長治大峽谷旅游軌道系統(tǒng)制式選型研究

崔艷鷺

(軌道交通工程信息化國家重點實驗室(中鐵一院) 陜西西安 710043)

旅游軌道，是在當前“全民旅游、全季旅游、全域旅游”背景下，以軌道為載體，以產(chǎn)業(yè)為導向，引導和服務沿線及輻射區(qū)域旅游及相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，創(chuàng)造出具有“交通+旅游+N”特點的全新模式旅游產(chǎn)業(yè)項目[1]。

1 項目概況

長治太行大峽谷旅游軌道地處長治盆地和太行山南部地區(qū)的山西省長治市境內(nèi)，行經(jīng)長治市、壺關(guān)縣和平順縣，規(guī)劃全長約100.9 km，共三段，分別為:長治東至太行山大峽谷段，長63.9 km；太行山大峽谷至八泉峽至至川底段，長29.6 km；新城至八道水段，長7.5 km。

項目定位為長治市區(qū)至太行山大峽谷景區(qū)之間及景區(qū)內(nèi)部的運輸和觀光通道，是國內(nèi)第一條按照全產(chǎn)業(yè)鏈、全生命周期模式構(gòu)建的旅游軌道項目。因其首創(chuàng)性、探索性特點，故其在行業(yè)內(nèi)外具有很強的示范性和引領(lǐng)性[2-3]。

2 幾種適用于旅游軌道的系統(tǒng)制式特點

適用于旅游軌道的系統(tǒng)制式，按照車輛的驅(qū)動、支撐和導向方式，主要有普通輪軌系統(tǒng)、單軌系統(tǒng)、磁懸浮系統(tǒng)、齒軌系統(tǒng)等[4]。

2.1 普通輪軌系統(tǒng)

普通輪軌鐵路利用機車動力牽引觀光車輛運行，動力牽引方式包括內(nèi)燃牽引和電力牽引，一般可攀爬的線路坡度約為20‰，出于制動安全性考慮，坡度設(shè)計不宜大于30‰。

2.2 單軌系統(tǒng)

單軌系統(tǒng)包括跨座式單軌、懸掛式單軌兩種[5]。

(1)跨座式單軌，屬于中運量交通，適用于城市交通干線、延伸線、郊區(qū)線、聯(lián)絡(luò)線以及地形復雜、坡度大、半徑較小的線路。

(2)懸掛式單軌，適用于中低運量的城市軌道交通，目前只在德國、日本等少數(shù)國家有應用實例。

2.3 磁懸浮系統(tǒng)

磁懸浮列車按系統(tǒng)可分為常導型磁浮列車和超導型磁浮列車，按速度等級及載客量可分高速、中低速磁浮列車和小型磁浮列車等。小型磁浮列車最高速度一般為80～90 km/h，適用于中低運量的城市軌道交通。

2.4 齒軌系統(tǒng)

齒軌鐵路在普通輪軌的軌枕上另外設(shè)置一條特別的齒條，通過與機車上配備的一個或多個齒輪嚙合，幫助機車克服粘著力不足問題，甚至可以使列車在坡度達480‰的陡峭斜坡行使，一般坡度越大編組越小。其特點主要有，齒軌鐵路的攀斜能力雖不及纜索制式，但可以建成更長、更復雜的路線。特別是通過齒軌與粘著組合驅(qū)動，可以使平地及登山鐵路結(jié)合，實現(xiàn)乘客無換乘[6]。齒軌鐵路坡度大，適應能力強，能很好地適應山區(qū)鐵路的需要。加大坡度可縮短展線長度，減小橋隧比例，縮短建設(shè)工期，節(jié)約建設(shè)成本[7-8]。在山地景區(qū)具有獨特優(yōu)勢，適宜觀光旅游，經(jīng)濟效益較好。

2.5 不同系統(tǒng)制式的適應性分析

不同軌道交通系統(tǒng)制式存在不同特點和適應性，選型研究過程中，需考慮的主要因素包括:地形條件、爬坡能力、建設(shè)成本、運行速度、運輸能力等方面[9]。

(1)地形條件及爬坡能力方面。普通輪軌系統(tǒng)依靠輪軌粘著力牽引列車前進，線路坡度一般不超過30‰。齒軌可有效解決輪軌粘著力不足的問題，其最大坡度可超過400‰，新近研發(fā)的齒軌系統(tǒng)，其車體可同時在齒軌線路和粘著線路運行。其中齒軌線路最大坡度可達到250‰[10]，粘著線路段最大坡度可達到35‰；磁懸浮系統(tǒng)、單軌系統(tǒng)具有爬坡能力強及轉(zhuǎn)彎能力強等特點，其最大坡度可達到70‰左右。

(2)建設(shè)成本方面。旅游軌道交通工程投資大，且投資與線路工程設(shè)置方式(路基、橋梁、隧道)緊密相關(guān)。研究同等規(guī)模及相近設(shè)置方式線路，磁懸浮系統(tǒng)及單軌系統(tǒng)建設(shè)費用較高，齒軌系統(tǒng)及普通輪軌系統(tǒng)建設(shè)費用較低。

(3)列車運行速度方面。對比目前國內(nèi)外旅游軌道不同制式運營情況表明:普通輪軌系統(tǒng)速度約為80～120 km/h，中低速磁懸浮列車速度約為100 km/h，有軌電車80 km/h，單軌鐵路速度約為70 km/h，齒軌鐵路粘著線路段約80 km/h，齒軌線路段約為10～30 km/h。

(4)系統(tǒng)運輸能力方面。中低速磁懸浮系統(tǒng)一般載客量不大，且編組輛數(shù)受限。普通輪軌系統(tǒng)、齒軌系統(tǒng)、單軌系統(tǒng)，通過動力機車牽引列車前進，可通過車輛編組有效解決運能需求。

根據(jù)以上分析研究，各種軌道交通制式系統(tǒng)主要特征分析見表1；運輸能力、運行速度、工程投資、環(huán)境影響(噪聲、振動)等方面的技術(shù)比較見表2[11]。

表1 不同制式系統(tǒng)特征對比

表2 不同制式系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟指標對比

3 項目特點、選型原則

3.1 項目特點及要求分析

本項目作為長治市區(qū)至太行山大峽谷景區(qū)之間及景區(qū)內(nèi)部的運輸和觀光通道，主要承擔太行山大峽谷自然景區(qū)的觀光客流，呈現(xiàn)明顯的淡旺季及早晚高峰特征。為提高項目經(jīng)濟效益，本項目盤活利用既有廢棄西安里鐵路。在進入峽谷景區(qū)后，新建段落沿溝谷進行，沿線區(qū)域分布有國家級公園、風景區(qū)7處，項目在景區(qū)內(nèi)建設(shè)運營，對景區(qū)景觀及環(huán)境保護要求高。沿線特殊地質(zhì)地貌、旅游觀光的獨特體驗，對線路條件和車輛設(shè)備在性能、創(chuàng)意等方面，提出有別于傳統(tǒng)運輸型軌道交通的獨特要求。

3.2 系統(tǒng)選型原則

根據(jù)國內(nèi)外旅游軌道系統(tǒng)選型的經(jīng)驗，結(jié)合國內(nèi)政策、項目實際、發(fā)展理念以及現(xiàn)有的車輛技術(shù)標準，提出系統(tǒng)選型的主要原則:

(1)滿足線路功能性需求原則；

(2)滿足項目可行及可持續(xù)發(fā)展的經(jīng)濟性原則；

(3)滿足環(huán)境保護的環(huán)境友好性原則；

(4)滿足觀光體驗的創(chuàng)新創(chuàng)意性原則；

(5)滿足旅游安全的可靠性性原則。

4 本項目系統(tǒng)選型確定

4.1 長治東站至太行山大峽谷段

客流方面，本段主要由長治市與大峽谷景區(qū)間的游客和沿線的市域客流構(gòu)成，研究測算游客量初、近、遠期分別為66、106、196萬人次/年，市域客流量初、近、遠期分別為2、3、4萬人次/年。功能方面，本段是串聯(lián)長治市區(qū)至長治太行山大峽谷沿線景點及產(chǎn)業(yè)的紐帶。軌道車輛自身是一種旅游產(chǎn)品的同時，也具有一定的公共交通服務功能，軌道制式選擇要體現(xiàn)旅游和公共交通功能的協(xié)調(diào)兼顧。成本方面，盤活既有廢棄鐵路，充分發(fā)揮降低項目建設(shè)成本方面的顯著優(yōu)勢。

綜上分析，本段通道上既有西安里鐵路長達50 km左右，必須充分利用，而且本段具有一定的公共交通服務功能，需要有一定的速度保障，同時沿線地形相對較為平緩，齒軌系統(tǒng)不適合，而單軌和磁浮系統(tǒng)雖功能可行，但不利于對既有資產(chǎn)盤活利用。因此本段適合選擇普通輪軌系統(tǒng)。

4.2 太行山大峽谷至八泉峽至川底段

該段是本項目重要的旅游線路與旅游產(chǎn)品，線路長約30 km，沿線地勢陡峻、山巒疊嶂、峽谷縱橫、絕壁高懸，自然坡度一般大于50‰。本項目客流主要由大峽谷景區(qū)間的游客構(gòu)成，客流量初、近、遠期分別為220、307、384萬人次/年。本段系統(tǒng)選型應突出對項目功能定位適合性、對環(huán)境保護好等特點，充分體現(xiàn)旅游產(chǎn)品的屬性。在適應性方面，本段地勢高峻，溝壑縱橫，高差大，60‰以上坡度適應地形較好，單軌系統(tǒng)及齒軌系統(tǒng)具有較強適應性。體驗性方面，乘坐相關(guān)交通工具的最佳體驗時間為40 min左右，齒軌系統(tǒng)旅速較慢不適宜。懸掛式單軌車輛創(chuàng)意豐富，能充分增強游客游覽體驗。景觀協(xié)調(diào)性方面，本段經(jīng)過眾多核心景區(qū)，工程建設(shè)應突出融合自然風景，減少對地塊切割、景觀破壞。

結(jié)合以上要求特點，本段采用懸掛式單軌對景觀資源開發(fā)的適應性較強，觀光效果和體驗效果較好，與沿線景觀契合度高，對游客吸引力最大。同時工程方案可實施性強，工程投資規(guī)模適中，具有較顯著的優(yōu)勢。綜合考慮本次研究本段暫推薦采用懸掛式單軌。

4.3 新城至八道水段

本段是長治往平順方向旅游線路的重要組成部分，能夠很好地完善太行山大峽谷景區(qū)的交通基礎(chǔ)設(shè)施。

線路長約7.5 km，沿線為典型的山區(qū)峽谷地貌，海拔高差310 m，直線距離僅5.6 km，自然坡度55‰，所在地區(qū)地勢高峻，溝壑縱橫，高差大，線路縱斷面見圖1。本項目客流主要由長治東至八道水間的游客構(gòu)成，客流量初、近、遠期分別為27、44、81萬人次/年；本段線路是一條連接景區(qū)內(nèi)外的交通基礎(chǔ)設(shè)施軌道，需要有很好的旅游屬性和一定交通屬性。

圖1 新城至八道水段線路縱斷面示意

選擇大坡度對地形適應較好，齒軌系統(tǒng)可適應度最大，有軌電車次之，普通輪軌系統(tǒng)最小。有軌電車和雙制式齒軌，在節(jié)約用地，減少商用地塊切割、景觀破壞和融入自然等方面較優(yōu)。普通輪軌系統(tǒng)，大量展線和路基地段對現(xiàn)有景區(qū)地塊切割和景觀破壞嚴重。受適應性不同影響，線路方案需根據(jù)不同制式做較大調(diào)整，通過多方面研究，有軌電車投資最省，齒軌次之，普通輪軌系統(tǒng)工程投資最大。隧道對旅游軌道交通游客景觀體驗性影響較大，齒軌方案隧道最少，有軌電車次之，普通輪軌系統(tǒng)隧道最長。采用不同坡度限制，線路走向方案見圖2。采用不同坡度，線路方案區(qū)別較大，對投資產(chǎn)生較大影響。

圖2 新城至八道水不同制式線路方案示意

本段采用雙制式齒軌對線路前后接續(xù)性較好，齒軌段可增加游客的體驗性，對游客有一定吸引力。工程方案可實施性較強，工程投資適中。通過多方面對比分析，雙制式齒軌在本段適應性及線路前后接續(xù)性方面優(yōu)勢明顯。綜合考慮本次研究本段推薦采用齒軌制式。

在系統(tǒng)制式與選型總體確定后，為更好適應本項目建設(shè)的實際，仍需要對本項目所選相關(guān)車輛進行必要的適應性改造。包括但不局限于機車功率、啟動制動性能、車輛尺寸及定員、車型外觀及內(nèi)部布局等。

5 結(jié)束語

本文在對比分析不同制式系統(tǒng)特點的基礎(chǔ)上，以長治大峽谷旅游軌道項目為例，對不同制式系統(tǒng)適應性進行深入分析，結(jié)合項目特點確定了針對不同段落分別采用輪軌式、懸掛式單軌、雙制式齒軌的系統(tǒng)選型方案。通過建立選型原則和對比分析結(jié)構(gòu)，為今后旅游軌道方案研究和系統(tǒng)制式選擇提供了重要思路和參考。