有关城市轨道交通的名词
进入新世纪以来,随着国民经济的发展, 改革开放的深入,我国又掀起了新一轮地铁建设的高潮。在我国人口过百万的34 个大城市中,有20 个特大城市正在建设和筹建轨道交通,以解决城市发展过程中交通阻塞、行车困难、汽车废气污染的问题。从今后的发展势头来看,随着地方财力的持续增长,地铁建设在今后较长时间内,会成为中国基础建设投资的重点之一。然而,伴随城市轨道交通的发展出现了不少新名词,使不少人混淆不清,颇为困惑。本文试将有关专业名词术语作一简单解释和说明。现代城市轨道交通可分为地铁、轻轨、市郊铁路、磁悬浮列车与其他交通系统。
地铁 metro , underground railway , subway
地下铁道1863 年产生于英国伦敦,最初由蒸汽机驱动,运营几年后电气化。第一条电力驱动的地下铁道是1890 年在伦敦开通的。时至今日,地下铁道已遍及世界各大城市。我国从1969 年北京地铁建成以来,目前北京、上海、广州等城市已有约250 公里地铁在运营。随着城市规模的扩大与延伸,地铁线路延伸到市郊时,为了降低工程造价,一般都爬出地面,采用高架或地面行驶。因此,编制中的国标《工程建设标准强制型条文》对地铁定义为:
“ 城市中修建的在全封闭线路上, 采用专用轨道、专用信号、独立经营的大运量城市轨道交通系统,单向高峰小时客运能力一般在30 000 人次以上,线路通常设在地下的隧道内,有时也延伸到地面或设在高架桥上。”所以, “地铁”的概念就不仅仅是“地下铁道”的简称,而是原“地下铁道”概念的延伸或扩展。译为metro 还比较合适,有些城市干脆称为mass transit railway 。
地铁均采用直流供电,我国供电电压标准为直流750V 和直流1 500V 两种。接触网分接触轨(又称第三轨) 和架空接触网两种类型,接触轨供电一般为直流750V , 架空接触网采用直流1 500V 或直流750V 。同样,地铁车辆的概念也不仅仅局限于地下铁道,运行在地面封闭线路或高架桥的电动车辆,单向高峰小时运力3 万人次以上的都可称为地铁车辆(metro vehicle) 。
地铁车辆的类型分为带牵引电机的动车(motor car) 和无动力的拖车(trailer) 。必须编在一起运行的动车与拖车的最小独立组合称为列车单元(train unit) ; 连挂成列的可以正常运行的若干单元或车辆的完整组合称为列车(train) 或电动列车(motor train) 。
轻轨交通 light rail transit
轻轨交通起源于有轨电车。20 世纪60 年代,欧洲一些发达国家,为满足城市公共交通运量增长的需要,在改造旧式有轨电车的基础上,利用现代技术改造并发展了有轨电车系统,提高其技术水平和运行质量,这就成为所谓轻轨系统。轻轨交通(light rail transit , L R T) 是一个范围比较宽的概念。国际公共交通联合会(U ITP) 为轻轨下的定义认为,轻轨交通车辆施加在轨道上的载荷重量,相对于铁路和地铁的载荷来说比较轻,因而称之为轻轨。
现代化的轻轨交通,是一种集中了多种专业先进技术的系统工程,在信号自动控制下,能安全快速地完成中等客运量的客运任务。轻轨交通与地铁的一个显著区别是可行驶于地面与其他车辆混行,由此产生在技术上小转弯半径、低地板(低站台) 、信号优先等特点。轻轨系统车辆轻,乘降方便;车站设施简单,线路工程量小,造价较低,通常建于拥有10～ 100 万人口的城市。对于更大的城市,则较多运用在郊区或边缘城市区域。
轻轨系统有几种类型,一种基本上是由有轨电车改造而成,较多地保留了原有轨电车线路,在平交路口设智能信号, 拥有先行权。即在交叉路口前一定距离有车辆检测器,车辆经过检测器时即通知信号灯清理路口的车辆,给轻轨车通过信号。另一种轻轨大部分是新建的或利用原市郊铁路改建的, 为提高运行效率,一般要求至少有40 % 的封闭线路(隔离线或高架桥等),并有与地铁系统相同的信号控制和集中调度系统。轻轨交通的输电电压制式一般为架空线形式,直流750V , 也有沿用旧式有轨电车的直流600V 。
轻轨车辆(light rail vehicle) 有单节4 轴车、双节单铰6 轴车和三节双铰8 轴车,可多车连挂。用铰接使车辆节间贯通,由于铰接车体较短,便于车辆转弯。为了方便乘客上下车,又出现了低地板型轻轨车辆,即地板最低处只有300～450mm , 低地板车又有50 % 低地板、70 % 低地板与全低地板之分。这类车结构复杂、造价高,只应用于街道行驶,如用于封闭线路,则应采用结构简单的高地板车。
市郊铁路 suburban railway
市郊铁路起源于二战前城市间的铁路运输,主要为通勤者服务, 故也称通勤铁路(commuter rail) 。市郊铁路是沟通城市边缘与远郊区的交通方式,与城间铁路(inter2city rail) 类同。由于市郊铁路服务于人口密度相对稀疏的郊区,站间距离比市区大,使得列车的运行速度可以提高很多,其最高速度可达100km/ h 以上。伦敦、巴黎以及美国一些城市如纽约、芝加哥、费城都有较大规模大市郊铁路运输网络。
市郊运输的特点是装备重型化,最高速度较大,加、减速度较低,通常由电力或内燃机车牵引一列通勤客车,目前则逐渐为电动车组所取代。线路长度一般在40～80km , 虽然市郊铁路的终点站可引入市中心,但大多数车站仍在郊区。市郊铁路一般是在过去只能跑货运的旧线上开展新的客运服务,其关键是建立一体化的快速旅客运输系统,保证市内出行旅客迅速抵达目的地。市郊铁路由于速度快、线路长、客运成本比较低。我国北京、天津、上海等城市都有通勤线,但由于管理体制问题,线路走向与城市发展不相适应, 一直没有形成现代意义的市郊铁路。
磁浮列车 maglev train
磁(悬) 浮列车的基本原理是:利用电磁力克服重力,使列车在轨道上悬浮,并利用线性电机推动其前进。根据磁浮列车的悬浮原理和结构,主要分为常导型和超导型。
常导型磁浮列车(normal conductive ma2 glev train) 属于电磁型。常温状态下通过置于车体下电磁铁绕组的电流,使车体与导磁轨道之间产生磁力(磁吸力或磁斥力),平衡车体重量,使车体与轨道之间保持一定距离而悬浮起来。悬浮间距约8～10mm 。列车牵引则采用线性电机。
常导型又可分为常导短定子型和常导长定子型。常导短定子型磁浮列车适合于中低速运行;常导长定子型磁浮列车适合于高速运行,上海浦东机场磁悬浮线(maglev traffic line) 就是这种类型,已达到430km/ h 的设计速度。
超导型磁浮列车(super conductive ma2 glev train) 属于电动型,车上载有低温超导线圈,通电后产生强大磁场。列车运行的轨道中安装有导电环,当列车运行时,导电环中产生感应电流,对车体产生使车体上浮的磁斥力,斥力随车速增高而增大,当车速达到一定时速(150km/ h) 以上时,磁斥力与重力平衡而使车浮起。超导磁浮列车悬浮间距约100 ～150mm , 线性同步电机牵引运行。超导型磁悬浮列车适用于高速运行,试验线运行记录为550km/ h 。
磁浮列车安全、舒适、快捷、噪音小、无污染,特别适合作为城市轨道交通的运输工具, 具有美好的发展前景。
其他轨道交通系统
城市轨道交通的形式还有许多,如单轨铁路(monorail) 又称独轨铁路,单轨铁路一般使用道路上部空间,故土地占用少; 视野开阔,利于城市观光。大多数单轨铁路采用橡胶轮胎,可适应小弯道及大坡度,对复杂地形适应性强。单轨系统分跨座型与悬挂型两种,重庆目前正建造一条跨座型单轨线路。此外还有一种采用轮胎车辆(tire vehicle) 的轨道系统,线路更可以采用钢轨,也可采用混凝土路面,具有导向轮装置,其类型可以是地铁或高架线路。优点是爬坡能力强,噪音低。缺点是车辆结构及道岔系统都很复杂;轮胎承重不如钢轨,不适合大运量系统;由于高速运行时轮胎可能过热,实际速度不能过高。
日本等国家近几年还搞了所谓“ 新交通系统(new traffic system) ”,即无人驾驶的小型轨道列车,自动化程度很高,用于区域交通和旅游观光。
轨道交通系统大都采用单独的线路设备,往往导致较大的建设投资和运营费用。各种不同的轨道交通类型有不同的技术经济特点,但都具有交通容量大,运行快捷、准确、安全、舒适的优越性,因此在人口密集的城市得到青睐和发展,成为不可或缺的交通工具。至于采用哪种类型的轨道交通系统更好,则应根据各城市的具体情况而定。
原作者：马沂文
