中低速磁浮在城市軌道交通中的應(yīng)用分析

周侶

（中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，四川成都 610031）

隨著長(zhǎng)沙磁浮快線和北京地鐵S1線成功商業(yè)化運(yùn)營(yíng)，以及鳳凰磁浮和清遠(yuǎn)磁浮即將建成投入商業(yè)化運(yùn)營(yíng)[1]，我國已擁有中低速磁浮從設(shè)計(jì)、制造、施工、運(yùn)營(yíng)的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)[2]。中低速磁浮工程化應(yīng)用，在為高速磁浮發(fā)展提供技術(shù)儲(chǔ)備同時(shí)，得益于自身具備“地形適應(yīng)強(qiáng)、噪音低、振動(dòng)小”的優(yōu)勢(shì)[3]，顯示巨大發(fā)展空間和應(yīng)用前景，成為軌道交通線的理想新型交通制式。本文結(jié)合軌道交通線路功能定位、旅客需求以及中低速磁浮技術(shù)優(yōu)勢(shì)，分析其在城市軌道交通中，尤其是在樞紐接駁專線、干線延伸線、旅游觀光線中應(yīng)用價(jià)值。

1.中低速磁浮系統(tǒng)及優(yōu)勢(shì)

1.1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

中低速磁浮運(yùn)行軌道和磁浮列車間無直接接觸，采用常導(dǎo)下的電磁力實(shí)現(xiàn)列車懸浮和運(yùn)行導(dǎo)向，列車和軌道懸浮間距一般8mm～12mm。采用短定子直線感應(yīng)電機(jī)實(shí)現(xiàn)列車牽引，短定子設(shè)于車輛上，轉(zhuǎn)子鋪于軌道上[4]。除車輛懸浮導(dǎo)向外，其余系統(tǒng)組成與普通城軌系統(tǒng)相似，中低速磁浮系統(tǒng)由線路工程、磁浮車輛、牽引供電系統(tǒng)、通信信號(hào)設(shè)備、運(yùn)營(yíng)調(diào)度系統(tǒng)組成，其中中低速磁浮系統(tǒng)中磁浮列車、橋體、軌道以及運(yùn)營(yíng)應(yīng)急響應(yīng)均與傳統(tǒng)軌道交通系統(tǒng)差別較大。

1.2 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

目前成功商業(yè)化運(yùn)營(yíng)的軌道交通制式除中低速磁浮外，主要還有：地鐵系統(tǒng)、輕軌系統(tǒng)、跨座式單軌以及有軌電車和直線電機(jī)系統(tǒng)。其中地鐵為大運(yùn)量城市軌道快運(yùn)系統(tǒng)，常用于大城市客流量大的骨干線路，一般多采用地下敷設(shè)方式，工程投資較高。本文將中低速磁浮與輕軌系統(tǒng)、單軌系統(tǒng)、有軌電車以及直線電機(jī)進(jìn)行比較，分析中低速磁浮在城市軌道交通中優(yōu)缺點(diǎn)，詳細(xì)比較見表1。

表1 各交通制式指標(biāo)對(duì)比表

從上表分析，中低速磁浮與其他城市軌道交通相比具有以下優(yōu)勢(shì)：地形適應(yīng)性強(qiáng)-轉(zhuǎn)彎半徑小、適用坡度大、布線靈活；環(huán)保運(yùn)行-噪聲振動(dòng)小、低輻射；運(yùn)能適中-高峰小時(shí)1.5萬人/h～3萬人/h；造價(jià)低-規(guī)?；瘧?yīng)用造價(jià)將進(jìn)一步降低；高架敷設(shè)-占用土地少?？梢娭械退俅鸥∮衅洫?dú)特的工程技術(shù)優(yōu)勢(shì)，極具工程推廣應(yīng)用價(jià)值，市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

2.在城市軌道交通中應(yīng)用

中低速磁浮受自身技術(shù)條件局限，無法在重要干線推廣運(yùn)用，但基于其轉(zhuǎn)彎半徑小、適用坡度大、噪聲振動(dòng)小等優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合城市規(guī)劃、旅游發(fā)展、樞紐接駁等需求，中低速磁浮可在以下場(chǎng)景中推廣：樞紐接駁線、干線延伸線、旅游觀光線。

2.1 機(jī)場(chǎng)高鐵樞紐接駁線

城市機(jī)場(chǎng)和高鐵站一般距主城區(qū)較遠(yuǎn)，現(xiàn)有機(jī)場(chǎng)大巴等出行工具，難以滿足人民群眾高效、準(zhǔn)時(shí)的快速出行需求。軌道交通具備運(yùn)營(yíng)速度快、準(zhǔn)點(diǎn)率高、密集發(fā)車優(yōu)勢(shì)，同時(shí)機(jī)場(chǎng)客流較主城區(qū)較小，適用中低運(yùn)量軌道交通。中低速磁浮布線靈活、對(duì)既有設(shè)施干擾小、造價(jià)低，在機(jī)場(chǎng)高鐵接駁中具有極大應(yīng)用價(jià)值。已運(yùn)營(yíng)長(zhǎng)沙磁浮快線全長(zhǎng)18.55km，可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)沙南站快速直達(dá)黃花國際機(jī)場(chǎng)，進(jìn)一步促進(jìn)長(zhǎng)沙“空鐵聯(lián)運(yùn)”建設(shè)，利于其綜合交通樞紐打造，是中低速磁浮在樞紐接駁線中成功應(yīng)用案例。

2.2 城市軌道交通干線延伸線

中心城區(qū)客流量較大，受城市建成區(qū)影響較大，中心城市區(qū)軌道交通干線一般采用大運(yùn)量地鐵制式。城市軌道交通干線延伸線，服務(wù)于中心城區(qū)和城市周邊組團(tuán)間客流，客流相對(duì)較小、受規(guī)劃影響小、敷設(shè)條件較好、工程投資省，所以中低速磁浮在干線延伸線中具有極大應(yīng)用價(jià)值。北京地鐵S1線起于金安橋站，串聯(lián)門頭溝、石景山，線路全長(zhǎng)10.2km，全高架站。北京S1線在金安橋站可實(shí)現(xiàn)與地鐵線（6號(hào)線、11號(hào)線）便捷換乘，大大改善北京西部地區(qū)居民出行條件，市民往來城市中心區(qū)和西部地區(qū)更加便捷，該線路是中低速磁浮在干線延伸線中應(yīng)用代表。

2.3 旅游觀光專線

旅游景區(qū)客流量較大，傳統(tǒng)交通難以滿足景區(qū)大規(guī)模的客流出行需求，且如過多采用汽車、大巴等交通工具，將給景區(qū)面貌、環(huán)境造成極大壓力。中低速磁浮運(yùn)能較大，運(yùn)行環(huán)保、低噪聲、振動(dòng)小，利于景區(qū)可持續(xù)發(fā)展，故中低速磁浮適應(yīng)用于旅游觀光線。目前即將建成運(yùn)營(yíng)的清遠(yuǎn)磁浮旅游專線，通過“磁浮+旅游”品牌打造，串聯(lián)清遠(yuǎn)境內(nèi)主要旅游資源。鳳凰磁浮有效融合磁浮技術(shù)和旅游資源，探索磁浮產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，賦予磁浮嶄新商業(yè)價(jià)值。清遠(yuǎn)磁浮和鳳凰磁浮實(shí)現(xiàn)了“磁浮+旅游”的工程化探索，將有力提升城市旅游質(zhì)量和品牌，推動(dòng)中低速磁浮在旅游觀光線中應(yīng)用推廣。

3.關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)

中低速磁浮應(yīng)用前景廣闊，極具發(fā)展?jié)摿?，同時(shí)由于其有別于其他常規(guī)軌道交通的工作原理、技術(shù)特點(diǎn)，諸多關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)可進(jìn)一步優(yōu)化完善。

3.1 道岔系統(tǒng)

考慮工程規(guī)模和建設(shè)投資，中低速磁浮列車編組不宜過大，定員有限，需通過優(yōu)化列車折返，增加列車對(duì)數(shù)，從而提高運(yùn)能。目前北京磁浮S1線和長(zhǎng)沙磁浮快線道岔系統(tǒng)動(dòng)作時(shí)間15s～20s，受轉(zhuǎn)轍時(shí)間影響，中低速磁浮理論能力20對(duì)/h。而且磁浮采用道岔系統(tǒng)為線路最薄弱環(huán)節(jié)，如出現(xiàn)故障，維護(hù)難度大，影響全線運(yùn)營(yíng)，道岔系統(tǒng)一定程度影響中低速磁浮推廣。

3.2 裝配化施工

中低速磁浮施工尚無統(tǒng)一規(guī)范，亦未形成行業(yè)慣例，仍然存在諸多技術(shù)空白，考慮其支撐架構(gòu)需同時(shí)考慮荷載和特殊機(jī)電設(shè)備安裝，軌道結(jié)構(gòu)多樣復(fù)雜，特有的F軌尚無法工廠化施工，小半徑曲線梁施工難度大，以上工程均對(duì)施工精度要求極高，其建造質(zhì)量直接影響中低速磁浮建設(shè)和運(yùn)營(yíng)。如能結(jié)合建筑施工信息化、智能化發(fā)展趨勢(shì)和既有磁浮工程施工經(jīng)驗(yàn)，編制相應(yīng)施工規(guī)范，實(shí)現(xiàn)中低速磁浮裝配化施工，攻克軌道結(jié)構(gòu)、F軌施工難題，將有利于中低速磁浮技術(shù)推廣應(yīng)用。

3.3 景觀設(shè)計(jì)

中低速磁浮在樞紐接駁、干線延伸、旅游觀光中具有應(yīng)用價(jià)值，采用高架線路為主，在設(shè)計(jì)建設(shè)中不影響既有景觀同時(shí)，必須注重磁浮景觀設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)磁浮交通和觀光功能協(xié)調(diào)統(tǒng)一。鳳凰磁浮在規(guī)劃設(shè)計(jì)中，結(jié)合景區(qū)打造一站一景，并在磁浮列車外觀和內(nèi)飾融入旅游文化元素，實(shí)現(xiàn)磁浮科技感與當(dāng)?shù)鼐坝^有機(jī)結(jié)合，為后續(xù)中低速磁浮景觀設(shè)計(jì)提供了有效借鑒。

4.結(jié)語

中低速磁浮作為一種理想的新型城市軌道交通，具有地形適應(yīng)性強(qiáng)、適用坡度大、最小半徑小、噪聲振動(dòng)小等突出特點(diǎn)，同時(shí)借助我國擁有磁浮應(yīng)用從設(shè)計(jì)、制造、施工、運(yùn)營(yíng)完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)優(yōu)勢(shì)，在機(jī)場(chǎng)高鐵接駁線、城軌干線延伸線、旅游觀光線中具有極大應(yīng)用前景。為利于其在城市軌道交通中大規(guī)模推廣應(yīng)用，中低速磁浮需進(jìn)一步完善軌道道岔系統(tǒng)、完善建造施工標(biāo)準(zhǔn)、提升運(yùn)營(yíng)效率，并在規(guī)劃設(shè)計(jì)中結(jié)合實(shí)施條件和城市景觀做好景觀設(shè)計(jì)。