馮愛軍 魏 運，2

(1.北京城建設(shè)計研究總院有限責任公司 北京 100037;2.東南大學(xué)ITS研究中心 南京 210096)

1 發(fā)展歷史

城市輕軌交通的歷史可以追溯到19世紀末期，19世紀80年代德國制造了第1輛有軌電車，隨后作為城市主要的交通工具被廣泛應(yīng)用［1］。輕軌交通主要經(jīng)歷了大規(guī)模興建、逐步被拆除、又被重新重視3個重要的階段。20世紀20年代，美國的有軌電車線路就達到了25 000 km［2］。到30年代，歐洲、日本、印度和我國的有軌電車也有了很大發(fā)展，如上海、北京、沈陽、大連等城市都相繼出現(xiàn)了有軌電車。但舊式有軌電車運行在城市道路中間，速度慢，正點率低，而且噪聲大，加速性能低，乘客舒適度差，由于沒有良好的替代工具，當時仍被當做公共交通的骨干。

隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，小汽車方式走行靈活、快速、舒適的優(yōu)勢是老式有軌電車無法比擬的，私人小汽車的數(shù)量在西方國家急劇增長，小汽車逐步替代了有軌電車的功能，城市管理者們開始紛紛拆除有軌電車線路［3-4］，很多城市進入了小汽車時代。然而，汽車數(shù)量的過度增加，又使城市交通出現(xiàn)了新問題，如交通堵塞、車速下降、空氣污染、噪聲嚴重和停車困難等。

20世紀70年代后，由于能源危機、環(huán)境污染、交通擁堵等問題，迫使世界上的許多發(fā)達國家開始重新思考將公共交通作為城市交通的發(fā)展重點。為滿足城市公共交通客運量日益增長的需求，利用現(xiàn)代技術(shù)改造了舊式有軌電車，提高其技術(shù)水平和服務(wù)質(zhì)量，出現(xiàn)了現(xiàn)代化技術(shù)很高的輕軌交通系統(tǒng)，這種美觀環(huán)保、性能先進、乘坐舒適、低運營成本的輕軌系統(tǒng)又重新進入了交通決策者的視線。石油價格的快速上漲更促使人們重新認識到地面輕軌的優(yōu)越性［5］。根據(jù)對12個國家的城市軌道交通情況統(tǒng)計［2］，其中建設(shè)地鐵的城市57個，線路長度4 996 km，而建設(shè)輕軌的城市有317個，輕軌線路總長達到11 298 km，輕軌交通所占比例平均高達69%(詳見表1)。

由于輕軌交通系統(tǒng)運量大、速度快、污染輕、能耗少、建設(shè)成本低、安全性高等優(yōu)點，其在城市客運中的地位也逐步提高［6］。在改善這些城市公共交通出行條件的同時，也有效緩解了人口與交通資源、汽車與交通設(shè)施之間的緊張關(guān)系。經(jīng)過近百年的發(fā)展歷程，國外輕軌交通已經(jīng)發(fā)展到一個新的層次，各項技術(shù)已經(jīng)成熟，在輕軌車輛、列車網(wǎng)絡(luò)、信號系統(tǒng)、車輛控制、轉(zhuǎn)向架技術(shù)、制動系統(tǒng)、集成技術(shù)等方面已形成了較完善的技術(shù)體系。我國的軌道交通發(fā)展經(jīng)歷特殊，在經(jīng)歷了老式有軌電車的發(fā)展階段后，直接進入了地鐵建設(shè)時代，一直忽視輕軌交通的建設(shè)。直到現(xiàn)在，國內(nèi)對輕軌交通的認識還處于概念的模糊階段。“十一五”期間，雖然我國研制出一輛100%低地板輕軌車輛，但僅僅是試驗樣車，仍處于調(diào)試和試驗階段，在輕軌交通系統(tǒng)的工程化、產(chǎn)業(yè)化方面還有很長的路要走。

表1 一些國家的城市軌道交通情況

2 輕軌交通系統(tǒng)特征

2.1 輕軌的理解

輕軌名稱是在1978年3月布魯塞爾召開的第1次國際輕軌交通委員會上提出的，稱為Light Rail Transit，即輕軌交通，簡稱“輕軌”(英文縮寫 LRT)［7-8］。國際公共交通聯(lián)合會(UITP)曾為輕軌定義，認為輕軌交通車輛施加在軌道上的荷載重量相對于干線鐵路和地鐵的荷載來說比較輕，因而稱之為“輕軌”。筆者認為，輕軌是在傳統(tǒng)有軌電車的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，包括中低運量級別的城市軌道交通系統(tǒng)，涵蓋現(xiàn)代有軌電車，其運量為單向高峰小時0.5萬～2.5萬人次。因此，輕軌系統(tǒng)至少可以分為低運量系統(tǒng)和高運量系統(tǒng)，系統(tǒng)類型多樣，在不同的線路，其運能、車輛選型、線路敷設(shè)方式、路權(quán)、信號、旅行速度等都不盡相同，是一種介于地鐵和公共汽車之間的系統(tǒng)制式。

2.2 主要技術(shù)特征

輕軌是一種集多專業(yè)先進技術(shù)于一身的系統(tǒng)工程，在信號自動控制和集中調(diào)度配合下，能快速、安全地完成中低運量的旅客運輸任務(wù)。輕軌交通系統(tǒng)的主要技術(shù)特征見表2。

表2 輕軌交通系統(tǒng)的主要技術(shù)特征

2.3 優(yōu)勢分析

輕軌交通屬于中低運量交通模式，適應(yīng)范圍為單向高峰小時0.5萬～2.5萬人次，填補了公共汽車與地鐵運量間的空白。環(huán)境友好型的開放式地上輕軌交通系統(tǒng)，建設(shè)成本低廉、建設(shè)周期短，具有運行速度快、舒適度高、安全性好、可達性高、用地省、能耗低、環(huán)境友好等優(yōu)點［7，9］，可結(jié)合城市改造，提升公共交通的吸引力，是一種環(huán)保高效的中低運量城市軌道交通系統(tǒng)，在國外發(fā)達城市得到大量應(yīng)用。與地鐵相比，輕軌交通具有以下突出優(yōu)點:

第一，造價低，建設(shè)周期短，可以降低高昂的地鐵建設(shè)風(fēng)險。輕軌系統(tǒng)相對于地鐵工程簡單，系統(tǒng)設(shè)備簡單，造價低，建設(shè)費用約為地鐵的1/3。投入少，建設(shè)周期相對較短，運營成本低。而地鐵系統(tǒng)建設(shè)成本高昂，生命期內(nèi)運營成本又是建設(shè)成本的2到3倍，因此輕軌系統(tǒng)可以避免地鐵高價建設(shè)的風(fēng)險，保證城市的可持續(xù)發(fā)展。

第二，節(jié)能節(jié)地，噪聲低，污染輕。輕軌交通使用電力牽引，屬于“綠色低碳”可持續(xù)的交通方式，使用降噪消聲技術(shù)，降低運行噪聲，噪聲比道路上的機動車交通要低5～10 dB，不會對周邊環(huán)境產(chǎn)生太大影響。輕軌地面車站能耗約為地鐵系統(tǒng)的1/10，綜合電耗小于地鐵的一半。車輛段布置靈活，模塊化維修，占地面積約為地鐵車輛段的1/3～1/4。

第三，系統(tǒng)靈活，具有很強的地形和環(huán)境適應(yīng)性。輕軌列車解編靈活，能夠根據(jù)需求靈活編組。可以連掛不同數(shù)量的車輛，配以靈活的發(fā)車頻率，這就使得輕軌系統(tǒng)擁有十分寬泛的運能范圍，單向可適應(yīng)從0.5萬～2.5萬人次/h的寬泛客流需求。系統(tǒng)爬坡能力強，曲線通過性能好，能夠適應(yīng)較差的線路條件，輕軌的平面、縱斷面等線路技術(shù)參數(shù)低于地鐵，能很好地適應(yīng)地形和環(huán)境，土建工程量和征地拆遷及管線改移等費用較少。輕軌車輛具備較高的駕駛性能，起動加速度大，能夠適應(yīng)開放運行環(huán)境下的頻繁加減速的需要。

第四，景觀和諧，可作為城市景觀。輕軌車輛特別是100%低地板輕軌車輛比較人性化，客室地板面低，只需要很低的站臺，方便老人和小孩上下車。通過對車輛的個性設(shè)計，可以彰顯城市個性，緩解城市景觀的單調(diào)，增強城市的動感，生態(tài)地面軌道與城市綠化相結(jié)合，凸顯城市和諧之美。

表3對比了輕軌與地鐵系統(tǒng)的主要特征，說明輕軌系統(tǒng)的優(yōu)勢所在。

3 系統(tǒng)應(yīng)用需求及前景分析

3.1 滿足我國建設(shè)低碳城市的城鎮(zhèn)化發(fā)展戰(zhàn)略

現(xiàn)階段我國正處在城鎮(zhèn)化發(fā)展的關(guān)鍵時期，城鎮(zhèn)化進程不斷加快，每年以1%左右的速度快速增長，預(yù)計到2020年城鎮(zhèn)化水平將達到60%左右［10］。我國的二、三線城市將成為城鎮(zhèn)化發(fā)展的重點，而輕軌交通能適應(yīng)城市人性化、宜居的發(fā)展需求，滿足大部分二、三線城市或大城市區(qū)域?qū)μ嵘凰降男枨?，為建設(shè)低碳城市、實現(xiàn)城市功能的改造升級提供有效的解決手段。法國的斯特拉斯堡市為了改善城市交通狀況［5，11］，曾從1994年開始禁止小汽車進入市中心區(qū)，使市中心成為輕軌交通、自行車和步行者的天下，20年時間，市民對輕軌的支持率由50%上升到95%，至今斯特拉斯堡仍然是輕軌交通應(yīng)用的榜樣。圖1為斯特拉斯堡市和勒芒市輕軌建設(shè)前后的城市形象對比。

3.2 為我國城市提供新型交通方式

我國城市軌道交通已建成1500 km，城市軌道交通在緩解城市交通擁堵、支撐城市發(fā)展方面做出了很大的貢獻?？偨Y(jié)過去的發(fā)展經(jīng)驗，也出現(xiàn)了諸多問題。目前，全國城市軌道交通在建總里程超過1 600 km，在建車站1 128座，線路83%為地下工程。地鐵系統(tǒng)高昂的造價、較長的建設(shè)周期、較高的建設(shè)風(fēng)險、巨大的運營補貼等問題嚴重困擾著國家和地方政府，加之地鐵運營成本非常高，是建設(shè)成本的2～3倍，這一問題隨著新線的建成通車將會更加嚴峻。不分層次，僅建設(shè)大運量的地鐵已不適應(yīng)城市的發(fā)展。

表3 輕軌與地鐵系統(tǒng)的主要特征對比

圖1 法國輕軌建設(shè)前后的城市形象對比

輕軌系統(tǒng)作為一種綠色低碳的中低運量公共交通方式，可以彌補常規(guī)公交系統(tǒng)的運量不足，促進城市公共交通可持續(xù)發(fā)展;可規(guī)避中小城市地鐵建設(shè)的高風(fēng)險，緩解建設(shè)資金緊張及運營補貼的困難。從國際上輕軌系統(tǒng)在交通體系中的使用來看，其功能可分為以下3種:一是作為城市骨干交通模式，承擔大量的公共交通客流;二是在城市經(jīng)濟活動密集的中心區(qū)域，提供便利的交通服務(wù);三是作為快速軌道交通，在城市特殊地區(qū)延伸或加密。輕軌系統(tǒng)特別適合我國城鎮(zhèn)化快速發(fā)展過程中對大規(guī)模城市軌道交通的需求，提供了一種新型的公共交通系統(tǒng)，構(gòu)建適應(yīng)不同地區(qū)、不同運量、不同標準、差別化、多層次的城市軌道交通體系。

3.3 填補輕軌交通系統(tǒng)技術(shù)裝備空白

輕軌車輛特別是100%低地板車是軌道交通運輸裝備的前沿技術(shù)，主要核心技術(shù)掌控在國外幾家大型企業(yè)手中，如法國的阿爾斯通、德國的西門子、加拿大的龐巴迪等，價格昂貴，并且技術(shù)對外封鎖，設(shè)備采購受制于人。目前，國內(nèi)經(jīng)過“十一五”科技攻關(guān)，已經(jīng)生產(chǎn)出一輛試驗樣車，但在整車系統(tǒng)集成與工裝等核心技術(shù)方面與國際先進水平差距較大(主要技術(shù)指標與國外對比，見表4)，且尚未有工程實施經(jīng)驗，北京西郊線車輛仍然采用阿爾斯通進口車輛。輕軌交通系統(tǒng)裝備關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)鏈長，可以推動機械制造、電子技術(shù)、信息技術(shù)、新型材料等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，在我國具有較大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

表4 我國輕軌裝備與國外主要技術(shù)指標對比

3.4 技術(shù)優(yōu)勢明顯，具有廣闊發(fā)展前景

“十二五”期間，我國社會經(jīng)濟將保持平穩(wěn)快速增長，是城市化進程繼續(xù)加快、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)深入調(diào)整的重要時期，也是中國城市軌道交通產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、產(chǎn)業(yè)升級的關(guān)鍵時期。據(jù)2010年國家統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù)，全國城市人口在400萬以上的14個，200萬～400萬的28個，100萬 ～200萬的 82個，50萬 ～100萬的 110個，20萬～50萬的51個(100萬以上的124個，50萬以上的234個，見圖2)，城市化進程的加快，對公共交通的需求急速膨脹。在國家政策鼓勵100萬以上人口城市大力發(fā)展城市軌道交通指引下，輕軌交通系統(tǒng)明顯的技術(shù)優(yōu)勢將是這些城市發(fā)展公共交通的最佳選擇。特別是中小城市及西部對地鐵高昂造價難以承受的城市、一些大城市的加密線路、機場線和旅游觀光等線路，輕軌交通具有廣闊的發(fā)展前景。

圖2 我國城市人口分布情況

4 輕軌交通系統(tǒng)應(yīng)用建議

通過分析，輕軌交通是緩解我國城市交通擁堵、可持續(xù)發(fā)展等問題的有效途徑，發(fā)展前景廣闊。但輕軌交通系統(tǒng)涉及面廣，需要解決的問題眾多，如何在我國良性發(fā)展，保持持續(xù)的生命力，需要多方面配套支持，從政策、核心技術(shù)、體制、產(chǎn)業(yè)等多方面聯(lián)合支撐發(fā)展。

4.1 對輕軌交通產(chǎn)業(yè)給予相關(guān)政策扶持

輕軌交通屬于國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，是貫徹節(jié)能減排、以人為本國家戰(zhàn)略的重要行業(yè)，應(yīng)該從政策上扶持輕軌交通系統(tǒng)的建設(shè)，加大政策傾斜、稅收優(yōu)惠等措施。從資金方面加大科技經(jīng)費投入，集中優(yōu)勢力量進行產(chǎn)品和技術(shù)的攻關(guān)，實現(xiàn)核心裝備的國產(chǎn)化。

4.2 對條件適合的城市提前進行輕軌交通規(guī)劃

為加大輕軌交通的推廣應(yīng)用，鼓勵一些條件適合的城市編制輕軌交通的建設(shè)規(guī)劃，并結(jié)合輕軌交通建設(shè)，實現(xiàn)城市功能再造。同時，馬上著手對輕軌系統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)條件、運營模式、路口控制方式與策略、技術(shù)參數(shù)指標、客流特性、設(shè)施條件、規(guī)劃、建設(shè)及運營情況等進行深入研究，編制系列標準。

4.3 加大科研攻關(guān)，攻克核心關(guān)鍵技術(shù)

對比國內(nèi)外技術(shù)差距，結(jié)合我國城市的特點和交通需求，加大對戰(zhàn)略性關(guān)鍵技術(shù)的研究，擺脫對國外技術(shù)的依賴。我國城市地鐵車輛的裝備制造水平已處于世界領(lǐng)先水平，中高運量的輕軌系統(tǒng)可以依托地鐵裝備制造，而低運量的輕軌車輛及系統(tǒng)多項關(guān)鍵技術(shù)仍有較大差距。特別是環(huán)境友好型的地面輕軌交通，雖已有100%低地板車輛的絕大部分關(guān)鍵核心技術(shù)，并已生產(chǎn)試驗樣車，但由于起步晚，在系統(tǒng)運營模式和適應(yīng)性標準、工程化整車工裝集成、車輛控制及制動、嵌地式接觸軌供電系統(tǒng)(地面APS)、公交化運營控制及生態(tài)地面軌道等多項關(guān)鍵技術(shù)及工程應(yīng)用成套技術(shù)方面仍然需要有所突破。

4.4 加快體制創(chuàng)新，推動輕軌產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展

輕軌交通作為國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，能帶動相關(guān)眾多產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，其系統(tǒng)本身就涉及規(guī)劃咨詢、設(shè)計、土建、車輛、軌道、運行控制裝備等多方面。輕軌交通系統(tǒng)的發(fā)展離不開體制的創(chuàng)新，依托示范工程，加快輕軌產(chǎn)業(yè)鏈的全方位協(xié)調(diào)發(fā)展，形成軌道交通技術(shù)研發(fā)制造產(chǎn)業(yè)基地;同時，依托市場機制，帶動機械制造、電子技術(shù)、信息技術(shù)、新型材料等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，提高相關(guān)產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新能力和市場競爭力，提升我國的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)水平。

4.5 行業(yè)積極推動，形成產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合體

行業(yè)推動是輕軌交通系統(tǒng)發(fā)展的原動力，系統(tǒng)的發(fā)展應(yīng)在交通需求的前提下，以重大裝備制造為重點，發(fā)揮行業(yè)不同研究主體之間的優(yōu)勢。以企業(yè)為技術(shù)推動龍頭，聯(lián)合全國優(yōu)勢的科研院所和研究力量，形成產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合體集中攻關(guān)，形成輕軌交通產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，實現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)的突破，獲得一批具有重大影響的創(chuàng)新成果，推動我國輕軌交通技術(shù)進入國際最先進的技術(shù)行列。行業(yè)推動既有助于企業(yè)增強自主創(chuàng)新能力，有效提升我國企業(yè)產(chǎn)品的核心競爭力，又能夠培養(yǎng)一支具有世界前沿技術(shù)的高級專家和研究團隊，提高我國在國際合作中的技術(shù)和經(jīng)濟地位。

5 結(jié)語

現(xiàn)代城市需要有一個與其現(xiàn)代化生活相適應(yīng)的現(xiàn)代化交通體系，要把長遠規(guī)劃目標同近期調(diào)整改善結(jié)合起來，重點發(fā)展以城市軌道交通為骨干的公共交通網(wǎng)絡(luò)。未來20年，是我國軌道交通高速發(fā)展的時期。輕軌交通系統(tǒng)低噪聲、轉(zhuǎn)彎半徑小、爬坡能力強、舒適、環(huán)保等特點，可大大節(jié)約土地占用及減少拆遷成本，綜合造價大大低于地鐵造價，從而具有很強的經(jīng)濟可行性和市場推廣潛力。隨著國內(nèi)中小城市的交通發(fā)展，城市人口密度高、對公共交通依賴性強，輕軌將越來越成為關(guān)注的重點。

同時，開展國家級科技項目研究，建設(shè)輕軌交通示范工程，實現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)的突破，取得一批具有重大影響的創(chuàng)新成果，推動我國輕軌交通技術(shù)進入國際最先進的技術(shù)行列，既有助于企業(yè)增強自主創(chuàng)新能力，有效提升企業(yè)產(chǎn)品核心競爭力，又能夠培養(yǎng)一支具有世界前沿技術(shù)的高級專家和研究團隊，提高我國在國際合作中的技術(shù)和經(jīng)濟地位，形成軌道交通技術(shù)研發(fā)制造產(chǎn)業(yè)基地。發(fā)展輕軌交通，市場前景非常廣闊。

［1］李芾，張麗平，黃運華.城市輕軌車輛發(fā)展及其應(yīng)用前景［J］.西南交通大學(xué)學(xué)報，2002，37(2):111-116.

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