彭 浩

(中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司 武漢 430056)

現(xiàn)代有軌電車是一種采用模塊化的有軌電車車輛、具有多種路權(quán)方式、與地面交通方式以平交為主的中運(yùn)量城市軌道系統(tǒng)，其造價(jià)低、建設(shè)周期短，具有引導(dǎo)城市發(fā)展和疏解城市交通擁堵的作用[1]。作為一種新型綠色的公共交通方式，有軌電車具有節(jié)能環(huán)保、舒適安全、運(yùn)營靈活、成本適宜的特征，適用于大城市軌道交通的延伸或補(bǔ)充，中小型城市的骨干交通或者旅游特色功能的線路制式[2]。

武漢市漢陽地區(qū)現(xiàn)代有軌電車試驗(yàn)線工程是武漢市第一條現(xiàn)代有軌電車線路，于2017年7月建成通車，實(shí)現(xiàn)了武漢市有軌電車領(lǐng)域零的突破。該試驗(yàn)線工程線路總長16.86 km，設(shè)車站23座(含預(yù)留站1座)，設(shè)車輛基地1座，占地面積約16.9 hm2。全線設(shè)控制中心1處，位于車輛段內(nèi)，全線設(shè)置13座牽引變電所。本文基于武漢市大漢陽地區(qū)現(xiàn)代有軌電車試驗(yàn)線工程，分析在其中成功應(yīng)用的先進(jìn)性、綠色性、創(chuàng)新性技術(shù)，提出有軌電車的先進(jìn)設(shè)計(jì)理念和技術(shù)發(fā)展方向，以促進(jìn)新型軌道交通系統(tǒng)技術(shù)在我國的發(fā)展。

1 先進(jìn)性技術(shù)

1.1 注重與網(wǎng)絡(luò)內(nèi)及其他交通方式換乘

本條已建成有軌電車線路可與線網(wǎng)規(guī)劃中的9條線路換乘，能充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)的效應(yīng)，提升服務(wù)效率。在終點(diǎn)車輪廣場站可與地鐵3號(hào)線沌陽大道站換乘，利用地下通道將有軌電車站臺(tái)和地鐵站廳直接聯(lián)通，通道兩端均設(shè)置樓扶梯，方便乘客換乘，實(shí)現(xiàn)了中運(yùn)量系統(tǒng)與大運(yùn)量系統(tǒng)的無縫銜接。

根據(jù)有軌電車運(yùn)營靈活的特點(diǎn)，本線與線網(wǎng)中的多條線路共軌運(yùn)營，其優(yōu)勢為以較少的建設(shè)成本，實(shí)現(xiàn)更廣闊的服務(wù)區(qū)域覆蓋。同時(shí)在本線與其他規(guī)劃線的接入點(diǎn)處預(yù)留道岔，為互通運(yùn)營預(yù)留必要的條件，且在遠(yuǎn)期規(guī)劃線路實(shí)施時(shí)不影響本線的正常運(yùn)營，確保安全。

車輛廠架修、運(yùn)營調(diào)度中心等設(shè)施按網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的理念，考慮了后建線路(T1、T2、T8)的資源共享，有效降低工程建設(shè)成本和運(yùn)營成本。

1.2 采用超級(jí)電容供電技術(shù)

全線采用超級(jí)電容供電技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了全線區(qū)間無架空線，解決了傳統(tǒng)供電方案中觸網(wǎng)立柱及導(dǎo)線對(duì)城市景觀的影響，其特點(diǎn)是僅需在車站位置設(shè)充電架，利用停站上、下客的時(shí)間完成對(duì)電容的充電，完成充電時(shí)間只需要20～30 s，景觀效果好，且相對(duì)其他無接觸網(wǎng)供電技術(shù)投資小[3]，有軌電車到站利用上下客時(shí)間充電示意見圖1。

圖1 有軌電車到站利用上下客時(shí)間充電

1.3 合理選擇列車編組

現(xiàn)代有軌電車基本均按照模塊化設(shè)計(jì)、編組靈活、拆裝迅速，能夠依據(jù)客流需要的實(shí)際變化提供靈活的運(yùn)能保證，同時(shí)又能盡可能地減少浪費(fèi)[4]。本線針對(duì)線路和客流的特點(diǎn)，合理選擇了列車編組，初期采用4模塊編組，近、遠(yuǎn)期采用4模塊和4+4模塊聯(lián)掛混合運(yùn)行，初近遠(yuǎn)期列車編組見圖2。

圖2 初近遠(yuǎn)期列車編組

該種編組形式靈活，有利于本線初期及日間客流低峰期運(yùn)營，節(jié)約運(yùn)營成本。有軌電車車站也同步預(yù)留近、遠(yuǎn)期延長條件。

1.4 采用100%低地板現(xiàn)代有軌電車

本線采用100%低地板鋼輪鋼軌現(xiàn)代有軌電車，車廂內(nèi)無臺(tái)階，方便乘客行走，避免踏空、磕碰等安全隱患，有軌電車車輛內(nèi)部見圖3。

圖3 有軌電車車輛內(nèi)部

列車運(yùn)行最高車速70 km/h，結(jié)合信號(hào)優(yōu)先技術(shù)，并和路口信號(hào)控制系統(tǒng)的信號(hào)互通，以保證有軌電車安全、快捷地通過路口，并保證其他車輛行人的安全，可為乘客提供快捷、高效、舒適的服務(wù)[5]。

為方便殘障人士乘坐本線，在站臺(tái)候車區(qū)設(shè)置無障礙提示盲道和緣石坡道連接過街設(shè)施和室外廣場，在無障礙乘客流線上設(shè)計(jì)盲道，體現(xiàn)以人為本的理念。

1.5 因地制宜選取斷面形式

本線除必要的節(jié)點(diǎn)橋以外，其余均為地面線，坡度起伏平緩，有效降低了工程建設(shè)成本和運(yùn)營成本。

根據(jù)線位所在道路的實(shí)際情況分段采用路中或路側(cè)的斷面布置方案。如在車城西路、后官湖大道段考慮景觀及社會(huì)交通因素，采用路中布置，在全力三路路段考慮周邊建筑少、出入口少，采用路側(cè)布置，可避免道路改造工程，典型斷面布置示意見圖4。因地制宜的處理方式兼顧了景觀、功能與造價(jià)，達(dá)到和諧統(tǒng)一。

圖4 有軌電車典型斷面布置

1.6 頂推施工上跨國家級(jí)高速

有軌電車線路在跨越京港澳高速公路節(jié)點(diǎn)處采用了新建有軌電車跨線橋的方案，此橋是國內(nèi)首座跨國家級(jí)干線高速公路的儲(chǔ)能式現(xiàn)代有軌電車橋梁，橋長395 m，位于既有的鳳凰大道橋北側(cè)，有軌電車上跨京港澳高速公路橋梁現(xiàn)場照片見圖5，對(duì)既有的鳳凰大道橋無影響。上跨高速公路的主梁為65 m跨的鋼箱梁，橋面寬8 m，采用頂推法施工，兩邊跨采用搭支架吊裝拼接。

圖5 有軌電車上跨京港澳高速公路橋梁

2 綠色技術(shù)

2.1 車輛基地上蓋綜合開發(fā)

本線設(shè)官蓮湖車輛基地1座，占地約16.9 hm2，采用了復(fù)合開發(fā)的整體設(shè)計(jì)方案。復(fù)合開發(fā)計(jì)劃分近、遠(yuǎn)兩期實(shí)施，近期主要實(shí)施與有軌電車功能密切相關(guān)的廠庫、綜合樓、設(shè)備用房等建筑物，遠(yuǎn)期主要實(shí)施沿街區(qū)域和基地上方的商業(yè)、辦公、公寓、配套用房等物業(yè)，車輛基地預(yù)留上蓋開發(fā)見圖6。

圖6 車輛基地預(yù)留上蓋開發(fā)

車輛基地采用上蓋綜合開發(fā)策略，充分利用城市土地資源，優(yōu)化城市土地資源配置；在滿足有軌電車工藝和功能的前提下通過近遠(yuǎn)期良好結(jié)合、業(yè)態(tài)復(fù)合組合的物業(yè)建設(shè)，提升車輛基地地塊的商業(yè)價(jià)值并切實(shí)打造了區(qū)域內(nèi)的城市中心，在“產(chǎn)城一體”的模式中真正帶動(dòng)區(qū)域發(fā)展。

2.2 綠化鋪裝打造城市綠色景觀帶

有軌電車以地面敷設(shè)方式為主，與道路系統(tǒng)共享資源，在有軌電車的建設(shè)過程中應(yīng)與城市環(huán)境設(shè)計(jì)相結(jié)合，同步進(jìn)行城市空間的整合，促使有軌電車與城市景觀的綜合效益最優(yōu)化[6]。本有軌電車不僅僅是一條公交骨干線，同時(shí)也是一條生態(tài)線、綠色線。本條線路軌道間鋪以綠色草皮，充分發(fā)揮有軌電車軌道交通功能的同時(shí)，又充分彰顯城市文化與景觀特色，塑造城市名片，實(shí)現(xiàn)城市特色、交通、景觀的多元高度融合，有軌電車綠化效果見圖7。

圖7 有軌電車綠化效果

2.3 車站建筑節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)

本有軌電車線路采用敞開式車站，電梯選用變頻自動(dòng)扶梯及其他節(jié)能型產(chǎn)品。對(duì)有條件的車站頂棚采用光伏玻璃，白天充分利用自然采光并儲(chǔ)存太陽能源，夜晚用于車站照明并采用新技術(shù)節(jié)能型照明設(shè)備和照明方式，有軌電車車站見圖8。不同功能區(qū)采取不同照度標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)有效控制廣告用電量。從景觀、功能、環(huán)境、地質(zhì)等要素考慮，減少車站體量，使車站環(huán)境體現(xiàn)出通透、輕巧和靈動(dòng)的特點(diǎn)。

圖8 有軌電車車站

3 創(chuàng)新性技術(shù)

3.1 首次應(yīng)用三開組合道岔

本線車城西路與沌陽大道交匯處的道岔為我國第一組自主研發(fā)的三開組合道岔，由第一轉(zhuǎn)轍器區(qū)域、第二轉(zhuǎn)轍器區(qū)域、復(fù)合轍叉區(qū)域、中間菱形區(qū)域、尾部菱形區(qū)域五大部分組成，包含4組轉(zhuǎn)轍器，16組合金鋼轍叉，有軌電車三開組合道岔見圖9。該道岔是現(xiàn)代有軌電車道岔中結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜，制造加工難度最大，幾乎涵蓋了現(xiàn)代有軌電車道岔中所有核心技術(shù)，是軌道交叉口迫切需要的一種道岔型式[7]。

圖9 有軌電車三開組合道岔

本條有軌電車成功應(yīng)用的三開組合道岔，填補(bǔ)了我國在這一領(lǐng)域的空白，具有極其重大的意義。它開發(fā)了大量的新技術(shù)、新工藝、新工裝，為國內(nèi)現(xiàn)代有軌電車道岔領(lǐng)域提供了技術(shù)儲(chǔ)備，徹底打破了國外道岔廠家在此類道岔領(lǐng)域的技術(shù)壟斷。

3.2 智能交通系統(tǒng)優(yōu)化升級(jí)

由于原有公共交通路口信號(hào)控制方案無法適應(yīng)現(xiàn)代有軌電車的優(yōu)先通過需求，因此為保證有軌電車的運(yùn)營效率，需要妥善解決如何在多重交通形式參與的道路上進(jìn)行合理的信號(hào)配時(shí)、設(shè)計(jì)交通組織方案，將信息、通信、控制等技術(shù)集成應(yīng)用與現(xiàn)代有軌電車系統(tǒng)的控制管理與應(yīng)急保障，從而保證現(xiàn)代有軌電車的正常運(yùn)營[8]。

針對(duì)以上難點(diǎn)，設(shè)計(jì)方提出的信號(hào)優(yōu)先措施與交通組織模式在本工程獲得成功應(yīng)用，使得有軌電車在單個(gè)交叉口處的延誤降低4 s，提高了有軌單車的運(yùn)行效率，節(jié)省了運(yùn)營成本，交叉口處有軌電車信號(hào)優(yōu)先見圖10。同時(shí)建立了改進(jìn)的優(yōu)劣解距離法綜合評(píng)價(jià)模型，為信號(hào)控制方案優(yōu)化提供精準(zhǔn)信息。

圖10 交叉口處有軌電車信號(hào)優(yōu)先

4 結(jié)語

大漢陽有軌電車試驗(yàn)線的實(shí)施以“規(guī)劃協(xié)調(diào)、風(fēng)險(xiǎn)控制、節(jié)能環(huán)保、以人為本”為主線，服從城市總體規(guī)劃、體現(xiàn)城市公共交通服務(wù)功能、服從環(huán)境保護(hù)要求、體現(xiàn)客戶使用意圖。在相關(guān)技術(shù)研究與應(yīng)用中堅(jiān)持以人為本，人性化設(shè)計(jì)，集約利用土地資源，整合景觀設(shè)計(jì)，使得設(shè)計(jì)方案既符合城市規(guī)劃設(shè)計(jì)要求，又為市政發(fā)展預(yù)留充分的條件，同時(shí)提升軌道交通的服務(wù)水平，做到便捷、舒適的乘車條件，景觀設(shè)計(jì)和智能交通設(shè)計(jì)也為城市層次提升立下表率。

三開組合道岔的研發(fā)填補(bǔ)了多項(xiàng)有軌電車項(xiàng)目技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的空白，智能交通系統(tǒng)的優(yōu)化升級(jí)為有軌電車的安全高效運(yùn)行提供了理論支撐。