黃樹(shù)明

（中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，湖北 武漢430063）

1 研究背景及輕軌涵義

1.1 研究背景

2018 年 6 月 28日，國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)城市軌道交通規(guī)劃建設(shè)管理的意見(jiàn)》（國(guó)辦發(fā)[2018]52 號(hào)），意見(jiàn)指出：“城市軌道交通系統(tǒng)，除有軌電車外均應(yīng)納入城市軌道交通建設(shè)規(guī)劃并履行報(bào)批程序。地鐵主要服務(wù)于城市中心城區(qū)和城市總體規(guī)劃確定的重點(diǎn)地區(qū)，申報(bào)建設(shè)地鐵的城市一般公共財(cái)政預(yù)算收入應(yīng)在300 億元以上，地區(qū)生產(chǎn)總值在3000 億元以上，市區(qū)常住人口在300 萬(wàn)人以上。引導(dǎo)輕軌有序發(fā)展，申報(bào)建設(shè)輕軌的城市一般公共財(cái)政預(yù)算收入應(yīng)在150 億元以上，地區(qū)生產(chǎn)總值在1500 億元以上，市區(qū)常住人口在150 萬(wàn)人以上。擬建地鐵、輕軌線路初期客運(yùn)強(qiáng)度分別不低于每日每公里0.7 萬(wàn)人次、0.4 萬(wàn)人次，遠(yuǎn)期客流規(guī)模分別達(dá)到單向高峰小時(shí)3 萬(wàn)人次以上、1 萬(wàn)人次以上。以上申報(bào)條件將根據(jù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展情況按程序適時(shí)調(diào)整?！?/p>

隨著《意見(jiàn)》的頒布，國(guó)內(nèi)不滿足地鐵建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的城市開(kāi)始了輕軌建設(shè)熱潮，然而目前關(guān)于“輕軌”的概念并沒(méi)有清晰描述，《意見(jiàn)》也并未明確指出。

1.2 輕軌涵義

美國(guó)公共交通協(xié)會(huì)（The American Public Transportation Association，即APTA）對(duì)輕軌的定義是：一種相對(duì)于重軌而言運(yùn)能較低的電氣化軌道交通模式，可以使用獨(dú)立的路權(quán)或與其他交通方式混行路權(quán)，使用高站臺(tái)或低站臺(tái)上下客，使用多節(jié)車輛組成的列車或單個(gè)車輛。歐洲交通運(yùn)輸部長(zhǎng)會(huì)議（European Conference of Ministers of Transport，即ECMT）在其1994 年出版的報(bào)告《輕軌公共交通系統(tǒng)》中，對(duì)“輕軌”的定義：輕軌系統(tǒng)是一種軌道運(yùn)輸方式，其形式從現(xiàn)代有軌電車到運(yùn)營(yíng)在專有路權(quán)上的快速公共交通系統(tǒng)，可以在地面、地下、高架橋上運(yùn)行[1]。

表1 不同車型系統(tǒng)運(yùn)能對(duì)比分析表

表2 不同車型工程適應(yīng)性及投資規(guī)模對(duì)比表

國(guó)內(nèi)《城市公共交通分類標(biāo)準(zhǔn)》（CJJ/T 114-2007）將城市軌道交通大類劃分為地鐵系統(tǒng)、輕軌系統(tǒng)、單軌系統(tǒng)、有軌電車、磁浮系統(tǒng)、自動(dòng)導(dǎo)向軌道系統(tǒng)、市域快速軌道系統(tǒng)7 個(gè)中類，其中輕軌系統(tǒng)包括C 型車、Lc 型車2 個(gè)小類[2]。從國(guó)標(biāo)《城市輕軌交通鉸接車輛通用技術(shù)條件》（GB/T 23431-2009）來(lái)看，輕軌車輛基本類型為C 型車。從行業(yè)主流思想來(lái)看，除狹義上的輕軌C型車外，武漢地鐵1 號(hào)線（B 型車4 輛編組）、重慶跨座式單軌、長(zhǎng)沙中低速磁浮等普遍被認(rèn)為屬于輕軌范疇，實(shí)則是與運(yùn)量等級(jí)的概念有所交叉，主指單向運(yùn)能在1～3 萬(wàn)人次/h 的中運(yùn)量軌道交通系統(tǒng)，屬?gòu)V義上的輕軌概念。

從《意見(jiàn)》的審批角度來(lái)看，“輕軌”宜取廣義概念，可選擇的車輛形式既包括鋼輪鋼軌制式的B 型車、C 型車、直線電機(jī)，也包括膠輪導(dǎo)軌制式的單軌系統(tǒng)、APM系統(tǒng)，以及磁浮系統(tǒng)。本文亦取廣義概念。

2 常見(jiàn)輕軌車輛選型技術(shù)分析

目前輕軌系統(tǒng)車輛形式呈百家爭(zhēng)鳴、百花齊放之勢(shì)，常見(jiàn)的有地鐵B 型車、C 型 車、Lb 型車、跨座式單軌、中低速磁浮、有軌電車等。其中C 型車包括傳統(tǒng)C 型車和C型鉸接車，傳統(tǒng)C型車如上海地鐵5、6、8 號(hào)線，與B 型車同為鋼輪鋼軌系統(tǒng)制式，不同之處在于車輛外形尺寸較小、軸重較輕，系統(tǒng)運(yùn)能較低；C 型鉸接車包括高地板（G）和低地板（D），均包括4、6、8 軸鉸接車，如沈陽(yáng)渾南有軌電車、長(zhǎng)春有軌電車均采用低地板C 型鉸接車。

2.1 運(yùn)能適應(yīng)性

理論上上述車型均可實(shí)現(xiàn)不同編組，均可突破3 萬(wàn)人次/h 的運(yùn)能的限制，但在實(shí)際應(yīng)用中，一般認(rèn)為輕軌線路站臺(tái)長(zhǎng)度不宜超過(guò)100m，不然則失去了輕軌的經(jīng)濟(jì)適用性。按100m站臺(tái)長(zhǎng)度限制，B 型車、Lb 型車、傳統(tǒng)C 型車最大可做到5 輛編組，跨座式單軌、中低速磁浮可做到6 輛編組；最小按3 輛編組考慮；C 型鉸接車最大按兩列8 軸鉸接車聯(lián)掛、最小按單列4 軸鉸接車考慮。不同車型系統(tǒng)運(yùn)能對(duì)比如表1。

考慮一定運(yùn)能富余，B 型車、Lb 型車、傳統(tǒng)C 型車可適應(yīng)3萬(wàn)人/h 左右運(yùn)量級(jí)，跨座式單軌、中低速磁浮可適應(yīng)2 萬(wàn)人/h左右運(yùn)量級(jí)，C 型鉸接車可適應(yīng)1 萬(wàn)人/h 左右運(yùn)量級(jí)。

2.2 工程適應(yīng)性

一般系統(tǒng)可適應(yīng)的最小曲線半徑越小、最大限制坡度越大，系統(tǒng)對(duì)地形、地貌的適應(yīng)性越好，越容易選線布站，拆遷規(guī)模也越小、投資強(qiáng)度越低。不同車型可通過(guò)的最小曲線半徑、最大限制坡度、一般投資規(guī)模對(duì)比如表2。

從適應(yīng)地形、運(yùn)能、工程造價(jià)等方面分析，B 型車、傳統(tǒng)C 型車可通過(guò)的最小曲線半徑較大、最大限制坡度較小，適用于地勢(shì)落差不大、運(yùn)能要求較高的平坦型城市線路，線路工程造價(jià)也較高；Lb 型車適用于地勢(shì)落差大、同時(shí)運(yùn)能要求也較高的城市線路，線路工程造價(jià)也較高；跨座式單軌、中低速磁浮適用于地勢(shì)落差大、轉(zhuǎn)彎半徑小，同時(shí)對(duì)運(yùn)能要求也相對(duì)較低的城市或旅游景區(qū)線路；C 型鉸接車多為地面敷設(shè)、采用半獨(dú)立路權(quán)，適用于對(duì)運(yùn)能要求不高、需要控制工程投資的線路，如城市有軌電車。

表3 不同車型的等效噪聲標(biāo)準(zhǔn)表

表4 不同車型技術(shù)適應(yīng)性分析表

2.3 環(huán)境影響

輕軌系統(tǒng)多以高架形式敷設(shè)，對(duì)自然環(huán)境主要產(chǎn)生噪聲污染，也是項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)的主要因素之一。不同車型的等效噪聲標(biāo)準(zhǔn)如表3。

從噪聲控制標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看，跨座式單軌、中低速磁浮的噪聲控制標(biāo)準(zhǔn)更為嚴(yán)格。根據(jù)相關(guān)研究成果，B 型車在運(yùn)行時(shí)速60～75km/h 時(shí)，噪 聲 源 強(qiáng) 約80.1～84.3dB；Lb 型 車 運(yùn) 行 時(shí) 速60km/h 時(shí)，噪聲源強(qiáng)約78.7dB，重慶跨座式單軌運(yùn)行時(shí)速60～75km/h 時(shí)，噪聲源強(qiáng)約72.3～77.8dB[3]，中低速磁?。ㄔ囼?yàn)線）運(yùn)行速度在60～80km/h 時(shí)，噪聲源強(qiáng)約69.7～73.7dB；現(xiàn)代有軌電車運(yùn)行速度40km/h 時(shí)，噪聲源強(qiáng)76～78dB[4]?？梢?jiàn)從噪聲污染控制來(lái)看，跨座式單軌、中低速磁浮更具有優(yōu)勢(shì)。

2.4 運(yùn)營(yíng)及維護(hù)

2.4.1 B 型車技術(shù)成熟、應(yīng)用廣泛、國(guó)產(chǎn)化率高，運(yùn)營(yíng)維護(hù)經(jīng)驗(yàn)豐富，相對(duì)于其大運(yùn)量等級(jí)來(lái)說(shuō)，運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本不高。

2.4.2 Lb 型車，目前我國(guó)已經(jīng)具備生產(chǎn)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)產(chǎn)化直線電機(jī)車輛，但國(guó)內(nèi)采用直線電機(jī)車輛的線路較少，目前開(kāi)通運(yùn)營(yíng)的有北京首都國(guó)際機(jī)場(chǎng)線，廣州地鐵4 號(hào)線、5 號(hào)線、6 號(hào)線等。直線電機(jī)主要為人所詬病的是能耗大，按“完成相同運(yùn)輸任務(wù)”，即單位人公里能耗，直線電機(jī)車輛較B 型車等旋轉(zhuǎn)電機(jī)車輛的牽引能耗約高出25%以上。[5-6]此外，由于現(xiàn)階段直線電機(jī)應(yīng)用較少，維修耗材、配件等價(jià)格較高，導(dǎo)致運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本也較大。

2.4.3 中低速磁浮與直線電機(jī)類似，都具有轉(zhuǎn)彎半徑小、爬坡能力強(qiáng)的特點(diǎn)，由于磁浮系統(tǒng)采用車輛懸浮的模式，避免了輪與軌之間的摩擦阻力，運(yùn)行噪聲小，運(yùn)行磨損和維護(hù)費(fèi)用低。且由于磁浮系統(tǒng)為非黏著牽引模式，不會(huì)出現(xiàn)雨雪天氣車輪打滑無(wú)法運(yùn)行或降低旅速的情況，在雨雪天氣下也可正常運(yùn)營(yíng)。由于磁浮系統(tǒng)也采用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)，且因車輛懸浮增加了懸浮能耗，其能耗水平甚至比普通直線電機(jī)車輛更高。有研究顯示，磁浮列車單位能耗比B 型車6 輛編組的單位能耗大。在80km/h條件下，按單位噸公里計(jì)算，磁浮列車能耗是B6 列車的1.24倍，按單位人公里計(jì)算，磁浮列車能耗是B6 列車的1.39 倍[7]。另外，為保證車輛懸浮，磁懸浮列車應(yīng)嚴(yán)格控制載客量，防止因車輛過(guò)載而懸浮太低，導(dǎo)致列車無(wú)法啟動(dòng)，增加了客流高峰期的運(yùn)營(yíng)組織風(fēng)險(xiǎn)。

2.4.4 跨座式單軌通過(guò)單根軌道支承、穩(wěn)定和導(dǎo)向，車體采用橡膠輪胎騎跨在軌道梁上運(yùn)行，軌道梁具有導(dǎo)向和承重雙重功能?？缱絾诬売捎诓捎孟鹉z輪，在冰雪天氣時(shí)黏著力下降，且橡膠輪磨耗大，壽命明顯短于鋼輪，運(yùn)營(yíng)維護(hù)費(fèi)用也較高。

2.4.5 C 型車目前在國(guó)內(nèi)應(yīng)用較多，除上海地鐵5、6、8 號(hào)線采用傳統(tǒng)C 型車外，沈陽(yáng)渾南區(qū)、長(zhǎng)春輕軌3、4、8 號(hào)線，蘇州高新區(qū)有軌電車、淮安有軌電車等采用的基本車型均為C 型鉸接車，C 型鉸接車所需工程投資和后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)費(fèi)用均較少；其劣勢(shì)在于若采用半獨(dú)立路權(quán)，與道路交通的交叉干擾較大，多地有軌電車曾發(fā)生過(guò)與小汽車、行人等相撞事件，但一般都是由于汽車、行人等違反交通法規(guī)、搶占有軌電車通行相位導(dǎo)致的。

3 城市輕軌車輛選型建議

綜合以上分析，結(jié)合目前實(shí)際運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)，上述車型技術(shù)適應(yīng)性如表4 所示。

3.1 B 型車選擇建議

考慮B 型車一般作為中、大運(yùn)量軌道交通系統(tǒng)，線路多以地下方式敷設(shè)，土建工程規(guī)模大，系統(tǒng)造價(jià)較高，建設(shè)、審批條件嚴(yán)苛，滿足輕軌建設(shè)門檻的城市應(yīng)慎重選擇，即便勉強(qiáng)滿足地鐵建設(shè)門檻，若僅個(gè)別線路運(yùn)量級(jí)達(dá)到B 型車運(yùn)能，考慮線網(wǎng)資源共享、線網(wǎng)服務(wù)水平匹配、運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本等因素，也不建議盲目選擇B 型車長(zhǎng)編組數(shù)量，以不超過(guò)5 輛為宜。

3.2 Lb 型車選擇建議

盡管我國(guó)已經(jīng)具備生產(chǎn)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)產(chǎn)化直線電機(jī)車輛，但國(guó)內(nèi)采用直線電機(jī)車輛的線路仍然較少，考慮到其運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本較高的劣勢(shì)，從技術(shù)推廣性上并無(wú)優(yōu)勢(shì)，目前相關(guān)城市也并無(wú)續(xù)建計(jì)劃，不建議作為輕軌系統(tǒng)的主選車型。

3.3 C 型車選擇建議

傳統(tǒng)C 型車與地鐵B 型車類似，同等工程條件下運(yùn)能、造價(jià)都相差不大，這也導(dǎo)致先期建設(shè)地鐵的城市寧愿付出較高代價(jià)去選擇技術(shù)更為成熟、運(yùn)能等級(jí)更高的、市場(chǎng)化程度更強(qiáng)的B型車，造成傳統(tǒng)C 型車并未推廣開(kāi)來(lái)，在當(dāng)前車輛產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)激烈、產(chǎn)能飽和的條件下，也不建議作為主選車型。

C 型鉸接車目前主要應(yīng)用于半獨(dú)立路權(quán)的城市有軌電車，應(yīng)用范圍廣泛，運(yùn)營(yíng)管理簡(jiǎn)單、成本較低，不失為一種好的選擇。C 型鉸接車同樣也可以采用獨(dú)立路權(quán)，以長(zhǎng)春8 號(hào)線為例，采用全高架敷設(shè)形式，設(shè)站12 座，全長(zhǎng)13.3km，投資約52 億元，約合4.0 億元/km。系統(tǒng)采用6 節(jié)C 型鉸接車，單列車載客622 人，按30 對(duì)/h 核算單向輸送能力可達(dá)1.8 萬(wàn)人/h。

3.4 跨座式單軌選擇建議

自從重慶市2005 年開(kāi)通首條單軌線路以來(lái)，單軌交通以其占地少、污染小、工期短的優(yōu)勢(shì)也陸續(xù)吸引若干城市繼續(xù)選擇這一系統(tǒng)型式，如柳州、蕪湖等。此外，除傳統(tǒng)長(zhǎng)客生產(chǎn)的單軌車輛外，也有新的廠商開(kāi)始生產(chǎn)單軌成套設(shè)備，如浦鎮(zhèn)龐巴迪單軌、深圳比亞迪云軌?？梢?jiàn)單軌交通仍然具備較強(qiáng)的生命力，對(duì)于部分條件合適的城市，仍不失為一種好的選擇。

3.5 中低速磁浮選擇建議

自2016 年長(zhǎng)沙開(kāi)通首條中低速磁浮線路以來(lái)，磁浮以其環(huán)保、技術(shù)創(chuàng)新等優(yōu)勢(shì)迅速吸引了一批城軌線路、旅游專線等作為系統(tǒng)選型。目前開(kāi)通的項(xiàng)目有北京磁浮S1 線、在建的清遠(yuǎn)磁浮旅游專線。對(duì)于特定功能線路，如機(jī)場(chǎng)線、旅游專線，中低速磁浮有一定的選擇價(jià)值。

4 結(jié)論

隨著《意見(jiàn)》的出臺(tái)，可預(yù)見(jiàn)將有不少符合條件的城市轉(zhuǎn)向輕軌的規(guī)劃建設(shè)。根據(jù)各城市公布的《2018 年國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》，截止目前，滿足輕軌修建條件而尚未進(jìn)行建設(shè)的城市仍有三十余個(gè)，輕軌交通作為該類城市緩解交通擁堵、改善城市面貌、提升市民幸福感和獲得感的有效交通方式，盡早納入規(guī)劃及建設(shè)。

在城市軌道交通規(guī)劃及建設(shè)中，車輛選型是一項(xiàng)重中之重的工作，所應(yīng)考慮的因素涉及技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、政策、環(huán)境等多方面影響，本文選擇其中幾個(gè)方面對(duì)B 型車、C 型車、Lb 型車、中低速磁浮、跨座式單軌等幾種常見(jiàn)車型進(jìn)行了分析和比選，難免有失全面，各城市當(dāng)因地制宜地選擇最為合適的發(fā)展型式。