城市轨道交通的水平定位和系统匹配
摘 要 分析了城市轨道交通建设的水平定位及其与城市财力、时代要求、公交现状、设计理念等的关系;分析了城市轨道交通系统与所追求的目标、线路特征、车辆、供电电压、系统容量、信号及行车间隔的匹配问题。
关键词 城市轨道交通,水平定位,系统匹配
城市轨道交通(以下简称“ 城轨”) 在着手建设前,必然会遇到水平定位的问题,在可行性研究和设计工作中,必然会遇到系统的匹配问题。这两个问题值得探讨。
1 水平定位
水平定位,是城轨建设的前提。如果不事先确定水平,从研究到建设必然会带有随意性,把握不住系统的整体水平和侧重点。系统水平的定位,必须把握好以下几点:
1. 1 水平定位要与城市财力相适应
我们正处在追求节约时间和提高效率的时代。大城市和特大城市都需要建设城轨。但城市之间的财力是有差距的,不同类型的城市,对城轨的水平定位也应不同。一般可分为三种类型:一是处于沿海发达地区财力相对雄厚的城市,其系统水平可以相对定高一些,可以看得远一些,这样可免除远期改造的麻烦,首次建成的系统可维持较长时间不落后;二是财力相对较差的城市,在保证系统安全、可靠的前提下,城轨的整体水平可定得低一些,但必须为将来的改造和升级留有空间和可能性,这样考虑既可满足城市当前对城轨的需求,又可确保将来随着财力的增长,系统可升级换代; 三是有城轨需求但财力尚不能支撑的城市,应尽早做好城轨网络规划和其它前期工作, 为将来城轨建设预留空间,为节省大量建设资金打好基础。
1. 2 水平定位要与时代的要求相适应
时代在变,人的要求也在变。21 世纪初全面建设小康社会的人们其要求比上世纪更高,对城轨的要求也提高了。具体体现在:一是出行速度要求更快;二是环境保护意识更强;三是安全、舒适的要求更高。
(1) 要满足人们对出行速度的要求
凡是提高乘客出行速度的设计和设施的水平要适当提高。如:车站上要装自动扶梯,使乘客上楼更快捷;导向标志要齐全醒目,保证乘客在车站内有序流动,不走弯路;城轨之间的换乘要便捷,尽可能在付费区直接换乘;在城轨站附近要设置公共汽、电车站,自行车停车场,便于相互换乘。除此以外,城轨车辆要有足够数量和足够宽度的门,减少乘客上、下车时间,从而缩短车辆的停站时间等。
(2) 要适应人们增强了的环保意识
城轨的防振、降噪、废水处理等环保措施的水平应适当提高,特别是地面和高架的城轨,更要重视防振、降噪。具体的措施有:地面段可采用碎石道床,高架敏感地段可选用浮置板道床(可降噪10 ～20 dB(A) ) ; 轨道可采用焊接长钢轨和弹性钢轨扣件;高架桥两侧挂电缆侧墙可兼作声屏障,声屏障内侧装吸声垫,两股道中间设T 型隔声档板;车辆底部装吸声材料,车辆上还可采用侧裙板、弹性车轮、阻尼车轮等措施。
我国城市的特点不同于发达国家。发达国家的城市居民大都住在城市周边地区,市区主要是装有中央空调的商贸和办公楼宇,其窗户常年关闭, 因此能有效隔离噪音。我国城市居民大都住在城区,靠开窗自然通风,容易受到城轨的噪声干扰,因此特别要提升高架城轨的防噪水平。
(3) 要满足人们对安全、舒适的要求
城轨的安全性和舒适度的水平要适当提高。车厢内要考虑夏季制冷和冬季制热,并确保足够的新风量;车站和车辆内部的采光、色调、装饰要柔和、协调,让乘客置身于温馨、舒适的环境之中;车站上要考虑设一些老、弱、病、残者休息的座椅,让这些弱者能得到照顾;消防等安全系统要完备,安全标志、警示标志要齐全、醒目;经济条件许可的城市可考虑安装站台屏蔽门,暂时无条件安装的城市可考虑预留,待财力增长后再装。
1. 3 水平定位要与常规公交相协调
城轨是快速大容量的骨干交通,乘客对其水平的期望值要比对常规公共汽、电车高。近年来公共汽、电车的服务水平也在不断提高:空调车、非接触IC 卡自动售票车等已相当普及;能让残疾人轮椅上下的公交车已开始在线路上出现;车上已装自动报站器,还安装了站名、温度显示器和车门监视屏幕;采用了视野宽广的大挡风玻璃和大侧窗玻璃; 车内装饰越来越讲究,色调明快,材质档次较高,扶手用上了铝合金和不锈钢管;车厢内安置了移动电视;等等。凡是公共汽、电车已使用的这些设施,城轨也必须具备,其水平还应适当提高。城轨还应增加广播系统、乘客信息显示系统、残疾人升降电梯、车上残疾人专位等。
1. 4 水平定位要与设计理念相吻合
城轨系统的水平,不能笼统地要求达到国内第一流水平或国际第一流水平。因为第一流往往是具体的,是指某一方面是第一流的,是受其设计理念支配的。
对城轨的设计理念如果是追求以最低的成本去获取最高的产出,那么这个系统在商业经营上是第一流的。设计这样的系统,设备的选取上,要提高节能降耗的水平,在线路纵断面设计上要采用节能坡。对先进技术的选用要加以分析,对于能取得经济效益的先进技术可大胆选用,对于不反映经济效益反而会使财务背上包袱的先进技术决不能盲目选用。对于城轨线路之间的换乘、与公交站点之间的衔接、与出租车和自行车停车场的衔接等有利于多吸引乘客的措施,其设计水平均应提升。
城轨的设计理念如果是以人为本,让乘客感到安全、可靠、舒适、便捷,那么这个系统对乘客的服务应是第一流的。设计这样的城轨系统,凡是乘客接触和使用的设备都应适当提升设计水平。这些设备有:自动扶梯、自动售检票系统、乘客导向信息系统、站台服务设施、车上空调等。保证乘客安全、系统运行可靠的方面也应重点考虑。至于车辆使用了什么先进的牵引控制系统,信号、通信、供电使用了什么先进技术,乘客根本不会关心,因此设计者也不要过于追求,只要保证安全、可靠就行了。
不能盲目地追求一流的设计。如果追求一流的设计,那么设计人员为了展现其专业能力和技术水平,往往会去追求造型特别、奇巧,系统复杂、深奥,这样设计的系统可能成为财务上的败笔,乘客也不一定满意。
1. 5 水平定位要得到领导的认可
城轨项目都是城市的重点项目,市领导肯定会格外关注。如果其水平定位不事先让市领导认可, 那么在建设过程中,领导就会干预,使技术人员难以适从,甚至使工作陷于被动。为防止这种情况的发生,城轨的水平定位必须事先得到市领导集体的认可。可采取两种方式,一是以设计原则的形式给市政府写请示,请市政府审批;二是向市长办公会汇报城轨的水平定位问题,然后用会议纪要的形式加以确定。
综上所述,城轨的水平要与城市财力相适应, 但不能低于公共汽、电车。对于安全可靠、以人为本、吸引客流、降低成本、环境保护方面的水平不能降低,在条件允许的情况下还应提高。对于先进的技术要具体分析,属于增加成本、影响可靠性、与设计理念相悖的先进技术要慎重,不能盲目选用。
2 系统匹配
城轨是一个技术密集的大系统,各子系统之间和各设备之间必须合理地有机地配合运转,才能发挥出系统的效能。若不注意有机配合,不注意结构优化,盲目追求单个设备的先进,把先进的设备拼合起来,该城轨系统不一定是一个先进合理的系统。也就是说多花了钱没办成好事。
2. 1 系统的配置要与追求的目标相匹配
国际上城轨建设的目标大致可分为两类:一类是吸引泛滥成灾的小轿车私人交通,以改善城市拥挤的道路交通;另一类是快速、大容量地输送乘客, 以改善城市慢速、拥挤的公共交通。前者是欧美发达国家追求的目标;后者是亚、非、拉发展中国家追求的目标。两者均要求安全、可靠、准点,但前者侧重考虑舒适、豪华、高水平服务,提高对私人小轿车的吸引力;后者则侧重考虑大容量、低成本。前者在系统配置上注意突出舒适性的设备和提升服务水准的设备。如:车辆起动、制动控制必须平稳;车站和车辆都需设置空调,空调温度的指标要高一些;残疾人服务设施齐全,档次要高;车辆座椅舒适宜人,一般采用横向排列,车辆定员指标要小;车辆和车站的装修必须豪华、气派; 车站的安全设施齐全,一般考虑设屏蔽门;乘车的指导和宣传资料齐全、充足。我国属于发展中国家,系统配置在确保安全、可靠的前提下,注意突出简单、实用、价廉。车辆定员标准可大一些,其超载能力要大;车站服务设施的标准可低一些;车站和车辆的装修标准不要太高,只要能看得过去就行了。成本降低后,票价可定得低一些,可更多地为工薪族服务。我国的城轨只要做到安全、可靠、准点,其它标准比发达国家低一些,一样会有市场。
2. 2 系统的选择要与线路的特征相匹配
(1) 要与线路的容量相匹配
大容量的线路必须选择钢轮钢轨的大系统; 中、小容量的线路选择范围较大,可选择新交通系统、独轨系统和钢轮钢轨系统。可根据财力、环境、技术基础来选定其中的一种。
(2) 要与线路的参数相匹配
对于坡道较小、转弯半径较大的线路,可选择一般的钢轮钢轨系统;对于有大坡道同时有急转弯的中等容量线路,可选择直线电机驱动的钢轮钢轨系统;对于坡道大而容量不大的线路,可选择胶轮的独轨或新交通系统。
(3) 要与线路的环境相匹配
对于旅游城市、旅游区和市中心区的线路,环境要求较高,应尽量选择地下城轨系统,中、小容量的线路还可选择对环境影响较小的独轨和新交通系统;对于市郊和对环境影响要求不太高的线路, 可以考虑选择高架或地面的钢轮钢轨系统。
2. 3 车辆的选型要与系统的要求相匹配
车辆是城轨系统的主要设备,其各方面的选择与系统关系密切, 必须与系统各方面的要求相匹配。
(1) 车辆的型式和编组必须与客流相匹配
根据建设部颁布的标准,车型应根据线路单向运能来选定,车辆编组数应根据车型、单向运能和发车间隔计算而定。单向运能高的系统,应选择A 型车(宽3 m , 长22 m) ,编组数也大一些;单向运能较高的系统,应选B 型车(宽2. 8 m , 长19 m) ,单向运能中等的系统,应选择C 型车(宽2. 6 m) ,编组数也小一些。
(2) 车辆的速度必须和线路功能定位相匹配
线路的功能就速度而言可分为快线和普线。对于普线,车辆的最高速度一般定在80 km/h 就可以了;对于远郊和城际间的快线,车辆最高速度可选择在100～140 km/ h 之间。
(3) 车体材料必须和车辆所在城市的气候环境相匹配
对于北方气候干燥的城市,可选择较为经济的耐候钢车体;对于沿海和南方气候潮湿的城市,可选择不锈钢或铝合金车体。
(4) 车辆的授电方式必须和车辆的速度相匹配
不同的车辆最高速度,对应有不同的接触网型式。当车辆最高速度确定后,就要选择相应的接触网。
架空人字形简单接触网100 架空钢体接触导线100 架空单链型接触网120 架空双链型接触网160 -200
2. 4 供电电压要与系统容量和授电方式相匹配
(1) 供电电压必须与系统容量相匹配
对于大容量的城轨系统,其车辆编组大、发车密度高,从供电系统上取流也大,直流可优先考虑选用1 500 V 供电,交流中压可优先考虑选用35 kV 系统(ATP) 或联锁设备、自动闭塞、机车信号和自(33 kV) 或20 kV 系统; 对于中、小容量的城轨系动停车系统; 对于远期行车间隔在2～3 min 的线统,其车辆编组小,从供电系统上取流也小,直流可路,可配置调度集中或列车自动监控系统(ATS) 、考虑选用750 V 供电,交流中压可考虑选用20 kV 列车自动防护系统(ATP) ;对于远期行车间隔小于或10 kV 系统,具体可通过方案详细比较后选定。2 min 的线路, 宜配置完整的列车自动控制系统。
(2) 直流供电电压必须和授电方式相匹配(ATC , 包括ATP 、ATS 和ATO) 。
授电方式制约着直流供电电压的选择。如用对于行车密度逐步提高的线路,为节约初期投架空接触网授电,1 500 V 和750 V 两种电压均可资,又能满足发展需要,开始可考虑配置较低级的选择; 如采用接触轨授电,为安全起见,一般选用信号系统,待运行10 多年、行车密度提高后再更新750 V 电压供电。为先进的信号系统,还可选择能不断升级的信号系
统。
2. 5 信号系统的选择要与行车间隔相匹配
以上所讨论的城轨建设中的水平定位和系统根据建设部颁发的建设标准, 不同的行车间匹配两个问题,是必须慎重对待的。只有处理好了隔,应选择不同的信号系统。对于远期行车间隔大这两个问题,才能建设成功一个既符合城市客观实于3 min 的线路,可配置调度集中、列车自动防护际又科学合理、协调运转的城轨系统。
参 考 文 献
1 金锋. 从香港地铁运作经验看城市地铁体制的发展. 城市轨道交通研究,1998 , (1) :22～25
2 梁广深. 地铁设计中几个热点问题的探讨. 城市轨道交通研究,2002 , (2) :1～5
3 台湾捷运白皮书. 4444 亿的教训.
