張斌華,陳 光,孫亞南,趙海燕

(1.中鐵二院昆明勘察設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司,云南 昆明 650200;2.昆明市政工程設(shè)計(jì)研究院(集團(tuán))有限公司,云南 昆明 650200)

車輛是城市公共交通客運(yùn)系統(tǒng)最重要的載體,系統(tǒng)制式的選擇對(duì)城市規(guī)劃建設(shè)首條軌道交通線路尤為重要,因此大理州軌道交通1號(hào)線系統(tǒng)制式選擇需按功能定位、線路條件、客流需求等進(jìn)行分析,從不同制式的技術(shù)可行性、建設(shè)成本可控性及實(shí)施落地風(fēng)險(xiǎn)等方面綜合比選后確定[1-3]。

1 1號(hào)線沿線情況及線路功能定位

1.1 線路沿線區(qū)域條件

1號(hào)線主要經(jīng)過(guò)大理主城區(qū)、海東片區(qū)以及大理古城等主要旅游景區(qū)。其中大理主城區(qū)為建成區(qū),未來(lái)主要存在局部城市更新改造的可能;海東片區(qū)為新興發(fā)展區(qū)域,正在興建大型居住小區(qū)、醫(yī)院、商業(yè)設(shè)施等,此外大理北站也位于該片區(qū),近期將進(jìn)行建設(shè);大理古城、三塔等旅游景區(qū)主要以旅游功能為主。

1.2 線路功能定位

1號(hào)線是大理州第一條軌道交通線路,是最重要的軌道交通干線,線路將洱海西部、洱海南部以及海東片區(qū)串聯(lián)起來(lái),可滿足各個(gè)片區(qū)通勤客流的出行需求;同時(shí)該線路也將大理古城、三塔等景區(qū)與大理站、大理北站、大理機(jī)場(chǎng)等主要的交通樞紐串聯(lián)起來(lái),可滿足旅游客流的出行需求。因此,大理州軌道交通1號(hào)線是同時(shí)滿足通勤及旅游觀光出行的軌道交通線路。

1.3 系統(tǒng)制式選擇的需求分析

軌道交通根據(jù)運(yùn)輸能力的大小分為大運(yùn)量系統(tǒng)、中運(yùn)量系統(tǒng)、低運(yùn)量系統(tǒng)等三類,城市軌道交通分類如表1所示。

表1 按運(yùn)輸能力劃分的城市軌道交通分類

1號(hào)線客流預(yù)測(cè)情況如表2所示。

表2 客流預(yù)測(cè)

1號(hào)線技術(shù)參數(shù)如表3所示。

表3 1號(hào)線技術(shù)參數(shù)

由表1、表2、表3分析可知,根據(jù)客流需求預(yù)測(cè),1號(hào)線遠(yuǎn)期旺季的高峰小時(shí)單向最大斷面客流量為0.57萬(wàn)人次/h,根據(jù)運(yùn)輸能力劃分的軌道交通分類,1號(hào)線為低運(yùn)量系統(tǒng)。此外根據(jù)技術(shù)參數(shù)可知,1號(hào)線需要選用爬坡能力強(qiáng)曲線半徑小、適合于地面敷設(shè)方式、方便線路換乘的選擇需求的低運(yùn)量軌道交通制式[4-5]。

2 各制式軌道交通系統(tǒng)特征及適應(yīng)性分析

根據(jù)《城市公共交通分類標(biāo)準(zhǔn)》(CJJ/T 114—2007)及《城市軌道交通分類》(T/CAMET 00001—2020)等相關(guān)規(guī)范以及建標(biāo)文件,城市軌道交通系統(tǒng)選型分為10類,包括地鐵、市域快軌、輕軌、中低速磁浮、跨坐式單軌、懸掛式單軌、自導(dǎo)向軌道、有軌電車、導(dǎo)軌式膠輪系統(tǒng)、電子導(dǎo)向膠輪系統(tǒng)[6-9]。按系統(tǒng)制式劃分的軌道交通分類及技術(shù)特征如表4所示。

表4 按系統(tǒng)制式劃分的軌道交通分類及技術(shù)特征

根據(jù)1號(hào)線線路功能定位、車輛選型的技術(shù)條件及客流預(yù)測(cè)情況,應(yīng)從低運(yùn)量軌道系統(tǒng)中為1號(hào)線選擇合適的系統(tǒng)制式。

按制式系統(tǒng)進(jìn)行分類,有軌電車、懸掛式單軌、自導(dǎo)向軌道系統(tǒng)、導(dǎo)軌式膠輪系統(tǒng)及電子導(dǎo)向膠輪系統(tǒng)等五種形式為低運(yùn)量軌道交通系統(tǒng)。但懸掛式單軌、自導(dǎo)向軌道系統(tǒng)從單向運(yùn)能方面分析,介于中運(yùn)量與低運(yùn)量之間的一種制式,低運(yùn)量系統(tǒng)技術(shù)對(duì)比情況如表5所示。

表5 低運(yùn)量系統(tǒng)技術(shù)對(duì)比

3 1號(hào)線系統(tǒng)制式選擇研究

3.1 系統(tǒng)制式初選

從城市軌道交通低運(yùn)量系統(tǒng)的適應(yīng)性來(lái)看,本線路主要為地面運(yùn)輸系統(tǒng),懸掛式單軌系統(tǒng)、自導(dǎo)向軌道系統(tǒng)、導(dǎo)軌式膠輪系統(tǒng)等三種軌道交通制式高架敷設(shè),建設(shè)周期長(zhǎng)、成本高,對(duì)旅游城市的環(huán)境影響較大。因此這三種制式對(duì)本線的適應(yīng)性較差。有軌電車系統(tǒng)、電子導(dǎo)向膠輪系統(tǒng)這兩種軌道交通制式主要以地面敷設(shè)為主,并且從技術(shù)特點(diǎn)上具有爬坡能力強(qiáng)、曲線半徑小的技術(shù)特點(diǎn),符合1號(hào)線的技術(shù)需求[10-11]。

3.2 系統(tǒng)制式選擇研究

(1)從客流量級(jí)角度分析

根據(jù)客流需求預(yù)測(cè)情況,1號(hào)線遠(yuǎn)期旺季的高峰小時(shí)單向最大斷面客流量為0.57萬(wàn)人次/h,為低運(yùn)量系統(tǒng)。有軌電車系統(tǒng)、電子導(dǎo)向膠輪系統(tǒng)均可滿足該條線路的運(yùn)輸需求。

(2)從審批政策角度分析

根據(jù)近年來(lái)國(guó)家針對(duì)軌道交通發(fā)展制定了各種政策,城市發(fā)展軌道交通首先要在城區(qū)人口、GDP、地方財(cái)政預(yù)算收入等方面滿足相應(yīng)條件,滿足基本條件的情況下需編制線網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)規(guī)劃等文件,省發(fā)改委、住建廳按照相應(yīng)的流程進(jìn)行審核,同時(shí)需要抄送國(guó)家相關(guān)部門[12-13]。兩種制式從審批流程方面相同。

(3)從經(jīng)濟(jì)性角度分析

①系統(tǒng)造價(jià)比較:有軌電車工程造價(jià)約1.5～2.0億元/km,電子導(dǎo)向膠輪系統(tǒng)約0.6～1.0億元/km。

②車輛經(jīng)濟(jì)性比較:各種制式因車輛產(chǎn)生的費(fèi)用主要包括車輛購(gòu)置費(fèi)、車輛大架修、電池更換等。以初期高峰小時(shí)斷面2 057人次/h、首期工程運(yùn)營(yíng)里程26.35 km為例,暫不考慮后期追加運(yùn)用車數(shù)造成的車輛購(gòu)置費(fèi)增加,對(duì)各制式車輛購(gòu)置、車輛維修費(fèi)用等進(jìn)行比較。

a車輛購(gòu)置費(fèi)

考慮有軌電車和電子導(dǎo)向膠輪系統(tǒng)車輛使用壽命為25年,有軌電車車輛購(gòu)置費(fèi)為6億元,電子導(dǎo)向膠輪系統(tǒng)車輛購(gòu)置費(fèi)為5.3億元。各制式車輛購(gòu)置費(fèi)比較情況如表6所示。

表6 各制式車輛購(gòu)置費(fèi)比較

b車輛大架修費(fèi)用

根據(jù)車輛大架修修程,有軌電車架修5次、大修2次,架修350萬(wàn)/次,大修650萬(wàn)/次;電子導(dǎo)向膠輪系統(tǒng)架修4次、大修2次,架修200萬(wàn)/次,大修320萬(wàn)/次。各制式車輛維修費(fèi)用比較情況如表7所示。

表7 各制式車輛維修費(fèi)用比較

各制式車輛主要費(fèi)用匯總情況如表8所示。

表8 各制式車輛費(fèi)用比較 單位:億元

從經(jīng)濟(jì)性角度分析,有軌電車在系統(tǒng)造價(jià)、車輛購(gòu)置費(fèi)、車輛大架修等方面所需費(fèi)用均高于電子導(dǎo)向膠輪系統(tǒng),電子導(dǎo)向膠輪系統(tǒng)更具優(yōu)勢(shì)。

(4)從全生命周期運(yùn)營(yíng)成本角度分析

運(yùn)營(yíng)成本包括生產(chǎn)人員工資及福利、電費(fèi)、修理費(fèi)、營(yíng)運(yùn)費(fèi)、管理費(fèi)等部分。其中人工費(fèi)結(jié)合各制式車底運(yùn)營(yíng)及車站數(shù)進(jìn)行計(jì)算;電力費(fèi)有軌電車和電子導(dǎo)向膠輪系統(tǒng)主要包括牽引能耗費(fèi)用、動(dòng)力照明、車輛段能耗等,其中有軌電車為12 kwh·列/km、電子導(dǎo)向膠輪系統(tǒng)為8 kwh·列/km;維修費(fèi)包括日常維修費(fèi)和車輛維修費(fèi);經(jīng)測(cè)算,兩種制式運(yùn)營(yíng)成本參數(shù)如表9所示。

表9 兩種制式運(yùn)營(yíng)成本參數(shù) 單位:萬(wàn)元

從全生命周期運(yùn)營(yíng)成本角度分析,有軌電車運(yùn)營(yíng)成本高于電子導(dǎo)向膠輪系統(tǒng),電子導(dǎo)向膠輪系統(tǒng)在運(yùn)營(yíng)成本方面更具優(yōu)勢(shì)。

(5)從交通影響角度分析

首期工程所經(jīng)路段漾濞路為四車道外,其余主要以六車道、八車道為主,祥云路為雙向十車道。有軌電車、電子導(dǎo)向膠輪系統(tǒng)在道路條件較差路段可設(shè)置混合路權(quán)。在交叉口處,有軌電車、電子導(dǎo)向膠輪系統(tǒng)均可設(shè)立專門信號(hào)燈,實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有交叉口單點(diǎn)信號(hào)控制方案改善及信號(hào)協(xié)調(diào)控制,提升道路交通系統(tǒng)的運(yùn)行效能。由于有軌電車為鋼輪鋼軌,在交叉口及混行路段使用槽型軌可以減小對(duì)機(jī)動(dòng)車輛行駛的影響,但不能完全消除,因此電子導(dǎo)向膠輪系統(tǒng)更具優(yōu)勢(shì)。

(6)從技術(shù)先進(jìn)性角度分析

目前,有軌電車以人工駕駛為主,智能程度相對(duì)較低。電子導(dǎo)向膠輪系統(tǒng)以人工駕駛為主,智能駕駛為輔助,即司機(jī)不需要操作方向盤,車載系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別地面標(biāo)線來(lái)控制列車運(yùn)行方向。從技術(shù)先進(jìn)性角度分析,電子導(dǎo)向膠輪系統(tǒng)技術(shù)更先進(jìn)。

(7)從技術(shù)成熟度角度分析

①車輛運(yùn)行可靠性有待進(jìn)一步驗(yàn)證。目前國(guó)內(nèi)僅宜賓、哈爾濱、西安等城市開(kāi)通電子導(dǎo)向膠輪系統(tǒng),車輛長(zhǎng)期運(yùn)行對(duì)地面線路的影響以及路面沉降、蓄電池使用壽命以及輪胎更換頻率方面有待進(jìn)一步驗(yàn)證。

②車輛運(yùn)行安全性角度有待進(jìn)一步驗(yàn)證。目前3輛模塊電子導(dǎo)向膠輪系統(tǒng)電車車輛長(zhǎng)度接近32 m,4模塊電子導(dǎo)向膠輪系統(tǒng)電車無(wú)實(shí)車下線,4模塊長(zhǎng)度40 m,車輛運(yùn)行對(duì)交叉口影響以及車輛運(yùn)行過(guò)程中輪軌偏移裝置、車輛輪軌偏移對(duì)周邊運(yùn)行車輛安全產(chǎn)生影響均有待驗(yàn)證。

③上路許可。電子導(dǎo)向膠輪系統(tǒng)車輛較長(zhǎng),上路運(yùn)行需得到相關(guān)部門許可。電子導(dǎo)向膠輪系統(tǒng)作為新興的一種新交通,存在技術(shù)有待進(jìn)一步驗(yàn)證,相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)僅為地方標(biāo)準(zhǔn),無(wú)相關(guān)設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),缺乏車輛運(yùn)用及維修維護(hù)經(jīng)驗(yàn),系統(tǒng)可靠性有待進(jìn)一步驗(yàn)證。

從技術(shù)成熟度方面分析,有軌電車技術(shù)較電子導(dǎo)向膠輪系統(tǒng)更為成熟完善,更具優(yōu)勢(shì)。

4 結(jié) 論

大理州發(fā)展軌道交通作為城市骨干公共交通,兩種低運(yùn)量軌道交通系統(tǒng)在客流需求、技術(shù)條件、建設(shè)條件等方面均滿足大理州情況,但從經(jīng)濟(jì)性、運(yùn)營(yíng)成本、對(duì)現(xiàn)狀交通的影響、技術(shù)先進(jìn)性、技術(shù)成熟度成熟度等方面分析,電子導(dǎo)向膠輪系統(tǒng)更具優(yōu)勢(shì)[14-15]。通過(guò)以上分析,建議大理州軌道交通制式暫選用電子導(dǎo)向膠輪系統(tǒng)。