冯爱军|中低运量轨道交通发展的思考

2024-03-07

本文分别从中低运量系统的持续探索、创新技术的发展与应用及低碳、智慧、高质量是出路三部分阐述了对中低运量轨道交通发展的思考。

一、中低运量系统的持续探索

《城市公共交通工程术语标准》(CJJ/T119-2008)将公共交通分为常规公交(<1.0万人次/h)、中运量公交(1-3万人次/h)和大运量公交(>3万人次/h),地铁(轨道交通)属大运量公共交通系统;中低运量轨道交通属于中运量公交。

中低运量的探索过程:

(1)1983年,国家“四部一委”,提出了“轻轨”的概念,意在研究一种介于普通公交和地铁之间的新型轨道交通系统;

(2)“七五”期间,国家设立了“城市轻轨交通系统成套技术”的研究课题;

(3)1995年,北京城建设计研究院与ABB集团公司, 《中国城市ILRT系统标准研究报告》;

(4)“九五”期间,70%低地板轻轨车辆关键技术列为“九五”国家科技计划的重点攻关项目;

(5)2006年起,“十一五”国家科技支撑计划重点项目“新型城市轨道交通技术”,研制成功第一列国产100%低地板轻轨车(此车型随后被称为“有轨电车”);

(6)1999年,大连有轨电车202路在原有轨电车线路上进行现代化改造,大连有轨电车202路改造项目,2018年客运强度为3600人次/公里·日 ;

(7)2002年10月30日开通的长春轻轨3号线,采用六轴铰接式70%低地板车;

(8)2013年8月,沈阳浑南一次成网的有轨电车开通,首次采用100%低地板车;

(9)---至今,技术创新持续进行中……

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中低运量城市轨道交通的主要系统制式包括:轻轨、中低速磁浮、跨座式单轨、悬挂式单轨、自导向轨道系统、有轨电车、导轨式胶轮系统、电子导向胶轮系统。其中,悬挂式单轨系统、自导向轨道系统、导轨式胶轮系统、中低速磁浮系统属于全封闭系统,有轨电车系统、电子导向胶轮系统属于部分封闭或开放式。

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截至2023年底,我国城市轨道交通规模超过一万公里,中运能(轻轨、跨坐式单轨、市域快轨、磁浮交通、自导向)占比17%;低运能(有轨电车、导轨式胶轮、电子导向胶轮、悬挂式单轨)占比7%;对标国际,世界城市轨道交通中低运量系统里程占比约45%,应用城市是地铁的两倍,服务人口多,可借鉴;地铁难以覆盖的区域以及部分中小城市交通拥堵问题日益突出,仅靠地面公共汽(电)车难以解决供需矛盾,亟需构建以中低运量轨道交通为骨干的公共交通体系。

2022年7月7日,住建部会同国家发改委联合印发《“十四五”全国城市基础设施建设规划》,指出Ⅰ型城市应结合实际推进轨道交通主骨架网络建设,并研究利用中低运量轨道交通系统适度加强网络覆盖,尽快形成网络化运营效益;符合条件的Ⅱ型大城市结合城市交通需求,因地制宜推动中低运量轨道交通系统规划建设。

二、创新技术的发展与应用

创新技术主要包括运营模式创新、系统制式创新、车辆技术创新、供电方式创新、弱电集成并与智能交通联动、地面自动驾驶及氢能源利用。

(1)网络化运营,100%低地板车辆应用

浑南有轨电车是全国首个一次性建成成网的有轨电车项目一次成网建成,首次采用100%低地板车的沈阳浑南有轨电车。线网规模为68.9公里,运营里程103公里,共开行6条线路,复线系数为1.49。该项目在国内首次采用100%低地板车辆,采用多线路共线运营模式。

(2)自主研发的超级电容供电方式在有轨电车项目上应用并推广

供电系统采用自主研发、国际首创的无网超级电容供电方式,可满足快启快停、大功率充放电、安全环保的使用要求。广州海珠线是世界首条全线采用超级电容的有轨电车线路,标志着我国率先将超级电容技术应用于有轨电车工程。经多年的运营实践,验证了超级电容的可靠性。截至2022年底,我国采用超级电容供电的线路已经超过300公里,尤其是2010年后新建的线路中,75%采用超级电容,该技术同时推广到国外。

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(3)深度集成的智能控制运营监控系统

青岛城阳有轨电车示范线线路全长8.77公里,设站12座。全部为地面线,采用EPC工程总承包模式建设,首次采用了深度集成的智能控制运营监控系统。该系统对原运营监控各系统功能深度集成、精简设备,降低设备投入,缩短建设周期,优化运营管理流程,精简操作界面,提高管理效率,减少运营维护人员,减少维护时间,降低运营成本。该工程的建设和运营成本在有轨电车项目中最低。

(4)自主研发的导轨式胶轮系统

导轨式胶轮系统采用自主研发的轻量化车体、自动驾驶技术、简洁的道岔装备及控制技术,已成功应用于重庆璧山和长沙大王山云巴运营线路上。

(5)地面虚拟导向技术在电子导向胶轮系统应用

通过非接触式的电子导向方式控制车辆沿着预定路径行驶,根据导向原理的不同,可分为光学导向和磁导航两种。光学导向系统的原理在于,车头的光学摄像头识别涂在路面上的标识线组成的连续轨迹,车载控制系统自动控制车辆沿标识线行驶,无需司机转向操作。在磁导航模式下,磁钉沿车辆预定行驶路径埋设于路面下,安装于车辆下方的磁感应器的不同位置识别到的磁场强度不同,据此判断车辆相对于磁钉的偏移距离,从而调整车辆行驶方向,引导车辆沿预定路径行驶。


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(6)氢能源在城市轨道交通车辆上首次应用

氢能源具有“零排放”、无污染等优势,德国、日本、美国、西班牙等国家已开展将氢能源应用于轨道交通的研究与实践,我国首条商业运营的氢能源有轨电车线路于2019年在佛山市高明区开通,共配车5列。截至2022年底,车辆已累计运行120多万公里,运营状态良好,对氢能源在城市轨道交通的应用进行了有益的探索。

除此之外,氢能源还在电子导向胶轮系统中得到应用,上海临港中运量T2线采用了氢能源数字轨道车辆。

三、低碳、智慧、高质量是出路

截至2022年底,中国内地开通运营低运能系统线路48条、共计708.2公里,占城轨总运营里程的第三位,部分城市和线路在地方公共交通中发挥了重要作用。低运能系统建设和运营过程中也暴露出的一些问题:(1)部分线路规划不合理、客流长期低迷;(2)个别项目技术引进不成熟;(3)制式多样、技术规格不统一;(4)标准不能满足发展需求;(5)在绿色智慧城轨方面,未能充分发挥低运能系统绿色低碳优势。

国家也出台了相应的政策:

(1)《固定资产投资项目节能审查办法》国家发改委令2023年2号

国家发改委审批的项目:建设单位在报送可行性研究报告前,需取得省级节能审查机关出具的节能审查意见;国家发改委核准的项目,建设单位需在开工前取得省级节能审查机关出具的节能审查意见。建设单位应编制节能报告。应在节能报告中分析项目实施对所在地完成节能目标任务的影响:核算碳排放量,碳排放强度指标,提出降碳措施,分析项目碳排放情况对所在地完成降碳目标任务的影响。节能审查机关受理节能报告;应委托具备技术能力的机构进行评审,出具审查意见。节能主管部门强化节能审查事中事后监管。未按规定的行政处罚。

(2)《政府投资项目可行性研究报告大纲》

预测并核算项目年度碳排放总量、主要产品碳排放强度,提出项目碳排放控制方案,明确拟采取减少碳排放的路径与方式,分析项目对所在地区碳达峰碳中和目标实现的影响。

(3)交运发(2023)144号 《关于推进城市公共交通健康可持续发展的若干意见》

规划引领、用地保障;改善设施条件;服务提质增效;用地综合开发;完善政策支持。

(4)国办函(2023)115号 《关于实施政府和社会资本合作新机制的指导意见》

支持民营资本参与低运量轨道交通建设,聚焦使用者付费项目;民营企业股权占比原则上不低于35%的项目—低运量轨道交通项目;智慧交通项目。

(5)发改环资(2023)1529号文 《关于加快建立产品碳足迹管理体系的意见》

建立碳足迹数据库;产品碳标识认证制度;碳足迹核算标准;鼓励先行先试。

地面公交是公共交通网络的核心,地面公交是改善交通的最简单、最便宜、最快捷的方式,是缓解地面交通拥堵的主要手段,也是是实施净零碳排放和推动绿色转型两个优先发展战略的关键。根据相关研究资料,有轨电车地面车站每平米的碳排放仅为地铁车站的12.5%,区间碳排放仅为地铁的20-30%。

电子导向胶轮系统采用了虚拟轨道,主要体现为:株洲智轨与公交共走廊采用灌注式半柔性路面;宜宾城市客运主通道成网建设和运营;盐城利用高架桥线下空间与BRT共走廊,由此,出行分担率由2019年的17.3%提升至2021年的22.6%,平均车速由17.4公里/小时上升至22公里/小时,平均候车时间较之前降低30%,运力提升200%。后续,要继续探索自动驾驶;磁钉导向、云巴全自动驾驶;搭建全国统一的数据平台;建立系统标准化体系;统型车辆标准化——统一车辆尺寸、型号系列化。

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图:行业相关标准

缺乏行业标准,团标不均衡

关键技术标准:各制式影响可持续发展的关键技术标准;

(1)有轨电车—重新审视现有标准的适用性及与国行标的匹配,-绿色城轨;

(2)导轨式胶轮系统—创新技术与产品,团标—国、行标的升级,-中华城轨;

(3)电子导向胶轮系统—车辆统型,虚拟导向,-智慧城轨;

(4)悬挂式单轨系统--车辆统型,通用技术标准

通过科学评价选择系统制式:

2020年协会课题:低运量轨道交通系统技术发展分析及应用研究,课题组提出了全过程、可优化的评价指标体系。其中包括4个一级指标,分别为项目建设条件、技术条件、建设管理运营组织和财务及经济性;将一级指标细化分解为16个二级评价指标;将16个二级指标分别分解为56个三级评价指标,三级指标可定量或定性反映二级指标的内涵条件。通过问卷调查,得出了指标权重。

文:冯爱军

中国城市轨道交通协会低运能分会副会长、中国土木工程学会轨道交通分会副理事长、北京城建设计发展集团首席顾问专家

中国城市轨道交通协会低运能分会:开展行业调研,聚焦低运能系统全生命周期发展,推动科学规划、自主创新、低碳建设、装备认证、高效运营、标准统一、数据统计等工作,发挥协会智库作用。在立项审批、规划设计、成本控制、标准制定、评审评价、示范工程、技能大赛等方面予以更多的指导,以期推动低运能系统的高质量发展。








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