有规划,有建设,有拆除,有取消!低运量轨交出路在哪?
2022年7月,住房和城乡建设部与国家发展改革委联合发布的《“十四五”全国城市基础设施建设规划》(简称《规划》)提出,“十四五”期间,根据城市规模分类推进城市轨道交通建设。
按照《规划》,I型大城市应结合实际推进轨道交通主骨架网络建设,并研究利用中低运量轨道交通系统适度加强网络覆盖,尽快形成网络化运营效益;符合条件的II型大城市结合城市交通需求,因地制宜推动中低运量轨道交通系统规划建设。
这为中低运量轨道交通系统发展带来机遇。区别于人们熟知的大运量城市轨道交通系统——地铁,中低运量城市轨道交通系统主要是指单向客运能力每小时三万人次以内的轨道交通方式。其中,中运量单向每小时可运送1万至3万人,比如轻轨、跨座式单轨、中低速磁浮系统等;低运量单向每小时可运送1万人,如有轨电车、电子导向胶轮系统等。
而中低运量城市轨道系统具有的铺设灵活、经济适用、建设周期短等优势,也被行业认为是地铁和地面公共交通系统的有力补充,适用于一二线城市地铁线路接驳线和加密线、三四线城市中运量线路、地形复杂城市线路、规划新城区域、市中心CBD、旅游线等。
各城市因地制宜,采取不同的中低运量轨道交通系统,服务当地城市发展和群众出行需求。比如,南京、苏州、红河采取有轨电车系统,芜湖采用跨座式单轨系统,北京、深圳、成都等地则采取自导向胶轮系统(APM)。5月11日,国内首条悬挂式空中轨道列车——光谷空轨试乘发车,给人们带来流动的“空中观景平台”。
行业对低运量轨交认识不足
当前国内对低运量轨交系统适用性认识不足,低运量轨交系统的应用环境特殊性影响了该种交通方式在中国发展,行业要明确不同城市对轨道交通差异化需求,选择发展方向,确定发展规模,促进低运量轨交系统健康发展。
中国城市轨道交通协会专家和学术委员会副主任李鸿春表示,按照运载客流量大小,城市轨道交通分为大运量、中运量和低运量。大运量单向可运送3万~6万人/小时,如地铁;中运量单向可运送1万~3万人/小时,如轻轨、跨座式单轨等;低运量单向可运送1万人/小时,如有轨电车、自导向轨道系统(APM)等。
以地铁为代表的大运量轨交系统对城市来讲是刚性需求。近20年来,虽然地铁在中国发展得非常好也非常快,但低运量轨交系统发展不可复制大运量轨交系统的发展路径。因为大运量轨交系统所占用的空间和运营方式与低运量系统是不一样的。大运量轨交系统采用地下方式修建,是拓展新资源带来增量资产,而低运量轨交系统修建在地面,是在存量资产上再开发,所以具有一定难度。
同时城市对低运量轨交系统适用性认识不足,低运量轨交系统同质化产品多,如BRT、公共汽车,新能源汽车等都是低运量轨交系统的竞争对象。此外低运量轨交系统具有应用特殊性,如城市道路数量和质量提高,城市公交系统不够发达,公共交通分担率低;低运量轨交系统的增补对中小城市交通管理水平提出更高要求。
就如何发展低运量轨交系统,李鸿春认为,首先国外的发展模式和进程不可完全复制,因为中国城市化进程与欧美国家不一样,相对于中国,欧美国家城市化进程缓慢,伴随着城市化进程,居民的生活方式习惯没有改变,这便可以继续支撑低运量轨交系统发展。其次是中外城市发展规模不一样,城市规模差异大;同时,国外公共交通分担率高,李鸿春称,发达国家公共交通分担率可以达到70%~80%,而中国很难做到,所以中国想复制国外低运量轨交系统进程从而实现快速发展是不可行的。
此外,低运量轨交系统工程实践暴露出的问题也不容忽视。李鸿春称,轨道交通的生命是客流和速度,但国内低运量轨交系统客流偏低。李鸿春举例称,国家要求低运量轨交系统初期客流不得低于0.1万人次/公里日,而2019年中国大陆有轨电车平均客流强度仅为892人次/公里日,全国39条有轨电车线路仅有6条线路客流强度达标,达标率仅为20%。低运量轨交系统线路建设主要由行业导向、新区开发或新建试验段难易程度来确定。重建设轻运营,片面追求技术创新,忽视工程应用,造成工程实践效果差,这是导致低运量轨交系统客流偏低的主要问题。同时建设及运营成本偏高,经济效益不理想。某些有轨电车项目,片面追求金融创新,忽视工程应用,造成工程效果差。
中低运量轨道交通未来技术方向
近期公布的2022金芦苇工业设计奖中,“中车浦镇造”上海临港T2线中运量自动驾驶氢动力数字轨道胶轮电车获得优秀产品设计奖。获奖理由中写道,“通过氢燃料电池混合动力、虚拟导向技术、全轮转向和无人驾驶等新技术加持形成集美学、智能、绿色和经济为一体的好产品。”
据中车南京浦镇车辆有限公司总体研发部副部长张弛介绍,氢能源数字轨道胶轮电车近年来越来越受到各城市青睐。氢能源数字轨道胶轮电车是一种以光电磁数字化导向的胶轮低地板列车。列车在行驶中充分采用数字化技术,以电磁标记为主,视觉导航和卫星导航为辅,通过车载传感器读取道路路面上连续铺设的磁钉编码信息,可实时准确定位车辆,并控制各个车轮按线路走向转动。车辆适用于城市既有道路上行驶,无需对现有马路进行改造,这将大大降低城市交通运营成本,大幅提高运输效率。
据介绍,新一代氢能源数字轨道胶轮电车,实现了技术上的全新升级,内部界面采用多屏融合技术,综合显示车辆控制、通信信号、视频监控等信息。同时,车辆采用氢燃料电池具有能量密度高、无污染以及零排放等优点,可实现150公里超长续航。
对于中低运量轨道交通系统的未来发展方向,张弛认为,胶轮式、储能式供电、轻量化的牵引系统、智慧化的车辆、一体化的设计是关键点。
张弛分析,相对于传统的钢轨,胶轮式噪声更低、震动更小,在路网比较密集、空间比较狭小的走行环境中,它的价值非常大。储能式供电可以大幅降低线路的供电成本,其中氢能源电池应是重点发展的技术。因为中低运量的车型承载能力相对比较低一些,车辆降低成本可以通过轻量化的牵引系统来实现,当然它的前提需要用储能式的供电。未来智慧化的车辆要能够实现自动行驶,和地面能够交互、互动,智能行车,车辆可以监测周围的情况,还有车内的人员的情况,以及智能运维。系统设计方面,以车辆为中心,开展供电、信号等整个轨道交通系统的一体化设计有助于提升运营品质、降低系统建设成本。
国内对中低运量轨道交通系统的需求
阿尔斯通中国区总裁耿明在不久前曾说,中低运量轨道交通是中国市场的新增量。
耿明提到,近些年来,大城市地铁建设已经到了一定的高峰期,国内地铁建设有放缓的趋势。“无论是从国家相关部委的政策导向,还是从全世界其他类似城市发展的经验来讲,以及从地方政府的需求驱动来说,对大型城市边缘地区、城市新区、地铁网络加密线,以及中小型城市的骨干交通网络来说,其客流量需求没有那么大,采用更便捷、投资更小、建设周期更短的中低运量轨道交通系统会是一个非常好的解决方案。”
据耿明介绍,早在2014年,阿尔斯通就与中车共同成立了合资企业中车浦镇阿尔斯通运输系统有限公司,把阿尔斯通先进的中低运量技术引入中国。“我们合资企业的中低运量产品组合可以为地铁运量以下的各种应用场景提供不同的胶轮系统解决方案,相信可以满足成都以及四川省内市场的多场景的需求。”
新一代中车智轨在成都载客试运行
7月25日,由中国中车株洲电力机车研究所有限公司自主研发、制造,蜀道集团投资、建设、运营的新一代中车智轨在成都东轴线快速公交K7线(区间线)载客试运行。“这辆3节编组的智轨载客量可达300人,与同区段的现代有轨电车大致相同。”四川省中车铁投轨道交通有限公司技术经理刘洋告诉记者,当前新一代四编组列车全长39.6米,最大时速可达100Km/h,最大载客量418人,最大爬坡能力13%,续航里程可达150公里。由于其编组灵活,可根据不同线路、不同时段的具体运营情况进行灵活调控。
“这个车采用的是中车株洲所自主研发的轨迹跟随技术,它下面没有轨道,但它可以识别我们画的虚拟轨道,实现一个类轨道行驶,就像传统的轨道交通一样,严格地在轨道上行驶。”刘洋说,智轨传承于轨道交通应用技术,融合了现代有轨电车和道路交通的优势,以胶轮取代钢轮,无需铺设有形轨道,最小转弯半径仅15米,可在城市道路上灵活行驶,具有良好的城市适应性。
“灵活”成为了智轨的一张靓丽名片。成都铁路技工学校老师兰淇光不禁感叹,“虽然地铁载客量比智轨载客量稍微多一些,但智轨不需要专用的实体轨道,在公路上面行驶的灵活性比地铁要高很多。”
除了灵活可控,其动力输出效率也可圈可点。“原来是两个主电机负责牵引,现在所有的轮毂里边都采用轮边电机,每个轮子都有动力,省掉了在传动轴、连接线、万能转向器等传统机械传输中消耗的能量,整个动力输出效率更高了。”四川川南轨道交通运营有限公司副总经理詹崇树表示,从动力集中型到动力分散型的转变升级是新一代智轨的一大亮点。
目前,国内多个城市发布智轨规划线路40余条,线路长度900余公里。其中,株洲、宜宾、苏州、哈尔滨、西安5个城市已开通智轨线路,里程共120公里,累计安全运营里程超过500万公里,载客2000余万人次。
“现在国内的车基本上都用的是动力电池,但智轨列车标准配置采用储能电池方式供电,并支持多种储能方式(动力电池、氢能源等),只需在首末站设置充电站即可,充电时间为10分钟,续航可达30公里。
落地过程要注重“匹配”
今年全国两会期间,来自中国中车的全国人大代表指出,当前我国中低运量城市轨道交通发展相对迟缓,国内已有超过50个城市开始编制中低运量线网建设规划,但真正落地建设项目较少,需进一步加大项目规划建设推进力度。
在推进落地的过程中,张弛认为“匹配”很重要。一是与客流需求相匹配。在前期设计研究规划阶段,如何精准预测客流,匹配丰富的车型制式。二是与道路空间相匹配。最典型的就是选择地面还是高架,如果是放在地面,就必须解决和地面既有社会车辆的路权问题;如果是高架,要考虑如何和既有的城市环境相融合,如何做好噪声、震动、沿线建筑物采光等环境评估。三是与城市规划相匹配,中低运量轨道交通制式与其他交通方式如何融合,实现共赢,而不是共伤。