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新型城市轨道交通系统应用与展望

发布时间:2014-04-29 17:22:50 编辑:wwxianlong
本文摘要:——中国土木工程学会城市轨道交通技术工作委员会秘书长冯爱军
——中国土木工程学会城市轨道交通技术工作委员会秘书长冯爱军
 


中国土木工程学会城市轨道交通技术工作委员会秘书长冯爱军
 

  说到这个系统我们首先要了解城市轨道交通体系,刚才在开幕式上国部长也谈到了国家现在新型城镇化交通成为引导城镇化发展的一个重要的方向或者是一个国家的战略。
 
  我们从这张图可以看出,对于轨道交通来说,从地铁到市域快线,城市里的地铁、有轨电车以及轻轨这些系统共同构成了城市轨道交通体系,不同的轨道从运距、运量都是有所不同的,最近二十多年各个城市基本都是在建设地铁系统,包括一些大都市如北京,有些延伸到郊区的线路仍然采用地铁的方式,但是实际在地铁的运营过程中我们会发现,其实我们会有一些体系的欠缺,比如说从中心城道到远距离如何快速的到达,这就给我们提出了急需要建设一个多层次的轨道交通体系的概念。再就是对于我们从专业的角度的思考,另外配合今天大会的主题对于产业的创新和发展提出一些想法。
 
  世界大都市圈轨道交通网络体系的借鉴
 
  对于世界先进经验的借鉴,我们最近也是做了一些课题。
 
  首先是巴黎,它拥有地铁网、市域快线网、郊区铁路网和有轨电车网。地铁网的服务半径是6到8公里,同时还有服务半径40到50公里,总计587公里的市域快线网,其站间距和旅行速度和地铁完全不一样,超出50公里的范围是铁路网,然后在中心城还有有轨电车网进行补充,巴黎城市轨道交通的特点我们可以看出:整个线网层次分明,地铁、快线、铁路、有轨电车,时间的目标值也很明确,中心城是35分钟,市郊到中心是45分钟,同时在市区范围内也有大型的火车站,每个火车站都有多条轨道交通线路和它连接进行换乘,它的运营方式非常灵活。
 
  再看东京,东京的轨道交通我们经常提到,完全可以借鉴。它的发展趋势跟我们现在的北京、上海非常相近,东京在五六十年代处于我们现在这个阶段,小汽车高速发展,整个的方式我们也可以看到,它是一个典型的放射加环状,与市郊枢纽混合型的结构,在整个的大都市圈范围私铁和JR覆盖达到30到100公里的服务半径。随着发展,实际上东京的地铁也是逐渐在调整它的轨道交通发展的战略,比如说有一些交通拥堵的措施,包括一些互联互通,整个东京现在全长2300多公里的轨道交通网,地铁仅占轨道网的15%。
 
  再看看伦敦,伦敦的整个铁路网比较发达,它应该是最先建设地铁的城市,它整个的快线也是相当发达,线网总长达到3071公里,这是以前我们统计的数据。它的线网密度比较高,就是中心城以外都市圈每平方公里大概100米,50到100平方公里为80米,这是我们了解的伦敦的模式。
 
  然后是纽约,纽约同样都有一个服务半径,都市圈是70公里范围的区域由国铁和高铁承担,30到70公里是由通勤铁路承担。
 
  从国际上大城市的整个网络发展特点来看,我们总结有如下几个特征,第一是多层次,它在都市圈范围内在国铁和地铁之间还有一个服务于远郊区的快线系统,在部分区域和中心区也有中低运量的有轨电车。
 
  我们在分析当中,根据去年交通运输协会的统计,中国地铁线路里程在全世界各个国家里面排名第一。虽然是第一,但是我们从线网的密度来看,从同样的面积如在1000平方公里的范围,北京市区的服务范围是1085公里,它的密度是每平方公里是0。4公里,相对于刚才说的上述几个大城市,可能它辐射的范围很广,但是密度比较低。在市域快线,我们说的几个都市圈还包括郑州圈、武汉圈等等,这种都市圈包括广州、上海、北京,市域快轨的发展,尤其是北京现在基本上都是地铁,市域快线的密度我们跟国际上还是有很大的差距。
 
  (图)这是大都市其他的城市,现状市域快线的轨网和北京、上海的轨网还有差距,反映出我们现在发展的趋势,就是市域快线应该是随着城市化发展要发展的一个方向。还有有轨电车,有轨电车是在国外大量的应用,应该说是公共交通的一种趋势。
 
  我们有两个统计,一个是在12个有轨道交通的国家当中,有55个城市建设地铁,317个城市建设轻轨,相对比例在70%以上。我们对拥有1000公里以上运营的地铁轨道交通当中,轻轨、有轨电车总共是9695公里,占到68%,而地铁是4566公里,占到32%,我们说的轨道交通应该不单单停留在地铁的层次上。
 
  另外还有一个特征就是涉及到服务半径的问题,世界大城市轨道交通的服务半径全是50公里以上,这跟我们现在都市圈的发展非常相近。这是技术特征,技术特征可能偏于技术,我们大概统计一下,最高运营速度应该是在时速120-160公里,站间距是2公里以上,编组也比较大,但是它的运营方式应该说是公交化的运营方式。一般来说可以解决通行的客流,然后在早晚高峰小于5分钟的行车间隔,这个跟铁路又有所不同,另外它贯穿中心城区,通过多点多线等轨道交通跟城市的公共交通方式进行换乘。
 
  我们了解的另外一个特征就是交通主要的廊道和城市的发展轴是一致的,比如说我们从快线角度来分析,像东京到横滨这个廊道有四条轨道交通网,而我们现在通行的都市圈比如北京到廊坊,现在就没有这样服务于城市通行的快线轨道线,这是我们从世界轨道交通网络体系得出的一些借鉴。
 
  我国多层次轨道交通建设的思考
 
  首先是国家政策,国部长谈到了从宏观政策上来说,把轻轨和有轨电车提到日程上来,最近发布的国家新型城镇化规划也特别强调了要优先发展城市公共交通,将公共交通放在城市交通的首要位置,是积极发展公共交通公共汽车、有轨电车等,也就是说它是积极发展的。
 
  从国家政策上也非常支持多层次轨道交通体系的建设,从这个体系来说,我们现在在最近这个阶段,目前急需推广的热点,一个是市域快线系统,轻轨系统和有轨电车系统,我分别简单介绍一下。
 
  市域快线是在建设部的公共交通分类标准当中,是一种大运量的轨道运输系统,客运量达到20到45万人次/日,从整个的特点上,我们大概有这样几个构思,第一个功能上是服务于城市的发展,属于城市的公共交通,第二是它可以快慢线混合运行,与地铁互联互通,以速度目标值为导向的系统选择,速度在120到160,这跟地铁是不同的,另外它的车辆方式,我们觉得对于服务于城市来说应该不同于铁路既有的CRH6的车辆,供电模式采用AC25000V,可根据需要采用双制式,不同于地铁和国铁的市域快线车辆通用技术平台。
 
  (图)基本上它是服务于第三圈层,服务半径应该在30到70公里甚至到100公里的范围,这是以北京为例,如果是70公里的范围应该是服务北京的都市圈,除了它远郊的11个新城之外可能还有到河北等地的京津冀的都市圈。然后还有JR快线的思考,实际上我们在北京一直在探讨用市郊铁路服务于城市,但是这么多年来成功的经验不是很多,希望在铁道部体制改革之后会有更多的突破。我们在北京倾向于利用既有铁路,兴建市域快轨,有专门的公司负责运营,为城市服务。
 
  车辆的制式,我们跟青岛四方做过多次交流,我们觉得在轨道交通体系当中,以速度目标为导向的系统制式选择中,目前为止速度为120到160的市域车也在做一些研究。市域快轨的特点就是具有快速起行的公交化运营的性能,同时可以实现与地铁或者铁路联运共享的概念和理念,供电方式也可以引入25KV,对于隧道的断面我们也在高速情况下的进行了研究,比如隧道的阻塞比来控制整个隧道断面的内径,通过地铁A型车和CRH6车的比较,提出了市域快线的参数,我们暂时定义成S型车,这是在我们在研究成果上提出来的,还有待于进一步的推广。
 
  我们觉得从技术创新的角度上还有一些工作要做,一个就是我们说120到160公里车辆通行平台的研制,还有一个就是25KV用于城市轨道供电系统的研制,就是它在城市的适用性,包括一些受电结构的优化等等,还有在快线系统轨道结构及减震降噪综合技术的研究,再有一个就是市域快线网的规划,现在广州和北京都已经在启动了市域快线网的规划,我们觉得市域快线应该是未来十年可能城市轨道交通要重点发展的一个层次。
 
  轻轨系统,虽然说国家有标准,不同的城市按照条件不同是建设轻轨系统或是地铁系统,实际上在修的时候,从运量的角度来说包括一些系统的配置,多数的都已经侧重于向地铁方向配置。真正的轻轨系统,我们理解它应该具有特定的一个条件,比如在中心城区由于受到线路辐射条件的限制,比如道路红线更窄、更复杂的管线,不能实现的时候我们考虑采用特殊的轻轨系统,比如有更小的转弯半径、更大的爬坡能力、更小的断面尺寸,这种情况下我们会选择采用轻轨系统。
 
  轻轨系统现在在国内在用的有单轨系统、广州的APM系统还有现在北京和长沙都在推的磁悬浮系统,我们把它归为是轻轨系统。实际上从大的轻轨范围,国外把有轨电车也归入到轻轨系统当中。我们认为轻轨系统有这么几个特点,它有更小的曲线半径、更大的坡度、更低的噪声值,同时可以采用高架或者低架的特质,必须结合自身城市的特点和线路的特点来合理的选择系统的制式。
 
  (图)这是重庆的一个方式,它是单轨式,它的特点是噪音比较低。
 
  现在单轨系统国外也有一些,比如迪拜、巴西的这种单轨系统运量基本上也能到2万5到2万8,车型流线更漂亮、噪音也更低,这也是一种选择。单轨北京也在做,现在北京的情况处于争论的阶段,还没有开展施工,它的系统技术是不是再进一步的深入研究考虑,轨道的制作和运价的产业化是不是更加的便捷以及更简洁化的维修,这些都是下一步要重点研究的课题。
 
  有轨电车也是一个今后我国多层次体系重点发展的方向,现在我们了解到,全国有几十个城市都在做有轨电车的规划,有些城市因为不符合规定的地铁轻轨的条件,要发展大运量公共交通,还有产业化的需求等等,有轨电车由此应运而生。现在很多城市都在做这方面的工作,我们首先要明确的说它是一个大运量的公共交通系统,虽然说在轨道交通它是属于中低运量,但是实际上从服务的功能上来说,它更多的是一种大运量的公共交通系统,它是以地面线为主,同时是与城市环境相协调的交通系统。它是在上个世纪八十年代在欧洲有轨电车恢复或者重新重建的时候,它应对了能源危机、解决了环境污染以及交通拥堵的问题,这跟我们现在所面临的情况完全一致,最后有轨电车的推进也是工业化的进步,生产企业的技术创新使得现在的有轨电车技术性能远远先进于原来老式的有轨电车。
 
  国家其实很早就重视有轨电车,2007年就已经立项做了国家的有轨电车的技术规范,现在可能正在送审当中。现在各地因为有轨电车功能定位不同,比如像珠海,这个城市就把有轨电车当做交通骨干,给予了有轨电车绝对的优先权,而在其他城市有轨电车还有一些产业化的要求,不同的功能定位使得它的技术要求不一样,所以我们现在更倾向于各地制定自己的有轨电车要求来符合自己地区的发展。比如北京,现在已经编制完成了北京的现在有轨电车的主要技术要求,这是北京市交通委来主导,它就是更侧重于反映到有轨电车的技术特点,它的特点一是地面线考虑多种路线的适用性;二是作为道路交通的一部分,它要注重与道路资源的协调利用,这点是在有轨电车规划当中是非常重要的一点;三是要突出公交化灵活的运营组织方式,这跟地铁不太一样,它可以有多条线路在同一个轨道线上运行,另外因为它是在路面上的施设,它的基本设施的建设应该和道路的建设相匹配或者联合或者是共建;第五,建轨道就是建城市,其实建有轨电车更是跟城市匹配,它在地面上对沿线景观是互相的促进和融合,提升整个这个区段城市的功能;第六个特点是有轨电车的智能控制系统非常简化,比地铁简单很多,现在把弱电系统集成为控制系统,根据不同的功能定位可以选配精简,可以做到尽量的简化。
 
  对于有轨电车下一步研究的内容,首先是公交政策的变革,现在有轨电车修建的时候经常以地铁的方式来进行,实际上在建设之后我们发现,这种公交政策的变革对有轨电车今后的应用是非常重要,首先是优化公共交通的路权,把被小汽车占用的这些空间还给公共交通、还给市民;第二点是有轨电车在规划的时候,利用这种交通方式重新构建城市道路和街区,还有就是对于投资的不同,在我们调研当中发现,在上世纪九十年代巴黎出台了一个政策,就是政府对轨道交通投资比例,地面线的话会达到35%,而地下线仅是20%,这个方面是对地面大容量公共交通的鼓励,因为当时的情况跟我们一样,地面交通拥堵,小汽车占用了路权,它急需要提高公共交通的服务水平,还有就是投资的压力也使得当时的市政府对地下线的投入就减少,另外对于审批的程序和投资的主体也要尽快的从地方角度进行研究和明确,同时与交通法规的配套与融合,包括现在有轨电车时司机的证书是什么类型,另外减少对道路交通干扰的维护,这都是发展的方向。
 
  (图)这个图可以看到上世纪九十年代法国同一条街区上有轨电车建设之前和建设之后的情况,原来小汽车没有地方停车,全部停在道路上,后来建了有轨电车之后小汽车停到其他的地方,整个的街区的步行道还给了市民,整个的街区环境得到能改造,所以有轨电车的应用并不单单发展交通,而是结合今后城市的这种功能提升包括人居环境的优化,生态城市的建设做的一种更好的交通方式。
 
  产业的创新和发展的思考
 
  再有从新型轨道交通体系思考,我们觉得轨道交通是国家的朝阳产业,它从产业链的层次上来说,第一个层次从生命周期的不同阶段,从前期的规划、设计、咨询到建设施工到装备制造到运营以至后期运营的增值服务,这些构成了完整的生命周期的产业链;第二个层次,各个专业系统在整个轨道交通涉及到的专业有几十个,再下面是我们关心的产品跟核心的企业。从产业链的分析,这是装备制造业的产值比,最大的是车量,其次是牵引系统,然后是信号系统,另外还有其他的我们整合这些系统产业化的比例。
 
  除了装备制造业以外,今后如果说我们的城市运营的里程超过100、200、300功力,北京都超过了500公里的时候,今后的产业可能会更向运营以及衍生的增值服务,比如像培训、工程服务、资源开发与利用等等,这样就构成了完整的产业链,今后服务的范围非常多。通过调研认为整个产业创新有8个方向,一是高端咨询服务,前期怎么样做到更好的咨询;第二是轨道交通车辆制造与维修的产业,还有电子信息综合集成与监控,再有安全监控、节能环保,还有安全认证与培训,提了这七大服务领域,我也建议将来国部长带动世界轨道交通走向世界的时候,也带着我们高端咨询服务走向世界。
 
  上述的一些成果是结合我们委员会的研究成果,主要侧重于北京工作的经验,另外我们介绍一下中国土木工程学会城市轨道交通技术工作委员会,这是我们协会下属的二级的专业委员会,主要是从事一些关键技术研究与标准的制定,产业化推广同时发布行业信息,可以推选詹天佑大奖,每年轨道交通所有的专业评选都由我们委员会进行评,每两年我们参与评审优秀论文,可以推选国家的中青年科技领军人才,可以推选国家科技进步奖,推选工程院院士,每年都有推荐,去年土木工程学会推荐的分别获得国家一、二等奖,今年我们推了一个国家进步特等奖,也希望在座的各位企业、各位专家积极关注我们的委员会,我们也愿意给大家提供更多的服务,包括优秀论文,我们最近也发了一些通知,还有每年一次的詹天佑大奖,都可以积极的来推荐,然后可以跟委员会进行联系,我的报告就是这些,谢谢大家!

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市场周刊
2021-02
出刊日期:2021-02
出刊周期:每月
总481期
出刊日期:(2014 07 08)
出刊周期:每周