目前，多种类型的轨道交通已成为中国大城市的交通主动脉。截至2011年底，中国拥有运营轨交线路的城市达到13个，开通运营线路59条，总里程1713公里。据了解，在“十二五”期间，中国城市轨道交通仍将继续保持快速发展的态势，建设规模约为2500公里，总投资约为1.2万亿元。预计至2020年中国大陆有大约40个城市将发展轨交，总规划里程7000公里左右。

 

 

 

　　近年来，中国城市轨道交通已呈多样化发展趋向。地铁、轻轨、市郊铁路、有轨电车以及悬浮列车等多种轨道交通的建成通车，不仅满足了广大市民们的出行，还成为了城市中一道靓丽的风景线。呈辐射状的城市轨道交通系统不仅缓解了城市交通的拥挤状况，而且绿色环保，在城市的社会活动、经济活动中也发挥着不可替代的重要作用。中国工程院院士刘友梅先生曾多次指出，城市应根据其规模等级、结构特征、自然环境、发达程度等不同，每个城市均拥有自身的不同形态，试图采用单一的城轨交通技术模式来解决多形态城市交通瓶颈问题，是不可能和不经济的，发展也是不持续的。那么，中国城市轨道交通应如何做到可持续发展呢？近日，本刊记者专访了刘友梅院士。

 

　　刘友梅：城市是人类政治、经济、社会、文化的聚焦点，人类频繁活动的集散中心，交通是城市生命之足。对城市交通的研究早在发达国家的学者就开始，例如美国宾西法尼亚大学的维坎维契克（VukanR.Vuchie）教授，将城市交通大致分为“自用式运输交通”、“服务式运输交通”和“大众式运输交通”三种性质。“自用式交通”所含步行、自行车、摩托车及私用小汽车等，属于私人拥有、自行运用的性质；“服务式交通”所含出租车、出租包车、小巴士等，属于私人拥有，但为众多客户提供可选服务的性质；“大众式交通”所含公共交通运输的大巴车、电车、城轨列车以及市域轨道列车，属于为大众集体服务方式的公共乘用的性质。三种不同性质的交通方式均在不同历史时期发挥过重要作用，随着经济发展，城市化加快，人口密度增长，市民活动加急，人们生活提高以及要求能源节约，保护环境等因素的强烈冲击下，使各种运输交通方式不断在演变、进化，优胜劣汰。人类通过实践、反思、完善，形成了以城市轨道交通方式为主体的城市大众交通主干地位，这体现了人类文明的进步，人类科技的进步。

 

 

　　刘友梅：城市根据其规模等级、结构特征、自然环境、发达程度等不同，每个城市均拥有自身的不同形态，试图采用单一的城轨交通技术模式来解决多形态城市交通瓶颈问题，是不可能和不经济的，发展也是不持续的。因此，城市形态的多样性，必然导致市场需求的多样性导向，历史的经验和未来的发展形成了城市轨道交通技术模式的主流性和多样性现状，应该得到传承和创新。

 

 

 

　　刘友梅：世界发达国家城轨交通系统发展得较早，自1863年世界第一条蒸机牵引地铁在英国伦敦通车到1899年美、英等五国七个城市电力牵引地铁开通至今已过110周年。据不完全统计已有40多国家的150座以上城市5000公里以上地铁运营里程和3000公里以上轻轨运营里程，每年运送乘客达300亿人次以上，应该说已取得了不少成功经验。不论在装备产业发展上或者是运营管理完善上，城轨交通作为城市基础设施，它的建设具有拉动经济发展的作用，还可能放大经济增长。由于投资大、周期长、要求高、产业链长、公益性突出等因素，更需要科学决策和产业可持续发展，越在高速发展之际越是要冷静思考，如何作好技术决策这需要尊重历史的总结。

 

 

　　刘友梅：回顾历史是为了承前继后，在传承和创新之中推进科技的发展。城轨交通装备的工程演化是随着城市生活方式的演变而演变，它有很强的技术经济特征。从20世纪70年代以后，世界很多城市急激扩张，出现几百万、上千万的人口都市，都市的住宅、交通、水源、环保以及就业等问题突现，其中交通问题最为严重，因为交通对解决住宅、环保与就业都有连带关系。所以解决交通就成为提升城市功能的关键，尤其是轨道交通因具有旅行速度高、运输能力大而成为城市依附的大众化便捷交通。

 

　　根据轨道交通里程占世界前十位的城市经验，呈现出多层次、多类型、多技术的发展模式，例如东京、伦敦多达7种以上轨道交通系统，德国法兰克福多达8种以上轨道交通系统。各类轨道交通系统不但有市中心高密度地区形成交叉、环环相扣式的“多流交通”地铁模式；还有为扩大城市功能提升运输途径，在市中心与郊区或核心商业区之间，以及卫星城镇之间形成“快线交通”轻轨网络；而对郊区扩散性开发带来的市域低密人群地区的社会服务，产生了“集散交通”功能的通勤交通。各国市政当局为改善自己城市的交通状况，一般总在抑制旅客“需求”和增加运输“供给”两个方面中选择。增加供给是硬道理，而抑制需求已不为现实，所以目前大众交通已把轨道交通作为城市交通的主流。由于城市发展形态的演变，生活圈的扩大，城市旅客运输类型的改良，自用式运输转向大众化公共式运输；市民居住方式的演变，追求环境的美化，从单一住宿功能转向多功能生活圈，使城市轨道交通发展成多系统。世界范围内经工程演化后而形成地铁交通系统（Metro）、轻轨交通系统（LRT）、跨座式单轨交通系统、吊挂式空列交通系统（H-Bahn）、自动导轨交通系统（AGT）、磁浮导轨交通系统（EMS）、有轨电车交通系统（TramWay）、市域快线交通系统（CMU）以及特种交通系统等等的多样性技术体系，促进了城轨交通装备的技术进化。

 

 

 

　　刘友梅：中国第一条地铁北京一号线1971年建成通车，拉开了国内城轨交通的运营序幕。继北京之后有上海、天津、广州、深圳、南京、长春、大连、重庆、武汉、沈阳、成都、佛山等13座城市开通了49条城轨交通线路，全国共计已有1425.5公里里程投入运营。从城轨交通装备的技术模式分类看，除北京、上海、天津、广州、深圳、南京、武汉等大多数采用地铁交通外，已经出现天津、大连、武汉的轻轨交通，重庆的跨座式单轨交通，北京机场T3航站和广州珠江新城的自动导轨交通AGT（又称APM），上海张江科技城的导轨式胶轮电车Lohn等多样性初始格局。根据未来城市轨道交通的规划发展，最有望进入的还有吊挂式空列交通、中低速磁浮交通、储能式轻轨交通、低地板有轨电车等新型轨道交通模式，将构成中国的城轨交通多样性技术模式的框架。多样性发展更符合“资源节约型、环境友好型”方针，可以预见，随着我国城市化增长，现代化推进，对节能环保的更高要求以及城轨交通装备技术的自身进化，必将迎来更多、更好、更适应社会和自然需求的新型城轨交通装备进入市场，为城市居民提供便捷的多样性服务。

 

 

　　刘友梅：城轨交通多样性催生了车辆及轨道的多样性机电特征，其中包括承载方式、导向方式、驱动方式和运行控制方式。

 

　　承载方式：车辆与线路间的垂直承接载荷的方式，一般有轮轨式、吊挂式、单轨式、磁浮式、胶轮式；

 

　　导向方式：车辆行驶的方向引导方式，一般有轮轨式、导向轮式、磁力导向式，导轨导向式；

 

　　驱动方式：一般指车辆的动力生成及传递方法。其中有直流电动机（DCM）、交流电动机（ACM）、线性感应电动机（LIM）；

 

　　运行控制方式：在运营系统中控制车辆运行的方法，重点在于控制各列车间的运行间距和列车到发。一般有目视驾驶、信号管制、自动运行控制等方式。

 

 

 

　　刘友梅：经国内外各主要城市轨道交通运营的实践和发展，使城轨交通现存的各种技术模式不断在工程演化中优胜劣汰，技术进步问题受到高度关注。以下是根据我自身的学术观点推荐的城轨交通技术模式：

图1地铁

 

　　地铁交通1863年英国第一条地铁交通通车时，英国人称Underground（地铁），到1904年美国纽约的地铁交通开通，被美国人称Subway（地铁），但随后发展的地铁除地下线路外也根据需要出现高架线路及路堤线路，使服务范围扩大，涵盖都市的全区域，所以也开始称为都市铁道（MetropolitanRailway），简称MetroRail，被缩写成Metro（地铁）。地铁（见图1）已经成为人口稠密大城市的大众快捷运输主流模式，因采用地下或高架通道的专用路权，具有运量大、速度快、安全、准点等优势，由于投资大，特别适用特大城市。

 

　　轻轨交通轻轨铁道（简称轻轨）是轻轨运输方式的提升，可灵活选择应用专道型线路或半专道型线路，使用小型城轨车辆（LRT）（见图2），以满足中等运量运输需求。由于与地铁车辆技术上的关联性，以及城市发展中的不同运量等级的经济性与规划理念，大中城市使用全轻轨交通系统有很强适用性，显得更为经济，值得以主流模式研究推广。
 

 

　　
图2轻轨车辆（LRT）

 

　　有轨电车交通工程演化至今的现代版低地板有轨电车（见图3），已经成为运行在市区街面上的主流模式，特别在小城市被广泛采用。它可同其他车辆混合行驶，实行公共路权，设置站台很低，对于乘客而言非常便捷。但由于其要占据城市道路平面资源，运量又较小，不能成为解决大城市交通拥堵问题的优选方式，仅适用于小城市的一种特别经济适用的主流交通。
 

图3低地板有轨电车

 

　　单轨交通单轨交通采用钢梁或水泥梁为单轨（Monorail）来完成车辆的承载及导向作用。其特色是路线占有城市地面空间小，建造成本低，是一种高架专道型公共交通，适应中等运量。单轨系统可分为跨座式（Straddle）和吊挂式（Suspended），前者已在重庆运用（见图4），后者将在宁波等运用。这两种单轨交通相比，吊挂式单轨交通又称空中列车（H-Bahn）交通系统，简称空列（见图5），特别有利于同地面道路构成立体交通格局，吊挂式单轨交通优势突出，造价低，仅为地铁的1/3左右；占地面积小，将街道上的路灯柱加粗就可支撑起“空轨”；可拆装，施工快，不影响环境，最能适应城市建设发展的变迁；适应地形能力强，对大坡道、小转道等复杂地形能较好适应，选线自由度大；适应特殊地质地区建线，降低了在城市选线与施工难度；全程自动化，空列的特定专用路权，可实现全程自动化无人驾驶，配置有列车自动控制系统（ATC）、列车自动运行系统（ATO）、列车自动防护系统（ATP），可实现高效节能、高发车、高定位、高准点、防冒进、防追撞等高安全品质；全封闭式轨道，转向架在封闭式轨道梁中行驶几乎无噪声传出，行驶性能不受恶劣环境影响，输供电线、通信电缆等敷设在封闭的轨道梁内，所以整体性实现安全、可靠、长寿、整洁、美观；载客适中便捷，是一种轻型、中速度、停靠灵活、适宜于中小城市的轨道交通。对大型机场、风景旅游区、大型商业区、大型交通枢纽是一种现代的交通工具。
 

 

　　
图4跨座式单轨列车
 

 

　　
图5吊挂式空中列车(H-Bahn)

 

　　自动导轨交通自动导轨交通系统（AGT）是一种完全自动操纵的车辆，运载高密集客流，在专用路线或固定轨路运行的短程交通方式。这种固定轨路具有导向功能，是完全隔离的交通通道。采用电力驱动轻型胶轮车辆，具有胶轮承载、胶轮导向、全自动化等技术。目前主要用于大型机场、大型游乐场的周期性大众快捷运输，北京机场T3航站已有运用（见图6）。
 

 

　　
图6自动导轨车辆（AGT）

 

　　磁浮导轨交通磁悬浮列车（EMS）是根据电磁学原理，利用磁力悬浮与线性驱动的方法，实现悬浮、导向和推进列车的现代交通工具。磁浮导轨交通的中低速磁浮列车（见图7）适用于城轨交通运营，由于它具有不接触运行和非粘着驱动的优势，是一种对环境特别友好，最能适应线路恶劣地形的中等运量公共交通系统。在环境要求敏感、坡道大、弯道小的大型旅游景区，商贸中心楼群区，大型机场间，大型交通枢纽间的穿梭交通中选择运用定位合理。日本HSST系统是成功商业运用案例。
 

 

　　
图7中低速磁浮列车（EMS）

 

　　导轨式胶轮电车交通在城轨交通主流之外，还有一种实用、经济的交通方式，这是伴随对车辆重量、坡度限制、弯道限制、建造成本、消减噪声及改善景观等特定要求而出现的一种新型交通技术系统，它就是导轨式胶轮电车（Lohr）（见图8）。运载车辆采用橡胶轮承载和驱动，用专有导轨导向，可运行于城市地面道路的公共路权的线路上，以实现轻型、平稳、降噪的改进。法国Lohr低地板胶轮电车是成功案例，在上海张江科技城已运用。

图8  导轨式低地板胶轮电车（Lohn）

 

　　市域快线交通近年来由于城市面积快速扩张，市域快线交通正在加快发展。市域快线交通是涵盖特大城市区域整体的交通方式，其技术性及运营标准均高于城轨交通系统。采用完全隔离运行的专道线路，服务于市中心与郊区间。因客流的不对称，具有高峰性与方向性的通勤特色，平均旅途较长，站间距离较大，列车间发时长，运营速度较高，且可靠性要求也高。采用快速大型车辆——快线动车组（CMU）（见图9），技术上它与地铁车辆有一定的技术关联性，但由于快速的要求，又必需有相关技术的进化。同时，在特定的条件下，快线动车组有兼容区域城市群所需的区域交通运输之趋势。
 

图9  快线动车组（CMU）

 

 

 

　　刘友梅：城市是人们居住、工作、教育、娱乐的集结之地，同时也是政治、经济、社会、文化等活动的执行中心。由于环境条件及活动性质的多样性，因此构成了人们出行的不同需求，形成了城市交通方式的多样性，随着人类社会的发展与进步，能源与环保的特殊要求，城市交通转向以轨道交通为主干，一百多年来由于需求的多样性，使轨道交通方式也形成了多样性格局，多样性又推进了城轨交通装备的技术进化，而不是退化。虽然存在轨道交通装备技术的多样性，但始终保持着轮轨式交通运载装备（包括地铁、轻轨和电车）的主流地位，因为它是最经济，最可靠，最便捷的交通型式，也是交通装备制造业发展的主流。而在轮轨式交通装备中也还有A、B、C型城轨车辆的多样性，以适应城市交通大、中、小旅客运量的最经济搭配。

 

 

　　刘友梅：对轮轨方式的城轨交通装备而言，由于社会和自然的需求更高，科技的发展步伐更快，技术上的传统和创新并存，技术再进化的方向有：（1）开展全寿命周期中安全性、可靠性研究，提高全寿命周期及再制造技术；（2）提高能源循环利用研究，进一步发挥好电力牵引技术优势，通过储能技术应用，实现能量准守恒的循环利用，达到节能降耗高品质目标；（3）摩擦学应用研究，实现牵引∕制动特性的进一步提升和运动磨耗的改善；（4）降噪技术应用研究，改进机械、风动性能，提升消隔噪音措施，改善环境，改善乘坐舒适度；（5）开展以可靠性为中心的维保技术（RCM）研究，实现装备全寿命周期质量保证，推进维保技术“制造化”。

 

 

　　刘友梅：制造业在坚持主流性的同时，发展多样性，让产品多元化去适应城市交通的特殊性要求，还要根据不同城市的特殊建设环境去经济性选择交通模式，因为城市轨道交通必然是一个完整的网络系统，装备的多样性对于同一个城市而言一定要慎重选择，又不能让多样性破坏了城轨交通网络效应的完整性。对不同的交通模式要有科学合理的定位，这是推进多样性的重要理念。城市轨道交通技术模式选型时要坚持主流为前提，坚持交通网络整体性为原则，总之，要以实现经济效益与社会效益最大化为目标。今天面对全球、全国，我们强调轨道交通装备技术多样性，但不放弃主流性，而主流性并不排斥多样性，尤其是产业界应该具有多样性技术装备的提供能力。相信产业界通过技术进步会有更多、更优的城轨交通装备成为多样性的新成员，我特别期待着为我国市场多样性新格局，做好产品多元化的技术准备。希望政府部门能在技术标准，选型定位，交通规划等相关政策方面，支持城轨交通模式的主流性与多样性结合，实现完整的优势互补，让我国正在快速发展的城轨交通事业实现可持续的良性发展。