- 城市軌道交通車輛應用技術
- 孫寧 李照星 楊潤棟 吳茂杉等編著
- 2019-01-16 17:43:28
1 城市軌道交通概述
1.1 城市軌道交通狀況及發展趨勢
1.1.1 城市軌道交通構成與分類
1.城市軌道交通構成
在城市區域內利用在固定導軌上運行的車輛,以電能為動力,為乘客服務的快速交通系統稱為城市軌道交通。主要包括地鐵、輕軌交通、直線電機交通、單軌、現代低地板有軌電車、自導向新交通等。
城市軌道交通由土建工程、車輛、供電、信號、通信、自動售檢票系統(AFC)、自動扶梯及電梯、火災自動報警(FAS)、設備監控(BAS或EMCS)、綜合監控、環控通風、給排水與消防、屏蔽門、門禁、乘客資訊(PIS)、車輛段、運營控制中心(OCC)等部分組成,如圖1.1所示。

圖1.1 城市軌道交通組成
(1)土建工程
土建工程是城市軌道交通中最基本的骨干建設工程。土建工程包括線路、軌道、高架線、區間隧道、車站、人防工程、車輛段與綜合維修基地、車站交通樞紐工程等。
(2)車輛
車輛是城市軌道交通運送乘客最重要的移動工具,是城市軌道交通類型的標志。它由列車總體、車體與內裝、轉向架、制動、車鉤與緩沖器、牽引與電制動、輔助供電、列車控制與診斷、乘客信息與監控、車門、照明、空調與采暖等系統構成。
(3)供電
供電是城市軌道交通運營的動力來源。牽引供電包括外部電源、主變電站、牽引變電所、降壓變電所、接觸網或接觸軌(低壓供電包括電力監控、車站及區間電力照明等)、雜散電流防護、防雷設施和接地系統等。
(4)信號
信號是保證列車安全正點運行和行車效率的列車自動控制系統(簡稱ATC),它包括列車自動監控系統(ATS)、列車自動防護系統(ATP)、列車自動運行系統(ATO)等三個子系統。ATS子系統由控制中心設備、車站設備和車載設備組成;ATP子系統由軌旁設備和車載設備組成;ATO子系統由地上設備和車上設備組成。
(5)通信
通信是城市軌道交通運營指揮、企業管理、有效傳遞各種信息、服務乘客的一個綜合數字通信網絡系統。它由傳輸系統、公務電話交換系統、專用電話交換系統、無線通信系統、列車和車站廣播系統、閉路電視監控系統、時鐘系統、通信電源系統等組成。
(6)自動售檢票(AFC)
自動售檢票(AFC)是基于計算機技術、網絡技術及自動化技術,能夠實現城市軌道交通運營收入的全過程票務管理系統。它由線路中央計算機組成的中央層、車站計算機組成的車站層、由車站終端設備組成的終端層以及票務系統等構成。該系統不僅為乘客提供方便、快捷的售票服務,也是實現軌道交通綜合自動化、提高運營管理水平的必要手段。
(7)自動扶梯及電梯
自動扶梯及電梯是城市軌道交通乘客進出車站的重要工具。在車站出入口、站廳層和站臺層之間均設置自動扶梯。為方便殘疾人乘車,在地面至站廳間以及站廳至站臺間均設置垂直電梯。自動扶梯及電梯要安全可靠、方便乘客、快捷高效、節約能源。
(8)火災自動報警(FAS)
火災自動報警(FAS)是城市軌道交通運營重要的安全防火設施。火災自動報警(FAS)一般由網絡及傳輸、報警、控制、防災通信、時鐘、消防電源、接地等子系統組成。火災自動報警的控制分別設在各車站、車輛段(場)和中央控制中心。該系統可以在火災發生初期自動探測到火災,并通過報警裝置發出火災警報,組織人員撤離,同時啟動防煙—排煙設施及氣體自動滅火系統,及時控制和撲滅火災,提高軌道交通運營的安全性和可靠性。
(9)設備監控(BAS或EMCS)
設備監控(BAS或EMCS)是對城市軌道交通沿線各車站、區間和相關建筑物內空調通風、給排水、自動扶梯及電梯、照明、屏蔽門等設備進行集中監視和控制的管理系統。該系統由中央控制、車站控制和就地控制三級組成,目的是保證設備安全可靠運行,為乘客提供舒適的環境,實時提供設備運行狀態,實現設備管理自動化。
(10)綜合監控
綜合監控是在同一計算機硬件平臺和軟件體系下,將設備監控(BAS或EMCS)、火災自動報警(FAS)、電力自動化等三個子系統各類型設備集成為大型綜合監控系統。它由中央級監控層、車站級監控層和就地設備層等三層結構組成。綜合監控實現了三個子系統的集成,實時數據庫由三個子系統共享,既相關又分列。軟件體系保證了數據可靠傳輸和一致,保證了系統獨立操作和信息集成。該系統提高了機電設備系統自動化程度和管理水平。
(11)環控通風
環控通風系統是城市軌道交通的空調通風系統,通過在車站站廳、站臺、隧道、設備及管理用房等內部強制通風進行散熱、除濕和空氣調節,為乘客與工作人員提供一個舒適環境,保證各種設備能持續、正常地運行。它由隧道通風、車站公共制冷及通風、車站管理及設備用房空調通風、集中供冷等系統組成。
(12)給排水與消防
給排水與消防是城市軌道交通運營的重要設施,主要由給水系統、排水系統和消防系統組成。給排水系統用于滿足軌道交通所屬范圍內的生產、生活和消防用水;消防系統配置簡便可靠的滅火裝置,以迅速撲滅各種火災,保證軌道交通運營安全。
(13)屏蔽門
屏蔽門是保證城市軌道交通站臺上乘客上下車安全的重要設施。屏蔽門由機械和電氣兩部分構成,其中機械部分包括鋼結構、頂盒、門體組合和門機系統,電氣部分包括控制系統和供電系統。屏蔽門運行具有正常運行、非正常運行和緊急運行三種運行模式。屏蔽門控制有系統級控制、車站級控制、站臺級控制和就地級控制等四種方式。
(14)門禁
門禁是為城市軌道交通運營控制中心(OCC)大樓、各車站及地鐵公安大樓等進行安全防護的重要工具。門禁系統是一個基于客戶機/服務器模式的計算機網絡系統,通過信息共享、信息管理和控制實現全系統的集中操作和管理。門禁系統由中央級門禁系統和車站級門禁系統組成,包括管理層、控制層和設備層三級網絡。
(15)乘客資訊(PIS)
乘客資訊(PIS)是一套為乘客實時提供交通運營狀況、周邊交通指引、緊急導向等信息以及具有多媒體信息功能的交互式系統。它由控制中心子系統、車站子系統、網絡子系統、廣告制作子系統和接口子系統等組成。該系統具有應急功能、全方位信息、數字電視技術、廣告平臺、多區域動態信息、多種顯示屏相結合等特點,為乘客營造舒適、方便、快捷的乘車環境。
(16)運營控制中心(OCC)
運營控制中心(OCC)是城市軌道交通所有信息集散地和交通樞紐,是對全線列車運行、電力供應、車站設備、防災報警和乘客票務等實行管理和調度的指揮中心,也是處理在非常情況下突發事件的指揮中心。運營控制中心由列車自動控制(ATC)、供電自動化管理(SCADA)、車站業務自動化、設備監控(BAS或EMCS)、火災自動報警(FAS)、自動售檢票(AFC)、乘客資訊(PIS)等組成。
(17)車輛段
車輛段是城軌車輛運用、停放、檢查、整備、維修保養和列車救援的重要基地,主要由股道、道路、運用車間、檢修車間、輔助生產用房、生產辦公用房、生活用房和綠地等組成。
2.城市軌道交通分類
(1)按運營范圍
①市區軌道交通:服務范圍以城市中心區為主的城市軌道交通系統。
②市域軌道交通:服務范圍覆蓋城市所屬市域(包括郊區)的城市軌道交通系統。
③地區軌道交通:服務范圍覆蓋城市市域及其鄰近地區的軌道交通系統。主要為大城市周圍衛星城與中心城的通勤客流服務,還包括利用市郊鐵路連接城市群的軌道交通。
(2)按線路敷設方式
①地鐵:軌道位于地下隧道內的線路稱為地鐵,線路構筑形式有單線隧道和雙線隧道。
②地面線:軌道位于地面的線路稱為地面線,線路構筑形式為路堤或路塹。
③高架線:軌道位于高架橋上的線路稱為高架線,線路構筑形式為高架橋。
(3)按系統運能
我國現行的《城市軌道交通工程項目建設標準》(建標104—2008)將城市軌道交通按系統運能劃分為四級。
①第Ⅰ級:高運量城市軌道交通
遠期高峰小時單向最大斷面流量為4.5~7萬人次/h。采用鋼輪鋼軌,全封閉線路,適用車型為地鐵A型車,列車最大長度185m,旅行速度為35~40km/h。適用城市城區人口規模等于或大于300萬人。
②第Ⅱ級:大運量城市軌道交通
遠期高峰小時單向最大斷面流量為2.5~5萬人次/h。采用鋼輪鋼軌,全封閉線路,適用車型為地鐵B型車,列車最大長度140m,旅行速度為35~40km/h。適用城市城區人口規模等于或小于300萬人。
③第Ⅲ級:中運量城市軌道交通
遠期高峰小時單向最大斷面流量為1~3萬人次/h。采用鋼輪鋼軌或單軌,全封閉線路,適用車型為地鐵B型車或C型車、或直線電機車輛及單軌車輛,列車最大長度100m,旅行速度為35~40km/h。適用市城區人口規模等于或大于150萬人。
④第Ⅳ級:低運量城市軌道交通
遠期高峰小時單向最大斷面流量為1~2萬人次/h。采用鋼輪鋼軌,部分平交道口,適用車型為現代低地板輕軌C型車或D型車,列車最大長度50m,旅行速度為20~30km/h。適用城市城區人口規模等于或小于150萬人。
(4)按車輛特征
根據車輛幾何尺寸、驅動方式以及車輪材料的不同,形成了不同的城市軌道交通類型。根據《城市公共交通分類標準》(CJJ/T 114—2007),城市軌道交通主要包括地鐵、輕軌、直線電機交通、單軌、自導向新交通和市域快速軌道交通。
①地鐵
地鐵是一種大運量的軌道交通系統,車輛采用鋼輪鋼軌體系,主要在城市地下空間修筑的隧道中運行,當條件允許時,也可在地上或高架橋上運行。地鐵采用不同的車型和編組輛數的列車,單向斷面高峰小時客流量為2.5~7.0萬人次。在大城市特別是城市的中心區域,適宜規劃以地鐵車輛為主要線路的城市軌道交通線網。
②輕軌
輕軌是一種現代低地板有軌電車的中運量軌道交通系統,采用不同車型和編組輛數的列車,高峰小時單向斷面客流量為1.0~2.0萬人次。車輛采用鋼輪鋼軌體系,主要在城市地面或高架橋上運行,也可進入地下。輕軌適用于在大城市作為輔助交通工具,可接駁市中心區的地鐵線路,起到對地鐵線路的補充和輔助作用;作為中小城市骨干交通;也可成為聯系市中心與郊區的紐帶,成為郊區、旅游景點的主要交通形式。
③直線電機交通
直線電機交通是一種中運量的軌道交通系統,線路的運輸能力以滿足2.5萬人次/h左右的運量為宜。直線電機車輛采用直線電機驅動,實現了非黏著牽引,制動力較大,爬坡能力強。由于直線電機車輛轉向架車輪半徑小,很容易通過小半徑曲線,提高了車輛橫向動力性能。直線電機軌道交通宜作為城市地鐵系統的補充,適用于環境條件復雜、坡道大、選線受限制的線路,也適用于對環境等有特殊要求的機場線、旅游線。
④單軌
單軌是輪胎式車輛與特制軌道梁組合成一體運行的中運量軌道運輸系統。單軌列車通常為4~6輛編組,高峰小時單向斷面客流量為1.0~3.0萬人次。單軌可以作為城市的區域性線路運行,或與地鐵相連運行。單軌列車的運行依托于軌道梁,占地面積很小,與其他交通方式完全隔離,運行安全可靠,建設適應性較強,特別適用于地形條件較差、道路狹窄、坡道大、道路半徑小的地區和旅游觀光線路。
⑤自導向新交通
自動導向新交通是一種車輛采用橡膠輪胎在專用混凝土道路上運行的中運量軌道交通系統,客運能力為1.5~3.0萬人次/h,主要在地面和高架橋上運行,特殊地段也可在地下隧道中運行。自導向新交通的優點是使用橡膠輪胎,環境噪聲小;黏著系數高,爬坡能力強;采用電動車,污染小;和汽車一樣,可以過小曲線;宜實現無人駕駛,自動化程度高;采用輕量化小型車輛,較窄的高架橋體,降低了土建工程造價。自導向軌道交通可作大城市的輔助交通工具、城市住宅區與干線鐵路的聯絡線、市中心與開發區的連接線以及中小城市主要交通工具。
⑥市域快速軌道交通
市域快速軌道交通是為中心城與新城之間提供快速、大容量、公交化公共交通服務的軌道交通工具。市域快速軌道交通可采用地鐵車輛或鐵路動車組,最高運行速度可達120~160km/h。與地鐵車輛或輕軌車輛相比,市域快速軌道交通的站間距較大,也適用于城市區域內重大經濟區之間中、長距離的快速軌道客運交通。
1.1.2 城市軌道交通發展狀況
1.國外軌道交通發展狀況
(1)國外軌道交通發展狀況
根據mic-ro.com網站的最新統計,從1863年英國倫敦建成世界第一條地下鐵道截至2013年底,世界上共有57個國家和地區約195個城市,運營著約1.1萬km的軌道交通系統,見表1.1。
表1.1 截至2014年10月世界城市軌道交通統計表

續上表

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注:1.本表數據引自2014年10月1日http://micro.com/metro/table.html;
2.本表中國大陸各城市數據根據《中國城市軌道交通年度報告2013》修正。
經過150多年的發展,世界主要大城市都有比較成熟與完整的網絡化軌道交通系統,地鐵已進入了網絡化建設和運營階段。截至2014年10月統計,國外地鐵運營里程超過200km的城市(表1.2)有紐約26條線路,運營里程370km;倫敦12條線路,運營里程405km;莫斯科12條線路,運營里程325km;巴黎14條線路,運營里程219km;東京12條線路,運營里程304km;首爾10條線路,運營里程326.5km;馬德里13條線路,運營里程286km。國內地鐵運營里程超過200km的城市有上海16條線路,運營里程576km;北京17條線路,運營里程465km;廣州9條線路,運營里程245km。
表1.2 截至2014年10月世界地鐵運營里程超過200km的城市

續上表

(2)國外輕軌發展狀況
20世紀80~90年代,由于當時地鐵造價高、能耗大、環保噪聲等問題的存在,一些城市重新開始發展新型輕軌交通。最早源于德國,1968年法蘭克福和漢諾威兩城市因建地鐵規模大、時間長和投資大,資金遲遲不到位而停頓,因此有人提出將有軌電車進行現代化改造,并與地鐵系統相結合,設計出新型軌道電車,研制出U2型現代低地板車輛,車長23.0m,車寬2.65m,地板高0.97m。為了方便殘疾人坐車,歐洲又發展了地板高為350mm的現代低地板車輛。1986年法國車輛制造商為南特市首次生產了現代低地板車輛(圖1.2),1990年德國卡塞爾市運輸公司采用了100%現代低地板車輛(圖1.3)。目前,現代低地板車輛在國外城市廣泛應用,在世界50多個國家365個城市運營,線路超過400多條,營業里程約3000km,尚有100多條線路在建設中,已成為世界各國城市軌道交通的重要組成部分。

圖1.2 南特市輕軌車輛結構

圖1.3 法國格勒諾布爾市輕軌車輛結構
(3)國外直線電機交通發展狀況
自1985年以來直線電機軌道交通已在世界5個國家9個城市應用,總里程已超過220km,見表1.3。其中最長的線路是溫哥華的Skytrain線,長度51km,至2002年已成功可靠地運行10億km。另外韓國、華盛頓、巴黎等國家與城市也在近期建成直線電機軌道交通。
表1.3 國外直線電機交通線路表

(4)國外單軌發展狀況
世界上第一條跨座式單軌線路誕生于1888年,由法國人CharleLarligue設計,在愛爾蘭鋪設,線路長約15km,由蒸汽機車牽引,最高速度43km/h,旅行速度29km/h,該線路在1924年10月停止運行。第二次世界大戰以后,隨著科學技術的進步,跨座式單軌交通技術逐漸完善和成熟起來。1952年,德國工業家AxellenardWenner-Gren經過反復試驗,于1958年得出結論:采用跨座式、混凝土軌道和橡膠充氣輪胎能達到最好的效果。后來美國、日本和意大利等國家都修建了跨座式單軌。20世紀90年代后期,美國、澳大利亞、新加坡、馬來西亞、俄羅斯、阿聯酋等國也相繼建設了跨座式單軌線路,在建的跨座式單軌線路還有印度孟買和韓國釜山等。截至2010年,國外跨座式單軌交通運營線路總長約為164.6km,見表1.4。其中日本單軌交通線路最多,運營線路長約為93.2km。
表1.4 國外主要的跨座式單軌應用情況

續上表

(5)國外自導向新交通發展狀況
20世紀70年代,自導向新交通最初由美國進行研究開發并實際應用,1972年在華盛頓杜勒斯機場舉辦的博覽會“transport’72”上,公布了4種自導向新交通捷運系統,受到世界關注。其后,自導向新交通在美國、法國、意大利、日本、新加坡等國家得到一定發展。目前,世界各國自導向新交通總運營里程為305.2km,其中日本最多,運營里程為118km,見表1.5。
表1.5 世界各國家自導向新交通統計

日本是發展自導向新交通(AGT)較快的國家,最初的開發研究在1968年,并于1976年完成。1983年7月日本運輸省和建設省制定了“關于新交通系統(中等輸送軌道系統)的基本規格”,統一了自導向新交通的技術標準。首次正式采用這種標準型系統的是1989年開業的橫濱新城市交通“金澤海濱線”和1990年開業的神戶新交通“六甲筑島線”。
2008年3月東京都交通局舍人線投入使用,到目前有10家軌道公司的11條線路運營,運營里程為118km,見表1.6。日本自導向新交通作為城市輔助運輸方式,主要用于中心城市與港島之間、中心城市與郊區之間、城市中心與開發區之間、機場航站樓之間等的交通聯絡。
表1.6 日本自導向新交通系統一覽表

2.國內軌道交通發展狀況
根據統計,2013年底國內大陸地區城軌交通運營里程2476.10km。其中地鐵運營里程2219.96km(含直線電機交通105.9km),占89.66%;輕軌交通(現代低地板有軌電車)131km,占5.29%;跨座式單軌交通75.3km,占3.04%;自導向新交通20.82km,占0.84%。
(1)國內地鐵發展狀況
我國城市地鐵交通建設始于1965年北京地鐵一期工程。最初發展較為緩慢,到20世紀80年代各大城市開始正式規劃地鐵交通建設,從90年代起,我國城市地鐵交通建設進入加速發展時期。到2013年,我國地鐵交通經歷了近48年的發展歷程,分為三個重要的發展時期。
①起步時期(20世紀60年代~70年代)
從20世紀60年代開始,我國城市地鐵交通建設起步。1965年開始建設第一條城市軌道交通線路即北京地鐵1號線一期工程,1969年一期工程完工通車,線路長23.6km,第二期工程到1984年才建成通車,線路長19.9km。20世紀70年代,天津建成了7.4km的地鐵1號線。該階段城市對軌道交通解決交通問題的實際需求不強烈,地鐵交通發展速度緩慢。
②初始發展時期(20世紀80年代~90年代末)
20世紀80年代,沈陽、天津、南京、重慶、武漢、深圳、成都、青島等一批城市開始上報申請建設地鐵項目,紛紛要求國家審批。鑒于地鐵發展迅猛,設備大量引進、造價高、投資大等問題,1995年國務院辦公廳發布《國務院辦公廳關于暫停審批城市地下快速軌道交通項目的通知》(國辦發〔1995〕60號文),提出根據我國城市現有經濟發展水平和國家財力狀況,必須嚴格控制城市快速地鐵交通的發展,并對在建項目加強管理。除北京、廣州兩個在建項目和上海地鐵2號線項目外,暫停審批其他城市地鐵項目。因此至20世紀90年代末約10年的時間,新建完成的地鐵只有北京地鐵復八線、上海地鐵1號線和廣州地鐵1號線三條線路,共計長約54km。
③加快發展時期(20世紀90年代末至今)
從1998年底開始,我國地鐵建設開始進入了加快發展時期。根據國家城市軌道交通設備國產化政策,提出以深圳1號線、上海明珠線、廣州2號線等項目作為國產化依托項目,先后批復了該三個項目立項。1999年開始國家又審批了北京、上海、廣州、重慶、深圳、武漢等10個城市地鐵項目開工建設。2003年后,根據審批要求,全國陸續有15個城市上報了城市快速軌道交通建設規劃,其中有14個城市得到國家的批準。其中北京、上海和廣州三個特大城市從2002年左右開始進入地鐵集中建設期,以年均30~50km的速度建設,目前已基本形成軌道交通線網。
截至2012年底,我國大陸地區已有北京、上海、廣州、天津、南京、深圳、重慶、大連、長春、武漢、沈陽、成都、佛山、西安、杭州、蘇州、昆明、哈爾濱、鄭州等19個城市85條地鐵線投入運營,地鐵線路總里程2476.10km,見表1.7。根據國務院已批復的近期軌道交通建設規劃,2013年末全國已有34個城市地鐵正在建設中,在建線路106條,總里程達到2400km,見表1.8。根據各城市的最新規劃,到2050年中國大陸地區共有54個城市規劃了450條城市軌道交通線路,總里程將超過15000km。
經過40多年的建設實踐及地鐵設備國產化政策的實施,國內地鐵施工、軌道、車輛、機電設備等方面均取得了巨大的進步,地鐵交通國產化率超過70%。
表1.7 2013年底我國大陸已運營城軌交通統計

續上表

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注:本表數據來源于《中國城市軌道交通年度報告2013》。
表1.8 2013年我國大陸各城市正在建設線路統計

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注:本表數據來自于《中國城市軌道交通年度報告2013》。
(2)國內輕軌發展狀況
我國輕軌也是在有軌電車基礎上發展起來的現代低地地板有軌電車系統,但建設速度較慢,到2013年底只有大連和長春兩城市的現代低地板有軌電車投入運營,總運營里程131km。
長春新建的輕軌3號線于2006年正式投入使用,線路長31.96km,車站33座,采用70%低地板6軸鉸接輕軌車輛。新建的輕軌4號線于2011年投入試運營,線路長16.33km,目前開通13km,車站13座,采用車長56m的70%低地板6軸鉸接輕軌車輛。
大連有201路、202路和203路三條有軌電車線路,原有線路運營總長度15.1km。大連公交集團分別于2002年和2005年完成了現代化改擴建,并于2007年12月對201路和203路有軌電車進行合并,改造為我國自行研制的首臺DL6W型70%低地板現代有軌電車,改造后現代有軌電車線路運營總長度達到23.5km,車站39座。
沈陽于2013年分別建成現代有軌電車1號線、2號線、3號線和5號線,總計運營里程59.4km。
(3)國內直線電機交通發展狀況
國內直線電機交通目前已有3條線開通運營,分別是廣州地鐵4號線、5號線和北京地鐵機場線,在建的有廣州地鐵6號線,直線電機軌道交通運營里程105.85km,見表1.9。
表1.9 國內已運營的直線電機軌道交通線路

(4)國內跨座式單軌發展狀況
目前我國只有重慶發展了跨座式單軌交通,截至2012年底通車里程達到74.75km。
①跨座式單軌2號線
重慶2號線首次引入了跨座式單軌交通技術,通車里程19.15km,設18個車站。一期工程由較場口至動物園,線路14.35km,設13個車站,2004年11月開通運營;二期工程線路由大堰村至新山村,線路長4.8km,設5個車站,于2006年7月開通運營。
②跨座式單軌3號線
重慶單軌3號線也采用了跨座式單軌交通技術,通車里程55.6km。一期工程由二塘至龍頭寺,線路長20.2km,設17個車站,于2011年9月投入運營;二期工程線路由龍頭寺至江北機場,線路長18.9km,設12個車站,于2011年9月開通運營;三期工程南延線由八公里至魚洞段,線路長16.5km,設10個車站,于2012年12月投入運營。
此外,沈陽市規劃的黎明至望濱城際鐵路工程東陵公園至望濱段,也擬采用跨座式單軌交通,線路全長約21.75km。
(5)國內自導向新交通發展狀況
國內自導向新交通剛剛起步,發展較晚。在北京、天津、上海和廣州有4條線路投入運營,運營里程25.26km。
①北京國際機場自導向新交通
北京國際機場自導向新交通線路于2008年奧運會期間投入運營,一期工程連接3號航站樓A樓和B樓,全長2.5km,為地面工程。有11列列車,每列車編組2輛,列車最高速度可達55km/h。每輛車容納85人,單向最大客流量4100人/h。二期工程將把3號航站樓和1、2號航站樓連接起來,線長約1km,為地下工程。
②天津自導向新交通
天津濱海新區泰達自導向新交通2006年底開通運營,全線長8km,均為地面線,設14個車站。該項目是國內第一個使用膠輪自導向新交通的項目,采用法國勞爾公司的Translohr膠輪導軌系統,為低地板、軌道導向、膠輪承重和驅動,3節車廂編組,車長25m,寬2.2m,高2.95m,總載客量167人/列,最高時速可達70km/h,旅行速度約為20km/h。全線配屬8輛車,每天投入5輛車運營,發車間隔最短為10min,日客運量3000~4000人。目前,天津濱海新區已啟動第二條自導向新交通線路的前期工作。
③上海自導向新交通
上海張江自導向新交通項目一期工程于2007年12月底正式開工,2009年3月底完成軌道、接觸網的鋪設,2010年1月1日投入運營。該線路正線長約10km,進出場線長度0.76km,全線共設15個站點,平均站距約600m。車輛型號與天津自導向新交通車輛型號相同。
④廣州自導向新交通
廣州于2010年亞運會期間開通珠江新城集運系統,即自導向新交通。該線路長4km,全線9個車站,全地下,全封閉,無人自動駕駛。采用單節、2節或3節自由連掛編組,每列車2節車廂載客276人,目前有7列車運營。
1.1.3 城市軌道交通發展趨勢
1.城市軌道交通已成為城市公共交通的骨干
從倫敦、紐約、巴黎、莫斯科、東京等國際化大都市軌道交通發展的實踐來看,地鐵軌道交通具有運量大、速度快、效率高、節約能源、污染少、節省土地等優點,已成為城市公共交通的骨干,形成綠色環保交通體系,社會、經濟效益明顯。如擁有1000萬人口的巴黎,軌道交通承擔了70%的公共交通量;700萬人口的倫敦,早已實現了公共交通以軌道交通為主的目標;莫斯科軌道交通也承擔了55%的城市客運量;日本東京軌道交通占公共交通的80%以上。特別在緩解城市交通擁堵、逐步改善居民出行條件、節約土地資源、節能環保、引導城市布局合理調整、促進城市可持續發展等方面發揮了重要作用。
同樣,我國北京、上海、廣州等城市己投入運營的地鐵交通實踐證明:地鐵軌道交通也成為城市公共交通的骨干,為城市經濟發展注入新的活力,促進了城市可持續發展。至2012年底,北京共有16條地鐵運營線路,運營里程442km,267座車站,日均客運量672.57萬人次,最高達到839.05萬人次,年客運量24.55億人次,占公共交通出行比率的32.6%。至2012年底,上海有13條地鐵運營線路,運營里程436km,共有279座車站,日均客運量670萬人次,最高達到711萬人次,年客運量24.46億人次。至2012年底,廣州共有7條地鐵運營線路,運營里程217km,共有127座車站,日均客運量500萬人次,最高達到670萬人次,年客運量18.25億人次。
2.城市軌道交通與城市發展相互協調
城市軌道交通與城市相互協調發展才能保證軌道交通的良性發展。如日本東京軌道交通網絡由地鐵、民營鐵路、官辦鐵路郊區線等多種軌道交通系統組成,在不同的網絡層次上起著不同的作用。東京城市中心區主要由地鐵提供服務;外圍區主要由地鐵及私營鐵路提供服務;郊區則主要由私營鐵路和國鐵JR線提供服務。因此,應該建立完善明晰的城市軌道交通網絡,形成不同層次的地鐵線、市郊線、市域線等,才能處理好城市發展與城市軌道交通的功能定位、服務水平、技術標準等方面的關系,實現城市軌道交通與城市的和諧發展。
3.城市軌道交通發展形式多樣性
世界城市軌道交通經過近150多年發展,形成了不同的軌道交通系統類型,每種軌道交通形式都有一定的適應范圍。有的適應于骨干線路,有的適應于輔助線路,有的適應于特殊的地形等。如倫敦、巴黎、莫斯科、東京等大都市圈的軌道交通,由地鐵、輕軌、單軌、自導向新交通、市郊鐵路等多種類型組成,各種交通方式相互協調,運輸效率高。特別是市郊鐵路在城市軌道交通中占主導地位。從國內外大城市軌道交通網絡化發展來看,一個城市軌道交通的網絡化,除了是各種軌道交通形式的配合,還需要根據城市發展規劃,確定采用哪種交通,使城市軌道交通延伸到城市的各個角落,真正形成快捷、高效的城市軌道交通系統。
4.城市軌道交通的網絡化
(1)城市軌道交通網絡化的發展
紐約、倫敦、巴黎、莫斯科和東京5個大城市已基本形成一定的軌道交通規模網絡。呈輻射狀分布的城市軌道交通系統已成為這些現代化大都市的重要干線交通,不僅緩解了城市交通的擁擠狀況,而且在城市的社會活動、經濟活動中發揮著不可替代的重要作用。
紐約的網絡化運營最具典型性。地鐵按運營組織管理分為快速線和普速線兩個層次,具有“同向不共軌”的四軌模式和“越站快速”三軌模式,根據客流潮汐特征,在不同時段分別開行上行或下行列車,這種區別化的運營管理技術保障了紐約地鐵系統的高效運營。
倫敦地鐵網絡化運營由倫敦地鐵有限公司統一管理,負責管理運輸、車輛、車站、車輛段、發電站、牽引變電所、綜合維修等業務。
巴黎地鐵建立了運營調度中心,實現了行車指揮自動化,用計算機實施列車集中統一調度。調度中心可識別列車位置、線路狀況、道岔位置、軌道占用、調車信號、供電狀況等,保證列車按計劃的時刻表運行、并及時進行調整。
莫斯科地鐵由莫斯科地下鐵道管理局負責管理運輸、車輛、車輛段、大修廠、維修保護、地鐵建造、建筑安裝、計算中心、設計院和專科院校等業務。
東京帝都高速交通財團運營的地鐵以及東京都交通局運營的地鐵都設立調度中心,除進行行車調度和電力供電調度業務外,調度中心還增設了為工程、行車、供電、車輛管理提供技術支援的部門以及設施和設備管理部門,形成一個獨特組織機構的地鐵綜合調度中心。
(2)城市軌道交通網絡化的好處
城市軌道交通的網絡化是指將城市軌道交通全部線路統籌進行規劃、建設和管理,城市軌道交通網絡化貫穿于規劃、建設、運營各階段。網絡化不但要考慮每條線路內部不同專業系統之間的銜接和匹配,還要考慮不同線路各專業系統之間的串聯組合,實現資源共享、互聯互通、統籌管理、安全高效運營,實現網絡資源利用的最優化和效益的最大化。
城市軌道交通網絡化的好處是有利于統籌考慮城市軌道交通發展網絡規劃,有利于統籌考慮城市軌道交通網絡建設管理,有利于統籌考慮城市軌道交通網絡運營管理,有利于統籌考慮城市軌道交通資源開發的管理,有利于統籌考慮城市軌道交通建設資金的管理,以實現軌道交通資源及管理的集約化、規模化、社會化和規范化。綜觀先進城市軌道交通發展的經驗,高度的資源共享是保證系統良性運行的前提。比如,日本東京地下鐵株式會社所管轄的8條線路,共183.2km,168個車站,僅設置一座綜合控制中心,且不同線路之間可以互為后備,達到了線網系統最優化和資源共享的良好效果;香港地鐵開通的6條線路,按市區地鐵和郊區快線系統僅設置了兩個大架修車輛段,在設備配置上達到了最佳利用。
5.城市軌道交通的現代化
城市軌道交通專業復雜,涵蓋面廣闊豐富,結合城市發展的需求和科學技術的快速發展,城市軌道交通在規劃、設計、建設和管理運營應朝著網絡化、自動化、智能化、節約能源、綠色環保、降低投資方向發展。土建工程應發展新型施工設備與技術,提高其耐久性和抗災害能力。車輛和機電工程應廣泛采用變頻技術,節約能源,提高可靠性;機械結構廣泛采用鋁合金和不銹鋼等新材料和新工藝,實現結構輕量化,降低成本;設備采用設備模塊化設計和生產,提高質量與效率;促進零部件設計的標準化和通用化,方便部件更換和檢修;發展微機控制技術,提高系統精度和安全;不斷改善車內環境,提高旅客乘坐舒適度和服務質量;廣泛采用網絡信息技術,實現列車設備運行控制和故障診斷的自動化;廣泛應用節能、降噪、減振等環境保護技術,提升軌道交通環保品質。
6.加強交通網絡一體化的銜接
城市軌道交通一體化銜接包括兩個部分,第一部分是城市軌道交通與城市內部其他交通方式之間的銜接,第二部分是城市軌道交通與對外交通系統,如機場與國有鐵路的銜接。
(1)加強城市軌道交通與城市內部其他交通方式之間的銜接。
城市軌道交通作為城市客運交通體系中的一種骨干交通方式,對其他交通方式和設施具有很強的依賴性。因此,城市軌道交通功能的發揮要有一體化的交通體系作支撐。莫斯科地鐵線網特別重視地鐵與其他交通方式的有機結合,地鐵與無軌電車及有軌電車、長途快速客車、公共汽車等形成銜接合理、層次多、覆蓋面廣的網絡,充分發揮了各種交通方式的作用,使得全市840萬人口在市區出行一般不超過40min,絕大部分居民上班時間不超過35min,去大莫斯科地區任一點都不超過2.5h。
(2)加強城市軌道交通與鐵路以及機場的銜接
目前國內城市缺乏對鐵路換乘樞紐及城市綜合體的一體化銜接的研究。城市軌道交通網絡必須注重換乘,特別是網絡中的重要大型客流集散點的換乘站布置,使其選址、站型設計、設施設備與鐵路、機場等其他交通方式的換乘接駁。應將換乘線路間的票制、乘客導向系統、費區布置等都應本著服務人性化的原則進行綜合考慮。
7.完善技術標準體系
目前我國城市城市軌道交通正處于大發展階段,急需制定規范城市軌道交通規劃、建設、運營的標準、法律和法規,完善相關的行業標準和規章,有效促進標準化水平,保護國內市場,開拓國際市場,提高標準管理水平。截至2010年統計,我國城市軌道交通需要產品標準267項,而現行標準23項,在編標準24項,不到50項,目前只能參照相關標準進行產品設計和生產。城市軌道交通產品標準絕大部分還處在待編狀態,標準的編制工作任重而道遠。
8.實現城市交通投資多元化
目前,多數國家由中央政府、地方政府和軌道交通單位共同投資建設城市軌道交通系統。日本地鐵建設采用補助金制度,市郊鐵路由國家和地方政府負擔36%的補貼,而對單軌等新交通方式,國家的補貼達三分之二;德國交通財政資助法規定,每年向購油者加收10%的稅收作為城市交通建設資金,其余的由聯邦政府負擔60%、州政府負擔40%;巴黎的法規規定,城市交通設施基本建設,中央政府投資40.5%,其余的由地方政府和有關部門投資。一些國家還采取有償使用資金和受益者投資的方法,如:日本是將各級財政以不同形式籌集的資金,以有償使用方式通過金融機構提供給企事業單位;而單軌和新交通建設,除國家、地方政府補貼外,沿線受益者也要資助建設。
我國城市軌道投融資經歷了由政府完全無償投入到尋求多元化資金投入的過程。過去軌道交通投資主要是以政府直接投資為主,目前投資方式及來源發生了變化。現在,我國投資模式主要體現為政府主導型市場化投融資模式。從投資形式看,一般是以組建投資公司的形式,負責資金的籌集和資金運作;從資金來源看,投資渠道逐步多元化,資金的主要構成包括政府財政撥款、城市建設專項資金、土地有償使用收入、銀行貸款(包括財政債券)、外國政府貸款等。