《城市公共交通分类标准》中还明确城市轨道交通包括:地铁系统、轻轨系统、单轨系统、有轨电车、磁浮系统、自动导向轨道系统、市域快速轨道系统。此外,随着交通系统的发展已出现其他一些新交通系统。
(一)地铁系统
地铁系统是一种大运量的轨道运输系统,一般采用钢轮钢轨支撑和导向(国际上也存在胶轮地铁系统),旋转电机或直线电机牵引,标准轨距为1 435 mm。主要在大城市地下空间修筑的隧道中运行,当条件允许时,也可以穿出地面,在地上或高架桥上运行。如重庆轨道交通1、4、6、10号线、环线、国博线均为地铁系统,如图1-38所示。地铁系统具有站间距较密,电力驱动,线路全封闭,信号自动化控制,具有运量大、速度快、安全、准时、舒适、节约城市土地资源等特征。
地铁系统的主要技术参数如下:① 运输能力≥30 000人次/h;② 路权形式为全封闭;③ 敷设方式地下或地上;④ 设计最高速度为80~120 km/h;⑤ 车辆类型为A、As、B、Lb型车;⑥ 列车最大长度为185 m。
图1-38 重庆城市轨道交通6号线
我国国内采用旋转电机牵引的地铁车辆的基本车型为A型车、B型车;采用直线电机牵引的地铁车辆有LB型车。A型车车辆基本宽度3 000 mm,小时单向最大运输能力为4.5~7.0万人次;B型车和LB型车车辆基本宽度2 800 mm,小时单向最大运输能力为2.5~4.0万人次。As型列车是介于A、B型之间的新车型,属国内首创,融合了两种车型的优点,并拥有独特的技术优势。新车型车体最大宽度3 m,列车还预留了8辆编组功能,通过增加车厢提高运力,最大载客量可达到2 716人,以满足城市扩容带来的客流量激增。As型地铁列车适用于山地环境,具有爬坡能力强、转弯半径,将为山地、丘陵地形的城市轨道交通基础建设和运营降低成本,提高列车安全性和运行效率。新车型还通过一致化的设计和信号设备互联互通的升级,在全国首次实现了地铁车辆的跨线路运营。
以上每种车型有带司机室和不带司机室、动车和拖车的区分。地铁系统的列车编组通常由4~8辆组成,列车长度为70~190 m,要求线路有较长的站台相匹配,最高行车速度不应小于80 km/h。如广州地铁13号线,成都地铁5、6、17、18号线,深圳地铁10、11号线,采用的A型车,8节编组;重庆轨道交通4、10号线、环线,采用的As型车,6节编组;重庆轨道交通1、6、国博线,采用的是B型车,6节编组;上海地铁1、2号线,北京地铁6、7号线,采用的是B型车,8节编组;北京地铁首都机场线、广州地铁6号线,采用的L型车,4节编组;广州地铁5号线,采用的L型车,6节编组。
一般而言,适合人口超过100万的特大城市适合修建地铁系统,服务区间主要在市区,也可视情况延伸到市郊。
(二)轻轨系统
轻轨系统是一种中运量的轨道运输系统,采用钢轮钢轨体系,标准轨距为1 435 mm,主要在城市地面或高架桥上运行,线路采用地面专用轨道或高架轨道,遇繁华街区,也可进入地下或与地铁接轨。
轻轨系统的主要技术参数如下:① 运输能力15 000~30 000人次/h;② 路权形式为全封闭;③ 敷设方式以地上为主;④ 设计最高速度为80~120 km/h;⑤ 车辆类型为C、Lc型车;⑥ 列车最大长度为100 m。
轻轨车辆包括C型车辆、Lc型车辆(直线电机)。轻轨C型车和Lc型车都采用钢轮钢轨体系,车辆基本宽度为2 600 mm,小时单向最大运输能力为1.0~3.0万人次。C型车辆的列车编组,通常由1~3辆组成,列车长度一般不超过90 m,最高行车速度不应小于60 km/h,站台最大长度不应大于100 m。如长春轨道交通3、4、8号线,采用C型列车,6节编组。Lc型列车,通常可由2辆、4辆或6辆组成,站台长度应小于100 m,如图1-39所示。当前,采用直线电机Lc型车组成的轻轨系统,在我国尚无实例。
轻轨系统是由现代有轨电车发展起来的,既可在技术上自成体系,也可采用地铁技术制式,几乎与地铁难以辨别。但从宏观上说,轻轨和地铁首先是运送能力的不同,用高峰小时单向最大客运量来表示,地铁的高峰小时单向最大客运量为3~7万人次,轻轨的高峰小时单向最大客运量为1~3万人次。其次,还表现在车辆的轴重和尺寸的不同,地铁车的轴重普遍大于13 t,而轻轨车普遍小于13 t。地铁车宽度一般为2.8~3 m,轻轨车宽度一般为2.3~2.6 m。最后,地铁和轻轨车辆对路线转弯半径的要求也有所不同,地铁正线的最小转弯半径一般要求不小于300 m,困难地段不小于250 m,而轻轨一般要求正线最小转弯半径不小于100 m,困难地段不小于50 m。另外,地铁与轻轨在列车编组数量、车辆定员、最高运行速度等方面也存在区别。
图1-39 长春轨道交通3号线
(三)单轨系统
单轨系统是一种车辆与特制轨道梁组合成一体运行的中运量轨道运输系统,轨道梁不仅是车辆的承重结构,同时也是车辆运行的导向轨道。单轨系统的类型主要有跨座式和悬挂式两种。
跨座式单轨为单轨的一种,是通过单根轨道支持、稳定和导向,车体采用橡胶轮胎骑在轨道梁上运行的轨道交通制式。其主要技术参数如下:① 运输能力10 000~30 000人次/h;② 路权形式为全封闭;③ 敷设方式以高架为主;④ 设计最高速度为80~120 km/h;⑤ 车辆类型为三轨A、单轨B和市域快轨车;⑥ 列车最大长度为120 m。如重庆轨道交通2号线,采用跨座式单轨B型车、4节/6节编组,设计最高速度75 km/h,如图1-40(a)所示;芜湖轨道交通1号线、2号线,采用跨座式单轨A型车、4节/6节编组,设计最高速度80 km/h,如图1-40(b)所示。
图1-40 单轨系统
悬挂式单轨系统是单轨的另一种形式,与跨座式单轨系统的区别在于所依靠的轨道位于列车的上方,俗称“空轨道”(简称空轨),车辆悬挂在单根梁上运行,如图1-41(a)所示。特点是所占空间很小,能有效利用道路中央隔离带和城市低空,适于建筑物密度大的狭窄街区。其主要技术参数如下:① 运输能力5 000~15 000人次/h;② 路权形式为全封闭;③ 敷设方式以高架为主;④ 设计最高速度为60~80 km/h;⑤ 车辆类型为悬挂式单轨列车;⑥ 列车最大长度为75 m。
与地铁和轻轨相比,空轨道的建设成本和时间成本相当低,而且施工简单快捷,也没有地铁和轻轨建设引起的拆迁和交通堵塞的问题,空轨道的生产不需要去现场,工厂生产后直接拉到现场进行组装。我国是继德国、日本之后第三个掌握空轨道技术的国家。目前,青岛,成都,开封和武汉已各有一条试行的试验线,另有20多个城市正在进行空轨探索建设。
成都熊猫试验线,于2016年11月21日在成都成功投入运行,该试验线是世界首条新能源空铁试验线,全长1.4 km,呈“U”字形环绕位于成都双流空港经济技术开发区的中唐空铁产业基地,如图1-41(b)所示。2018年7月21日,四川大邑空轨道项目开工,这个空铁项目是世界上第一条新能源旅行空铁试验线,以锂电池为动力牵引,全过程自动驾驶,运行时速为60 km/h;线路全长约11.2 km,设置车站4座,其中1座换乘站大邑站,将与成蒲快铁及规划12号线换乘,平均站间距为3.6 km,最大站间距3.8 km,最小站间距3.3 km。
图1-41 单轨系统
单轨系统适用于单向高峰小时最大断面客流量1~3万人次的交通走廊。因其占地面积很少,与其他交通方式完全隔离,运行安全可靠,建设适应性较强。主要适用范围如下:
(1)城市道路高差较大,道路半径小,线路地形条件较差的地区。
(2)旧城改造已基本完成,而该地区的城市道路又比较窄。
(3)大量客流集散点的接驳线路。
(4)市郊居民区与市区之间的联络线。
(5)旅游区域内景点之间的联络线,旅游观光线路等。
单轨系统的列车,通常为4~6辆编组,相应列车长度在60~85 m,线路半径不小于50 m、线路坡度不大于60‰、站台最大长度不应大于100 m,最高运行速度不应小于80 km/h,平均运行速度一般为20~35 km/h,供电制式为DC 750 V或DC 1 500 V。线路的站间距离视城市具体情况而定,通常站间距离为0.6~1.5 km。车站布置,与周边地形和环境密切配合,形式灵活多样。
(四)现代有轨电车系统
有轨电车在20世纪曾风光一时,北京、天津、上海、大连、沈阳、哈尔滨、长春等地,直到20世纪50年代末,有轨电车都曾是重要的公共交通工具。旧式的有轨电车行驶在道路中间,与其他车辆混合运行,又受路口红绿灯的控制,运行速度很慢,而且噪声大,加减速性能较差。从20世纪50年代开始,世界上除了为数不多的一些城市外,大部分城市的有轨电车都相继被拆除。
随着经济的繁荣发展,人们生活水平的提高,城市对公共交通的需求越来越高,新一代的有轨电车又逐渐兴起。现代的有轨电车系统是一种以低运能为主的城市轨道交通系统,包括采用钢轮钢轨,单厢、模块化或铰接式车辆的有轨电车和采用胶轮车辆的导轨式有轨电车系统。电车轨道主要铺设在城市道路路面上,车辆与其他地面交通混合运行,根据街道条件,又可区分为3种情况:
(1)混合车道。
(2)半封闭专用车道(在道路平交道口处,采用优先通行信号)。
(3)全封闭专用车道(在道路平交道口处,采用立体交叉方式通过)。
现代有轨电车系统的主要技术参数如下:① 运输能力为5 000~12 000人次/h;② 路权形式为开放式或部分封闭;③ 敷设方式以地面为主;④ 设计最高速度为60~70 km/h;⑤ 车辆类型为钢轮钢轨低地板车辆;⑥ 列车最大长度为75 m。
车辆以单车运行为主,车辆基本长度为12.5 m,也可连挂运行,但不宜超过2辆车连挂。当前,车型发展趋势为低地板车厢,车站布置可考虑设在街道两旁人行道上的单侧布局或设在道路中央分隔带上的中央布局,具体选用应与地区规划、周围地形和环境密切配合,形式可灵活多样,站间距离通常不超过1 km。如成都有轨电车蓉2号线,于2018年12月26日开通首开段,2019年12月27日开通非首开段,线路全长39.04 km,共设站42座,为钢轮钢轨制式,采用接触网供电,设计最高速度70 km/h,旅行速度为20 km/h,列车一共有5节“模块”,每小时运力可以达到7 000人,如图1-42所示。
图1-42 成都有轨电车蓉2号线
现代有轨电车运行可靠、舒适、节能、环保等特点,且其技术特性已与轻轨基本无异,如今很多地方也开始在城市中改建或新增现代有轨电车线路,如法国斯特拉斯堡、瑞士日内瓦、西班牙巴塞罗那以及我国的大连、天津、上海、成都、深圳等城市。现代有轨电车作为城市新兴的一种先进的公交方式,已完成了从传统到现代化的转变,在世界范围被普遍推广。
(五)磁浮系统
1.磁浮列车发展概述
磁悬浮列车是一种靠磁悬浮力来推动的列车,它通过电磁力实现列车与轨道之间的无接触的悬浮和导向,再利用直线电机产生的电磁力牵引列车运行。由于其轨道的磁力使之悬浮在空中,车厢不需要车轮、车轴、齿轮传动机构和架空输电线网,行走时不似其他列车需要接触地面,只受来自空气的阻力,减少了摩擦力,从而实现高速行驶。高速磁悬浮列车的速度可达500 km/h以上,中低速磁悬浮列车的速度则多数在100~200 km/h。
1922年,德国工程师赫尔曼·肯佩尔(Hermann Kemper)提出了电磁悬浮原理,继而申请了专利,如图1-43(a)所示。20世纪70年代以后,随着工业化国家经济实力不断增强,为提高交通运输能力以适应其经济发展和民生的需要,德国、日本、美国等国家相继开展了磁悬浮运输系统的研发。
图1-43 磁浮系统
我国第一辆磁悬浮列车(购买自德国)于2003年1月开始在上海磁浮线上运行。2015年10月中国首条国产磁悬浮线路长沙磁浮线成功试跑。2016年5月6日,中国首条具有完全自主知识产权的中低速磁悬浮商业运营示范线—长沙磁浮快线开通试运营,该线路也是世界上最长的中低速磁浮运营线。由中车株机公司牵头研制的时速100 km长沙磁浮快线列车上线运营,被业界称为中国商用磁浮1.0版列车。商用磁浮1.0版列车较适用于城区。
2018年6月,中国首列商用磁浮2.0版列车在中车株洲电力机车有限公司上线。2.0版列车设计时速提升到了160 km,并采用三节编组,最大载客500人。此外,车辆牵引功率提升了30%,悬浮能力提升6 t。商用磁浮2.0版列车适用于中心城市到卫星城之间的交通。
2019年5月23日10时50分,中国时速600 km高速磁浮试验样车在青岛上线。这标志着中国在高速磁浮技术领域实现重大突破。
我国目前有两条正式运营的中低速磁浮线路,一条在建线路。一条线路是长沙磁浮快线,于2016年5月6日开通运营,是中国首条拥有完全自主知识产权的中低速磁浮铁路。线路全长18.55 km,全程高架敷设;设车站3座,预留车站2座;列车采用3节编组,设计最高速度为100 km/h,如图1-43(b)所示。北京地铁S1线,又称北京磁浮线,于2017年12月30日开通运营,线路全长10.2 km,共设置8座车站,全为高架站;采用标准B型列车,列车采用6节编组,设计最高速度为120 km/h。另外,清远磁浮旅游专线(在建),于2017年12月29日开工建设,线路全长38.5 km,初期工程线路长8.14 km,设4站(高架站),采用3辆编组,并可实现“3+3”编组混跑,设计最高速度为120 km/h;该线路首列车于2020年12月15日正式上线,预计2021年投入运营。
2.磁浮列车的技术类型
目前,磁浮系统主要有两种基本类型,一种是高速磁悬浮列车,其最高速度可达每小时500 km以上,另一种是中低速磁悬浮列车,其运行速度多数在100~200 km/h。
高速磁浮列车的主要技术参数为:① 端车车辆长度27.0 m,中车车辆长度24.8 m;车辆宽度3.7 m;车辆高度4.2 m。② 车辆的定员标准一般按座位数来确定:端车120人,中车144人,不考虑站立定员。③ 线路最小半径不宜小于350 m,线路坡度不大于100%,最高行车速度不大于500 km/h。(www.xing528.com)
高速磁浮系统由于行车速度很高,通常较适用于站间距离不小于30 km的城市之间远程线路客运交通。
高速磁浮系统的列车编组,通常由5~10辆组成,列车长度在130~260 m左右,要求线路有较长的站台相匹配。
中低速磁浮车辆的主要技术参数为:① 车辆长度为12~15 m,车辆宽度约为2.6 m,车辆高度约为3.2 m。② 列车载客定员:4辆编组约为320~480人,6辆编组约为480~720人,运输能力为10 000~30 000人次/h。③ 路权形式为全封闭。④ 敷设方式以高架为主。⑤ 设计最高速度为80~200 km/h。⑥ 车辆类型为短定子直线异步电机磁浮车辆、长定子直线同步电机磁浮车辆。⑦ 列车最大长度为120 m。
中低速磁浮系统由于行车速度相对较低,较适用于城市区域内站间距大于1 km的中、短程客运交通线路。
中低速磁浮系统的列车编组,通常由4~10辆组成,列车长度在60~150 m,要求线路有较长的站台相匹配。
磁浮列车适用于城市人口超过200万的特大城市,是重大客流集散区域或城市群市际之间较理想的直达客运交通,也是中运量轨道运输系统的一种先进技术客运方式,对客运能力1.5~3.0万人次/h的中、远程交通线路较为适用。
3.磁浮列车的特点
磁浮列车的优点:速度快、可靠性大、维修简便、成本低,其能源消耗仅是汽车的1/2、飞机的1/4、无污染,是一种名副其实的绿色交通工具。
(1)速度快。高速磁浮列车速度可达到430~550 km/h,在1 000 km左右的中程和远程线路上,乘坐高速磁浮列车旅行所耗用的时间比乘坐飞机所用的总旅行时间要少,填补了高速铁路与航空运输之间的速度断档。
(2)选线灵活。磁浮铁路利用电磁作用来实现车辆的起动、制动以及走行,不受轮轨黏着限制,理论上限制坡度可以达到100‰。磁浮铁路由于不存在轮轨接触,不会脱轨,也不会对轨道造成磨耗,因而可以采用较大的超高值,从而实现小半径曲线。
(3)对环境影响较小。磁浮铁路通过无接触方式实现支承、导向、起动、制动和供电,避免了车轨界面的接触,不产生机械噪声。在相同速度下,磁浮铁路的噪声比轮轨铁路噪声要低得多。例如,磁悬浮列车以每小时300 km行驶时,是火车每小时行驶160 km所发出噪音的一半。磁浮铁路的强磁场存在于车辆与线路界面的间隙处,对人体的影响来自从间隙处泄漏的磁通量。电磁悬浮系统由于间隙很小,且磁力线通过间隙闭合,故磁通的泄漏量很少,与地球磁场相当,远低于家用电器,电磁污染强度非常低。
(4)安全性能好。高速磁浮列车和轨道梁之间相互抱合,即使较大的超高速也不会发生脱轨。先进的运行控制系统能够保证每一段长定子范围内只有一列车运行,防止了列车相撞和追尾事故的发生。冗余措施能保证在外部电网发生故障时,列车能借助自身动能,在安全制动模式下行驶到下一车站或辅助停车区。
(5)能耗较低。磁浮列车无接触运行,使用现代的大功率电力电子技术,驱动、导向和车上供电均采用了先进的节能技术,在相同速度下,磁浮铁路是低能耗的。在相同运行速度条件下,磁悬浮列车每个座席每千米所消耗的能源为飞机的1/3,高速火车的2/3。随着列车速度提高,能耗主要用于克服空气阻力做功。
磁悬浮列车虽然具有很多的优点,但世界上只有日本东部丘陵线(爱知高速交通磁浮铁路路线)、上海磁浮列车示范运营线、韩国仁川机场磁悬浮线和长沙磁浮快线几条线路真正投入商业运营。磁悬浮列车要想像现今的普通轮轨式铁路那般成为民众日常交通工具,似乎还遥遥无期。那么,究竟是什么原因呢?
首先是安全方面。由于磁悬浮系统必须辅之以电磁力完成悬浮、导向和驱动,因此必须考虑在断电情况下列车的安全问题。其次,在高速状态下运行时,列车的稳定性和可靠性也需要长期的实际检验。最后,则是建造时的技术难题。由于列车在运行时需要以特定高度悬浮,因此对线路的平整度、路基下沉量等的要求都很高。甚至还需考虑如何避免强磁场对人体及环境的影响。
即使有解决以上技术难题的手段,但是又牵涉投入耗资的问题。上海段约30 km的线路设计投资为1000亿元人民币,而德国的两条线路,一条长36.8 km,将耗资约26亿欧元;另一条长度78.9 km,则将耗资32亿欧元(1欧元约等于8元人民币)。实际施工中,根据地形、路面及设计运送能力的不同,当然造价也会相差较大。但无论如何,每千米的路线至少需要8亿元人民币的投资,也就是说,1厘米线路就需要花费8 000元来修建。
(六)自动导向轨道系统
自动导向轨道系统,又可以称作自动旅客捷运系统(APM),是一种无人自动驾驶、立体交叉的大众运输系统,集合了多种传统城市轨道交通工具特点,其主要特征是列车的微型化。属于胶轮-导轨系统,一般多用于高架线上。走行轮为胶轮,走行在桥梁面上,起支承作用。导向轮也是胶轮,依靠导向板或导向槽对车辆起导向和稳定作用。为了控制车辆轴重,保障胶轮运行安全,故采用小车辆、短列车,自动导向。采用全自动无人驾驶控制模式,列车没有单独司机室,两端设置为宽敞明亮的玻璃,旅客观光体验较好。
自动导向轨道系统适用于城市机场专用线或城市中客流相对集中的点对点运营线路,必要时,中间可设少量停靠站。
自动导向轨道系统的主要技术参数如下:① 运输能力5 000~20 000人次/h;② 路权形式为全封闭;③ 敷设方式以高架为主;④ 设计最高速度为60~80 km/h;⑤ 车辆类型为自导向轨道车辆;⑥ 列车最大长度为75 m。
自导向轨道车辆,车辆定员标准按车厢座位数设定,定员约70~90人,车辆轴重不超过9 t。自动导向轨道系统的车辆采用脚轮导向车,车辆宽度2.6 m或2.7 m,车辆长度7.6~8.6 m,一般采用2~6节编组,供电制式为DC 750 V或DC 1 500 V。
目前,国内采用自动导向轨道系统的有北京首都国际机场旅客捷运系统、广州机场APM线和上海地铁浦江线。北京首都国际机场旅客捷运系统是我国第一条无人驾驶APM线,于2008年2月开通运营,往返于北京首都国际机场3号航站楼南北两座建筑(T3C和T3E)之间,行车路线单程长2 080 m,设置3座车站;采用胶轮2节编组列车;设计最高时速60 km/h。
广州机场APM线,全称广州市珠江新城核心区市政交通项目旅客自动输送系统,于2010年11月8日开通运营,是广州地铁首条、内地第二条建成运营的自动导向轨道系统线路。全长3.94 km,全部为地下线;共设置9座车站,全部为地下车站;采用胶轮2节编组列车;设计最高时速60 km/h,如图1-44(a)所示。
图1-44 自动导向轨道系统
上海地铁浦江线是上海建成运营的首条APM轨道交通线(即全自动旅客捷运系统),于2018年3月开通试运营,全长6.644 km,采用全高架敷设方式;共设高架车站6座;列车采用胶轮APM300型列车、4节编组;设计最高时速80 km/h,全自动驾驶,如图1-44(b)所示。
(七)市域快速轨道系统
市域快速轨道系统是指采用钢轮钢轨体系的市域轨道交通系统,是一种大运量的轨道运输系统,运输能力应不小于1万人次/h,客运量可达20~45万人次/日(一般不采用高峰小时客运量的概念)。
市郊快速轨道系统起源于城市间的铁路运输,主要为区域内重大经济区之间的长距离通勤者提供运输服务,服务于城市与郊区、中心城市与卫星城、重点城镇间等,服务范围一般在100 km之内。特点是装备重型化、速度较高。
市域快速轨道系统的主要技术参数如下:① 运输能力≥10 000人次/h;② 路权形式为全封闭;③ 敷设方式以地上为主;④ 设计最高速度为120~200 km/h;⑤ 车辆类型为市域A、市域As、市域B、市域D型车辆;⑥ 列车最大长度为185 m。
市域快速轨道列车当采用钢轮钢轨体系时,标准轨距亦为1 435 mm,由于线路较长,站间距相应较大,必要时可不设中间车站,因而可选用快速专用车辆,每节车辆定员80~118,每列车编组车厢节数为8~10节,每小时单向最大运输能力30 000人以上,最小运行间隔为5 min。
目前,我国已开通运营的市域快轨约805.70 km。如重庆轨道交通5号线,运营里程为35.02 km(目前一期北段和一期南段已开通),共设车站22座,其中地下站18座、高架站4座。采用As型列车,车体最大宽度3 m,设计最高速度为100 km/h。初期、近期为5动1拖6辆编组,最大载客量为2 322人;远期为6动1拖7辆编组,最大载客量为2 716人,并预留8辆编组,如图1-45所示。上海地铁16号线,采用市域快轨A型车,设计最高速度为120 km/h。成都地铁18号线,采用市域快轨A型车,设计最高速度为160 km/h。南京地铁S9号线,采用市域快轨B型车,设计最高速度为120 km/h。温州轨道交通S1号线,采用市域快轨D型车,设计最高速度为140 km/h。北京地铁大兴机场线,采用市域快轨D型车,设计最高速度为160 km/h。广州地铁18号线、22号线,采用市域快轨D型车,设计最高速度为160 km/h。
图1-45 重庆轨道交通5号线
(八)电子导向胶轮系统
电子导向胶轮系统指电子控制的导向式胶轮系统。与机械导向式(导轨式)胶轮系统在车辆结构、路轨结构、功能配置等方面均有较大区别。不依赖钢轨(广义铁轨)行驶,一般采用可编组铰接胶轮车辆通过车厢主动协同控制在预定的轨迹线上(一般是道路上)运行,由橡胶车轮主动导向、承载和走行。
电子导向胶轮系统的主要技术参数如下:① 运输能力5 000~12 000人次/h;② 路权形式为开放式或部分封闭;③ 敷设方式以地面为主;④ 设计最高速度为60~70 km/h;⑤ 车辆类型为胶轮车辆;⑥ 列车最大长度为60 m。
智轨列车看似无轨,实则有“轨”,只不过采用了的“虚拟轨道跟随控制”技术,实现智能运行。简单来说,它通过车载各类传感器识别路面虚拟轨道线路,将运行信息传送至列车“大脑”(中央控制单元),根据“大脑”的指令,在保证列车实现牵引、制动、转向等正常动作的同时,能够精准控制列车行驶在既定“虚拟轨迹”上,实现智能运行。
智轨列车长达30多米,是马路上的“巨无霸”,但它却是一个灵活的“胖子”,因为列车采用了多轴转向系统等设计方式,智能对虚拟轨迹进行跟踪控制,使整台列车转弯半径与普通公交车相当,且比普通公交车辆的通道宽度更小,这就解决了超长车身带来的转弯难题。同时,智轨列车采用类似高铁的双车头设计,省却了掉头的麻烦。
与现代有轨电车相比,智轨列车设计最高时速也为70 km,但因为不依赖钢轨行驶,一条运行线的建设周期仅需一年,能快速投入使用。另外,智轨列车还具有轻轨、地铁等轨道列车的零排放、无污染的特点,并支持多种供电方式。由于采用高铁柔性编组的模式,智轨列车还能根据客流变化调节运力,比如采用标准的3节编组时,列车可载客超过300人,5节编组时可载客超过500人,能有效解决普通公交车载客量小的缺陷,大大提高运输能力。
宜宾智轨T1线于2019年6月10日开通运营一期工程,于2019年12月5日开通运营二期工程。线路全长17.7 km,其中主线16.1 km、支线1.6 km,设置17个站点。采用新型智轨列车,由中车株洲电力机车研究所有限公司制造,采用3节编组,长31.64 m、宽2.65 m;最小运营转弯半径15 m,最小运营转弯半径下通道宽度3.8 m,双向行驶,最大载客量为307人;满载重量51 t,车辆设计最高时速70 km/h,使用寿命25年,如图1-46所示。
图1-46 宜宾智轨T1线
图1-47 上海临港新片区中运量T1线
上海临港新片区中运量T1线,于2021年1月1日在滴水湖站正式发车开始测试运营。中运量T1示范线全长21.7 km,目前,滴水湖站至水华路折返站8.2 km,于2021年6月份将完成全线通车。采用新一代清洁能源轨道电车,车身长度30 m,车辆最高运营速度达70 km/h,3编组单列车最大载客可达302人。该车是世界上自主研制的首列数字轨道胶轮电车。列车采用了电磁导向虚拟轨道技术,使车辆定位更精准,实现车辆的横向和纵向控制,更加安全可靠;车辆轴重7 t,道路适应性强,路面改造少;采用超级电容,单程续航超30 km,更加绿色环保、高效节能。
(九)导轨式胶轮系统
导轨式胶轮系统是随着新技术的发展涌现出来的新的轨道交通方式,以高架敷设为主,是基于传统胶轮导轨系统进行小型化研发而产生的新型的低运能胶轮导轨轨道交通系统。从支持国家自主创新、产业发展,并考虑到产品具有新能源汽车技术和低运能等特点,将此类系统单独分类。
导轨式胶轮系统的主要技术参数如下:① 运输能力5 000~12 000人次/h;② 路权形式为全封闭;③ 敷设方式以高架为主;④ 设计最高速度为60~80 km/h;⑤ 车辆类型为胶轮车辆;⑥ 列车最大长度为75 m。
导轨式胶轮系统采用胶轮有轨电车“云巴”,云巴是比亚迪股份有限公司历时7年,投资超100亿元打造的具有独立路权的立体智能交通系统。云巴列车在行驶过程中与行驶面的胶轮接触,建设成本低,建设时间短,舒适便捷、环保、节能、噪音小,爬坡能力强,具有无人驾驶系统和人脸识别等软硬件配置。其高可达、高集约、轻型化、智能化、人性化的特点,使之可广泛应用于超大型城市交通支线和加密线、大中城市主干线、城市综合交通枢纽接驳线、旅游景区观光线、大型活动中心内部环线、老城区及旧城改造交通线等领域。
2019年1月15日,中国城市轨道交通协会印发《比亚迪城轨交通系统调研报告》中城轨〔2019〕002号。该报告指出,比亚迪“云巴”是小运量胶轮有轨电车系统,是现代有轨电车中的一种新系统。此后,深圳市城市轨道交通协会、西安市、湖南省、宁夏等地也发布了胶轮有轨电车地方标准。这些标准的相继发布,标志着比亚迪胶轮有轨电车“云巴”在推广应用过程中有据可依。
2019央视春晚深圳分会场,主持人乘坐比亚迪自主研发的中小运量轨道交通产品──云巴云轨向观众拜年,透过春晚直播镜头,光影交错中的云轨云巴凭借科技动感的线条、简约时尚的配色,外观形似“游龙”,传递出科技引领创新的独特风采。
(重庆)璧山有轨电车(又称为璧山“云巴”)于2019年8月9日开工建设,2021年春节期间,免费开通了一号地铁站、秀湖公园站、秀水湾站、儿童公园站、成渝高铁站5个站点的试乘服务。璧山“云巴”线路正线全长15.4 km,线路起于成渝高铁璧山站,终点位于重庆轨道交通一号线璧山站。正线沿途设车站15座,均为高架车站,平均站间距1 078 m,最大站间距1 685 m,最小站间距656 m。设综合车场1座,控制中心1座,与综合车场合设。车辆近期运行2辆编组,车站按3编组建设实施,远期预留4编组建设条件。时速80 km,采用自动驾驶,为小运量轨道交通;同时采用电能驱动,无污染无废气排放,具有震动和噪音小、爬坡能力强、节能环保等优点,如图1-48所示。
图1-48 重庆璧山有轨电车
2020年5月,(深圳)坪山云巴1号线一期建设工程开工,2021年2月,工程进入全速冲刺阶段,预计年内可实现试运营。线路全长8.7 km,采用高架敷设方式,设站11座,其中换乘站3座。最大站间距1.35 km,最小站间距0.46 km,平均站间距0.81 km。
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