城市軌道交通多種制式的特征與評價大綱(續(xù))

3 　其他支承導(dǎo)向系統(tǒng)
3. 1 　膠輪導(dǎo)向系統(tǒng)
膠輪導(dǎo)向系統(tǒng)大致可以分為兩種類型:一是輪胎-單軌;二是輪胎-導(dǎo)軌。兩種方式的共同特點是車輛都是電力驅(qū)動,車輪均采用膠輪胎,以多節(jié)輪胎電車鉸接在一起,組成列車運(yùn)行。
膠輪導(dǎo)向系統(tǒng)中,無論是哪種車型,其相同的特點是車輛分設(shè)走行輪和導(dǎo)向輪,一般用在高架線上為多。走行輪為膠輪,走行在橋梁面上,起支承作用;導(dǎo)向輪也是膠輪,依靠導(dǎo)向板或?qū)蛟銓囕v起導(dǎo)向和穩(wěn)定作用。為了控制車輛軸重,保證膠輪運(yùn)行安全,這種系統(tǒng)采用小車輛、短列車。目前實際應(yīng)用的膠輪導(dǎo)向系統(tǒng)的分類如表7。
表7 　膠輪導(dǎo)向系統(tǒng)分類表

3. 1. 1 　膠輪導(dǎo)向系統(tǒng)的優(yōu)缺點采用橡膠輪胎車輛的最大優(yōu)點是:
① 車輛走行噪聲低;
② 粘著性能好,有利加減速,適用于大坡道、站間距較短的線路。
采用橡膠輪胎車輛的缺點是:
① 輪胎承重有限(一般限制軸重為8～11 t) , 不如鋼輪,故不適合大運(yùn)量系統(tǒng);
② 輪胎制造和充氣氣壓要求的技術(shù)嚴(yán)格,膠面磨耗大,磨耗膠粉污染環(huán)境;
③ 高速運(yùn)營時會導(dǎo)致輪胎過熱(說明實際速度不能過高,目前最大速度一般在60 -70 km/ h) ;
④ 輪胎運(yùn)行阻力大于鋼軌系統(tǒng),故其能耗較鋼軌系統(tǒng)要大;
⑤ 軌道干燥時輪胎摩擦系數(shù)將三倍于鋼軌,但潮濕時與鋼軌相差無多;
⑥ 由于輪胎車輛由導(dǎo)軌引導(dǎo),技術(shù)上較鋼軌軌道更復(fù)雜;
⑦ 列車折返運(yùn)行的道岔結(jié)構(gòu)較鋼軌系統(tǒng)道岔更為復(fù)雜,折返時間較長,能力較低;
⑧ 車輛的運(yùn)行需要一個導(dǎo)向軌,因此車輛不僅有走行輪,還增加導(dǎo)向輪,在技術(shù)上更為復(fù)雜。
輪胎車輛系統(tǒng)能力可以通過增加列車編組來提高,但由于其車輛承重有限,車輛編組長度也有限制,折返能力也難以提高,其最終能力一般小于鋼輪鋼軌系統(tǒng)。一般說來,橡膠輪胎系統(tǒng)輸送能力為鋼軌的1/ 2 到1/ 3 , 單向小時最大能力在2 萬人左右。
3. 1. 2 　輪胎-單軌系統(tǒng)
3. 1. 2. 1 　主要特點
單軌交通一般使用道路上部空間,設(shè)高架橋, 故土地占用較少。大多數(shù)單軌系統(tǒng)采用橡膠輪胎, 可以適應(yīng)急彎及大坡度,對復(fù)雜地形有較好的適應(yīng)性,從而減少拆遷量。同時,單軌系統(tǒng)建設(shè)工期較短,投資也小于地鐵系統(tǒng)。單軌系統(tǒng)的不足是運(yùn)營費(fèi)用偏高,而且目前已投產(chǎn)的單軌系統(tǒng)很少達(dá)到設(shè)計運(yùn)量。1964 年,日本東京建成了一條13 km 跨座式單軌系統(tǒng)(濱松町-羽田機(jī)場間) ;1970 年又開通了大船-湘南江之島間的懸掛式單軌系統(tǒng)。隨著單軌技術(shù)改進(jìn)與成熟,單軌系統(tǒng)有所發(fā)展。
單軌交通的特點是梁軌合一。就是車輛架在一根軌道梁上運(yùn)行。根據(jù)車輛走行方式,單軌交通可分為兩類:一是跨座式,車輛跨坐在單軌梁上;二是懸吊式,車輛被懸掛在軌道梁之下。目前應(yīng)用較多的跨座式單軌系統(tǒng)的主要特點如下:
·單軌以高架結(jié)構(gòu)為主,占地面積少,軌道梁寬度窄,占用空間小。
·膠輪的黏著性能好,有利于加減速,有利于在大坡道、小半徑曲線上運(yùn)行,可以適應(yīng)急轉(zhuǎn)彎及大坡度,對復(fù)雜地形有較好的適用性;選線容易,從而減少拆遷量。
·車輛分設(shè)走行輪、導(dǎo)向輪,并采用膠輪,受力分散,走行噪音低。
·土建工程簡單,建設(shè)周期短,投資較少。
·橡膠車輪承載能力受到限制,軸載僅是鋼輪的40 %～50 % , 載客能力低。
·單軌車輛的轉(zhuǎn)向架比鋼輪轉(zhuǎn)向架復(fù)雜,需配置緊急備用輪,造價高,可靠性較差。
·膠輪的滾動摩擦阻力是鋼輪的5～10 倍,能耗高,有效加速能力小。
·為了城市景觀,高架車站規(guī)模(寬度,長度) 必須受到限制,所以制約了列車長度(一般不超過100 m) 和輸送能力,且系統(tǒng)不能與道路平面交叉。
·梁軌合一的軌道系統(tǒng)制造工藝要求高;尤其是道岔部分的梁軌結(jié)構(gòu)復(fù)雜,移動速度慢,安全防護(hù)要求高;列車折返時間較長,最小間隔2. 5 min , 成為運(yùn)能控制因素。
·綜合運(yùn)營費(fèi)用偏高。
·列車發(fā)生故障停車在區(qū)間時,乘客疏散和救援困難。

3. 1. 2. 2 　分類和比較
單軌系統(tǒng)的分類比較見表8 。日本已投產(chǎn)單軌車的技術(shù)參數(shù)見表9。
表8 　跨座式單軌與懸掛式單軌比較

　　一般單軌系統(tǒng)的主要技術(shù)特性指標(biāo)如下: 最小運(yùn)行時間間隔2. 5 min , 一般采用4～ 7 min , 正常運(yùn)行最小間隔為3 min 。每節(jié)車廂乘客人數(shù)定員95 人(0. 33 m2/ 人),
超員140 人(0. 14 m2/ 人) 。每列車編組數(shù)2～6 節(jié)。時刻表速度30 km/ h 。建設(shè)投資(包括車輛) 65～145 億日元/ km 。運(yùn)營費(fèi)2. 21 億日元/ (km·年) 。最低經(jīng)濟(jì)運(yùn)輸量4 000 人/ km·天(假定平均票價為150 日元/ 人) 。
單軌系統(tǒng)能力按6 輛編組、3 min 間隔運(yùn)行、每輛定員95 人(站位按3 人/ m2) 、滿載率150 % 計算,則小時單向運(yùn)行能力為1. 71 萬人。
若按重慶單軌車輛定員計算:頭車長14. 8 m , 定員為151 人(其中座席32 人);中間車長13. 9 m , 定員為165 人(其中座席36 人);以4～6 輛車編組,列車長度為60. 2 m～89. 4 m , 定員632～962 人,運(yùn)行20 對/h。則其單向運(yùn)行能力可達(dá)1. 2～ 1. 9 萬人次/h。
　
表9 　日本已投產(chǎn)單軌車的技術(shù)參數(shù)

3. 1. 3 　輪胎-導(dǎo)軌自動導(dǎo)向交通膠輪-導(dǎo)軌系統(tǒng)在許多國家應(yīng)用,法國里爾的VAL 系統(tǒng)及日本的A GT 系統(tǒng)具有典型的代表性。
日本在近年中發(fā)展的新交通系統(tǒng)是一種自動導(dǎo)向交通( Automatic Guideway Transit , 簡作A GT) ,是通過車輛的導(dǎo)向輪(非驅(qū)動輪) 依靠專用軌引導(dǎo)列車運(yùn)行。這與一般膠輪-導(dǎo)軌交通的基本原理一樣,車輛有走行輪和導(dǎo)向輪,通過導(dǎo)向軌引導(dǎo)運(yùn)行,通過計算機(jī)實現(xiàn)自動無人駕駛。按照專用導(dǎo)向軌的位置,A GT 系統(tǒng)可以分為兩種形式:一是軌道中央引導(dǎo)方式;二是側(cè)向引導(dǎo)方式。在日本,較早的A GT 系統(tǒng)是1981 年開通的2 條線路: 神戶新交通公司開通的三宮-中公園線路,全長6. 4 km ; 大阪市住之江公園-中埠頭間的6. 6 km 線路。目前這2 條線路均采用無人駕駛的A TO 系統(tǒng),運(yùn)營速度為22～ 27 km/ h , 最大速度達(dá)到60 km/ h ,高峰期最小運(yùn)行間隔達(dá)到3 min 左右。A GT 一般采用A TS/ A TC 單人駕駛或A TO 無人駕駛,單線或復(fù)線線路,平均車站間距設(shè)為650～1 400 m , 采用直流750 V 或三相交流600 V 供電方式,最小曲線半徑為25～60 m , 最大坡度4. 5 %～6. 0 % 。A GT 列車一般編組為2～6 節(jié),最高速度50～63 km/ h , 運(yùn)行間隔3～8 min 。
A GT 系統(tǒng)的特點是:
① 車輛小型化、重量輕,高架橋可采用薄型結(jié)構(gòu)梁,降低建設(shè)成本。
② 采用計算機(jī)控制系統(tǒng),可實現(xiàn)無人駕駛,但載客量小,初期成本較高。
③ 可實現(xiàn)車站管理智能化,節(jié)約運(yùn)營費(fèi)用。
④ 適用于大坡度線路上運(yùn)行。
⑤ 車輛走行噪聲低。
⑥ 輪胎走行部分路面的耐磨性和可維修性問題有待研究解決。根據(jù)日本已有A GT 系統(tǒng)的情況,一般條件下的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如下所示: 每節(jié)車輛長度8～8. 5 m ,6 節(jié)編組; 最小運(yùn)行時間間隔3 min ; 每節(jié)車廂的乘客人數(shù)定員為55～60 人; 每列車編組數(shù)4～12 節(jié); 時刻表速度20～30 km/ h ; 建設(shè)投資(包括車輛) 65～165 億日元/ km ; 運(yùn)營費(fèi)2. 33 億日元/ (km·年); 最低經(jīng)濟(jì)運(yùn)輸量4 300 人/ km·天(假定平均票價為150 日元/ 人) 。
日本A GT 系統(tǒng)的能力按最長6 輛編組、最小間隔3 min (20 對/ h) 、每輛定員55～60 人、滿載率取130 % 計算。則其小時單向運(yùn)行能力為9 000 人次。
3. 2 　索道-空中客車
空中客車是以懸索技術(shù)為基礎(chǔ)開發(fā)出來的運(yùn)輸系統(tǒng),其主要特點是:
①運(yùn)力中等。約為1 萬人次/h ;車輛由多節(jié)模塊編組(端部有門,中部有門,中部無門三種),客車長度可根據(jù)需要聯(lián)接。
②速度快。最高達(dá)80 km/ h ,運(yùn)行速度為60 km/ h ,平均速度為35 km/ h ,過岔速度為14. 5 km/ h。
③與地?zé)o爭。采用空中專用線路,軌面離地面高度為10 m 左右,不與地面車輛爭路權(quán),不與地面交通干擾。
④爬坡力強(qiáng)。因采用膠輪,爬坡力強(qiáng)(可達(dá)8 %) ,適應(yīng)起伏大、高差大的地形。
⑤跨距大。一般為200～300 m ,最大可達(dá)900 ～1 200 m ,對跨越河流、溝谷、山丘、房屋等有利。但必須設(shè)長大直線段,以便采用索軌型式;若遇曲線,須設(shè)硬軌。硬軌地段曲線半徑小(30 m) 、跨度小(15 m) 、速度低、造價高,應(yīng)盡量減少。因此宜用在空曠直線地段。
⑥景觀差。從索軌和硬軌的架設(shè)結(jié)構(gòu)形式分析,硬軌段是門框式結(jié)構(gòu),全斷面覆蓋于道路上方, 蓋頂高達(dá)約14 m ;索軌是由支架和纜索組成,支架是鋼塔架,一般高度在40～60 m ,跨江大跨度時可高達(dá)100 m。線間距大(車體寬+ 3 m) 。纜索是由懸索、吊索、軌索三者組成,形成大面積的懸索、吊索群豎型索面,有礙街道景觀。
⑦建設(shè)快。一般10 km 線路的工期約15 月。
⑧無污染。噪聲低,無廢氣,有利環(huán)保。
⑨安全逃生條件差,救援困難。

3. 3 　磁浮列車
磁浮列車是以無接觸的電磁懸浮、導(dǎo)向和驅(qū)動方式獨立專用的高速運(yùn)行系統(tǒng)。該系統(tǒng)分為“常導(dǎo)和“超導(dǎo)兩種系統(tǒng)。常導(dǎo)系統(tǒng)是當(dāng)前以德國TR 和日本HSST 為代表的兩種磁浮列車,都是采用普通導(dǎo)體通電勵磁,產(chǎn)生電磁浮力,車輛與軌道之間的懸浮間隙一般為8～10 mm ,因此通稱為常導(dǎo)磁浮列車。超導(dǎo)系統(tǒng)是以日本的MLX 型磁浮列車為代表,它利用低溫超導(dǎo)線圈產(chǎn)生強(qiáng)大磁場而產(chǎn)生電磁浮力,因此通稱為超導(dǎo)磁浮列車。磁浮列車的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、運(yùn)動概念與鋼輪/ 鋼軌系統(tǒng)的運(yùn)動方式完全不同。它與輪軌系統(tǒng)的根本不同在于采用了非粘著驅(qū)動方式,是當(dāng)前一種新興的、完全獨立的客運(yùn)系統(tǒng)。磁浮列車按速度分,可分為高速與常速兩種。
高速磁浮列車最高速度定位300～500 km/ h。目前在日本采用低溫超導(dǎo)ML XO1 型磁浮列車試驗運(yùn)行速度達(dá)552 km/ h ,但仍在按計劃運(yùn)行試驗和研究之中。在德國,采用常導(dǎo)TR08 型磁浮列車在愛姆斯蘭基地試驗線(31. 5 km) 取得試運(yùn)行成功,最高速達(dá)450 km/ h。這種系統(tǒng)從運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性講,較適用于城際長運(yùn)距的高水平服務(wù)的高速客運(yùn)交通。已通車試運(yùn)行的上海浦東機(jī)場～龍陽路的示范運(yùn)營線,即采用這種系統(tǒng)。TR 型磁浮列車的車輛寬3. 7 m ,以頭車、中車、尾車三種組合,列車長度為(27. 5 + n·24. 5 + 27. 5) m ,定員為(56 + n ·110 + 78) 人/ 列。若以6 輛編組,5 min 間隔運(yùn)行,單向運(yùn)能為6 888 人/h。
常速磁懸浮列車最高速度定位一般為100～ 300 km/ h。日本目前擬訂的HSST 系統(tǒng)經(jīng)過長年試驗,取得成功,并將建設(shè)實用線路 愛知東部丘陵線。該線長為8. 9 km ,最高時速130 km , 2002 年開始建設(shè),2005 年愛知國際萬國博覽會時開始運(yùn)營。日本現(xiàn)已開發(fā)出中速型100S(8. 5 m) 及100L (14. 4 m) 的車輛,并得到國土交通省關(guān)于系統(tǒng)安全性和實用化的認(rèn)可。該線基本以3 輛100L 型進(jìn)行編組。這種系統(tǒng)較適用于大城市內(nèi)組團(tuán)間中長運(yùn)距的高水平服務(wù)的快速客運(yùn)交通。
日本HSST 系統(tǒng)磁浮列車系統(tǒng)的主要特征包括:
①磁浮軌道系統(tǒng)的曲線和道岔性能,與單軌和新交通系統(tǒng)大致相同。
②磁浮不僅具有新交通系統(tǒng)的特點,而且噪聲小,大幅減少了軌道的維護(hù)費(fèi)用。
③車輛載荷平均分布,車身較輕,橋梁等建筑的費(fèi)用相應(yīng)減少。
④磁浮車輛費(fèi)用較高,需要大批量生產(chǎn)才能保證效益。
⑤磁浮(HSST) 系統(tǒng)能力計算參數(shù)大致為:6 輛編組,3 min 間隔運(yùn)行,每列車定員326 人,單向運(yùn)能為6 520 人/h 由此可見,一條磁浮軌道系統(tǒng)單向運(yùn)能一般為0. 6 萬人/h。如果適當(dāng)加大列車編組或行車密度, 運(yùn)能尚可適當(dāng)提高。但如車站位于市區(qū)高架,列車長度宜控制在100 m 。
4 　各種軌道交通系統(tǒng)主要特征匯總性;運(yùn)營功能定位的合理性;系統(tǒng)運(yùn)能的可擴(kuò)展性。
表10 　各種軌道交通系統(tǒng)主要特征匯總表

4. 1. 2 　車輛限界和軸重對土建工程的造價影響和D2 型低地板車,均屬鋼輪鋼軌系統(tǒng);重慶的膠輪(1) 車輛限界對隧道斷面的影響單軌屬膠輪導(dǎo)向系統(tǒng);空中客車屬索道系統(tǒng)。車輛限界的主要控制因素是車輛高度,這與車廂高度、車輪輪徑、受電方式有關(guān)。例如:直線電機(jī)車輛因?qū)恳姍C(jī)的轉(zhuǎn)子和定子分別分解在車輛和軌道上,使車輛的輪徑減小,又采用下部受電方式,所以車輛高度降低,使隧道斷面相對減小,對土建工程造價有明顯下降?？砂慈f元/m 計。
(2) 車輛軸重對橋梁工程的影響
在相同橋跨的情況下,對不同的軸重的荷載, 其橋梁結(jié)構(gòu)工程造價是有差距的?？砂慈f元/m 計。

5 　各類系統(tǒng)制式的選擇原則和評價大綱
各類系統(tǒng)選擇和評價的基本原則是:“現(xiàn)在可實施性,未來— 可持續(xù)發(fā)展”。根據(jù)近年來各城市軌道交通建設(shè)和運(yùn)營實踐經(jīng)驗(包括車輛和運(yùn)營理念的發(fā)展思維) ,建立了如下城市軌道交通系統(tǒng)評價體系(4 個大項,12 個支項) :
(1) 功能評價— 運(yùn)量級和運(yùn)行制式的適用性;運(yùn)營功能定位的合理性;系統(tǒng)運(yùn)能的可擴(kuò)展性。
(2) 安全評價 —車輛與設(shè)備的可靠性;運(yùn)營與維修的保障性;災(zāi)害預(yù)防與救援的及時性。
(3) 環(huán)境評價 工程實施對城市交通和環(huán)境影響;軌道交通運(yùn)營對城市環(huán)境影響;軌道交通建
筑對城市景觀的影響。
(4) 經(jīng)濟(jì)評價 車輛選型與土建工程的經(jīng)濟(jì)性;車輛運(yùn)營成本評價;投入與效益的風(fēng)險性和可
持續(xù)發(fā)展。以下對評價體系展開討論。

5. 1 　功能評價 滿足運(yùn)量需求以及系統(tǒng)的運(yùn)量等級、適應(yīng)性和可擴(kuò)展性
5. 1. 1 　運(yùn)量級和運(yùn)行制式的適用性
運(yùn)行系統(tǒng)的選擇首先是要滿足運(yùn)量的需要。在不同的城市、不同的線路上,其預(yù)測的客流是不同的。根據(jù)每條線路的高峰小時的斷面流量,經(jīng)過客流特征分析,確定線路的運(yùn)量等級,分出高運(yùn)量級、大運(yùn)量級、中運(yùn)量級和低運(yùn)量級的量級定位。如為大運(yùn)量級,宜選鋼輪鋼軌系統(tǒng);如為中運(yùn)量級, 應(yīng)結(jié)合沿線地形和環(huán)境條件,除選鋼輪鋼軌(含直線電機(jī)車) 系統(tǒng)外,還可選膠輪系統(tǒng);如為低運(yùn)量級,在地面公共交通運(yùn)載能力和運(yùn)行速度方面不能勝任發(fā)展的形勢下,或者出于環(huán)境保護(hù)的需要,可采用新型有軌電車或其它膠輪系統(tǒng)?？傊?運(yùn)量級的合理選定就是系統(tǒng)選擇的第一步。
在量級定位的基礎(chǔ)上選定運(yùn)行制式。運(yùn)行制式主要是選擇車輛型式、列車編組和運(yùn)行密度。在確定系統(tǒng)運(yùn)能量級,滿足運(yùn)量需求的前提下,要對選定的系統(tǒng)功能、規(guī)模經(jīng)濟(jì)、運(yùn)行安全、技術(shù)先進(jìn)等方面進(jìn)行宏觀性評價,為系統(tǒng)選擇奠定基礎(chǔ)。
5. 1. 2 　運(yùn)營功能定位的合理性
運(yùn)營功能評價是為運(yùn)營線路功能定位,是對選擇的運(yùn)行制式進(jìn)一步評價,主要表現(xiàn)在“性質(zhì)、距離、速度三方面進(jìn)行評價。
(1) 客運(yùn)性質(zhì):待建線路是市區(qū)線(城市軌道交通),還是市域線(城際軌道交通),這是運(yùn)營線路功能的基本定位。不同的客運(yùn)性質(zhì),必然對運(yùn)營的速度、舒適度、座位率等指標(biāo)不一樣。這是對交通制式和車輛選擇必須考慮的首選條件。
(2) 線路長度和平均乘車距離:這一指標(biāo)反映了客流的性質(zhì)和服務(wù)對象,可明確線路是以市內(nèi)客流為主還是市際客流為主。如以市內(nèi)容流為主,則應(yīng)選中運(yùn)距為主的城市軌道交通方式;如以市際客流為主,則應(yīng)選長運(yùn)距為主的城際軌道交通方式。這樣便奠定了選擇運(yùn)營交通的制式和車輛型式的基礎(chǔ)。
(3) 控制全程時間的速度:如果屬于城市群的市際交通,線路長,中間車站少,為控制全程時間, 在速度上有提速要求,可采用最高速度突破80 km/ h 的車輛;如中間無站,則可考慮高速直達(dá)列車;如距離很長,有長大站距的線路,有條件的地方可選用磁浮列車。一般認(rèn)為,在城市中心區(qū)范圍內(nèi)的全程線路,或由城市中心向外延伸的全程線路, 對全程運(yùn)行時間不宜超過1 小時的概念來確定基本服務(wù)水平。由此從線路長度確定旅行速度。然而,旅行速度決定于站間距、停站時分。最終從運(yùn)行需求選定車輛最高速度。對于車輛最高速度選定的經(jīng)濟(jì)性列入另項評價。
由此可見,系統(tǒng)功能從“性質(zhì)、距離、速度三方面進(jìn)行評價,就是抓住了軌道交通系統(tǒng)各種不同運(yùn)行要求的基本特征,是規(guī)模的適應(yīng)性和經(jīng)濟(jì)性的評價基礎(chǔ)。
5. 1. 3 　運(yùn)行系統(tǒng)的適應(yīng)性和可擴(kuò)展性評價
系統(tǒng)運(yùn)能量級是根據(jù)客流預(yù)測而定。但由于客流量預(yù)測的年限太長,不可預(yù)知因素較多,所以應(yīng)當(dāng)注意其預(yù)測值既有可信性的一面,又有風(fēng)險性的一面。對于系統(tǒng)的運(yùn)量級選擇,不僅要滿足運(yùn)量預(yù)測需求的適應(yīng),還要留有適當(dāng)儲備量(10 %～ 15 %) ,并進(jìn)行可擴(kuò)展性評價。
系統(tǒng)的可擴(kuò)展性評價的關(guān)鍵是要找出列車運(yùn)行能力的控制點。在軌道交通系統(tǒng)中,其控制點總是在設(shè)有道岔的地方,例如列車折返線、車場出入線等與正線接軌的道岔區(qū)。不同的道岔結(jié)構(gòu)和布置形式、不同的列車長度和速度、不同的信號制式和配置、不同的司機(jī)和駕駛模式,造成了不同的折返時間,產(chǎn)生的結(jié)果都是不同的。
系統(tǒng)的可擴(kuò)展性是在不增加土建工程設(shè)施的基礎(chǔ)上來評價的。一般來說,系統(tǒng)的設(shè)計規(guī)模是在滿足遠(yuǎn)期設(shè)計年限客流需求的基礎(chǔ)上確定的。在車站土建規(guī)模和軌道工程已經(jīng)固定不變、列車長度已達(dá)最大設(shè)計長度的情況下,則在運(yùn)營設(shè)備配置上(尤其是信號系統(tǒng)) 總是留有一定余量。一般留有
1. 1～1. 15 儲備系數(shù)的儲備運(yùn)能,這是必要的。系統(tǒng)的可擴(kuò)展性還指在上述設(shè)計運(yùn)能的基礎(chǔ)上再挖掘潛在運(yùn)能(包括車輛性能和信號系統(tǒng)的技術(shù)改造措施) 后可能提高的最大運(yùn)行能力。所以運(yùn)行系統(tǒng)的“設(shè)計運(yùn)能-儲備運(yùn)能-潛在運(yùn)能三級分析評價是對系統(tǒng)的可擴(kuò)展性評價的基本要點。
5. 2 　安全評價— 運(yùn)行安全可靠
城市軌道交通是一個獨立的、封閉性運(yùn)行系統(tǒng),有專用的信號系統(tǒng),在運(yùn)行上應(yīng)具有可靠的安全性。為此必須對車輛和設(shè)備的可靠性、維修的保障性、災(zāi)害預(yù)防與救援的及時性等進(jìn)行認(rèn)真評價。
5.2.1　車輛與設(shè)備的可靠性評價— 安全第一
車輛與機(jī)電設(shè)備的可靠性是城市軌道交通運(yùn)行安全的基本保證,尤其是車輛的可靠性列為首位。因為車輛是載客的,是唯一的動態(tài)移動設(shè)備, 擔(dān)負(fù)的安全責(zé)任最重。由于車輛是編組成列車在封閉的環(huán)境中運(yùn)行的,出現(xiàn)故障的概率會多一些, 所以抗風(fēng)險的要求高一些。因此車輛技術(shù)性能的配置應(yīng)更為嚴(yán)格:要求各種車輛即使在發(fā)生失去1/2動力的故障情況下,仍能維持安全運(yùn)行到達(dá)就近車站,保證乘客在車站安全疏散。
各種運(yùn)營設(shè)備的可靠性是對車輛和運(yùn)行安全的重要保證,尤其是供電、通信和信號系統(tǒng),直接影響運(yùn)行安全的設(shè)備系統(tǒng),均應(yīng)具備雙重的可靠性。
5.2.2　運(yùn)營與維修的保障性評價— 無后顧之憂
車輛與機(jī)電設(shè)備必須有一個維修保障體系的支持,必須有充足的備用互換的零件(尤其是車輛),才能使城市軌道交通長期安全運(yùn)行而無后顧之憂。這里就要考慮車輛與機(jī)電設(shè)備國產(chǎn)化和產(chǎn)業(yè)化的問題,以保證備用互換的產(chǎn)品供應(yīng)。這一點作為支持安全運(yùn)行的強(qiáng)大后盾,也是可持續(xù)發(fā)展的支撐點。
5.2.3　災(zāi)害預(yù)防與救援的及時性評價— 及時有效
　　災(zāi)害中最可能發(fā)生的火災(zāi)。災(zāi)害預(yù)防與救援的最大問題是運(yùn)行中的車輛。最可怕的災(zāi)害是車輛停在區(qū)間隧道里不能啟動,因為最困難的救援就是車輛停在區(qū)間隧道里邊致使乘客疏散最慢、最難、最延誤時間、最容易出現(xiàn)危險。所以在發(fā)生災(zāi)害時,只要車輛不發(fā)生動力故障,就一定要行駛到車站,這是最安全的保證。
車輛發(fā)生停車事故的情況一般是:發(fā)生停電故障(這屬于車輛以外的問題);發(fā)生車輛機(jī)械故障(這是車輛的維修保養(yǎng)質(zhì)量問題) 。只要車輛不著火,不出現(xiàn)故障加災(zāi)害的擴(kuò)大化情況,只要隧道內(nèi)的通風(fēng)和照明有保證,那么救援只是乘客安全疏散的方式和疏散的時間問題。由此可見,車輛的可靠性是災(zāi)害預(yù)防的最最重要關(guān)鍵。其中車輛本身的阻燃性更為重要,同時乘客的疏散措施和救援條件更是舉足輕重。
機(jī)電設(shè)備的災(zāi)害預(yù)防,除了產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)和阻燃能力外,還要另外設(shè)置防災(zāi)報警和自動滅火系統(tǒng), 以防萬無一失。
在城市軌道交通系統(tǒng)中,盡管采取了各種防災(zāi)措施,但由于整個系統(tǒng)的復(fù)雜性以及運(yùn)行狀態(tài)的多變性,再加上人為因素,不同的事故和災(zāi)情總是有可能發(fā)生的。然后,不管災(zāi)情的大小,關(guān)鍵是如何有效地及時滅災(zāi)、及時救援、及時逃生,這是擺在現(xiàn)實面前的重要問題。這就是系統(tǒng)安全的評價主題。
最好的設(shè)備,最好的防災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng),還是需要人來操作。所以健全管理制度以及經(jīng)常性的教育、培訓(xùn)對預(yù)防災(zāi)害顯得更為重要。
5.3 　環(huán)境評價— 融入城市環(huán)境,噪聲防護(hù)和景觀保護(hù)
　　城市軌道交通是城市交通的骨干系統(tǒng),是城市建設(shè)總體規(guī)劃的重要組成部分,所以城市軌道交通必須融入于城市建設(shè)的大環(huán)境之中。城市軌道交通建設(shè)必須與城市環(huán)境保持一致,與城市發(fā)展保持一致,這樣才能真正成為城市建設(shè)中不可分割的組成部分。為此,必須做好工程環(huán)境、運(yùn)營環(huán)境和城市景觀的設(shè)計和評價。
軌道交通的工程環(huán)境評價重點應(yīng)在工程實施條件的可能性,包括施工環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境。施工環(huán)境雖然是短期的,卻是可實施性的控制性要素。運(yùn)行環(huán)境是長期的,是評價的重點,要使城市居民欣然接受,并認(rèn)為是城市出行中最便捷的現(xiàn)代化交通方式,以保證工程實施的可能性。
5.3.1　工程實施對城市交通和環(huán)境影響的評價
工程實施的環(huán)境,主要是工程外部環(huán)境。由于工程施工,必須對沿線的地形、道路、建筑的形態(tài)進(jìn)行研究,重點是分析工程實施條件及其對環(huán)境的影響。這包括對地面道路寬度影響和占用情況、施工期對交通影響、施工機(jī)械的噪聲和振動對居民生活的影響、施工場地衛(wèi)生等外部條件的評價。這是客觀條件與人為主觀努力的平衡。一般來講,工程實施環(huán)境中人為可控的因素占主要地位。經(jīng)過采取措施,環(huán)境影響應(yīng)符合規(guī)定并經(jīng)有關(guān)部門認(rèn)可批準(zhǔn),工程才能開工。
5.3.2　軌道交通運(yùn)營對城市環(huán)境影響的評價
運(yùn)營環(huán)境主要是指車輛、軌道、結(jié)構(gòu)在運(yùn)行中的噪聲問題。因此,環(huán)境評價的重點除了是對車輛提出技術(shù)要求外,重點是研究有哪些敏感地段、應(yīng)采取哪些減振減噪防護(hù)措施,以及在今后的運(yùn)行中預(yù)期達(dá)到的效果。
5.3.3　軌道交通建筑對城市景觀的適應(yīng)性評價
景觀就是視覺環(huán)境,是對軌道交通建筑物的體量、造型、高度、通透度和視角的評價,實際上是與城市建筑物的距離、形態(tài)的對比和協(xié)調(diào)關(guān)系的評價。因此,這方面的評價包括線路的敷設(shè)形式及其對周邊環(huán)境的視覺評價。線路的敷設(shè)方式是指采用地下、高架、地面等的形態(tài)。地面線和高架線的位置,與周邊環(huán)境的關(guān)系格外重要。因為人們的敏感點除了噪聲外,就是景觀問題。尤其是高架橋及高架車站的建筑物最為敏感。從原則上說,城市建筑物與軌道交通建筑物的關(guān)系是紅花與綠葉的關(guān)系。從總體上說,軌道交通建筑是城市建筑群中的一個標(biāo)點符號,是點綴性建筑,要從城市設(shè)計角度去處理好相對關(guān)系。為此,要處理好軌道交通的高架橋及高架車站的景觀,一定要控制好建筑物的體量和造型,把握好距離、高度、通透度和視角的評價。當(dāng)然,對地下車站的地面出入口和風(fēng)亭建筑的景觀評價也一樣重要,不可忽略。
5. 4 　經(jīng)濟(jì)評價 投入與成本
投入與成本的最小化,效益和利潤的最大化, 是城市軌道交通建設(shè)和運(yùn)營概念上追求的目標(biāo)。這對于系統(tǒng)制式的選擇和決策十分重要。但是每一條線路的情況千差萬別,很難用一般的規(guī)律進(jìn)行慨括。從車輛、土建、系統(tǒng)設(shè)備之間的關(guān)系分析,每一個專業(yè)之間的關(guān)系是十分錯綜復(fù)雜的,有著千絲
萬縷聯(lián)系,是一個綜合性很強(qiáng)的系統(tǒng)工程。對項目組合的經(jīng)濟(jì)評價,只能抓住相對比較獨立的主要組成內(nèi)容進(jìn)行評價。由于設(shè)備與控制系統(tǒng)在各種軌道交通制式中,受系統(tǒng)制式和外部條件影響較小, 具有較多的共性內(nèi)容,可暫不列入本文研究內(nèi)容, 以便研究問題的簡單化。為此,本文僅突出車輛與土建工程兩大關(guān)系進(jìn)行評價。
5. 4. 1 　車輛選型與土建工程的經(jīng)濟(jì)性評價
5. 4. 1. 1 　車輛價格與載客能力的評價
以車輛價格與載客能力之比來評價時,若從單元價值比的概念,則可分為兩個評價指標(biāo):
①長度價 每輛車每延米的價格,萬元/m ;
②定員價 每輛車按載客量(定員) 計算的人均價格,萬元/ 人。上述兩個指標(biāo)是一個價格概念,反映不同品質(zhì)的車輛及其不同的價格。
車輛價格是與車體的長度、材料、內(nèi)裝修、電機(jī)、電器、制動系統(tǒng)等配置的水平不同而起伏很大, 尤其是列車駕駛室數(shù)量、車輛最高速度的定值,對造價影響更大;此外,還與車輛購置批量大小及國產(chǎn)化率水平有關(guān)。因此,表11 中的數(shù)據(jù)僅僅是當(dāng)前在中國市場的參考數(shù)值,僅給以一個價格上的量級概念,以便有一個直觀的理解。(有些車輛尚未在中國市場出現(xiàn),表中暫缺) 。
5. 4. 2 　車輛運(yùn)營成本評價車輛運(yùn)營成本主要包括:車輛牽引能耗,車輛維修成本,隧道通風(fēng)(降溫排熱) 費(fèi)用等。車輛牽引能耗是指每輛車或按定員計算的平均牽引耗電量,即: kW·h/ 車·km , 或kW·h/ 人· km 。車輛維修成本可按每輛車的維修量計,包括接觸網(wǎng)的維修。如直線電機(jī)系統(tǒng),應(yīng)包括軌道上感應(yīng)板的維修量。維修成本可按工作量(工作小時) 計, 即:h/ 車·km 。
隧道通風(fēng)費(fèi)用可暫不計列。
5. 4. 3 　投入與效益的風(fēng)險性和可持續(xù)發(fā)展評價
(1) 建設(shè)規(guī)模與客流風(fēng)險的適應(yīng)性和靈活性評價
系統(tǒng)運(yùn)行組織的靈活性主要表現(xiàn)在客流風(fēng)險的適應(yīng)性,以及列車運(yùn)行調(diào)度、折返運(yùn)行的靈活性, 使運(yùn)行組織對客流的變化具有較大的適應(yīng)調(diào)整能力,達(dá)到列車運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。這是對運(yùn)行制式選擇的重要評價。
風(fēng)險的適應(yīng)性:由于目前我國的客流預(yù)測方法以及城市形態(tài)和經(jīng)濟(jì)尚在高速發(fā)展階段,城市結(jié)構(gòu)和布局尚未十分穩(wěn)定,因此對于30 年后的遠(yuǎn)景城市規(guī)模的規(guī)劃只是構(gòu)想,還存在許多不定因素。所以,對于客流的預(yù)測數(shù)值,可能在總體的量級上能達(dá)到一定的可信度,但與未來的實際情況肯定會有一定的差距。這種差距對軌道交通建設(shè)規(guī)模的抉擇存在較大風(fēng)險。因此,在選擇制式時,充分考慮系統(tǒng)的運(yùn)營規(guī)模及具有的抗風(fēng)險適應(yīng)能力是十分重要的。所謂抗風(fēng)險能力,就是在確定運(yùn)營設(shè)計能力時要留有10 %～15 % 的余量;同時要考慮未來在土建工程規(guī)模不變的條件下,通信信號設(shè)備的更新?lián)Q代和改造,還能提高一定的運(yùn)行能力。
運(yùn)行的靈活性:任何系統(tǒng)的列車運(yùn)行密度是有極限的。但各設(shè)計年、各時段的客流變化總是不一樣的,因此列車運(yùn)行的密度、交路應(yīng)有良好的靈活性。運(yùn)行靈活性主要表現(xiàn)在車輛編組的靈活性、組織折返運(yùn)行的靈活性、線路軌道的結(jié)構(gòu)(主要是道岔) 對于列車通過速度和折返能力具有良好的適應(yīng)性等,以便達(dá)到運(yùn)營上的經(jīng)濟(jì)性。
(2) 運(yùn)營制式系統(tǒng)的可持續(xù)性發(fā)展評價
·技術(shù)的先進(jìn)性和可靠性:由于軌道交通的建設(shè)周期較長,而當(dāng)前的技術(shù)和產(chǎn)品發(fā)展甚快,所以選擇運(yùn)營制式時,應(yīng)有適當(dāng)?shù)某耙庾R。選擇技術(shù)的先進(jìn)性是必要的,使工程建成后的10 年內(nèi)不改造,使運(yùn)營設(shè)備在使用壽命內(nèi)充分發(fā)揮最大的效率。對于先進(jìn)性不是盲目的,是從功能要求出發(fā), 要科學(xué)論證、理論合理、技術(shù)先進(jìn)、產(chǎn)品可靠、實施可行。
·產(chǎn)業(yè)的市場化發(fā)展前景:軌道交通的建設(shè)和發(fā)展,對車輛和機(jī)電設(shè)備的大批量需求,必定形成軌道交通的產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)。由于國產(chǎn)化實施政策的指導(dǎo)和支持,必定加快產(chǎn)業(yè)的市場化,因此對我國軌道交通產(chǎn)業(yè)的市場化發(fā)展前景應(yīng)當(dāng)是充滿信心。在當(dāng)前我國軌道交通發(fā)展領(lǐng)域內(nèi),常規(guī)的鋼輪鋼軌制式、旋轉(zhuǎn)電機(jī)的車輛、35 kV 和10 kV 的供電系統(tǒng)、準(zhǔn)移動閉塞的ATC 信號系統(tǒng)均被普遍采用,技術(shù)成熟,安全可靠,產(chǎn)業(yè)的市場化發(fā)展前景普遍看好。但是,對于采用新技術(shù)、新產(chǎn)品如何去判斷和接受,必定有一個認(rèn)識過程,有一個突破的過程,有一個發(fā)展的過程。這總是要有第一個人去做,就是第一個吃螃蟹的人。他必定是講科學(xué)、有膽識、敢于面對創(chuàng)新的人。成功與風(fēng)險總是共存,這就是在發(fā)展中的較量。因此,對產(chǎn)業(yè)的市場化發(fā)展前景的評價必定是仁者見仁、智者見智,評價不一。其關(guān)鍵在于決策者的信心。我們相信“發(fā)展是硬道理”, 這是永遠(yuǎn)的真理。

6 　小結(jié)
通過以上分析可得到以下啟示:
(1) 城市軌道交通是城市公共交通中多層次結(jié)構(gòu)中的骨干系統(tǒng),是為中長運(yùn)距客流服務(wù)的快速客運(yùn)系統(tǒng),應(yīng)注意在城市公共交通客運(yùn)總量中分擔(dān)合理的比例。
(2) 城市軌道交通可根據(jù)客運(yùn)量大小不同,選擇合適的、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)量級系統(tǒng)。
(3) 城市軌道交通的制式應(yīng)在經(jīng)濟(jì)的運(yùn)量級的前提下,選擇適合城市地形和協(xié)調(diào)環(huán)境條件的交通
制式。大運(yùn)量級的制式宜采用鋼輪鋼軌系統(tǒng)為佳。
(4) 中運(yùn)量級的系統(tǒng)有多種系統(tǒng)制式。應(yīng)選擇適合城市地形和環(huán)境條件、技術(shù)先進(jìn)、成熟、安全可靠的制式。
(5) 系統(tǒng)和制式的選擇評價應(yīng)從“ 功能、安全、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)” 四個評價體系進(jìn)行論證和抉擇,要充分考慮風(fēng)險和效益。
(6) 在系統(tǒng)制式選擇時,必須從全線網(wǎng)規(guī)劃全局考慮,制式不宜太多,要有層次,要有一定規(guī)模,
在一定范圍內(nèi)具有互通性,資源共享,發(fā)揮最大效益。

參　考　文　獻(xiàn)
1 　中國國際工程咨詢公司. 中日合作城市軌道交通建設(shè)與規(guī)劃專題研究報告. 2003