現(xiàn)代有軌電車系統(tǒng)特征及適用性分析

李志成，吳 芳，徐 琛

（1.安徽交通職業(yè)技術學院城市軌道交通與信息工程系，安徽合肥230001；2.蘭州交通大學交通運輸學院，甘肅蘭州730070；3.同濟大學建筑與城市規(guī)劃學院,上海200092）

現(xiàn)代有軌電車系統(tǒng)特征及適用性分析

李志成1，吳 芳2，徐 琛3

（1.安徽交通職業(yè)技術學院城市軌道交通與信息工程系，安徽合肥230001；2.蘭州交通大學交通運輸學院，甘肅蘭州730070；3.同濟大學建筑與城市規(guī)劃學院,上海200092）

針對當前我國城市大運量的城市軌道交通與小運量的公交系統(tǒng)之間運能不匹配問題，引入中運量的現(xiàn)代有軌電車系統(tǒng)，對其系統(tǒng)特征進行分析及與其他交通方式特性比較研究，并從城市的經濟條件、空間格局、整體公共交通系統(tǒng)結構3個方面對現(xiàn)代有軌電車的適應性進行分析，給出了適宜發(fā)展現(xiàn)代有軌電車系統(tǒng)的地區(qū)。

現(xiàn)代有軌電車；中運量；系統(tǒng)特征；適應性分析

隨著我國城市化進程的加快，國內各大、中城市紛紛盲目加快對大運量的軌道交通規(guī)劃與建設，缺乏根據(jù)其自身具體情況選擇適合的城市公共交通工具［1］，造成資源浪費及城市公共交通系統(tǒng)間發(fā)展不均衡。特別是大運量快速軌交通與低運量之間出現(xiàn)不匹配的情況，需要一種新的交通方式加以協(xié)調。

本文引入中運量現(xiàn)代有軌電車系統(tǒng)，對現(xiàn)代有軌電車系統(tǒng)特征進行剖析，并與其他公共交通系統(tǒng)特性進行比較，在此基礎上對現(xiàn)代有軌電車在我國的適應性進行分析。

1 現(xiàn)代有軌電車系統(tǒng)特征

現(xiàn)代有軌電車是以城市道路為基礎，主要在地面敷設軌道，采用電力牽引的低地板輪軌車輛，以部分獨立或完全共享路權形式、人工駕駛、信號優(yōu)先控制方式運行，運輸能力介于傳統(tǒng)公共汽車和輕軌之間的中等運量城市地面快速公交系統(tǒng)［2］，與傳統(tǒng)有軌電車及其他軌道交通系統(tǒng)相比，其特征主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

1.1 線路與軌道技術特征

（1）線路。現(xiàn)代有軌電車線形與走向基本與常規(guī)公交一致，可分為雙線單向和單線雙向運行兩種線路形式，為了降低輪軌間的沖擊以及減少列車運行產生的振動和噪音，線路按無縫線路鋪設，其平面曲線半徑一般≥50m，困難地段可減至20～30m，豎曲線坡度一般≤60‰。

（2）軌道。軌道是列車行駛的基礎，其軌距采用國家通用標準1 435 mm，考慮安全性、綠化效果和鋪面面積以及與常規(guī)公交路面的銜接，正線一般采用槽型軌，板式或梯形整體道床，而停車場宜采用50 kg/m工字軌，碎石道床。道岔是車輛過軌與折返的重要設備，正線多數(shù)采用6#道岔，車場線常采用3號道岔。站臺是列車停靠時供乘客上下作業(yè)的場所，側式站臺寬度一般≥2.5m，島式站臺寬度一般≥5m。

1.2 車輛技術特征

與傳統(tǒng)有軌電車相比，現(xiàn)代有軌電車車輛采取低地板、輕量化與雙模塊化設計，不僅具備更高的安全性、舒適性，而且易維修保養(yǎng)、增加列車長度，外觀更時尚。列車采用1～8節(jié)鉸接模塊車體組成，長約8～72m，如圖1所示。圖1中，M1、M2為帶司機室的動車模塊，TC1、TC2為懸浮模塊，MP為帶受電弓的動車模塊。為適應不同的客流需求，車廂寬度主要有2.3、2.4及2.65m共3種尺寸。現(xiàn)代有軌電車具有較強的動力和可靠的制動系統(tǒng)，可以在60‰以上坡度上啟動和制動，同時具有較高運行速度。

圖1 車輛5模塊化編組

1.3 牽引供電技術特征

現(xiàn)代有軌電車的供電制式分為接觸網供電、接觸軌供電、地面嵌入式供電及車載儲能式供電4種。1）接觸網與接觸軌兩種供電方式都是沿著地線路鋪設供電設施，電壓皆為DC 750 V，其中接觸網架設在列車上部，列車通過升起車頂?shù)氖茈姽c觸網接觸進行取電，而接觸軌敷設在線路的一側，車輛伸出一側的集電靴與觸軌接觸進行取電。2）地面嵌入式供電是通過在地面兩軌之間的地面上嵌入電源設備，列車運行經過該設備時為車輛供電以及給車載儲能裝置充電，其主要有電磁感應、APS和創(chuàng)威3種典型系統(tǒng)。3）車載儲能式供電包括電池包供電及超級電容供電兩種形式。兩者原理相似，超級電容較電池包容量大，可維持供電時間長，且具有快充的優(yōu)點，一次充電續(xù)航約2.5 km。

1.4 信號系統(tǒng)技術特征

現(xiàn)代有軌電車信號系統(tǒng)主要由路口信號優(yōu)先控制子系統(tǒng)、正線岔區(qū)控制子系統(tǒng)、車輛段聯(lián)鎖系統(tǒng)及車載子系統(tǒng)組成［3］。1）路口信號優(yōu)先控制子系統(tǒng)可有效地解決其他交通方式與有軌電車在路口爭搶通行權問題，有絕對優(yōu)先、相對優(yōu)先和不優(yōu)先3種控制方式。2）岔區(qū)控制子系統(tǒng)實現(xiàn)道岔位置控制、工作狀態(tài)檢測，為列車提供正確的運行進路，包括調度員中央級、司機車載級就地級3級控制方式。3）車輛段聯(lián)鎖系統(tǒng)為列車在車場內安全運行提供技術保障，如調車、列車出入場進路的辦理等。4）車載子系統(tǒng)實現(xiàn)列車地面信號設備之間實時通信，調度員遠程控制列車、司機通過車載信號控制道岔等。

1.5 運輸能力

運輸能力主要取決于車輛的定員數(shù)、列車的編組數(shù)及行車密度3個要素，運輸能力=列車定員數(shù)×載客列車數(shù)。列車一般采用雙鉸接鉸編組形式，發(fā)車間隔1.5～2min［4］，單向運能為0.6～1.44萬人次/h，其運輸能力是常規(guī)公交的3倍以上，如表1所示。

表1 高峰最大斷面運輸能力能力

2 與其他公交方式經濟技術特性對比分析

從建設周期、建設綜合造價、運營成本、車輛使用壽命、占用面積、沿線土地增值、低碳環(huán)保及帶動相關行業(yè)等方面入手，與常規(guī)公交、BRT、單軌和輕軌等公共交通方式進行對比分析，結果如表2所示［5-6］。

由表2可知，現(xiàn)代有軌電車建設周期、綜合造價及旅行速度等都介于BRT與單軌、輕軌和地鐵之間，其車輛的使用壽命、占用面積及噪音等與單軌、輕軌及地鐵處于同一水平上。

3 現(xiàn)代有軌電車適應性分析

借鑒國外的應用經驗，從城市的經濟條件、城市空間格局、城市整體公共交通系統(tǒng)結構3個方面出發(fā)，對現(xiàn)代有軌電車適應性分析，如表3所示。

表2 城市公共交通系統(tǒng)相關特性比較

結合表3及我國有軌電車應用現(xiàn)狀，一般適合以下3種情形的地區(qū)發(fā)展有軌電車。

表3 現(xiàn)代有軌電車交通適應性分析

3.1 適合大、中城市建設

首先，大城市非農人口為50～100萬人，其高峰小時單向客流量可達1～2.5萬人次/h，中等城市非農人口為20～50萬人，其高峰小時單向客流量為0.6～1.5萬人次/h，20萬以下為小城市，其高峰小時單向客流量小于0.6萬人次/h。大、中城市客流量均能滿足現(xiàn)代有軌電車客流量的需求，可考慮發(fā)展現(xiàn)代有軌電車，而小城市客流量相對較小，則不太適宜建設現(xiàn)代有軌電車。其次，現(xiàn)代有軌電車建設綜合成本0.8-3.5億元/km，運營成本為2.7美元/人，一般大、中城市的經濟水平較高具備建設現(xiàn)代有軌電車的能力。

3.2 適合城市中廢舊鐵路線路改造

隨著城市規(guī)模擴大，早期穿城的鐵路專用線及線路調整后遺留的線路處于廢棄狀態(tài)，同時廢棄鐵路線路周圍有大量居住用地，存在一定的客流量且原有的線路條件適合實施有軌電車改造條件。有軌電車投資少、建設快、節(jié)能、環(huán)保及美觀，廢棄鐵路經造可有效提升城市形象，完善城市公共交通系統(tǒng)結構，如合肥市18 km的鐵路專用線改造為有軌電車線S1，全長20 km，共設21個站點。

3.3 適合新城區(qū)規(guī)劃建設

新城區(qū)建設可利用交通的先導作用，特別是公共交通系統(tǒng)的指向作用，拉伸城市架構［7］。對遠期客流預測可達0.7～1.2萬人次/h新城區(qū)，有軌電車可與新建道路同步規(guī)劃建設，以免遠期額外的工程拆遷和改造費用。對于初期客流較小情況列車可按3模塊編組運行，后期可擴展至5或7模塊，如果客流更大，可選擇在高峰期鉸接運行，如寧波杭州灣新區(qū)規(guī)劃建設的現(xiàn)代有軌電車系統(tǒng)。

4 小結

現(xiàn)代有軌電車系統(tǒng)以審批簡單、建設周期短、安全可靠、費用低、無污染、低噪聲、快捷舒適及運營組織靈活等優(yōu)點倍受大、中城市的青睞，一些經濟實力強的小城市為了提高城市公共交通服務品質也著手建設現(xiàn)代有軌電車。本文從其系統(tǒng)特性入手進行深入分析，將其與其他公共交通方式相關特性經比較，并結合我國有軌電車應用現(xiàn)狀分析，得出現(xiàn)代有軌電車的適應性條件。

［1］龍倩倩,任海濱,馬喜成,等.現(xiàn)代有軌電車與快速公交BRT的比較分析［J］.電力機車與城軌車輛,2014（5）:74-77.

［2］郭濤.現(xiàn)代有軌電車車輛選型初步研究［J］.中國新技術新產品,2016（17）:94-95.

［3］馬作澤.現(xiàn)代有軌電車信號系統(tǒng)研究［J］.鐵道通信信號,2014,50（2）:15-17.

［4］沈景炎.我國現(xiàn)代有軌電車的發(fā)展、標準與規(guī)劃探討［J］.都市快軌交通,2015,28（6）:6-11.

［5］王曉佳,游婷,王薇.武漢市現(xiàn)代有軌電車發(fā)展適應性研究［J］.交通與運輸（學術版）,2012（2）:111-114.

［6］王遠回,宗傳苓,劉永平.深圳市現(xiàn)代有軌電車發(fā)展策略［J］.城市軌道交通研究,2014,17（6）:11-16.

［7］賀方會,張杰.現(xiàn)代有軌電車新區(qū)發(fā)展適用性研究［J］.都市快軌交通,2016,29（1）:97-101.

【責任編輯：任小平 renxp90@163.com】

Analysison the characteristicsand applicability ofmodern tram system

LI Zhi-cheng1,WU Fang2,XU Chen3
（1.Department of Urban Rail Transitand Information Engineering,AnhuiCommunications Vocationaland Technical College,Hefei 230001,China;2.Schoolof Traffic and Transportation Engineering,Lanzhou Jiaotong University,Lanzhou 730070,China; 3.College of Architecture&Urban Planning,TongjiUniversity,Shanghai 200092,China）

Aiming at the problem of capacitymismatch between urbanmass transit and small volume of public transport system in china,introducing modern tram system with medium capacity,the characteristics of the system are analyzed and compared with other traffic modes.And the adaptability ofmodern tram system is analyzed from three aspects,the city’s economic conditions,urban spatial pattern and the overall urban public transportsystem structure,which gives the area suitable for the developmentofmodern tram system.

modern tram;medium volume;system characteristics;adaptiveanalysis

U482.1

A

2017-02-03

安徽省高校自然科學研究重點資助項目（KJ2015A442）；安徽省質量工程資助項目（2015gkk030）

李志成(1982-)，男，安徽巢湖人，安微交通職業(yè)技術學院講師。

1008-0171（2017）04-0071-04