摘 要: 在 分析 世界各國已經正式運營、技術成熟的各種軌道 交通 的基礎上, 從牽引方式、導向方式、線路專用程度、車輛編組形式及系統運輸能力等5 個方面界定城市軌道交通, 將城市軌道交通分作7 種類型, 並進行定義, 為城市軌道交通的規劃和選型提供 理論 依據。
關鍵詞: 城市軌道交通; 分類; 定義; 研究
1 城市軌道交通的 發展 概況
從1868 年倫敦建成第一條地下鐵道以來, 到現在世界上已有36 個國家和地區的78 個城市修建了地下鐵道, 總營運線路長達5 500 km 。但由於缺乏統一的標準, 地下鐵道有許多不同的名稱。英國的第一條地鐵由於完全修建在地下, 所以叫做underground rail2 w ay, 譯為地下鐵道, 後來又叫做m etropo litan rail2 w ay, 譯為都市鐵道; 德國則稱為underground bahn, 簡稱U 2Bahn, 翻譯過來也叫做地下鐵道; 日本叫地下鐵道(漢字), 也稱為都市高速鐵道; 本世紀初, 紐約開始修建地鐵, 叫做subw ay, 後來又有稱為rap id tran2 sit, 是指快速交通, rail rap id tran sit, 簡稱RR T, 是指快速軌道交通, 也有的 文獻 稱為heavy rap id tran sit, 譯為重型軌道交通。為了降低地下鐵道工程造價, 許多城市增加了地鐵的高架部分, 甚至有的城市地鐵以高架為主, 出現了elevated railw ay, 譯為高架鐵道。
本世紀60 年代, 由於汽車的過度發展, 使城市交通日益惡化, 導致道路阻塞, 車速下降, 能源消耗、交通事故增加, 促使人們重新評價無污染、 經濟 的有軌電車。德國首先將部分有軌電車線路移到地下, 稱為Stadtbahn, 簡稱S2bahn, 後來在文獻中陸續出現se2 m i2m etro 、in terim etro 、p re2m etro, 分別譯為半地鐵、過渡地鐵和准地鐵。加拿大稱為ligh t rap id tran sit sys2 tem , 譯為輕型快速軌道交通系統。而在日本, 這一系統被稱為輕快電車。在德國出現的這一軌道交通, 由於其運量介於有軌電車和地鐵之間, 具有較強的適應性, 逐漸得到了發展。1978 年國際公共運輸聯盟正式命名為ligh t rail tran sit, 國內譯為輕軌交通。
60 年代初是美國經濟繁榮時期, 其人口從1940 年的1.3 億增加到1960 年的118 億, 城市人口從7 800 萬人增至1.25 億人。受汽車發展的 影響 , 公共運輸持續衰退, 具有經濟實力的人移居郊外, 城市向市郊發展, 市中心則變成低收入的平民區。因此, 在早晚高峰期間, 市中心和郊區間出現了長距離的大客流量, 單純依靠汽車已不能勝任這一任務。在這種情況下, 美國首先提出發展新交通系統。到90 年代, 新交通系統在 工業 已開發國家取得了較大進步, 日本稱為新交通系統(漢字), 英文 為new tran spo rtation system; 法國出現ligh t au tom ated tran sit system, 簡稱為VAL 系統, 是自動駕駛的輕型交通系統; 美國稱為p eop le mover, 是指大眾運輸系統。
從運輸需求、提高地鐵運營效率和降低建設費用的角度出發, 國外開始研究小斷面地鐵、快速地鐵、大深度地鐵和城市內的磁浮系統, 可以說城市軌道交通有向多樣化發展的趨勢。
2 研究城市軌道交通分類和定義的意義
交通運輸是城市基本職能和物質基礎的重要組成部分, 城市發展與城市交通運輸具有相輔相成、相互制約的密切關係。交通運輸決定了城市的形成和發展, 在城市形成之後, 則要求交通技術水平與城市發展相適應。
任何一種交通工具的出現都有一定的 社會 背景, 是城市社會經濟發展的結果, 並將隨著 科學 技術的發展而不斷提高。從地下鐵道誕生以來的100 多年間, 出現了許多不同類型的軌道交通方式。每一種軌道交通方式都有著不同的特點, 各軌道交通系統相互之間有著複雜的關係, 由於缺乏系統的基礎理論研究, 缺乏統一的標準, 因此, 對各種軌道交通存在很多模糊的認識, 不但概念不清楚, 而且叫法也不統一, 統計數據混亂, 給城市軌道交通的規劃及選擇合理的軌道交通方式帶來嚴重的障礙。因此, 開展城市軌道交通的分類和定義研究具有重要的意義和作用, 不但可以清晰地闡明各種軌道交通的特點, 而且有助於深化對各種軌道交通的了解, 澄清對各種軌道交通的模糊認識, 為確定城市軌道交通的發展模式、為城市軌道交通的選型提供理論依據。
3 國外城市軌道交通的分類研究
對城市軌道交通分類的研究比較少, 日本曾經將輕軌交通分為有軌電車型、市郊有軌電車型、地下鐵道型、鐵路電車型和新交通系統型等5 種形式。這種分類 方法 由於缺乏明顯的界定範圍, 未能反映出各種城市軌道交通的實質和特性。如把有軌電車改造和各種新型交通方式都包括在輕軌交通範圍內, 分類不夠確切, 過於籠統。德國基本是按照有軌電車改造的不同階段將輕軌交通分作4 個等級, 將線路的專用程度、系統的運輸能力作為分類中的主要界定條件。德國的分類研究只限於輕軌交通, 不能反映城市軌道交通的全貌。美國賓夕法尼亞大學對各種公共運輸方式按線路專用程度、系統技術和運營方式3 個特點來進行分類和定義, 這種分類方法的不足之處在於沒有考慮城市軌道交通的牽引方式和系統的運輸能力。
4 城市軌道交通系統的界定範圍
4. 1 城市軌道交通的牽引方式
在城市軌道交通的發展過程中, 牽引方式始終處於非常重要的地位, 牽引動力是城市軌道交通完成運輸的基本原動力, 其技術水平的高低、能耗和運價的大小, 一直在軌道交通的發展中占主導地位, 影響著軌道交通運輸成本、運行安全和其發展, 最早的地下鐵道採用的是蒸汽機車牽引。隨著科學技術的發展, 大功率電力 電子 器件和電子 計算 機的出現, 很快出現了電氣牽引的地下鐵道。當前世界各國地下鐵道和其他城市軌道交通普遍採用直流牽引的饋電方式。這種方式具有調速範圍大、調速方便、易於控制、車輛起制動平穩、投資省等優點。它不但適用於車輛上採用的電阻控制, 也適用於斬波調壓和變頻調壓等不同牽引傳動系統。只在客流較少的非電氣化市郊鐵道線路上採用內燃動車組, 以節省投資費用。
4. 2 線路的專用程度
城市軌道交通按線路的專用程度基本上可分為3 種類型: 一是完全隔離的專用線路, 包括隧道和高架, 與其他交通方式互不影響, 因此, 這種系統的車輛具有較高的運行速度, 可以保持較高的準時性和安全性; 二是採用部分隔離的專用線, 這類系統存在部分平面交叉路口, 如輕軌交通在城市中心採用隔離的隧道和高架運行方式, 而在郊區交通並不繁忙的區段, 允許輕軌在地面行駛, 少數平交道口可設置信號裝置, 保證輕軌車輛優先通過; 三是採用非隔離的全路面系統, 這是一種混合交通, 如有軌電車, 城市機動車輛可以進入該系統, 由於軌道車輛和機動車混雜行駛, 運行時間增加, 安全也難以保證。
線路的專用程度決定了軌道交通的運營性質、建設投資和系統的服務質量, 比較這3 種類型, 具有全隔離專用線路的系統由於可以採用較多的編組輛數、完善的信號控制、高站台、密閉式車站和先進的自動售檢票, 使其具有如下優點: (1) 系統運輸能力較大, 運行速度較高, 運營效率較高; (2) 系統服務質量好, 對乘客具有較大的吸引力; (3) 系統安全性最好; (4) 運營費用最低; (5) 更有利於城市的發展, 節省有限的地面空間, 合理地利用地下空間和城市的上部空間; (6) 有利於實現軌道交通系統的自動控制。
全隔離的軌道交通系統最大的缺點是投資費用大, 隧道部分的費用又高於高架部分。正因為這個原因, 全隔離系統的軌道交通路網在城市中延伸的範圍受到一定限制。部分隔離的軌道交通系統和全路面系統之間並無明顯的界限, 但部分隔離的軌道交通的優點還是比較明顯的。
4. 3 城市軌道車輛的導向方式
城市軌道車輛的導向方式基本上分為2 種類型: 一種是由司機操縱在道路上運行的方式, 如公共汽車等是人工導向; 另一種類型是輪軌導向, 輪軌導向又分為鋼輪鋼軌導向方式和膠輪導向方式2 種。市郊快速鐵道、地鐵、輕軌、線性電機牽引的系統和有軌電車等均屬於鋼輪鋼軌導向方式, 單軌、導軌交通則是一種特殊的膠輪導向系統。導向方式是城市軌道交通重要的特性之一, 影響著軌道交通系統的結構、運行和建設費用。
輪軌導向與司機人工導向系統相比具有如下優點: (1) 線路寬度尺寸較小; (2) 車輛結構較簡單, 特別是鋼輪鋼軌導向; (3) 車輛運行性能較好; (4) 噪聲較小; (5) 運行阻力小, 能耗低, 運營成本低; (6) 安全性、可靠性較高, 容易實現自動控制和自動駕駛。
輪軌導向系統的缺點是與其他交通工具的兼容性較差, 所需建設費用高, 對城市而言缺乏靈活性, 系統改造和建設都有一定難度。
比較鋼輪鋼軌導向和膠輪導向系統, 在正常氣候條件下, 膠輪導向系統牽引性能較好, 線路最大坡道可達70‰, 而且噪聲較小, 但膠輪導向在雨雪潮濕的情況下牽引性能並不理想, 運行阻力大, 能耗較高, 導向及轉折裝置比較複雜, 建設費用較高, 膠輪導向方式只能適用全部專用的線路。
關鍵詞: 城市軌道交通; 分類; 定義; 研究
1 城市軌道交通的 發展 概況
從1868 年倫敦建成第一條地下鐵道以來, 到現在世界上已有36 個國家和地區的78 個城市修建了地下鐵道, 總營運線路長達5 500 km 。但由於缺乏統一的標準, 地下鐵道有許多不同的名稱。英國的第一條地鐵由於完全修建在地下, 所以叫做underground rail2 w ay, 譯為地下鐵道, 後來又叫做m etropo litan rail2 w ay, 譯為都市鐵道; 德國則稱為underground bahn, 簡稱U 2Bahn, 翻譯過來也叫做地下鐵道; 日本叫地下鐵道(漢字), 也稱為都市高速鐵道; 本世紀初, 紐約開始修建地鐵, 叫做subw ay, 後來又有稱為rap id tran2 sit, 是指快速交通, rail rap id tran sit, 簡稱RR T, 是指快速軌道交通, 也有的 文獻 稱為heavy rap id tran sit, 譯為重型軌道交通。為了降低地下鐵道工程造價, 許多城市增加了地鐵的高架部分, 甚至有的城市地鐵以高架為主, 出現了elevated railw ay, 譯為高架鐵道。
本世紀60 年代, 由於汽車的過度發展, 使城市交通日益惡化, 導致道路阻塞, 車速下降, 能源消耗、交通事故增加, 促使人們重新評價無污染、 經濟 的有軌電車。德國首先將部分有軌電車線路移到地下, 稱為Stadtbahn, 簡稱S2bahn, 後來在文獻中陸續出現se2 m i2m etro 、in terim etro 、p re2m etro, 分別譯為半地鐵、過渡地鐵和准地鐵。加拿大稱為ligh t rap id tran sit sys2 tem , 譯為輕型快速軌道交通系統。而在日本, 這一系統被稱為輕快電車。在德國出現的這一軌道交通, 由於其運量介於有軌電車和地鐵之間, 具有較強的適應性, 逐漸得到了發展。1978 年國際公共運輸聯盟正式命名為ligh t rail tran sit, 國內譯為輕軌交通。
60 年代初是美國經濟繁榮時期, 其人口從1940 年的1.3 億增加到1960 年的118 億, 城市人口從7 800 萬人增至1.25 億人。受汽車發展的 影響 , 公共運輸持續衰退, 具有經濟實力的人移居郊外, 城市向市郊發展, 市中心則變成低收入的平民區。因此, 在早晚高峰期間, 市中心和郊區間出現了長距離的大客流量, 單純依靠汽車已不能勝任這一任務。在這種情況下, 美國首先提出發展新交通系統。到90 年代, 新交通系統在 工業 已開發國家取得了較大進步, 日本稱為新交通系統(漢字), 英文 為new tran spo rtation system; 法國出現ligh t au tom ated tran sit system, 簡稱為VAL 系統, 是自動駕駛的輕型交通系統; 美國稱為p eop le mover, 是指大眾運輸系統。
從運輸需求、提高地鐵運營效率和降低建設費用的角度出發, 國外開始研究小斷面地鐵、快速地鐵、大深度地鐵和城市內的磁浮系統, 可以說城市軌道交通有向多樣化發展的趨勢。
2 研究城市軌道交通分類和定義的意義
交通運輸是城市基本職能和物質基礎的重要組成部分, 城市發展與城市交通運輸具有相輔相成、相互制約的密切關係。交通運輸決定了城市的形成和發展, 在城市形成之後, 則要求交通技術水平與城市發展相適應。
任何一種交通工具的出現都有一定的 社會 背景, 是城市社會經濟發展的結果, 並將隨著 科學 技術的發展而不斷提高。從地下鐵道誕生以來的100 多年間, 出現了許多不同類型的軌道交通方式。每一種軌道交通方式都有著不同的特點, 各軌道交通系統相互之間有著複雜的關係, 由於缺乏系統的基礎理論研究, 缺乏統一的標準, 因此, 對各種軌道交通存在很多模糊的認識, 不但概念不清楚, 而且叫法也不統一, 統計數據混亂, 給城市軌道交通的規劃及選擇合理的軌道交通方式帶來嚴重的障礙。因此, 開展城市軌道交通的分類和定義研究具有重要的意義和作用, 不但可以清晰地闡明各種軌道交通的特點, 而且有助於深化對各種軌道交通的了解, 澄清對各種軌道交通的模糊認識, 為確定城市軌道交通的發展模式、為城市軌道交通的選型提供理論依據。
3 國外城市軌道交通的分類研究
對城市軌道交通分類的研究比較少, 日本曾經將輕軌交通分為有軌電車型、市郊有軌電車型、地下鐵道型、鐵路電車型和新交通系統型等5 種形式。這種分類 方法 由於缺乏明顯的界定範圍, 未能反映出各種城市軌道交通的實質和特性。如把有軌電車改造和各種新型交通方式都包括在輕軌交通範圍內, 分類不夠確切, 過於籠統。德國基本是按照有軌電車改造的不同階段將輕軌交通分作4 個等級, 將線路的專用程度、系統的運輸能力作為分類中的主要界定條件。德國的分類研究只限於輕軌交通, 不能反映城市軌道交通的全貌。美國賓夕法尼亞大學對各種公共運輸方式按線路專用程度、系統技術和運營方式3 個特點來進行分類和定義, 這種分類方法的不足之處在於沒有考慮城市軌道交通的牽引方式和系統的運輸能力。
4 城市軌道交通系統的界定範圍
4. 1 城市軌道交通的牽引方式
在城市軌道交通的發展過程中, 牽引方式始終處於非常重要的地位, 牽引動力是城市軌道交通完成運輸的基本原動力, 其技術水平的高低、能耗和運價的大小, 一直在軌道交通的發展中占主導地位, 影響著軌道交通運輸成本、運行安全和其發展, 最早的地下鐵道採用的是蒸汽機車牽引。隨著科學技術的發展, 大功率電力 電子 器件和電子 計算 機的出現, 很快出現了電氣牽引的地下鐵道。當前世界各國地下鐵道和其他城市軌道交通普遍採用直流牽引的饋電方式。這種方式具有調速範圍大、調速方便、易於控制、車輛起制動平穩、投資省等優點。它不但適用於車輛上採用的電阻控制, 也適用於斬波調壓和變頻調壓等不同牽引傳動系統。只在客流較少的非電氣化市郊鐵道線路上採用內燃動車組, 以節省投資費用。
4. 2 線路的專用程度
城市軌道交通按線路的專用程度基本上可分為3 種類型: 一是完全隔離的專用線路, 包括隧道和高架, 與其他交通方式互不影響, 因此, 這種系統的車輛具有較高的運行速度, 可以保持較高的準時性和安全性; 二是採用部分隔離的專用線, 這類系統存在部分平面交叉路口, 如輕軌交通在城市中心採用隔離的隧道和高架運行方式, 而在郊區交通並不繁忙的區段, 允許輕軌在地面行駛, 少數平交道口可設置信號裝置, 保證輕軌車輛優先通過; 三是採用非隔離的全路面系統, 這是一種混合交通, 如有軌電車, 城市機動車輛可以進入該系統, 由於軌道車輛和機動車混雜行駛, 運行時間增加, 安全也難以保證。
線路的專用程度決定了軌道交通的運營性質、建設投資和系統的服務質量, 比較這3 種類型, 具有全隔離專用線路的系統由於可以採用較多的編組輛數、完善的信號控制、高站台、密閉式車站和先進的自動售檢票, 使其具有如下優點: (1) 系統運輸能力較大, 運行速度較高, 運營效率較高; (2) 系統服務質量好, 對乘客具有較大的吸引力; (3) 系統安全性最好; (4) 運營費用最低; (5) 更有利於城市的發展, 節省有限的地面空間, 合理地利用地下空間和城市的上部空間; (6) 有利於實現軌道交通系統的自動控制。
全隔離的軌道交通系統最大的缺點是投資費用大, 隧道部分的費用又高於高架部分。正因為這個原因, 全隔離系統的軌道交通路網在城市中延伸的範圍受到一定限制。部分隔離的軌道交通系統和全路面系統之間並無明顯的界限, 但部分隔離的軌道交通的優點還是比較明顯的。
4. 3 城市軌道車輛的導向方式
城市軌道車輛的導向方式基本上分為2 種類型: 一種是由司機操縱在道路上運行的方式, 如公共汽車等是人工導向; 另一種類型是輪軌導向, 輪軌導向又分為鋼輪鋼軌導向方式和膠輪導向方式2 種。市郊快速鐵道、地鐵、輕軌、線性電機牽引的系統和有軌電車等均屬於鋼輪鋼軌導向方式, 單軌、導軌交通則是一種特殊的膠輪導向系統。導向方式是城市軌道交通重要的特性之一, 影響著軌道交通系統的結構、運行和建設費用。
輪軌導向與司機人工導向系統相比具有如下優點: (1) 線路寬度尺寸較小; (2) 車輛結構較簡單, 特別是鋼輪鋼軌導向; (3) 車輛運行性能較好; (4) 噪聲較小; (5) 運行阻力小, 能耗低, 運營成本低; (6) 安全性、可靠性較高, 容易實現自動控制和自動駕駛。
輪軌導向系統的缺點是與其他交通工具的兼容性較差, 所需建設費用高, 對城市而言缺乏靈活性, 系統改造和建設都有一定難度。
比較鋼輪鋼軌導向和膠輪導向系統, 在正常氣候條件下, 膠輪導向系統牽引性能較好, 線路最大坡道可達70‰, 而且噪聲較小, 但膠輪導向在雨雪潮濕的情況下牽引性能並不理想, 運行阻力大, 能耗較高, 導向及轉折裝置比較複雜, 建設費用較高, 膠輪導向方式只能適用全部專用的線路。
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