试谈我国城市轨道交通的发展
摘 要: 在分析国外城市轨道交通体系的形式和特点的基础上, 结合国内的实际情况, 提出我国在特大城市及三大经济圈积极发展大、中运量型轨道交通, 建立完善的交通体系, 以及在大、中等城市发展中运量型轨道交通的新思路。关键词: 大运量型; 中运量型; 城市轨道交通; 发展 近年来由于改革开放政策的贯彻执行, 我国国民经济得到了蓬勃发展, 城市建设也在不断改善和扩大规模, 目前人口在百万以上的特大城市已经超过30 座[1 ] 。由于城市经济区域布局的变化以及大城市的聚集和辐射效应越来越强烈, 城市流动人口大为增加, 居民出行更为频繁, 城市客运交通的需求矛盾也就越来越突出。同时, 随着经济建设步伐的加快, 人们的时间观念越来越强, 这就需要一系列安全、快捷的交通客运形式。为了改善我国城市公共交通普遍存在的这一矛盾, 必须采用大、中运量型轨道交通客运方式, 把常规的公共汽、电车方式进行适当调整, 在城市中形成以快速轨道交通为骨干的新型公共交通网络结构, 使城市交通在经济建设中发挥有效的先导作用。1 国外情况
1. 1 大运量型轨道交通特大城市特别是首都、直辖市及省会所在城市都是政治、经济、文化中心, 每天进出市区的上班族或进行商业活动及各种业务的人口特别多。为了输送如此大运量的旅客人员, 只有象地铁这样的大运量型城市快速轨道交通手段才行。下面将世界各大城市共有的大运量型轨道交通——地铁的发展情况介绍如下:
地铁是线路的大部分建在地下作为大运量轨道交通手段的城市高速铁道的总称[2 ] 。1863 年, 世界上最初的地铁在伦敦开通, 全长6 km 。在纽约, 1868 年按照城市高速铁道的发展计划建成了11 km 的高速铁道延伸线, 后来由于道路交通混乱、城市美观、噪音等问题, 20 世纪初开始建设地铁, 1904 年第一条地铁开通。目前已拥有385 km 的线路网和6 600 辆车辆。在巴黎, 直到1900 年才建成了第一条地铁线, 长约5 km , 以后加快了地铁的建设速度, 1930 年已经建成116 km 的线路网。总之, 欧洲超过60 万人口的大部分城市都已建成或在建、筹建地铁, 作为城市交通的大动脉发挥着作用。日本由于各种原因直到1927 年在东京的上野～ 浅草之间建成第一条地铁, 长2. 4 km, 1939 年浅草至涩谷的延长线开通, 长14. 3 km, 1933 年大阪第一条地铁开通, 长3. 1km 。战后首都圈的人口急剧增加, 加之1964 年东京奥林匹克运动会的机会, 地铁线路网显著发展。目前为止, 东京地铁总延长达220 km , 作为交通运输的大动脉, 每年输送旅客达25 亿人。战后大阪的地铁线路网建设也逐渐延伸, 特别是1970 年万国博览会召开的机会, 路网建设大幅度增加。目前为止, 总延长达100 多公里。1955 年以后, 除了东京、大阪以外的其他大城市如名古屋、札幌、横滨、神户、京都、福冈及仙台分别开通了地铁。目前为止, 全日本地铁的总运营里程达500 多公里, 有5 200 多辆车辆。在首都圈轨道交通每天输送的旅客达3 250 万人(其中地铁730 万), 京阪神圈轨道交通每天输送的旅客达1 309 万人(其中地铁270 万) [ 3 ] 。
1. 2 中运量型轨道交通
中运量型轨道交通是具有每小时10 000～ 30 000 人输送能力的轨道交通系统的总称。是处于地铁(输送能力30 000～ 60 000 人) 和公共汽车(输送能力4 000 ～ 8 000 人) 之间的运输系统, 在城市轨道交通中起着非常重要的作用[ 1 ] 。建设费比较便宜, 省力、节能、噪音和振动小、电力驱动对环境的影响也小, 而且可以无人驾驶、运营费低廉。在日本, 每公里地铁的建设费为200 亿～ 300 亿日元(相当于人民币20 亿元), 而高架轨道每公里的建设费为50 亿～ 60 亿日元(相当于人民币5 亿元), 是地铁建设费的1? 4[ 4 ] 。中运量型轨道交通主要有现代有轨电车、单轨交通、小型地铁及各种形式的新交通系统。
1. 2. 1 现代有轨电车
现代有轨电车是利用轨道作为车辆导向的运输方式, 以客运交通为主, 它是在旧式有轨电车的基础上发展起来的现代化水平很高的客运系统[ 1 ] 。在欧洲将其称之为“ 轻轨”。 1886 年美国阿尔拉巴马州的蒙哥马里市第一次出现有轨电车系统。次后有轨电车系统迅速发展, 在20 世纪20 年代, 美国的有轨电车线总长达25 000 km 。到了30 年代, 欧洲、日本、印度和我国的有轨电车有了很大的发展, 如上海、北京、沈阳、大连等城市都相继出现了有轨电车。随着汽车工业的迅速发展, 西方国家私人小汽车数量急剧增长, 大量的汽车拥上街头。于是又纷纷拆除有轨电车, 尤其是美国。但汽车数量的过度增加, 使城市交通又出现了新问题, 造成交通堵塞, 行车速度下降, 空气污染和噪音严重, 在闹市区甚至连停车也难找到适当地方[ 1 ] 。
到60 年代初, 西方一些经济发达国家, 人口密集的城市, 为满足城市公共交通客运量日益增长的需要, 除考虑修建地下铁道外, 又重新把注意力转移到地面轨道交通方式上来, 着手在改造旧式有轨电车的基础上, 利用现代技术, 改造和发展有轨电车系统, 开发出低噪音、低振动、省能源、能高速运行的高性能有轨电车, 同时与城市郊区的铁道、城市的地下铁道连接, 提高其技术水平和服务质量, 出现了现代有轨电车系统[ 1 ] 。
到80 年代, 国际上一些大城市已相继建成了现代化技术很高的现代有轨电车系统。例如, 法国的南特市, 城市人口约45 万, 1984 年建成一条自东向西穿过市区的现代有轨电车线路, 也是法国首次建成的第一条现代有轨电车系统, 线路全长10. 6 km, 平均旅行速度可达24 km ? h, 目前年客运量已接近2×107 人次; 美国的萨克拉门托市, 市区人口约92 万, 1987 年3 月建成一条穿越市中心的现代有轨电车线路, 全长29. 4 km; 香港地区为了配合新界西部的经济发展, 修建了屯门至元朗的现代有轨电车线路, 于1988 年9 月正式投入运营, 线路全长23 km, 平均旅行速度可达25 km ? h[ 1 ] 。现代有轨电车的特点是具有高速性能, 高加减速性能, 低噪音、低振动, 对周围环境影响也少。同时由于车辆的改善, 舒适度也好。不论是从既有的有轨电车发展而来还是新建, 和建设城市高速铁道相比, 造价都低, 所以近年来许多城市又纷纷转回来把注意力投到现代有轨电车系统上来。其主要特点列于表1[ 3 ] 。
表1 旧式有轨电车和现代有轨电车比较
1. 2. 2 单轨交通
单轨交通是指以橡胶轮胎为主的车辆在一根轨道上运行的交通方式。按支撑方式, 一般区分为跨座式和悬吊式两种。其主要特点比较如表2[3 ] 。 13. 3km(其中11 km 在河的上空), 从1901 年开始输越少, 单轨交通等中运量型轨道交通越来越有发展的送旅客, 据说运营90 多年从未发生过任何事故。二战必要。单轨交通的特点和问题如表4[3 ] 。后的日本, 人口拥往城市, 加上产业集中等问题严重。
1. 2. 3 小型地铁的地铁。目前世界上最先进的小型地铁是线性(发动很早以前在伦敦、格拉斯哥、布达佩斯就有小断面机) 地铁, 此地铁机车采用线性发动机, 是将通常的电动发动机由旋转型展开成直线型, 这一点和磁悬浮式超高速列车相同, 但和磁悬浮式超高速列车不同的是两侧导体不是线圈, 而是在铁上固定铝板作成宽30～ 40 cm 的反应板, 车体底下设置的线性发动机从反应板上通过时产生磁性对车体的推力而驱动列车行走。钢轨对车体起支撑和导向作用。这种轮轨式线性发动机牵引列车最初是1985 年在加拿大多伦多市的地铁新线上采用, 线路长7. 5km 。由于建设费低廉, 1986 年又在另一城市巴库巴市建设相同系统的地铁, 线路长25 km, 最高速度80 km ? h[3 ] 。另外在温哥华市, 于1986 年又建成了世界上第一条全自动化用线性电机牵引的轨道交通系统, 该线路全长22. 5 km, 其中有13 km 为高架结构系统, 共设车站16 座, 轨距1 435 mm , 采用直流电600 V 侧轨供电方式, 车辆总数为114 辆, 行车间隔3～ 5 m in, 信号系统由计算机集中控制, 全部列车以无人驾驶全自动控制方式运行, 这是世界上投入商业运行的技术最先进的轨道交通系统[1 ] 。之后, 日本于1990 年在大阪市地铁鹤见绿地线(长5. 7 km) 和东京都地铁12 号线(长41 km) 上也采用这种线性发动机, 最高速度达70 km ?h[1 ] 。
1. 2. 4 新交通系统
中运量型轨道交通除了前面介绍的现代有轨电车、单轨交通、小型地铁外, 还有将电动发动机、集电系统、车体等等的铁道技术和橡胶车轮驱动的汽车技术相结合, 采用计算机系统控制, 橡胶车轮沿着导向轨在专用轨道上由电气驱动, 可以无人驾驶的车辆构成的交通系统[3 ] 。如日本神户新交通系统(? —? ? ? ? ? ? 线)、大阪新交通系统(?? —? ? ? )、琦玉新交通系统、东京临海新交通系统等。这些新交通系统基本上全是高架结构, 运行速度都在20～ 30 km ? h 左右, 4～ 6 辆一个编组, 每辆定员60～ 70 人左右。它的特点是对道路的占用比较少, 2. 5m 宽的中央分隔带上即可建桥墩; 可以无人驾驶, 节省人工费; 工程造价低, 采用高架结构比一般铁路减少投资20%～ 30% [4 ] 。
2 国内现状
2. 1 运量大与运能小的矛盾突出
随着城市建设规模的不断扩大, 目前人口在100 万以上的特大城市已超过30 座, 人口在50 万以上的大城市已超过60 座[1 ] 。由于大规模的经济建设活动主要发生在城市及其周围地区, 城市结构及其经济布局的变化, 促使城市流动人口大为增加, 居民出行更为频繁, 个别特大城市每天的客运量已突破1 000 万人次, 而一般大城市, 在客运主流通道上, 高峰期需要运送旅客1 万～ 3 万人次运输量的现象很常见, 有的城市甚至出现多条并存的局面, 如此巨大的客运任务, 绝大多数城市还只能用公共汽车和无轨电车来承担, 以致在客运高峰期间, 车上乘客密度高达每平方米挤占10～ 12 人, 即使如此拥挤, 站台上还有很多人上不了车, 城市公共交通的供需矛盾十分突出[1 ] 。
现代城市交通的发展, 对机动车辆的行动空间(车行道的宽度和数量) 和静止空间(停车场所) 的要求越来越高, 但城市道路基础设施的建设却远远跟不上交通发展的步伐。车辆行驶速度下降, 公共车辆运营速度 h, 下降到10～ 13 km ?已由过去的25～ 40 km ?h, 它严重影响着城市居民的生活节奏和经济的发展活力。
2. 2 城市交通体系不健全
我国大陆城市的公共交通方式, 绝大多数还是采用低运量型的交通方式即公共汽车和无轨电车来运载乘客, 其客运能力较弱, 一条线路的最大客运量仅有6 ×103 人次? h[1 ], 这已很难适应现代化城市建设高速发展的需要, 一些城市已开始考虑快速轨道交通方式来承担更大运量的客运任务, 但由于修建轨道交通系统的建设资金高, 尤其是大运量型的地下铁道工程, 因为造价昂贵, 目前我国仅有少数特大城市如北京、天津、上海、广州、深圳已经建设, 南京、重庆、青岛、沈阳正在考虑修建之外, 一般大城市难于考虑。另外, 我国城市中运量型的现代有轨电车的发展也较为缓慢, 到目前为止, 国内还没有建成现代有轨电车工程的先例。
3 对我国城市轨道交通发展的建议
3. 1 在特大城市及三大经济圈发展大、中运量型轨道交通, 建立完善的交通体系
3. 1. 1 建立和完善城市交通体系的总体框架
大城市的交通体系好象人体的循环系统一样, 人体的血液从大动脉, 中小动脉, 到毛细血管各自分开起作用, 保持人体的健康。那么城市交通也具有各种功能的交通手段分开, 发挥各自优势的特点。从国外特别是西欧、日本等国的情况来看, 在大城市的交通网络结构中, 大都是大、中、低运量型交通形式并存的局面, 各种交通形式分工协作, 互不取代。这些国家之所以有这样完善的交通网络结构, 都是经过不断的总结教训形成的。我们应该在大型城市, 根据运量的大小建设几纵几横, 以大运量型轨道交通为主的主干线通道, 再以主干线的车站为结点, 根据运量的大小, 辐射以中运量型轨道交通为主的辅助干线, 然后以辅助干线沿线的车站为结点, 辐射低运量型的公共汽车, 使整个城市的交通网络逐渐形成较为完善的交通体系。
3. 1. 2 大运量型轨道交通的发展
大运量型轨道交通, 根据城市的发展潜力、经济状况、剩余空间等因素建设城市高速铁道或地铁。随着广深准高速铁路5 年来的运营、秦沈客运专线的开工及主要繁忙干线京沪、京广、京哈、陇海的技改提速, 行车速度达到200 km ? h 的子弹头列车的研制成功, 为我国发展城市高速铁道创造了良好的条件。地铁由于造价昂贵, 目前只有5 座城市建成或在建地铁, 还有几座城市在计划或筹建地铁, 从可持续发展的战略眼光上看, 无论目前是否有地铁, 在大城市交通总体规划的时候, 都应把地铁建设纳入规划之列。考虑目前国家的经济实力, 可以有计划、有步骤地逐步实施, 也可以将城市高速铁道和地铁连接起来, 即在城市郊区或城外时, 线路设在地面或高架结构上为高速铁道, 进入市区后就设于地面下为地铁。这样可以减少工程造价, 有效地利用城市空间。例如, 上海正在建设的轨道交通明珠线一期工程, 全长24. 97 km, 北起江湾站, 南到漕河泾站, 沿途共设19 个车站, 1 个停车场, 1 个车辆段, 全线为高架结构, 总投资约84 亿元。另外, 计划中的南京地铁南北一期工程全线分地下、地面和高架结构, 共设5 座高架车站、8 座地下车站, 全长16. 99 km, 总投资为64. 3 亿元, 是目前我国投资最省, 国产化程度最高的城市轨道交通系统。它们的建成将为我国城市轨道交通特别是大运量型轨道交通的发展起着巨大的引导和推动作用。
3. 1. 3 中运量型轨道交通的发展中运量型轨道交通的发展以现代有轨电车为主, 同时发展单轨交通、小型地铁及各种新交通系统。现代有轨电车具有高速性能, 高加减速性能, 低噪音、低振动对周围环境影响少, 车辆舒适度好的特点, 不论是从既有的有轨电车发展而来还是新建, 与建设城市高速铁道相比, 造价低。据国外经验, 现代有轨电车的建设投资要比地铁少得多, 通常现代有轨电车每公里造价指标约占地铁的1?5, 考虑中国国情的现代有轨电车系统成套技术研究初步资料表明, 其指标约占我国地铁现实造价的1?8[ 1 ] 。这将大大改善现代有轨电车建设的投资条件, 使经济承受能力有限的我国城市, 筹建现代有轨电车更具现实性。所以, 近年我国许多城市也纷纷把注意力投到现代有轨电车系统上来。单轨交通因使用橡胶轮胎, 容易在陡坡、小半径曲线上运行, 在地形起伏变化比较大的城市特别实用。另从道路交通混杂、用地困难等角度来看, 由于交通设施以及其他城市设施的占用, 城市里所剩空间越来越少, 单轨交通越来越有发展的必要。目前, 重庆市正积极筹建跨座式单轨交通, 已做完可行性研究工作, 一期工程修建14 km, 预计2004 年建成通车, 这将对我国单轨交通的发展, 发挥巨大的推动作用。尽管目前我国在车辆、材料及施工工艺方面与国外相比还有很大差距, 甚至有些还需进口, 但随着国内相关科研机构积极地研究探索, 会逐步提高国产化程度甚至全部实现国产化。
城市高速铁道或地铁在特大城市交通体系中起着主干线作用, 但当城市空间受限制需要地下化(即地铁) 而地铁的建设费又高时, 在特大城市交通量不是很大的区域, 大城市干线的中等运量上, 将车辆小型化, 隧道断面缩小, 从而减少工程造价, 即采用小型地铁。就拿圆形隧道断面来说, 如果直径缩小30% , 面积就可缩小到1? 2, 特别是采用盾构施工法既省时、缩短工期, 又可节省很大的工程建设费用[ 1 ] 。
3. 1. 4 三大经济圈的交通体系建设
随着改革开放的不断深入, 我国的经济增长速度很快, 形成了以北京为中心, 辐射天津、保定、石家庄、唐山、秦皇岛等城市的首都经济圈, 以上海为中心辐射沪宁线、沪杭线沿线各城市的长江三角洲经济圈, 以广州为中心, 辐射深圳、珠海、香港、澳门等城市的珠江三角洲经济圈。
经济圈的经济较为发达, 经济活动和流动人口也大为增加, 随着城市经济的发展和大量人口的拥入, 市区将不断外延, 居住在郊外的人也越来越多, 甚至是人住在这个城市而到另一个城市去上班, 人们选择就业的范围也会越来越大。这时除了发展和完善经济圈各个城市的交通体系外, 还要新建或利用既有铁道改建、增建高速、方便的大运量型交通形式, 即城市与城市之间的高速铁道、郊外与市区之间的高速铁道。在100 km 以内上班上学旅游等所需的时间不超过1 h, 全面提高城市轨道交通的速度、能力、效率和效益。
另外, 作为区域性交通枢纽的一些特大城市也可模仿经济圈的模式, 例如兰州市, 作为欧亚大陆桥的必经之地和连接西北五省的交通枢纽, 与西宁市又是全国距离最近的两个省会城市, 还有附近的白银、定西等市以及郊县, 加上特有的城市布局和地理环境, 可以在既有远距离轨道交通的基础上发展新型城市高速铁道, 同时根据交通量的大小发展中运量型的现代有轨电车系统。
3. 2 大力发展中运量型轨道交通系统
在国民经济不断增长的新形势下, 我国城市的交通车辆还将不断增多, 如果公共交通服务方式和条件仍处于目前水平, 则庞大的自行车队伍非但不能减少, 还将进一步膨胀, 使本来就已非常困难的城市交通更为困难。针对我国人口众多, 经济不很发达, 在现有技术经济条件下, 大城市及中等城市在近期内发展和推行经济而实用的中运量型交通客运方式就显得非常必要。城市现代有轨电车、单轨交通以及各种新交通系统的崛起, 将以其造价较低, 机动有效, 在城市传统格局的基础上, 使公共交通的发展获得新的生命力, 从而可以大大改善城市的环境和疏解市区的交通困境。从国外中运量型轨道交通的几种形式看, 最适合我国国情的还是现代有轨电车, 也可以发展单轨交通和小型地铁。由此看来, 中运量型轨道交通作为特大城市的交通辅助干线, 大、中等城市的交通干线以及去往大规模居民区、火车站、飞机场的交通手段有着广阔的发展前景。所以, 我们应大力发展中运量型轨道交通系统。
4 结束语
(1) 由于各种原因, 我国各大城市的交通状况欠账太多, 城市基础设施的建设、交通体系的建立已刻不容缓, 城市交通状况的日益恶化已严重影响了城市居民生活水平的提高和国民经济的发展, 作为经济发展先行官的交通手段已严重地拖了经济发展的后腿, 所以建立和完善城市交通体系, 大力发展大、中运量型城市轨道交通势在必行。
(2) 在欧洲, 超过60 万人的大部分城市都已建成或正建、筹建地铁, 作为城市交通的大动脉发挥着作用。考虑我国的经济发展水平和世界经济发达国家还有很大差距, 结合实际情况, 在总结国外经验的基础上, 提出我国在特大城市及经济圈发展大、中运量型轨道交通以及在大、中等城市大力发展中运量型轨道交通是适宜的。
参考文献:
[ 1 ] 何宗华. 城市轻轨交通设计指南[M ]. 北京: 中国建筑工业出版社, 1991.
[ 2 ]天野光三. 都市圈にぉけゐ铁道の役割と今ごの方向[M ]. 东京: 丸善株式会社, 1989.
[3 ] 天野光三, 前田泰敬, 三轮利英. 铁道工学[M ]. 东京: 丸善株式会社, 1992.
[4 ] 天野光三. これからの都市交通[M ]. 东京: 海洋出版社, 1982.
