城市轨道交通的分类和技术特性-全面解析

（一）城市轨道交通的定义

采用专用轨道导向运行的城市公共客运交通系统，统称为城市轨道交通。城市轨道交通的定义有两个层面的含义：

（1）它是城市公共客运交通系统组成部分。城市客运交通可分为个体交通和公共交通。自行车、摩托车、小汽车等属于个体客运交通方式；公共汽车、公共电车、城市轨道交通等属于公共客运交通方式。城市轨道交通是城市公共客运交通的类型之一。

（2）采用专用的轨道导向运行。构成城市轨道交通的各个类别有一个共同的特点，就是由专用的“轨道”来导向。这种轨道包括我们很熟悉的钢轮钢轨，也包括其他形式的“轨道”。

（二）城市轨道交通的分类

主要可以从以下几个方面进行分类：运营范围，运输能力，路权，敷设方式，支撑和导向方式，牵引方式。

1.按运营范围分类

城市轨道交通按照在城市不同区域的运营范围划分，主要可以分为以下四类：

（1）市区轨道交通：服务范围以城区为主的城市轨道交通系统，如地铁、轻轨一般都属于此类。

（2）市域轨道交通：服务范围覆盖城市市域范围的轨道交通系统。这类系统在各国的名称不尽相同，如法国巴黎的HER线、德国的、美国的区域快速轨道交通等。

（3）市郊铁路：主要服务于城市市域和邻近地区，服务区域涉及两个或多个行政区。

（4）通勤铁路：主要服务于大城市周围的卫星城与中心城之间。

2.按运输能力分类

运输能力是指城市轨道交通系统单位时间内单向输送能力，通常以单向小时断面运输量表示。我国现行的《城市轨道交通工程项目建设标准》（建标　104—2008）和《城市公共交通分类标准》CJJ/T 114—2007把城市轨道交通按系统运输能力划分为高运量、大运量、中运量和低运量四个量级。

（1）高运量系统：单向运输能力为4.5万～7万人次/h。

（2）大运量系统：单向运输能力为2.5万～5万人次/h。

（3）中运量系统：单向运输能力为1万～3万人次/h。

（4）低运量系统：单向运输能力为0.6万～1万人次/h。

对于不同运能等级的城市轨道交通系统，需要在线路的路权、敷设方式、车辆选型和编组、信号等机电设备配置等方面与之匹配。

3.按路权分类

城市轨道交通的路权可分为三种类型：

（1）全封闭系统：与其他交通方式完全隔离，不受其他交通方式的干扰，具有独立路权，地铁就属于此类。

（2）不封闭系统：也称开放式系统，不实行物理上的封闭，轨道交通与路面交通混合行驶，在交叉口遵循道路交通信号或享有一定的优先权，有轨电车就属于此类。

（3）部分封闭系统：一般在线路区间采用物理措施与其他交通方式隔离，在全部交叉口或部分交叉口与其他交通方式混行，在交叉口设置城市轨道交通优先信号，轻轨系统中就有此类。

4.按敷设方式分类

城市轨道交通按照线路的敷设方式可以划分为以下三类：

（1）地下线：线路在地下隧道内设置。最早的城市轨道交通系统的线路是设置在地下的，所以称为地下铁道，简称地铁。

（2）地面线：线路设置在地面上。

（3）高架线：线路设置在高架桥上。

5.按支撑和导向方式分类

城市轨道交通按照支撑和导向方式可以划分为钢轮钢轨系统、胶轮导轨系统和磁浮系统三类：

（1）钢轮钢轨系统：导向轮与支承轮合一。车辆为电力牵引的钢轮走行系统，轨道采用钢轨为车辆支承和导向，能敷设在地面、隧道、高架桥上，承载能力大，适用范围广。如北京地铁1号线、2号线等。

（2）胶轮导轨系统：导向轮与支承轮分设，线路一般设置在高架桥上。胶轮导轨系统的走行轮为胶轮，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。如重庆的跨座式单轨系统。

（3）磁浮系统：无接触的电磁悬浮（支撑）、导向。磁浮系统与传统的钢轮钢轨系统有着本质的区别，是一种新兴的客运系统。磁浮系统按速度划分，可分为高速磁浮与中低速磁浮两类。

6.按牵引方式分类

城市轨道交通按照牵引方式可分为旋转电机牵引系统和直线电机牵引系统两类。

（1）旋转电机牵引系统：采用旋转电机作为车辆的驱动力，利用轮轨之间的黏着力（摩擦力）驱动车辆行驶。

（2）直线电机牵引系统：采用直线电机作为车辆的驱动力，利用磁场的作用，驱动车辆运行，属于非黏着驱动系统。

7.城市公共交通走廊层级划分

按《城市综合交通体系规划标准》GB/T 51328—2018，各层级城市公共交通走廊客流特征应符合表2-14的规定。

表2-14　城市公共交通走廊层级划分

历年真题

1.根据《城市综合交通体系规划标准》，下列关于城市中运量公共交通走廊高峰小时单向客流，正确的是（　）。［2019-11］、［2011-25］

A.大于4万人次/h B.3万～4万人次/h

C.1万～3万人次/h D.小于1万人次/h

【答案】C

【解析】《城市综合交通体系规划标准》GB/T 51328—2018第9.1.3条：城市中运量公共交通走廊高峰小时单向客流1万～3万人次/h。

2.单向运输能力为2.5万～5万人次/h，按《城市公共交通分类标准》属于（　）。［2019-19］

A.高运量系统　B.大运量系统　C.中运量系统　D.低运量系统

【答案】B

【解析】按《城市公共交通分类标准》CJJ/T 114—2007的规定：①高运量系统：单向运输能力为4.5万～7万人次/h；②大运量系统：单向运输能力为2.5万～5万人次/h；③中运量系统：单向运输能力为1万～3万人次/h；④低运量系统：单向运输能力为0.6万～1万次/h。

（三）城市轨道交通系统的技术特征

1.地铁系统

采用全封闭线路、专用轨道、专用信号、独立运营的大运量城市轨道交通系统。单向高峰小时客运能力在2.5万人次以上，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。地铁系统的主要特点归纳如下：

（1）主要服务于市区，一般适用于特大城市的骨干线路。

（2）单向运输能力在2.5万人次/h以上。按照客运能力划分，又可分为高运量地铁和大运量地铁。高运量地铁的单向运输能力为4.5万～7万人次/h；大运量地铁的单向运输能力为2.5万～5万人次/h。

（3）采用全封闭线路，独立专用路权。

（4）采用钢轮钢轨支撑和导向，旋转电机或直线电机牵引。

2.轻轨系统

轻轨是采用全封闭或部分封闭的线路、专用的轨道，以独立运营为主的中运量城市轨道交通系统。在部分封闭线路的平交路口采用“轻轨列车优先通过”的信号，单向高峰小时最大客运能力在1万～3万人次，线路一般设在地面上、高架桥上或地下的隧道内。(www.xing528.com)

轻轨系统是城市轨道交通中最难定义的系统之一。一般认为，轻轨系统是在传统的有轨电车系统基础上，利用现代技术进行改造后形成的轨道交通系统。主要技术特征如下：

（1）主要服务于市区，一般适用于特大城市的辅助线路或大城市的骨干线路。

（2）单向运输能力一般为1万～3万人次/h。

（3）采用全封闭线路或部分封闭线路，基本为独立路权。一般设置在地面或高架桥上，有时也设置在地下隧道内。

（4）采用钢轮钢轨支撑和导向，旋转电机或直线电机牵引。我国内地采用旋转电机牵引的轻轨车辆为C型车，采用直线电机牵引的地铁车辆为LC型车。

3.单轨系统

单轨系统是一种车辆与特制的轨道梁组合成一体运行的中低运量胶轮-导轨系统。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两种：一种是车辆骑跨在轨道梁上运行，称为跨座式单轨系统；另一种是车辆悬挂在轨道梁上运行，称为悬挂式单轨系统。胶轮-导轨系统中，无论是哪种车型，其相同的特点是车辆分设走行轮和导向轮。

单轨系统的主要技术特征如下：

（1）单轨主要适用于：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。

（2）单向运输能力在1万～3万人次/h。车辆因采用胶轮，车轮的承载能力受到限制，橡胶轮的轴载仅是钢轮的40%～50%，载客能力低。

（3）采用全封闭线路，与其他交通方式完全隔离，独立路权。对复杂地形有较好的适应性，选线容易。

（4）车体在走行轨上面（跨座式）或下面（悬挂式），通过主轮支承，水平导向轮起导向和稳定作用，车辆分设走行轮，导向轮，并采用胶轮，受力分散，走行噪声低。主要采用旋转电机牵引，目前也出现了由直线电机牵引的单轨系统（如莫斯科单轨系统）。

4.有轨电车

有轨电车是一种低运量的城市轨道交通，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，根据道路条件，可分为两种情况：

（1）混合车道、全开放型的路面有轨电车。路面有轨电车是低运量、低速度、短运距、无专用信号、无专用隔离道路权，采用钢轮钢轨体系的城市轨道交通系统。轨道全部敷设在路面、与路面平齐，该轨道虽然由有轨电车专用，但无专用路权，因此其他车辆可进其道而行驶，故被称为混合道。

（2）局部隔离、新型有轨电车。这是在路面有轨电车基础上发展起来的新型有轨电车，车辆新颖，性能改进，对轨道结构进行改良。有条件的地段，可在局部路段封闭隔离，实现局部路权专用，但占全线比例较小。在横向通过城市道路的平面交叉处，仍设置平交道口，但采用优先通行信号，旅行速度略有提高，约为15～18km/h。

5.磁浮系统

磁浮系统主要有两种基本类型：一种是高速磁悬浮系统，另一种是中低速磁悬浮系统。

高速磁浮线路最小半径不宜小于350m；线路坡度不大于100‰；最高行车速度不大于500km/h。高速磁浮系统由于行车速度很高，通常用于城市之间远程客运。

中低速磁浮线路半径不小于50m；线路坡度不大于70‰；最高行车速度不大于100km/h。中低速磁浮系统由于行车速度相对较低，对于城市区域内站间距大于1km的中、短程客运交通线路较为适宜。中低速磁浮磁悬浮系统的主要特征包括：

（1）曲线和道岔性能与单轨等新交通系统相近。

（2）噪声小，轨道的维护费用少。

（3）车辆载荷平均分布、车身较轻，桥梁等构造建筑的费用相应减少。

（4）车辆费用较高。

（5）属于中运量系统，在我国《城市公共交通分类标准》CJJ/T 114—2007中，中低速磁浮系统的运输能力为1.5万～3.0万人次/h。

磁浮系统在世界上还处于新兴技术发展阶段，在城市轨道交通领域的应用经验，还需不断总结。

6.自动导向轨道系统

自动导向轨道系统属于胶轮-导轨系统，一般用在高架线上为多。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，保证胶轮运行安全，故采用小车辆、短列车自动导向，具有代表性的有日本的自动导向系统（简称AGT系统）。

按照专用导向轨的位置，AGT系统可以分为三种形式，一是轨道中央引导方式；二是侧向引导方式；三是中央引导和侧向引导方式的混合。AGT系统的特点是：①车辆小型化，重量轻，高架桥可采用薄型结构梁，降低建设成本；②可实现无人驾驶，但载客量小，初期成本较高；③适用于在大坡度线路上运行；④噪声低；⑤轮胎走行部分的路面的耐磨性和可维修性问题有待研究解决。

7.市域快速轨道系统

市域快速轨道系统适用于城市区域内重大经济区之间中长距离的客运交通。

市域快速轨道系统主要在地面或高架桥上运行，必要时也可设置在地下隧道内。市域快速轨道系统的制式并没有特别的限定，可以根据线路的功能定位、沿线的土地利用规划、自然条件、环境保护等综合确定。

市域快速轨道系统可以采用钢轮钢轨系统，也可以采用磁浮系统；可以采用地铁或轻轨车辆，也可以根据速度或运营的要求采用专用车辆。

历年真题

1.城市轨道交通按最大运输能力由大到小的排序，下列哪项是正确的？（　）［2018-24］

A.地铁系统、轻轨系统、有轨电车　B.地铁系统、有轨电车、轻轨系统

C.磁浮系统、地铁系统、有轨电车　D.磁浮系统、有轨电车、地铁系统

【答案】A

【解析】城市轨道交通按最大运输能力由大到小排序为地铁系统、轻轨系统、有轨电车。

2.下列哪些选项属于有轨电车系统的特征？（　）［2017-89］

A.属于中运量轨道交通　B.轨道主要敷设在城市道路路面上

C.可以与其他道路交通混合运行　D.与城市道路交叉时采用立体交叉

E.线路可以采取封闭隔离

【答案】BCE

【解析】有轨电车按运输能力分类，属于低运量轨道交通系统，按路权分类属于不封闭系统，也称开放系统，路权不实行物理上的封闭，轨道交通与路面交通混合行驶，在交叉口遵循道路交通信号或享有一定的优先权。

3.下列哪些项属于中低速磁浮系统的特征？（　）［2014-89］

A.车辆荷载相对均衡　B.噪声较大

C.轨道的维护费用较高　D.车辆费较高

E.属于中运量交通方式

【答案】ADE

【解析】中低速磁浮系统噪声小，轨道的维护费用少，B选项错误。轨道的维护费用较低，C选项错误。

4.下列有关城市有轨电车路权的表述，哪项是正确的？（　）［2013-24］

A.与其他地面交通方式完全隔离

B.在线路区间与其他交通方式隔离，在交叉口混行

C.在交叉口与其他交通方式隔离，在线路区间混行

D.与其他地面交通方式完全混行

【答案】D

【解析】城市轨道交通按路权可分为三种类型：完全封闭系统、不封闭系统、部分封闭系统。不封闭系统也称开放式系统，不实行物理上的封闭，轨道交通与路面交通混合行驶，在交叉口遵循道路交通信号或享有一定的优先权，有轨电车就属于此类。