有轨电车旅行速度影响因素分析及提升实践

何利英

(1.同济大学道路与交通工程教育部重点实验室，201804，上海；2.上海市城市建设设计研究总院(集团)有限公司，200125，上海；3.上海有轨电车工程技术研究中心，200125，上海∥高级工程师)

根据中国城市轨道交通协会发布的《城市轨道交通2021年度统计和分析报告》，截至2021年年底，我国共有20座城市运营有轨电车，线路长度共计503.6 km，占已运营城市轨道交通系统的5.47%；17座城市在建有轨电车，线路全长为333.2 km，占在建城市轨道交通系统的5.47%；22座城市获批有轨电车建设规划，规划线路全长为674.1 km，占规划城市轨道交通系统的9.65%[1]。有轨电车已成为我国中运量公共交通系统和低运能轨道交通系统的主流制式。

旅行速度是指在正常运营情况下，车辆从起点站发车到终点站停车之间的平均速度[2]，是衡量轨道交通运营服务效率的关键指标。有轨电车作为一种地面轨道交通系统，线路通常以地面敷设为主，在平面交叉口与道路上的其他交通方式共享路权，其旅行速度受交叉口信号控制策略、售检票模式、限速等因素影响。统计显示，国内有轨电车线路的旅行速度除苏州高新区两条线路大于30 km/h外，其他具有专用路权辅以信号优先的线路均在20～25 km/h左右，所有线路的平均旅行速度为20 km/h左右。相较于国际运营经验，国内有轨电车的旅行速度总体偏低。本文主要围绕有轨电车旅行速度的影响因素进行分析，提出已运营线路旅行速度提升的对策思路，为设计单位及运营公司提升运营效率提供参考与借鉴。

1 旅行速度的影响因素

有轨电车系统的旅行速度与线路设计最高速度、站间距、停站时间、交叉口通行时间、限速等因素相关。

1.1 线路设计最高速度

线路设计最高速度一般与车辆的最高运行速度与路权相关。有轨电车车辆的最高运行速度可分为70 km/h与100 km/h两类。最高运行速度为100 km/h的车辆一般用于具有市域功能的快线，如法国里昂的机场线、甘肃张掖有轨电车S1线等。有轨电车车辆依据走行方式可分为钢轮钢轨与胶轮导轨[3]。两者的动力性能有所不同，并影响着旅行速度中的起停时分。不同类型的车辆动态参数如表1所示。

有轨电车的路权设计是前期研究与设计阶段的重要设计内容，与线路的功能定位、线路实施条件、交通管理策略等相关[4]，一般分为专用路权(部分封闭系统)与混合路权(开放式系统)两类，以专用路权辅以信号优先为主。作为城市骨干线、加密线、快线等采用专用路权的线路设计，通常其线路设计最高速度即为车辆最高运行速度。若采用混合路权的线路或路段，线路设计最高速度与所在道路设计速度一致。由于受所处道路路段限速及交叉口限速等影响，有轨电车系统的旅行速度与其线路设计最高速度的比值一般为30%～35%。

1.2 站间距

站间距是影响有轨电车线路效率的关键要素。对国内18座31条运营线路的旅行速度、站间距进行统计，如图1所示。由图1可知，采用混合路权的线路旅行速度为9～14 km/h，采用专用路权的线路旅行速度为20～25 km/h，旅行速度最高的两条线路是苏州高新区有轨电车，分别为32 km/h与33 km/h。

表1 有轨电车车辆动态参数表Tab.1 Dynamic parameters of tram vehicle

图1 国内已运营有轨电车线路旅行速度统计图Fig.1 Statistics of travel speed of domestic operating tramways

各条有轨电车运营线路的站间距统计结果如图2所示。站间距的统计显示，站间距为400～600 m(不含)的线路占比为9.7%，站间距为600～800 m(不含)的线路占比为41.9%，站间距为800～1 000 m(不含)的线路占比为25.8%，站间距为1 000～1 200 m的线路占比为9.7%，站间距>1 500 m的线路占比为12.9%。其中，采用专用路权辅以信号优先的线路站间距以600～800 m为主。

图2 国内已运营有轨电车线路站间距统计图Fig.2 Statistics of station spacing of domestic operating tramways

站间距为400～600 m、600～800 m、800～1 000 m、1 000～2 000 m以及>2 000 m时，旅行速度与站间距的关系如图3所示。由图3可知，目前我国有轨电车线路中站间距为400～600 m的较少，其旅行速度均低于15 km/h，线路以混合路权为主；站间距为600～800 m的线路旅行速度为14～25 km/h，采用专用路权辅以信号优先的旅行速度一般为18～22 km/h，其中深圳龙华线(620 m站间距+旅行速度20 km/h)、广州海珠线(770 m站间距+旅行速度26 km/h)的运行效率最高；站间距为800～1 000 m的线路旅行速度为20～24 km/h，这部分线路以新线为主，随着运营管理经验的积累，旅行速度将有较大的提升；站间距为1 000～2 000 m的线路旅行速度一般为23 km/h左右；1 200～2 000 m之间的线路较少，以苏州高新区有轨电车为代表，旅行速度可达32～33 km/h。

1.3 停站时间

停站时间是指车辆停止运行并在站台服务的时间总和，包括开关门和乘客上下车时间，与乘客上下车数量、票务支付方法、车门尺寸与数量、充电时间等因素相关，停站时间是决定系统通过能力的重要因素。研究表明[5]，当停站时间为15 s、20 s、30 s、45 s、60 s时，对系统通过能力的影响分别为无影响、-20%、-40%、-60%、-70%。结合已运营线路的具体实践经验，在设计阶段就应对与停站时间相关的售检票模式、车门宽度，以及上下车位置、票务支付方式与售检票流线、充电方式(若采用储能式供电)等进行详细设计。

图3 不同站间距对旅行速度的影响分析Fig.3 Influence analysis of different station spacing on travel speed

1.4 交叉口通行时间

有轨电车线路交叉口分为直行平面交叉口、小曲线半径交叉口、立体交叉口和行人过街通道等，不同类型交叉口通行时间的影响因素如表2所示。

1.5 限速

限速除了交叉口通行时间中的交叉口限速外，还包括道岔限速、过站限速、区间限速等。

1) 道岔限速。有轨电车道岔种类较多，可根据不同的线路条件进行选用，在计算旅行速度时需考虑不同道岔的过岔速度，如表3所示。

2) 过站限速。车站应满足预测客流的要求，为乘客提供乘降安全、疏导迅速的候车和乘车环境，且保证运营列车的安全停靠及通行。有轨电车通过站台的运行速度不应大于40 km/h。

3) 区间限速。除特殊限制外，区间可按车辆最高运行速度运行。

2 运营线路的旅行速度提升对策与实践

由于有轨电车系统采用人工目视驾驶，在平面交叉口遵循交通信号控制，所以其旅行速度是一个动态的技术指标，与城市道路交通管理、运营公司管理均相关。对于已运营线路来说，线路特征与车辆性能已基本稳定，旅行速度的提升可以从提升限速管理、优化乘客乘降时间、提高信号优先实现率这3个方面进行改进。

2.1 提升限速管理

表2 不同类型交叉口通行时间的影响因素Tab.2 Influencing factors of passing time at different types of intersections

运营公司为了保障有轨电车线路安全，通常在新线初期运营阶段会将区间最高运行速度、机动车交叉口通过速度、行人过街通道通过速度等限制在较低的数值，交通安全设施限制较多(如设置过量的限速牌、限速区段过长等)。随着运营公司运营经验的积累、司机对线路的熟悉程度、市民对有轨电车系统运行接纳程度的提升，各项限速可以逐期提升至允许的数值。淮安有轨电车在区间限速分区段提升至50～70 km/h、交叉口限速提升至30 km/h后，旅行速度可由原来的22 km/h提升至25 km/h，提升幅度为12%。成都有轨电车蓉2号线经过交叉口的管理限速从20 km/h提高到了30 km/h，人行过街开口的管理限速提高到了40 km/h，旅行速度由刚开通时的小于20.0 km/h提高到了23.5 km/h，提升幅度为17.5%。

2.2 优化乘客售检票模式

停站时间是影响旅行速度的重要因素。随着运营年限的增加，客流会逐期增多，随之上下客时间会有所增加，且部分线路的站间距也会加密，停站总时间成为限制有轨电车旅行速度提升的主要原因。国内有轨电车的售检票通常采用车内售检票、车外售票+车内检票、车外售检票这3种模式。苏州高新区有轨电车采用车内售检票，中间车门上车、两侧车门下车，上车门门口设置自助购票箱，可刷卡或投币，适合单一票制或者分级票制。广州海珠线采用车外售票+车内检票模式，所有车门可以同时上下客，乘客购买纸质二维码车票后上车，在车载机器上扫码检票，持卡乘客在上车后刷卡，此模式适合单一票制。对于旅行速度要求较高的承担骨干线或快线功能的线路，优先采用车外售票模式，尽可能采用预付方式购票，依据票制优化检票方式。淮安有轨电车经过优化，中间站的停站时间可缩短至15 s，起终点站以及换乘枢纽为30 s左右，大大提高了系统的通过能力与旅行速度。

2.3 提高信号优先实现率

国内的信号优先技术与管理均处在磨合阶段，通常受城市交通管理的限制，在线路初期运营阶段，有轨电车沿线的信号优先实现率较低。线路初期通常采用交叉口定时信号控制策略，在此策略下，有轨电车与社会车辆信号灯时长均采用固定配时方案来确保车辆安全通过，信号不优先策略导致平均延误时间较长[8]。行人过街通道设置的信号装置简单采用行人优先，行人按下过街按钮，有轨电车需要根据信号灯减速甚至停车，未建立有轨电车位置与行人过街通道信号装置的协同关系。依据设计提高信号优先实现率是提升有轨电车旅行速度的核心技术，如苏州高新区有轨电车1号线，通过提升信号优先实现率，其旅行速度从原来的27 km/h提高到了32 km/h，提升幅度为18.5%。

3 结语

随着城市化进程的快速推进，建设高效低碳的公共交通系统成为各城市交通系统发展的主要目标。有轨电车作为绿色、高品质、运量较大的地面公共交通系统，可为城市或新城提供安全、可靠、环保、经济的交通方式。由于其网络化规模易于实现且运营灵活，获得了越来越多的城市交通管理者、建设者、使用者的重视和青睐。

有轨电车的旅行速度受线路设计最高速度、站间距、停站时间、交叉口通行时间、限速等因素的影响，需要在设计阶段依据线路的功能定位、速度目标、客流特征等做好站位、售检票模式、交叉口信号系统设计等工作，以发挥有轨电车系统的运营效率。同时相关实践证明，提升限速管理、优化乘客售检票模式及提高信号优先实现率，可以大幅提升已运营线路的旅行速度。