城市軌道交通綜述

內(nèi)容提要： 本文介紹了各種形式的城市軌道交通及各自的特點(diǎn)。
關(guān)鍵詞： 軌道交通，地鐵，內(nèi)燃動(dòng)車組，電車，磁懸浮列車
城市軌道交通，顧名思義是依托固定軌道運(yùn)行的城市客運(yùn)交通方式，它是區(qū)別于橡膠輪胎式城市公交客運(yùn)的一種交通方式，它的最大特點(diǎn)是磨擦系數(shù)小、運(yùn)行平穩(wěn)。實(shí)際上，城市軌道交通并非完全是新生事物，過去的有軌電車多少可以說是目前軌道交通的雛形，目前仍有少數(shù)城市保留了有軌電車這一交通方式。
城市軌道交通的類型按照運(yùn)行速度，一般可以分為城市有軌電車、城市輕軌（包括單軌）、地下鐵道
（內(nèi)燃動(dòng)車組）等，一個(gè)城市可以根據(jù)需要發(fā)展其中一種軌道交通，或者幾種軌道交通相互配合，主要是根據(jù)城市的規(guī)模、對(duì)運(yùn)量的需求、環(huán)境特點(diǎn)以及城市布局來選定。城市高峰運(yùn)量為8～5萬人次 可選用城市有軌電車； 運(yùn)量在1～4萬人次 可選用城市輕軌； 運(yùn)量在4萬人次 以上則可選用地鐵。在大型或者特大型城市中心地區(qū)主要發(fā)展地下鐵道，在客流量不大時(shí)，使用地鐵不經(jīng)濟(jì)； 在聯(lián)系大型城市中心與郊區(qū)時(shí)宜采用市郊鐵路（內(nèi)燃動(dòng)車組）或地方鐵路。城市有軌電車一般在地面運(yùn)行，不設(shè)封閉系統(tǒng)。地鐵和城市輕軌的界限就不明顯：地鐵大部分在地下運(yùn)行，也有采用地面或高架運(yùn)行的； 而城市輕軌一般在地下或高架運(yùn)行，且大多為全封閉運(yùn)行。
城市軌道交通具有客運(yùn)量大、舒適性高、對(duì)環(huán)境污染小、能源利用好的特點(diǎn)，并以其快速、安全、便捷成為解決城市交通的首選方案。隨著我國城市化進(jìn)程的不斷加快，交通阻塞、乘車難、行路難已成為制約城市發(fā)展的重要因素。因此，軌道交通正日益受到世人的普遍關(guān)注。磁懸浮列車的出現(xiàn)，更是城市交通向高科技發(fā)展的體現(xiàn)。城市地鐵常建于大城市中心地區(qū)，其特點(diǎn)是運(yùn)行速度快，運(yùn)量大，能迅速疏散乘客，不易阻塞，運(yùn)行速度在～ 之間。地鐵多以電力為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，第三軌供電。采用全封閉信號(hào)控制運(yùn)行，運(yùn)行間隔可達(dá)2～ 。地鐵的安全、快速、準(zhǔn)時(shí)是其它軌道交通無法比擬的。但由于造價(jià)高，達(dá)4～6億元/， 因此制約了其發(fā)展。圖1所示為北京地鐵。除北京、上海、廣州和深圳地鐵以外，國內(nèi)南京、沈陽、青島、武漢、大連等城市即將或者已經(jīng)開始興建地鐵。

圖北京地鐵
內(nèi)燃動(dòng)車組

內(nèi)燃動(dòng)車組是固定編組的旅客列車。一般由4節(jié)車廂組成，其兩端為動(dòng)力車，準(zhǔn)軌鐵路運(yùn)行（ 軌距）， 用于輸送近郊旅客和城際中、短途旅客，目前是航空和高速公路客運(yùn)市場(chǎng)的強(qiáng)有力競(jìng)爭(zhēng)者。尤其對(duì)于短途客運(yùn)，完全可以做到讓旅客“朝發(fā)夕至”。
由于內(nèi)燃動(dòng)車組的運(yùn)量大，單向最大運(yùn)量可達(dá)8萬人次， 最大運(yùn)行速度高，一般為0～h。加上投資省、見效快、速度快、效率高、技術(shù)上容易實(shí)現(xiàn)、服務(wù)范圍廣，可用其連接市中心與郊區(qū)的交通，因此在國外得到了廣泛的運(yùn)用，并與地鐵、輕軌共同構(gòu)成城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)。
值得指出的是內(nèi)燃動(dòng)車組動(dòng)力車功率較大，起動(dòng)加速較快，對(duì)動(dòng)力性、安全性和穩(wěn)定性有較高要求。在結(jié)構(gòu)上，牽引頭部要流線型化，車輛連接的密封性要求較高。圖2為鐵道部青島四方機(jī)車車輛廠在 年為哈爾濱鐵路局制造的極富現(xiàn)代特色的“子彈頭”動(dòng)車組。 年 月 日正式在滬寧杭地區(qū)投入運(yùn)行的“新曙光號(hào)”則是由上海鐵路局、鐵道部戚墅堰機(jī)車車輛廠、南京浦鎮(zhèn)車輛廠聯(lián)合開發(fā)的2動(dòng)9拖內(nèi)燃動(dòng)車組，其設(shè)計(jì)最高速度達(dá)h。

圖 子彈頭動(dòng)車組
城市軌道公交電車
城市軌道公交電車，又稱有軌電車，是一種運(yùn)輸量介于城市公共汽車和地鐵、輕軌之間的路面客運(yùn)工具。城市軌道公交電車依靠城市道路的有軌線路運(yùn)行，它的前身是舊式的有軌電車。但比舊式的有軌電車有較大的先進(jìn)性，并賦予了許多現(xiàn)代科技的內(nèi)涵。其最佳運(yùn)行線路為～，客運(yùn)量在5萬人次/h， 有很好的經(jīng)濟(jì)性。
相對(duì)于地鐵、輕軌來說，城市軌道公交電車投資小、建設(shè)周期短，其軌道可分為地面、高架和地下3種，線路可分為全隔離、半隔離、通過公路平交道等多種形式。與城市公共客車相比，有通行優(yōu)先權(quán)的優(yōu)勢(shì)，公路運(yùn)輸更趨方便。它具有磨擦系數(shù)小、耗能經(jīng)濟(jì)、客運(yùn)量較大，控制方便、速度較快的特點(diǎn)，其最顯著的特點(diǎn)是運(yùn)行平穩(wěn)。
城市軌道公交電車是零污染產(chǎn)品，對(duì)改善城市環(huán)境有相當(dāng)大的作用，具有“綠色交通”的美稱?，F(xiàn)代城市軌道電車一般設(shè)計(jì)成流線型的面包車外


圖 城市軌道電車
觀，采用2～3節(jié)客車鉸接成整輛電車的轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)，雙向駕駛。其動(dòng)力來源于架線電力。由 或者V的直流高壓供電，由直流牽引電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)?，F(xiàn)代新技術(shù)則采用脈寬調(diào)制逆變器三相交流電輸出驅(qū)動(dòng)技術(shù)； 用 元件 變壓變頻控制，使機(jī)車具有調(diào)速性能好、輔助重量輕、運(yùn)行可靠的性能； 轉(zhuǎn)向架輔以盤式制動(dòng)及磁軌制動(dòng)； 懸掛系統(tǒng)采用空氣懸掛器支承車身； 并采用符合現(xiàn)代乘客要求的低地板踏步設(shè)計(jì)； 外觀設(shè)計(jì)豪華氣派、內(nèi)部裝飾舒適典雅，可以成為點(diǎn)綴城市風(fēng)景的一道流動(dòng)景觀，如圖3所示。
磁懸浮列車
磁懸浮列車實(shí)際上是依靠電磁吸力或電動(dòng)斥力將列車懸浮于空中并進(jìn)行導(dǎo)向，實(shí)現(xiàn)列車與地面軌道間的無機(jī)械接觸，再利用線性電機(jī)驅(qū)動(dòng)列車運(yùn)行，如圖4所示。雖然磁懸浮列車仍然屬于陸上有軌交通運(yùn)輸系統(tǒng)，并保留了軌道、道岔和車輛轉(zhuǎn)向架及懸掛系統(tǒng)等

圖 磁懸浮列車

許多傳統(tǒng)機(jī)車車輛的部件，但由于列車在牽引運(yùn)行時(shí)與軌道之間無機(jī)械接觸，因此從根本上克服了傳統(tǒng)列車車輪粘軌限制、機(jī)械噪聲和磨損等問題，所以就成為高級(jí)的城市軌道交通工具。
磁懸浮列車分為常導(dǎo)型和超導(dǎo)型兩大類。常導(dǎo)型也稱常導(dǎo)磁吸型，以德國高速常導(dǎo)磁懸浮列車 為代表，它是利用普通直流電磁鐵電磁吸力的原理將列車懸起，懸浮的氣隙較小，一般為 左右。常導(dǎo)型高速磁懸浮列車的速度可達(dá)0～ n， 適合于城市間的長(zhǎng)距離快速客運(yùn)。而超導(dǎo)型磁懸浮列車也稱超導(dǎo)磁斥型，以日本V為代表，它是利用超導(dǎo)磁體產(chǎn)生的強(qiáng)磁場(chǎng)，列車運(yùn)行時(shí)與布置在地面上的線圈相互作用，產(chǎn)生電動(dòng)斥力將列車懸起，懸浮氣隙較大，一般為m左右，速度可達(dá)h以上。
磁懸浮列車的穩(wěn)定、安全、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)十分明顯。
（1） 磁懸浮列車沒有任何機(jī)械振動(dòng)，旅客乘座感覺十分舒服。
（2） 磁懸浮列車多為半封閉運(yùn)行，因此安全性極高。據(jù)有關(guān)專家評(píng)估，其安全系數(shù)是飛機(jī)的 倍，是普通列車的0倍，是高速公路汽車的0倍。
（3） 耗能低是其又一具有吸引力的特征。所消耗的能源僅為飛機(jī)的3， 高速列車的3， 這對(duì)于能源日趨緊張的人類社會(huì)無疑具有重要意義。
（4） 磁懸浮列車在運(yùn)行中對(duì)周圍環(huán)境沒有不良影響，沒有機(jī)械噪聲產(chǎn)生。
（5） 由于磁懸浮列車沒有任何磨損，所以無須經(jīng)常更換零部件，使日常維護(hù)變得方便簡(jiǎn)單。最近，國內(nèi)各種新聞媒體競(jìng)相報(bào)道了中國第一條磁懸浮列車線即將在上海浦東安家落戶的消息。這條全長(zhǎng) 多 、設(shè)計(jì)時(shí)速為h的磁懸浮列車線不僅將是國內(nèi)第一條而且也是世界上興建的首條將投入商業(yè)運(yùn)營的高速磁懸浮列車線。由江蘇常州長(zhǎng)江客車集團(tuán)工礦車輛有限公司與北京控股公司、中國國防科技大學(xué)、上海飛機(jī)制造廠四家聯(lián)合為北京八達(dá)嶺游覽區(qū)設(shè)計(jì)開發(fā)的磁懸浮列車，雖然運(yùn)行速度不高，運(yùn)距也不長(zhǎng)，但確實(shí)是第一條由中國人自已設(shè)計(jì)制造且用于商業(yè)運(yùn)營的游覽觀光磁懸浮列車線。
實(shí)事求是地說，盡管磁懸浮列車具有前面所述的種種優(yōu)點(diǎn)，并且在一些國家也取得了較大的發(fā)展，有的甚至已基本解決了技術(shù)方面的問題而開始進(jìn)入使用研究乃至商業(yè)運(yùn)營階段，但它的發(fā)展同樣受到許多方面的制約。
（1）造價(jià)十分昂貴，由于無法利用既有的線路，必須全部重新建設(shè)，所需的投入較大，利潤(rùn)回收期長(zhǎng)，投資的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)也高，從而也在一定程度上影響了投資者的信心，制約了磁懸浮列車的發(fā)展。
（2） 常導(dǎo)磁懸浮技術(shù)的懸浮高度較低，因此對(duì)線路的平整度、路基下沉量及道岔結(jié)構(gòu)方面的要求較超導(dǎo)技術(shù)更高。
（3） 由于磁懸浮系統(tǒng)是以電磁力完成懸浮、導(dǎo)向和驅(qū)動(dòng)功能的，斷電后磁懸浮的安全保障措施，尤其是列車停電后的制動(dòng)問題仍然是要解決的難題，其高速穩(wěn)定性和可靠性還需很長(zhǎng)時(shí)間的考驗(yàn)。
（4） 超導(dǎo)磁懸浮技術(shù)由于渦流效應(yīng)，懸浮能耗較常導(dǎo)技術(shù)更大，冷卻系統(tǒng)重，強(qiáng)磁場(chǎng)對(duì)人體與環(huán)境都有影響。

中國地源遼闊，各地區(qū)的發(fā)展情況相去甚遠(yuǎn)，由于受歷史的影響，目前在一此地方仍然還存在著各種各樣的地方鐵路交通。它們的軌距大小不一，但以窄軌居多，有m或 。功率不大是地方鐵路的另一個(gè)特點(diǎn)。由于與國家準(zhǔn)軌的互通性差，因此地方鐵路最終會(huì)退出歷史舞臺(tái)。但無論如何，它還將繼續(xù)存在一段時(shí)間。例如我國河南輝縣地方鐵路、江西景德鎮(zhèn)地方鐵路等。
特種軌道交通
隨著人們對(duì)生活質(zhì)量不斷提高的要求和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，一些特殊要求的軌道交通正逐漸進(jìn)入人們的生活，特別是近郊旅游業(yè)的發(fā)展需要。這類軌道交通

圖軌道仿古式蒸汽機(jī)車