城市軌道交通的水平定位和系統(tǒng)匹配

　　摘　要　分析了城市軌道交通建設(shè)的水平定位及其與城市財(cái)力、時(shí)代要求、公交現(xiàn)狀、設(shè)計(jì)理念等的關(guān)系;分析了城市軌道交通系統(tǒng)與所追求的目標(biāo)、線路特征、車(chē)輛、供電電壓、系統(tǒng)容量、信號(hào)及行車(chē)間隔的匹配問(wèn)題。
關(guān)鍵詞　城市軌道交通,水平定位,系統(tǒng)匹配
城市軌道交通(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“ 城軌”) 在著手建設(shè)前,必然會(huì)遇到水平定位的問(wèn)題,在可行性研究和設(shè)計(jì)工作中,必然會(huì)遇到系統(tǒng)的匹配問(wèn)題。這兩個(gè)問(wèn)題值得探討。
1 　水平定位
水平定位,是城軌建設(shè)的前提。如果不事先確定水平,從研究到建設(shè)必然會(huì)帶有隨意性,把握不住系統(tǒng)的整體水平和側(cè)重點(diǎn)。系統(tǒng)水平的定位,必須把握好以下幾點(diǎn):
1. 1 　水平定位要與城市財(cái)力相適應(yīng)
我們正處在追求節(jié)約時(shí)間和提高效率的時(shí)代。大城市和特大城市都需要建設(shè)城軌。但城市之間的財(cái)力是有差距的,不同類(lèi)型的城市,對(duì)城軌的水平定位也應(yīng)不同。一般可分為三種類(lèi)型:一是處于沿海發(fā)達(dá)地區(qū)財(cái)力相對(duì)雄厚的城市,其系統(tǒng)水平可以相對(duì)定高一些,可以看得遠(yuǎn)一些,這樣可免除遠(yuǎn)期改造的麻煩,首次建成的系統(tǒng)可維持較長(zhǎng)時(shí)間不落后;二是財(cái)力相對(duì)較差的城市,在保證系統(tǒng)安全、可靠的前提下,城軌的整體水平可定得低一些,但必須為將來(lái)的改造和升級(jí)留有空間和可能性,這樣考慮既可滿足城市當(dāng)前對(duì)城軌的需求,又可確保將來(lái)隨著財(cái)力的增長(zhǎng),系統(tǒng)可升級(jí)換代; 三是有城軌需求但財(cái)力尚不能支撐的城市,應(yīng)盡早做好城軌網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和其它前期工作, 為將來(lái)城軌建設(shè)預(yù)留空間,為節(jié)省大量建設(shè)資金打好基礎(chǔ)。
1. 2 　水平定位要與時(shí)代的要求相適應(yīng)
時(shí)代在變,人的要求也在變。21 世紀(jì)初全面建設(shè)小康社會(huì)的人們其要求比上世紀(jì)更高,對(duì)城軌的要求也提高了。具體體現(xiàn)在:一是出行速度要求更快;二是環(huán)境保護(hù)意識(shí)更強(qiáng);三是安全、舒適的要求更高。
(1) 要滿足人們對(duì)出行速度的要求
凡是提高乘客出行速度的設(shè)計(jì)和設(shè)施的水平要適當(dāng)提高。如:車(chē)站上要裝自動(dòng)扶梯,使乘客上樓更快捷;導(dǎo)向標(biāo)志要齊全醒目,保證乘客在車(chē)站內(nèi)有序流動(dòng),不走彎路;城軌之間的換乘要便捷,盡可能在付費(fèi)區(qū)直接換乘;在城軌站附近要設(shè)置公共汽、電車(chē)站,自行車(chē)停車(chē)場(chǎng),便于相互換乘。除此以外,城軌車(chē)輛要有足夠數(shù)量和足夠?qū)挾鹊拈T(mén),減少乘客上、下車(chē)時(shí)間,從而縮短車(chē)輛的停站時(shí)間等。
(2) 要適應(yīng)人們?cè)鰪?qiáng)了的環(huán)保意識(shí)
城軌的防振、降噪、廢水處理等環(huán)保措施的水平應(yīng)適當(dāng)提高,特別是地面和高架的城軌,更要重視防振、降噪。具體的措施有:地面段可采用碎石道床,高架敏感地段可選用浮置板道床(可降噪10 ～20 dB(A) ) ; 軌道可采用焊接長(zhǎng)鋼軌和彈性鋼軌扣件;高架橋兩側(cè)掛電纜側(cè)墻可兼作聲屏障,聲屏障內(nèi)側(cè)裝吸聲墊,兩股道中間設(shè)T 型隔聲檔板;車(chē)輛底部裝吸聲材料,車(chē)輛上還可采用側(cè)裙板、彈性車(chē)輪、阻尼車(chē)輪等措施。
我國(guó)城市的特點(diǎn)不同于發(fā)達(dá)國(guó)家。發(fā)達(dá)國(guó)家的城市居民大都住在城市周邊地區(qū),市區(qū)主要是裝有中央空調(diào)的商貿(mào)和辦公樓宇,其窗戶(hù)常年關(guān)閉, 因此能有效隔離噪音。我國(guó)城市居民大都住在城區(qū),靠開(kāi)窗自然通風(fēng),容易受到城軌的噪聲干擾,因此特別要提升高架城軌的防噪水平。
(3) 要滿足人們對(duì)安全、舒適的要求
城軌的安全性和舒適度的水平要適當(dāng)提高。車(chē)廂內(nèi)要考慮夏季制冷和冬季制熱,并確保足夠的新風(fēng)量;車(chē)站和車(chē)輛內(nèi)部的采光、色調(diào)、裝飾要柔和、協(xié)調(diào),讓乘客置身于溫馨、舒適的環(huán)境之中;車(chē)站上要考慮設(shè)一些老、弱、病、殘者休息的座椅,讓這些弱者能得到照顧;消防等安全系統(tǒng)要完備,安全標(biāo)志、警示標(biāo)志要齊全、醒目;經(jīng)濟(jì)條件許可的城市可考慮安裝站臺(tái)屏蔽門(mén),暫時(shí)無(wú)條件安裝的城市可考慮預(yù)留,待財(cái)力增長(zhǎng)后再裝。
1. 3 　水平定位要與常規(guī)公交相協(xié)調(diào)
城軌是快速大容量的骨干交通,乘客對(duì)其水平的期望值要比對(duì)常規(guī)公共汽、電車(chē)高。近年來(lái)公共汽、電車(chē)的服務(wù)水平也在不斷提高:空調(diào)車(chē)、非接觸IC 卡自動(dòng)售票車(chē)等已相當(dāng)普及;能讓殘疾人輪椅上下的公交車(chē)已開(kāi)始在線路上出現(xiàn);車(chē)上已裝自動(dòng)報(bào)站器,還安裝了站名、溫度顯示器和車(chē)門(mén)監(jiān)視屏幕;采用了視野寬廣的大擋風(fēng)玻璃和大側(cè)窗玻璃; 車(chē)內(nèi)裝飾越來(lái)越講究,色調(diào)明快,材質(zhì)檔次較高,扶手用上了鋁合金和不銹鋼管;車(chē)廂內(nèi)安置了移動(dòng)電視;等等。凡是公共汽、電車(chē)已使用的這些設(shè)施,城軌也必須具備,其水平還應(yīng)適當(dāng)提高。城軌還應(yīng)增加廣播系統(tǒng)、乘客信息顯示系統(tǒng)、殘疾人升降電梯、車(chē)上殘疾人專(zhuān)位等。
1. 4 　水平定位要與設(shè)計(jì)理念相吻合
城軌系統(tǒng)的水平,不能籠統(tǒng)地要求達(dá)到國(guó)內(nèi)第一流水平或國(guó)際第一流水平。因?yàn)榈谝涣魍蔷唧w的,是指某一方面是第一流的,是受其設(shè)計(jì)理念支配的。
對(duì)城軌的設(shè)計(jì)理念如果是追求以最低的成本去獲取最高的產(chǎn)出,那么這個(gè)系統(tǒng)在商業(yè)經(jīng)營(yíng)上是第一流的。設(shè)計(jì)這樣的系統(tǒng),設(shè)備的選取上,要提高節(jié)能降耗的水平,在線路縱斷面設(shè)計(jì)上要采用節(jié)能坡。對(duì)先進(jìn)技術(shù)的選用要加以分析,對(duì)于能取得經(jīng)濟(jì)效益的先進(jìn)技術(shù)可大膽選用,對(duì)于不反映經(jīng)濟(jì)效益反而會(huì)使財(cái)務(wù)背上包袱的先進(jìn)技術(shù)決不能盲目選用。對(duì)于城軌線路之間的換乘、與公交站點(diǎn)之間的銜接、與出租車(chē)和自行車(chē)停車(chē)場(chǎng)的銜接等有利于多吸引乘客的措施,其設(shè)計(jì)水平均應(yīng)提升。
城軌的設(shè)計(jì)理念如果是以人為本,讓乘客感到安全、可靠、舒適、便捷,那么這個(gè)系統(tǒng)對(duì)乘客的服務(wù)應(yīng)是第一流的。設(shè)計(jì)這樣的城軌系統(tǒng),凡是乘客接觸和使用的設(shè)備都應(yīng)適當(dāng)提升設(shè)計(jì)水平。這些設(shè)備有:自動(dòng)扶梯、自動(dòng)售檢票系統(tǒng)、乘客導(dǎo)向信息系統(tǒng)、站臺(tái)服務(wù)設(shè)施、車(chē)上空調(diào)等。保證乘客安全、系統(tǒng)運(yùn)行可靠的方面也應(yīng)重點(diǎn)考慮。至于車(chē)輛使用了什么先進(jìn)的牽引控制系統(tǒng),信號(hào)、通信、供電使用了什么先進(jìn)技術(shù),乘客根本不會(huì)關(guān)心,因此設(shè)計(jì)者也不要過(guò)于追求,只要保證安全、可靠就行了。
不能盲目地追求一流的設(shè)計(jì)。如果追求一流的設(shè)計(jì),那么設(shè)計(jì)人員為了展現(xiàn)其專(zhuān)業(yè)能力和技術(shù)水平,往往會(huì)去追求造型特別、奇巧,系統(tǒng)復(fù)雜、深?yuàn)W,這樣設(shè)計(jì)的系統(tǒng)可能成為財(cái)務(wù)上的敗筆,乘客也不一定滿意。
1. 5 　水平定位要得到領(lǐng)導(dǎo)的認(rèn)可
城軌項(xiàng)目都是城市的重點(diǎn)項(xiàng)目,市領(lǐng)導(dǎo)肯定會(huì)格外關(guān)注。如果其水平定位不事先讓市領(lǐng)導(dǎo)認(rèn)可, 那么在建設(shè)過(guò)程中,領(lǐng)導(dǎo)就會(huì)干預(yù),使技術(shù)人員難以適從,甚至使工作陷于被動(dòng)。為防止這種情況的發(fā)生,城軌的水平定位必須事先得到市領(lǐng)導(dǎo)集體的認(rèn)可。可采取兩種方式,一是以設(shè)計(jì)原則的形式給市政府寫(xiě)請(qǐng)示,請(qǐng)市政府審批;二是向市長(zhǎng)辦公會(huì)匯報(bào)城軌的水平定位問(wèn)題,然后用會(huì)議紀(jì)要的形式加以確定。
綜上所述,城軌的水平要與城市財(cái)力相適應(yīng), 但不能低于公共汽、電車(chē)。對(duì)于安全可靠、以人為本、吸引客流、降低成本、環(huán)境保護(hù)方面的水平不能降低,在條件允許的情況下還應(yīng)提高。對(duì)于先進(jìn)的技術(shù)要具體分析,屬于增加成本、影響可靠性、與設(shè)計(jì)理念相悖的先進(jìn)技術(shù)要慎重,不能盲目選用。
2 　系統(tǒng)匹配
城軌是一個(gè)技術(shù)密集的大系統(tǒng),各子系統(tǒng)之間和各設(shè)備之間必須合理地有機(jī)地配合運(yùn)轉(zhuǎn),才能發(fā)揮出系統(tǒng)的效能。若不注意有機(jī)配合,不注意結(jié)構(gòu)優(yōu)化,盲目追求單個(gè)設(shè)備的先進(jìn),把先進(jìn)的設(shè)備拼合起來(lái),該城軌系統(tǒng)不一定是一個(gè)先進(jìn)合理的系統(tǒng)。也就是說(shuō)多花了錢(qián)沒(méi)辦成好事。

2. 1 　系統(tǒng)的配置要與追求的目標(biāo)相匹配
國(guó)際上城軌建設(shè)的目標(biāo)大致可分為兩類(lèi):一類(lèi)是吸引泛濫成災(zāi)的小轎車(chē)私人交通,以改善城市擁擠的道路交通;另一類(lèi)是快速、大容量地輸送乘客, 以改善城市慢速、擁擠的公共交通。前者是歐美發(fā)達(dá)國(guó)家追求的目標(biāo);后者是亞、非、拉發(fā)展中國(guó)家追求的目標(biāo)。兩者均要求安全、可靠、準(zhǔn)點(diǎn),但前者側(cè)重考慮舒適、豪華、高水平服務(wù),提高對(duì)私人小轎車(chē)的吸引力;后者則側(cè)重考慮大容量、低成本。前者在系統(tǒng)配置上注意突出舒適性的設(shè)備和提升服務(wù)水準(zhǔn)的設(shè)備。如:車(chē)輛起動(dòng)、制動(dòng)控制必須平穩(wěn);車(chē)站和車(chē)輛都需設(shè)置空調(diào),空調(diào)溫度的指標(biāo)要高一些;殘疾人服務(wù)設(shè)施齊全,檔次要高;車(chē)輛座椅舒適宜人,一般采用橫向排列,車(chē)輛定員指標(biāo)要小;車(chē)輛和車(chē)站的裝修必須豪華、氣派; 車(chē)站的安全設(shè)施齊全,一般考慮設(shè)屏蔽門(mén);乘車(chē)的指導(dǎo)和宣傳資料齊全、充足。我國(guó)屬于發(fā)展中國(guó)家,系統(tǒng)配置在確保安全、可靠的前提下,注意突出簡(jiǎn)單、實(shí)用、價(jià)廉。車(chē)輛定員標(biāo)準(zhǔn)可大一些,其超載能力要大;車(chē)站服務(wù)設(shè)施的標(biāo)準(zhǔn)可低一些;車(chē)站和車(chē)輛的裝修標(biāo)準(zhǔn)不要太高,只要能看得過(guò)去就行了。成本降低后,票價(jià)可定得低一些,可更多地為工薪族服務(wù)。我國(guó)的城軌只要做到安全、可靠、準(zhǔn)點(diǎn),其它標(biāo)準(zhǔn)比發(fā)達(dá)國(guó)家低一些,一樣會(huì)有市場(chǎng)。
2. 2 　系統(tǒng)的選擇要與線路的特征相匹配
(1) 要與線路的容量相匹配
大容量的線路必須選擇鋼輪鋼軌的大系統(tǒng); 中、小容量的線路選擇范圍較大,可選擇新交通系統(tǒng)、獨(dú)軌系統(tǒng)和鋼輪鋼軌系統(tǒng)。可根據(jù)財(cái)力、環(huán)境、技術(shù)基礎(chǔ)來(lái)選定其中的一種。
(2) 要與線路的參數(shù)相匹配
對(duì)于坡道較小、轉(zhuǎn)彎半徑較大的線路,可選擇一般的鋼輪鋼軌系統(tǒng);對(duì)于有大坡道同時(shí)有急轉(zhuǎn)彎的中等容量線路,可選擇直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的鋼輪鋼軌系統(tǒng);對(duì)于坡道大而容量不大的線路,可選擇膠輪的獨(dú)軌或新交通系統(tǒng)。
(3) 要與線路的環(huán)境相匹配
對(duì)于旅游城市、旅游區(qū)和市中心區(qū)的線路,環(huán)境要求較高,應(yīng)盡量選擇地下城軌系統(tǒng),中、小容量的線路還可選擇對(duì)環(huán)境影響較小的獨(dú)軌和新交通系統(tǒng);對(duì)于市郊和對(duì)環(huán)境影響要求不太高的線路, 可以考慮選擇高架或地面的鋼輪鋼軌系統(tǒng)。
2. 3 　車(chē)輛的選型要與系統(tǒng)的要求相匹配
車(chē)輛是城軌系統(tǒng)的主要設(shè)備,其各方面的選擇與系統(tǒng)關(guān)系密切, 必須與系統(tǒng)各方面的要求相匹配。
(1) 車(chē)輛的型式和編組必須與客流相匹配
根據(jù)建設(shè)部頒布的標(biāo)準(zhǔn),車(chē)型應(yīng)根據(jù)線路單向運(yùn)能來(lái)選定,車(chē)輛編組數(shù)應(yīng)根據(jù)車(chē)型、單向運(yùn)能和發(fā)車(chē)間隔計(jì)算而定。單向運(yùn)能高的系統(tǒng),應(yīng)選擇A 型車(chē)(寬3 m , 長(zhǎng)22 m) ,編組數(shù)也大一些;單向運(yùn)能較高的系統(tǒng),應(yīng)選B 型車(chē)(寬2. 8 m , 長(zhǎng)19 m) ,單向運(yùn)能中等的系統(tǒng),應(yīng)選擇C 型車(chē)(寬2. 6 m) ,編組數(shù)也小一些。
(2) 車(chē)輛的速度必須和線路功能定位相匹配
線路的功能就速度而言可分為快線和普線。對(duì)于普線,車(chē)輛的最高速度一般定在80 km/h 就可以了;對(duì)于遠(yuǎn)郊和城際間的快線,車(chē)輛最高速度可選擇在100～140 km/ h 之間。
(3) 車(chē)體材料必須和車(chē)輛所在城市的氣候環(huán)境相匹配
對(duì)于北方氣候干燥的城市,可選擇較為經(jīng)濟(jì)的耐候鋼車(chē)體;對(duì)于沿海和南方氣候潮濕的城市,可選擇不銹鋼或鋁合金車(chē)體。
(4) 車(chē)輛的授電方式必須和車(chē)輛的速度相匹配
不同的車(chē)輛最高速度,對(duì)應(yīng)有不同的接觸網(wǎng)型式。當(dāng)車(chē)輛最高速度確定后,就要選擇相應(yīng)的接觸網(wǎng)。
架空人字形簡(jiǎn)單接觸網(wǎng)100 架空鋼體接觸導(dǎo)線100 架空單鏈型接觸網(wǎng)120 架空雙鏈型接觸網(wǎng)160 -200
2. 4 　供電電壓要與系統(tǒng)容量和授電方式相匹配
(1) 供電電壓必須與系統(tǒng)容量相匹配
對(duì)于大容量的城軌系統(tǒng),其車(chē)輛編組大、發(fā)車(chē)密度高,從供電系統(tǒng)上取流也大,直流可優(yōu)先考慮選用1 500 V 供電,交流中壓可優(yōu)先考慮選用35 kV 系統(tǒng)(ATP) 或聯(lián)鎖設(shè)備、自動(dòng)閉塞、機(jī)車(chē)信號(hào)和自(33 kV) 或20 kV 系統(tǒng); 對(duì)于中、小容量的城軌系動(dòng)停車(chē)系統(tǒng); 對(duì)于遠(yuǎn)期行車(chē)間隔在2～3 min 的線統(tǒng),其車(chē)輛編組小,從供電系統(tǒng)上取流也小,直流可路,可配置調(diào)度集中或列車(chē)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)(ATS) 、考慮選用750 V 供電,交流中壓可考慮選用20 kV 列車(chē)自動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)(ATP) ;對(duì)于遠(yuǎn)期行車(chē)間隔小于或10 kV 系統(tǒng),具體可通過(guò)方案詳細(xì)比較后選定。2 min 的線路, 宜配置完整的列車(chē)自動(dòng)控制系統(tǒng)。
(2) 直流供電電壓必須和授電方式相匹配(ATC , 包括ATP 、ATS 和ATO) 。
授電方式制約著直流供電電壓的選擇。如用對(duì)于行車(chē)密度逐步提高的線路,為節(jié)約初期投架空接觸網(wǎng)授電,1 500 V 和750 V 兩種電壓均可資,又能滿足發(fā)展需要,開(kāi)始可考慮配置較低級(jí)的選擇; 如采用接觸軌授電,為安全起見(jiàn),一般選用信號(hào)系統(tǒng),待運(yùn)行10 多年、行車(chē)密度提高后再更新750 V 電壓供電。為先進(jìn)的信號(hào)系統(tǒng),還可選擇能不斷升級(jí)的信號(hào)系
統(tǒng)。
2. 5 　信號(hào)系統(tǒng)的選擇要與行車(chē)間隔相匹配
以上所討論的城軌建設(shè)中的水平定位和系統(tǒng)根據(jù)建設(shè)部頒發(fā)的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn), 不同的行車(chē)間匹配兩個(gè)問(wèn)題,是必須慎重對(duì)待的。只有處理好了隔,應(yīng)選擇不同的信號(hào)系統(tǒng)。對(duì)于遠(yuǎn)期行車(chē)間隔大這兩個(gè)問(wèn)題,才能建設(shè)成功一個(gè)既符合城市客觀實(shí)于3 min 的線路,可配置調(diào)度集中、列車(chē)自動(dòng)防護(hù)際又科學(xué)合理、協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)的城軌系統(tǒng)。
參　考　文　獻(xiàn)
1 　金鋒. 從香港地鐵運(yùn)作經(jīng)驗(yàn)看城市地鐵體制的發(fā)展. 城市軌道交通研究,1998 , (1) :22～25

2 　梁廣深. 地鐵設(shè)計(jì)中幾個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題的探討. 城市軌道交通研究,2002 , (2) :1～5

3 　臺(tái)灣捷運(yùn)白皮書(shū). 4444 億的教訓(xùn).