.1km。线路北起于双泡子，南至机场。线路走向：创业大道～老哈河大街～霍林郭勒路～和平路～南顺大街～道德路～民航路，是线网中纵贯南北的一条主干线，其加强西辽河两岸的客运联系，串联了新老城区两个城市中心，同时联通通辽市火车站和机场这两大城市交通枢纽，适应通辽市主城区主要客流方向。

1号线工程的建成，对贯通主城区南北，改善城市交通紧张局面，构建城市结构，促进城市发展，带动城市经济，减少汽车尾气和噪声对环境的影响，节约能源，保护环境，安全、绿色、便捷、舒适出行，实现城市总体规划，实现通辽市未来可持续发展战略是十分必要的。

2 选型原则

2.1 必须符合国家政策法规和相关规范要求。

2.2 必须适应线网的运营条件，运输能力满足远期高峰小时的运量要求，并留有适当储备和发展余地。

2.3 车辆应适应线网的线路特征，以及通辽市的气候和环境条件。

2.4 车辆车体材料、空调系统及电气设备应满足本地区的气候和自然条件。

2.5 列车最高运行速度应满足规划速度时间目标要求，并考虑经济运营的需要。

2.6 车辆应符合技术成熟、安全可靠、外形美观、乘坐舒适的要求。取得技术先进和经济合理的最佳平衡，并便于使用和维修。

2.7 選型应充分考虑我国的国情，在引进关键技术设备的同时逐步提高国产化率，满足国家对车辆国产化率的要求。

2.8 选型应综合考虑整个城市线网车辆选型的规划和协调，实现线网资源的最大共享和利用。

2.9 近远结合：严格控制初、近期投资规模，同时，又要预留将来发展的条件;既考虑基建成本，又考虑运营成本。

3 系统制式选型分析

3.1 系统制式对比

目前，国内外采用的轨道交通系统有地铁系统、轻轨系统、单轨系统、有轨电车、磁浮系统、自动导向轨道系统和市域快速轨道系统等。具体参见各种轨道交通系统制式主要指标对比如表 3-1：

根据市轨道交通1号线客流预测结果，主要线路远期高峰时间单向客流超过1万人次/h，属中运量和中低运量范畴，轻轨、跨座式单轨、APM、磁悬浮和现代有轨电车均能够满足远期预测客流的运输需求。

4 普通轮轨系统

普通轮轨系统是城市中大容量的快速轨道交通系统，是解决城市中心区道路拥堵问题最有效的交通工具，是目前世界上应用最为广泛和最成熟的城市轨道交通模式。普通轮轨系统具有如下特点：

4.1 技术成熟、可靠，国内拥有40年的运营经验。

4.2 线路铺设方式灵活，根据地形条件，既可以全部建于地下，也可以采用地下、地面及高架相结合的方式，以节约工程投资。

4.3 对客运量的适应范围广，通过选取不同的车辆编组型式，既可以满足4.5～7万人次/小时的高运量要求，也可以适应2.5～5万人次/小时的大运量及1～3万人次/小时中低运量的要求。

4.4 车辆价格较低，国产化率高，经济实用。

4.5 电机及传动装置噪声、振动较大。随着人们生活水平的提高，这个问题将越来越受到重视。

5 跨座式单轨

跨座式单轨交通系统（实例重庆跨座式单轨3号线），采用胶轮和混凝土梁作支撑和轨道，属于胶轮地铁系统的一种。与传统的钢轮钢轨系统相比，一般情况下单轨交通具有以下优缺点：

5.1 建设工期短，建设费用较低，仅为地铁（地下敷设方式）的1/3—1/2。

5.2 爬坡能力强、转弯半径小，对复杂地形的适应能力强，有利于在城区布设。

5.3 噪声振动较小（低发车间隔条件下），遮挡日光较少（不布设疏散通道条件下），有利于保持安静美观的城市环境。

5.4 墩柱占地面积少，空间体形小，结构体型较轻巧。

5.5 单轨交通由于其特殊的结构，同时具有无法避免的不足之处：

5.6 牵引能耗大，日本单轨能耗较轨道交通平均值高出12%，重慶2号线单轨能耗较1号线地铁系统高出39%。

5.7 橡胶轮胎较钢轮钢轨承载能力低，致使胶轮使用寿命低、换轮频繁，并增加了粉尘污染。

5.8 易落物危及安全，应急救援和冬季抗冰雪困难。

5.9 车辆、轨道梁和道岔结构复杂，运营维护难度高。

6 APM旅客捷运系统

APM旅客捷运系统（广州轨道交通APM线），该系统也称为自动导轨快捷运输系统（AGTS），是一种无人自动驾驶、立体交叉的大众运输系统。具有以下优缺点：

6.1 全自动无人驾驶，全自动信号系统，乘客出行主导自助化服务。

6.2 胶轮单轨设计，电力牵引，爬坡能力强、加减速度大、转弯半径小。

6.3 走形系统采用胶轮结构，振动小，乘坐安静;导向系统经特殊处理.有效降低了噪音。

6.4 系统设计更加人性化，行驶安全性高。

6.5 外形美观，运营时间长，运营经济、快捷。

6.6 走行面精度要求苛刻，调高困难，地面线轨道不能绿化，主要用于短途接驳，长大线路乘坐舒适性（车内振动及噪声）较差，均为成套专利技术。国产化率一般，造价高。轮胎受冰雪天气影响较大，需设置轨道加热装置。橡胶轮胎磨耗大，维护费用较高。橡胶磨损污染环境。

7 现代有轨电车

城市有轨电车作为实现线网规划的一种制式，分为传统有轨电车和现代有轨电车，传统有轨电车运量无法满足通辽市远期客流需求，下面仅对现代有轨电车进行分析：

7.1 适合0.6～1.5万人/h，弥补轨道交通与传统有轨电车、常规公交之间中低运量需求。作为特大城市、大城市大运量轨道交通的补充，实例：苏州高新区有轨电车1号线，全线长25.76km，采用有轨电车系统，共设车站14座，其中2座车站为地下站，其余为地面站，大致呈东西走向，东起西洋山站，南止于狮子山站，是国内单线运营最长的有轨电车线路。

7.2 可作为中小城市的骨干公共交通线路，实例：淮安有轨电车一期工程线路，全长20.07千米，全部为地面线，共设置14座车站，全部为地面车站;采用4节编组列车。起于体育馆站，串联了清河区、经济技术开发区、生态新城和淮安区四个组团，止于南门站。

7.3 作为特色公共交通的一种新形式，如：鹰潭龙虎山旅游线路。

7.4 国内外已经成功运营多年，技术成熟，国产化率较高。

7.5 工程建设成本低，工期短，建设条件灵活：最小转弯半径30m，爬坡60‰，适应各种工程条件;车辆编组灵活：根据不同阶段的客流需求，可增加车辆编组。

7.6 节能环保、形象美观，无排放，噪音低。流线车型，定制样式，提升城市品质，是引导城市发展（TOD）的重要途径，有效推进土地开发和集约化的发展。

7.7 占用地面空间资源，速度慢，运能较低。

7.8 运行环境的限制：

7.8.1 道路资源的限制：既有道路宽度不能拓宽，道路交通负荷已接近饱满，敷设有轨电车对现有交通方式结构转变较大。

7.8.2 道路交通的限制：道路交叉口是道路通过能力控制点，信号优先通过是限制条件。

7.9 运行能力的限制：

7.9.1 列车长度的限制：列车长度是提高运能措施之一，但对路口影响通过的时间，一般限制在两辆连挂，不能随意加长。

7.9.2 运营速度的限制：即使在区间线路获得专用道路权，但在路口均为平交道口，仍然需要限速通过，或行车与信号的不“配合”而延误。

7.10 发展趋势：

国务院关于城市优先发展公共交通的指导意见（国发[2012]64号），科学研究确定城市公共交通模式，根据城市实际发展需要合理规划建设以公共汽（电）车为主体的地面公共交通系统，包括快速公共汽车、现代有轨电车等大容量地面公共交通系统，有条件的特大城市、大城市有序推进轨道交通系统建设。

目前国内发展现状，运营（截止2019年9月）：15个城市，28条线路，总运营380.5km，工程长度330.6km。在建（截止2019年9月）：17个城市，20条线路，总里程357.2km，实际推进情况不一。

8 国家轨道交通项目的审批分类制度

2018年7月13日，国务院官方网站正式发布了《国务院办公厅关于进一步加强城市轨道交通规划建设管理的意见》国办发[2018]52号文，其基本原则是，“量力而行，有序推进。因地制宜，经济适用。衔接协调，集约高效。严控风险，持续发展等。”同时严格建设申报条件，地铁主要服务于城市中心城区和城市总体规划确定的重点地区，“申报建设地铁的城市一般公共财政预算收入应在300亿元以上，地区生产总值在3000亿元以上，市区常住人口在300万人以上。引导轻轨有序发展，申报建设轻轨的城市一般公共财政预算收入应在150亿元以上，地区生产总值在1500亿元以上，市区常住人口在150万人以上。报建地铁、轻轨线路初期客运强度分别不低于每日每公里0.7万人次、0.4万人次，远期客流规模分别达到单向高峰小时3万人次以上、1万人次以上。”

9 通辽市轨道交通车辆选型

根据初步分析比较，轻轨、跨座式单轨、APM、磁悬浮和现代有轨电车均能够满足远期预测客流的运输需求。

根据通辽市城市特点、人口规模和经济发展水平，结合国办发[2018]52号文，为提升城市公共交通供给质量和效率、缓解城市交通拥堵、引导优化城市空间结构布局、改善城市环境，可选择现代有轨电车系统。

现代有轨电车具有技术成熟，建设工期短，建设费用低，爬坡能力强，转弯半径小，车辆编组灵活，噪音振动较小，环境污染小，造型美观等优势，可适应通勤、游览的客流需要。同时，也能够满足本线环境景观及线路功能定位对系统的要求。

参考文献：

[1]沈景炎.城市轨道交通多种制式的特征与评价大纲.城市轨道交通研究2003

[2]许莹.中低运量城市轨道交通系统制式选择研究.北京交通大学2014

[3]孔令洋.城市轨道交通系统型式选择研究.北京交通大学2009

[4]康文峰，李苍楠，王涛. 现代新型城市轨道交通系统浅析.现代有轨电车技术2012