軌道交通建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)問題的分析與展望

陳學(xué)峰

(中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司,北京 100055)

軌道交通建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)問題的分析與展望

陳學(xué)峰

(中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司,北京 100055)

近年來,我國軌道交通建設(shè)發(fā)展迅猛,對(duì)軌道交通建設(shè)技術(shù)的研究也相當(dāng)廣泛,但如何集中技術(shù)力量,分析、研究并解決建設(shè)中的關(guān)鍵技術(shù)問題,突破技術(shù)瓶頸,系統(tǒng)性提高建設(shè)技術(shù)水平,卻是一個(gè)值得思考的問題。通過對(duì)業(yè)內(nèi)建設(shè)、運(yùn)營、制造、科研等單位的調(diào)研和分析,采取統(tǒng)計(jì)和歸納等方法,并結(jié)合多年來的從業(yè)經(jīng)驗(yàn),提出軌道交通工程建設(shè)中的部分關(guān)鍵技術(shù)問題,包括軌道交通網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展關(guān)鍵模式與對(duì)策、軌道交通系統(tǒng)制式選擇及適用性分析、市郊鐵路與國鐵的協(xié)調(diào)發(fā)展、跨座式單軌新型技術(shù)、軌道交通設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化等13個(gè)方面。

軌道交通；建設(shè)；關(guān)鍵技術(shù)；調(diào)查和分析

1 概述

軌道交通具有運(yùn)能大、耗能低、用地省、速度快及安全、環(huán)保、準(zhǔn)點(diǎn)、舒適、穩(wěn)定等諸多優(yōu)點(diǎn)，是交通系統(tǒng)中效率最高、污染最小的一種交通方式，對(duì)于飽受汽車擁堵和空氣污染影響的大中型城市，軌道交通的地位及其作用更加明顯[1]。因此，近年來，我國軌道交通的建設(shè)，包括鐵路、城際軌道交通及城市軌道交通的建設(shè)，均得到迅猛的發(fā)展。目前國內(nèi)現(xiàn)有18個(gè)城市約2 300 km運(yùn)營線路，獲批的城市已達(dá)38個(gè)，規(guī)劃里程超過6 800 km，預(yù)計(jì)至2015年獲批城市將至40個(gè)，2020年將可能增至50個(gè)，年投資額持續(xù)增加，2012年為2100億元、2013年為2 400億元，2014年突破3 000億元，預(yù)計(jì)在未來的若干年內(nèi)，隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，區(qū)域經(jīng)濟(jì)一體化的進(jìn)一步發(fā)展，其投資規(guī)模還將快速增長。而在鐵路方面，鐵路固定資產(chǎn)投資自2012年以來持續(xù)穩(wěn)定在6 000億元以上，2014年國務(wù)院多次要求加快鐵路投資建設(shè)，投資計(jì)劃經(jīng)多次調(diào)整后更達(dá)8 000億元以上，而鐵路基礎(chǔ)建設(shè)投資始終穩(wěn)定在5 000億左右，可以預(yù)計(jì)在未來的若干年內(nèi)，鐵路建設(shè)投資將持續(xù)處于高位。可見，軌道交通的發(fā)展在我國具有廣闊的前景，調(diào)查和分析軌道交通建設(shè)中面臨的關(guān)鍵技術(shù)問題，突破技術(shù)瓶頸，系統(tǒng)性提高建設(shè)技術(shù)水平，為軌道交通行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，引領(lǐng)軌道交通的技術(shù)創(chuàng)新具有重要意義[2]。

2 軌道交通的分類

從不同的分類角度出發(fā)，如運(yùn)營范圍、系統(tǒng)制式、系統(tǒng)容量、路權(quán)、車輛類型等，可以對(duì)軌道交通進(jìn)行不同性質(zhì)的分類[3]。按線路的運(yùn)營范圍劃分，軌道交通可以分為鐵路、城際軌道交通、城市軌道交通3大類。

(1)鐵路

鐵路一般是連通省與省或更大范圍的軌道交通，其服務(wù)范圍通常較廣。在我國鐵路可進(jìn)一步分為國家鐵路、地方鐵路和專用鐵路。

①國家鐵路：是指由國務(wù)院鐵路主管部門管理的鐵路。由于國家鐵路的性質(zhì)十分重要，因此對(duì)國家鐵路的管理不僅僅是行政管理，而且國家還要求對(duì)國家鐵路實(shí)行高度集中、統(tǒng)一指揮的運(yùn)輸管理體制，這就是把國家鐵路的一部分業(yè)務(wù)管理權(quán)交給了國務(wù)院鐵路主管部門。國家鐵路承擔(dān)著全國54.6%的貨物運(yùn)輸量和36.3%的旅客運(yùn)輸量。

②地方鐵路：地方鐵路是指由地方人民政府管理的鐵路。與國家鐵路相比，所不同的是管理主體的變化，一個(gè)是國務(wù)院鐵路主管部門，一個(gè)是地方人民政府；前者是代表國家，代表的是中央政府的總體經(jīng)濟(jì)利益，后者雖然也是國家的組成部分，但代表的是地方本地區(qū)的經(jīng)濟(jì)利益。地方鐵路主要是由地方自行投資修建或者與其他鐵路聯(lián)合投資修建，擔(dān)負(fù)地方公共旅客、貨物短途運(yùn)輸任務(wù)的鐵路。我國地方鐵路是在建國以后不斷發(fā)展起來的，到2001年底全國共有地方鐵路正線里程已達(dá)4 816.6 km，其中有標(biāo)準(zhǔn)軌(1 435 mm)和窄軌(762 mm)兩種軌距。

③專用鐵路：是指由企業(yè)或者其他單位管理，專為本企業(yè)或者本單位內(nèi)部提供運(yùn)輸服務(wù)的鐵路。專用鐵路的概念也是從管理權(quán)限和管理主體上來劃分的。一般來說，專用鐵路大都是大中型企業(yè)自己投資修建，自備機(jī)車車輛，用來為完成企業(yè)自身運(yùn)輸任務(wù)的鐵路。也有一些軍工企業(yè)、森林管理部門為運(yùn)輸生產(chǎn)需要修建了一些專用鐵路。目前我國共有專用鐵路2 5000多km，其中工礦鐵路13 000多km，森林鐵路9 000多km，其他專用鐵路3 000 km。

(2)城際軌道交通

城際軌道交通屬于軌道交通的一個(gè)新興類別，介于鐵路和城市軌道交通之間，主要用于解決城市與城市之間交通問題。城際軌道交通的發(fā)展將為城市居民在兩個(gè)相鄰城市之間生活和工作提供一種新型交通模式，對(duì)于優(yōu)化城市格局，緩解城鎮(zhèn)密集地區(qū)的交通問題具有重要意義。珠江三角洲、長江三角洲、京津地區(qū)等城市群都規(guī)劃了城際軌道交通，城際軌道交通的發(fā)展將成為改變中國區(qū)域發(fā)展格局的重要方式。

(3)城市軌道交通

城市軌道交通是城市內(nèi)(有別于城際鐵路，但可涵蓋郊區(qū)及城市圈范圍)的公共客運(yùn)服務(wù)，是一種在城市公共客運(yùn)交通中起骨干作用的現(xiàn)代化立體交通系統(tǒng)。具有運(yùn)量大、速度快、安全、準(zhǔn)點(diǎn)、保護(hù)環(huán)境、節(jié)約能源和用地等特點(diǎn)。城市軌道交通又可細(xì)分為市區(qū)軌道交通和市域軌道交通(也稱市域鐵路或市郊鐵路)。

①市區(qū)軌道交通。服務(wù)范圍以中心城區(qū)為主的城市軌道交通系統(tǒng)。城市市區(qū)的地鐵、輕軌都是屬于此類。

②市域軌道交通。也稱市域鐵路或市郊鐵路，將市區(qū)與郊區(qū)，以及城市周圍幾十km甚至更大范圍的遠(yuǎn)郊地區(qū)(衛(wèi)星城鎮(zhèn)或城市圈)連接在一起的鐵路或軌道交通。簡(jiǎn)言之，就是城區(qū)通往郊區(qū)的鐵路。這類交通系統(tǒng)在各國名稱不同，例如法國的RER(Regional Express Railway)、德國的S-Bahn(Stadt Bahn)、美國的區(qū)域快速軌道交通(Regional Rapid Rail Transit)、日本的私鐵(市域范圍內(nèi))等。

3 關(guān)鍵技術(shù)分析與展望

3.1 關(guān)鍵技術(shù)篩選的原則

軌道交通是一個(gè)包含了規(guī)劃、設(shè)計(jì)、勘探、工程建筑、車輛制造、通信信號(hào)、供電、防災(zāi)報(bào)警、給排水、消防、環(huán)控、工程概算、運(yùn)營管理等龐大的產(chǎn)業(yè)鏈，而每一個(gè)鏈條上存在眾多的技術(shù)問題亟待研究解決。以實(shí)際調(diào)研、專家論證、統(tǒng)計(jì)和歸納等技術(shù)分析為手段，梳理上述軌道交通各技術(shù)環(huán)節(jié)的關(guān)鍵問題，提出基于長遠(yuǎn)發(fā)展理念、且應(yīng)重點(diǎn)支持和發(fā)展的軌道交通關(guān)鍵技術(shù)。關(guān)鍵技術(shù)篩選的原則和依據(jù)如下。

3.1.1 軌道交通行業(yè)發(fā)展方向——節(jié)能節(jié)材節(jié)水節(jié)地和綠色環(huán)保

由于資源浪費(fèi)和環(huán)境污染的日益嚴(yán)重，尤其是我國大范圍長時(shí)間高頻率霧霾天氣出現(xiàn)，倒逼我國必須改變當(dāng)前粗放型的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，節(jié)能節(jié)材節(jié)水節(jié)地和綠色環(huán)保是今后各行各業(yè)，尤其是軌道交通行業(yè)的發(fā)展方向。

當(dāng)前，我國軌道交通處在大規(guī)模的建設(shè)時(shí)期，投資規(guī)模宏大，研究軌道交通的節(jié)能節(jié)材節(jié)水節(jié)地和綠色環(huán)保技術(shù)，對(duì)提高我國資源和能源利用效率，保護(hù)生態(tài)環(huán)境具有重要意義。如軌道交通沿線土地開發(fā)與綜合利用可以提高土地利用效率；軌道交通設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化和預(yù)制拼裝技術(shù)可以規(guī)?；?、工廠化生產(chǎn)，節(jié)省材料和能源；城市軌道交通再生制動(dòng)能量吸收利用技術(shù)和電氣化鐵路節(jié)能型變壓器可以節(jié)省能源；城市富水地層地鐵施工中地下水防排及利用可以提高水資源的利用。

3.1.2 科學(xué)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)——信息化、自動(dòng)化、智能化

信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和智能技術(shù)的結(jié)合改造了人類的生產(chǎn)生活方式，提高了人類的生活質(zhì)量。智能技術(shù)與自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展使我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)得到一個(gè)直接從工業(yè)化社會(huì)越過后工業(yè)化社會(huì)而進(jìn)入信息社會(huì)的良好機(jī)遇。信息化、自動(dòng)化、智能化也是科技發(fā)展的必然趨勢(shì)。因此，研究軌道交通行業(yè)的信息化和自動(dòng)化技術(shù)，如城市軌道交通全自動(dòng)無人駕駛信號(hào)關(guān)鍵技術(shù)、軌排自動(dòng)化調(diào)整系統(tǒng)、城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)綜合調(diào)度指揮自動(dòng)化，有助于提高我國科技水平。

3.2 關(guān)鍵技術(shù)分析

3.2.1 軌道交通網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展關(guān)鍵模式與對(duì)策研究

開展軌道交通網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展關(guān)鍵模式與對(duì)策研究，有利于通過科學(xué)規(guī)劃、建設(shè)資源共享、互聯(lián)互通、統(tǒng)籌管理等手段，實(shí)現(xiàn)安全、可靠、高效運(yùn)營的軌道交通網(wǎng)絡(luò)，達(dá)到網(wǎng)絡(luò)資源利用的最優(yōu)化和效益的最大化[4，5]。

北京市自1969年建成第一條地鐵線路以來，軌道交通建設(shè)取得了長足發(fā)展，截止到2013年底，建成運(yùn)營線路17條，運(yùn)營里程465 km，城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)基本形態(tài)已經(jīng)形成。從運(yùn)營效果看，2013年軌道交通客運(yùn)總量32.1億人次，日均客運(yùn)量穩(wěn)定在1 000萬人次左右，成為國內(nèi)客運(yùn)量最高的城軌網(wǎng)絡(luò)。從軌道交通對(duì)城市綜合交通的貢獻(xiàn)看，2013年公共交通出行比例達(dá)到46%，軌道交通占公共交通方式的比例達(dá)到44.8%，軌道交通出行比例占機(jī)動(dòng)出行比例達(dá)20.6%，軌道交通已成為公共交通的骨干。目前，北京市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展仍然存在諸多問題，主要體現(xiàn)在規(guī)劃、運(yùn)營、維修等多個(gè)方面。因此，開展軌道交通網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展關(guān)鍵模式與對(duì)策研究，提高軌道交通的運(yùn)營效率，對(duì)于北京、上海等超大型城市具有重要意義。

3.2.2 軌道交通系統(tǒng)制式選擇及適用性分析

目前國內(nèi)對(duì)地鐵、輕軌、現(xiàn)代有軌電車等軌道交通產(chǎn)品有成熟的實(shí)際運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)，上海浦東機(jī)場(chǎng)有高速磁懸浮的商業(yè)運(yùn)營線路，積累了豐富的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。隨著近年軌道交通建設(shè)的高速發(fā)展，更多的軌道交通制式可適應(yīng)不同層次的軌道交通需求，其中包括輕型跨座式單軌、中低速磁浮、市域鐵路、懸掛式單軌等，新型軌道交通概念的提出豐富了軌道交通系統(tǒng)制式。合理選取軌道交通制式可完善城市軌道交通線網(wǎng)，構(gòu)建多層次的軌道交通體系[6]。

近年來，我國各大城市的軌道交通建設(shè)快速發(fā)展，在規(guī)劃、建設(shè)和運(yùn)營管理方案取得了矚目的成就，許多大城市的骨干線基本形成，但存在地鐵建設(shè)模式單一，結(jié)構(gòu)不合理等一些問題，而且隨著人工成本、材料成本和拆遷成本等的大幅上升，地鐵造價(jià)逐年攀升，因此，合理選取軌道交通制式是軌道交通健康發(fā)展的需要。

3.2.3 市郊鐵路與國鐵的協(xié)調(diào)發(fā)展

據(jù)了解，國外的市郊鐵路占城市軌道交通總里程的比例較大，有的城市高達(dá)80%～90%，國外大城市市郊鐵路線網(wǎng)規(guī)模較大，擁有眾多支線，客運(yùn)量較大。日本東京市的中心區(qū)軌道交通(即地鐵)里程292 km，JR(國鐵改革后成立的公司，承擔(dān)城際干線運(yùn)輸、城內(nèi)運(yùn)輸及貨物運(yùn)輸)約877 km、私鐵(主要承擔(dān)城市內(nèi)部及城郊運(yùn)輸)約1 085 km、合計(jì)2 254 km，市郊鐵路占軌道交通總里程的87%；巴黎的軌道交通系統(tǒng)主要由地鐵與市域快速軌道交通(RER)組成，地鐵服務(wù)于距巴黎中心半徑為6～8 km的范圍，而RER網(wǎng)絡(luò)服務(wù)于距巴黎市區(qū)半徑為40～50 km的范圍；北京僅市郊鐵路S2線南起北京北站，經(jīng)清華園、清河、昌平、南口、八達(dá)嶺至延慶，線路運(yùn)營長度82 km、車站13座，其中辦理市郊列車客運(yùn)作業(yè)的車站有7個(gè)。

目前我國高速鐵路已基本成網(wǎng)，但能盈利的高鐵線路仍十分有限，國鐵的盈利能力不容樂觀；北京市大部分地鐵線路的高峰期能力基本飽和，通過“財(cái)政購買服務(wù)”的模式，北京市郊鐵路運(yùn)輸將是國鐵利潤的新增長點(diǎn)，市郊鐵路+土地開發(fā)的公共交通導(dǎo)向發(fā)展模式應(yīng)是國鐵償還巨額債務(wù)的良方，而城市建設(shè)發(fā)展十分迅猛，想在城市中心區(qū)新建市郊鐵路客運(yùn)站基本上沒有可能，因此，市郊鐵路與國鐵的協(xié)調(diào)發(fā)展是必然的選擇。

3.2.4 跨座式單軌新型技術(shù)研究

跨座式單軌是一種中運(yùn)量(1萬人/h～3萬人/h)的軌道交通系統(tǒng)，車輛采用橡膠輪胎跨行于梁軌合一的軌道梁上，轉(zhuǎn)向架的兩側(cè)有導(dǎo)向輪和穩(wěn)定輪，夾行于軌道梁兩側(cè)。它與傳統(tǒng)地鐵輕軌的主要不同在于其軌道梁、道岔和車輛轉(zhuǎn)向架等方面。軌道梁為預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，梁軌合一，對(duì)列車起承載導(dǎo)向穩(wěn)定作用，精度要求高。道岔采用數(shù)段軌道梁連接或兩段不同線型軌道梁組合而成，可整體移動(dòng)連接不同的線路，完成列車運(yùn)行徑路的改變。車輛轉(zhuǎn)向架無搖枕， 輪胎為無內(nèi)胎鋼絲橡膠輪胎，內(nèi)充氮?dú)?，有鋼制備用輪，并設(shè)有胎壓監(jiān)測(cè)裝置[7，8]。

跨座式單軌投資低、工期短、具有良好的經(jīng)濟(jì)性；噪聲低、振動(dòng)小、景觀效果好，具有良好的環(huán)境適應(yīng)性；并具有較高的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)，還具有爬坡大、轉(zhuǎn)彎半徑小、地形適應(yīng)能力強(qiáng)、占地少等優(yōu)點(diǎn)，是一種優(yōu)良的軌道交通系統(tǒng)。該系統(tǒng)在日本、美國、新加坡、馬來西亞、阿聯(lián)酋、沙特、韓國、巴西等國家的很多城市均有運(yùn)用，已有50年的安全運(yùn)營業(yè)績(jī)，我國重慶市2005年以來相繼開通的軌道交通2號(hào)線、3號(hào)線也采用跨座式單軌交通，自開通以來運(yùn)行良好。國際上跨座式單軌主要有日立、龐巴迪、斯科米、英特敏等技術(shù)體系。其中日立和龐巴迪應(yīng)用較廣，技術(shù)成熟先進(jìn)，日立大型單軌在重慶得以應(yīng)用，龐巴迪單軌也已經(jīng)在國內(nèi)建廠，即將推廣應(yīng)用。

目前，跨座式單軌新型技術(shù)主要研究方向包括提高橋梁跨度、研制新型快速道岔、提高低溫適應(yīng)性、車站建筑布局優(yōu)化及輕量化、檢修疏散通道設(shè)置優(yōu)化等。開展跨座式單軌交通系統(tǒng)新型技術(shù)研究，對(duì)于創(chuàng)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)具有重要意義。

3.2.5 軌道交通設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化研究

軌道交通標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)越來越受到重視，并取得了一些成果，北京、上海、廣州等有著豐富地鐵建設(shè)經(jīng)驗(yàn)的城市為軌道交通建設(shè)形成了一系列標(biāo)準(zhǔn)化理念和規(guī)范化體系，這些標(biāo)準(zhǔn)體系在很大程度上促進(jìn)了標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)發(fā)展。各城市在標(biāo)準(zhǔn)化方面的積累為我國城市軌道交通標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的發(fā)展打下了一些基礎(chǔ)，國內(nèi)參與城軌建設(shè)的幾家大型綜合性設(shè)計(jì)院都圍繞標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)做了一些研究工作，但在實(shí)際使用過程中普遍存在一些問題[9]。

當(dāng)今我國已經(jīng)進(jìn)入城市軌道交通大發(fā)展時(shí)期，引入標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)有利于引導(dǎo)、規(guī)范并約束軌道交通建設(shè)各個(gè)階段健康發(fā)展，加快城軌項(xiàng)目建設(shè)；有利于主管部門決策；有利于設(shè)計(jì)成果重復(fù)使用，提高設(shè)計(jì)效率；有利于招標(biāo)采購、設(shè)備制造、施工建設(shè)等作業(yè)內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)化，從而減少設(shè)備制造及施工工期；有利于投資控制及建設(shè)過程中的資金審批和審查。因此，加強(qiáng)軌道交通設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化研究對(duì)我國軌道交通建設(shè)具有重要意義。

3.2.6 城市軌道交通接駁方式研究

隨著中國經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展以及國家大力推進(jìn)城鎮(zhèn)化，城市客運(yùn)量大幅度增長，在一些特大型城市中，單純采用某種交通系統(tǒng)已不能適應(yīng)我國城市發(fā)展的實(shí)際需求，城市軌道交通系統(tǒng)在城市交通中發(fā)揮著骨干作用，但其作用的發(fā)揮，必將依賴著與其他交通方式的接駁，健全的大城市交通必須構(gòu)建以快速軌道交通為主體的立體多層次綜合客運(yùn)體系。因此，要高效地發(fā)揮城市快速軌道交通系統(tǒng)的作用，除要在線路規(guī)劃、車站設(shè)計(jì)等方面加強(qiáng)軌道系統(tǒng)自身的建設(shè)外，城市軌道交通系統(tǒng)與其他交通方式如何配合銜接、如何最大限度地吸引客流是城市軌道交通建設(shè)中一個(gè)十分重要的問題。

3.2.7 軌道交通沿線土地綜合開發(fā)利用研究

軌道交通的開通運(yùn)行，對(duì)沿線地段的土地利用具有帶動(dòng)作用，利于提高土地的經(jīng)濟(jì)效益，聚集人氣，反過來有利于穩(wěn)定軌道交通客流的支撐，支持公共交通及其他配套設(shè)施的可持續(xù)發(fā)展，形成良性循環(huán)，構(gòu)建和諧社會(huì)，因此，如何將軌道交通建設(shè)與城市土地利用發(fā)展相結(jié)合成為亟待解決的重要課題。

3.2.8 軌道交通高架區(qū)間減震降噪綜合措施研究

高架橋梁作為軌道交通一個(gè)重要組成部分，與地下線路相比具有較大的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，且能較好地適應(yīng)城市地面交通，符合我國“建設(shè)資源節(jié)約型”社會(huì)這一發(fā)展方針。但近年來高架線路噪聲對(duì)環(huán)境的影響問題越來越受到重視，減震降噪已成為軌道交通高架橋梁設(shè)計(jì)的一個(gè)重要課題。

3.2.9 軌道交通一體化基礎(chǔ)上的供電系統(tǒng)資源共享研究

目前，城際鐵路采用交流牽引，城市軌道交通采用直流牽引，而市郊鐵路采用何種方式存在不同看法。不同類型軌道交通承擔(dān)的服務(wù)范圍不同，采用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也不同。隨著城市的發(fā)展，地上、地下空間資源越來越緊張。在有限的空間內(nèi)，要滿足旅客多層次多方面的出行要求，必須對(duì)固定基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)資源利用的最大化。目前，在城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃或鐵路樞紐建設(shè)規(guī)劃中，牽引供電系統(tǒng)主所或牽引變電所的多線共用均已實(shí)現(xiàn)，而在不同層次交通方式之間尚未實(shí)現(xiàn)資源共享，這對(duì)節(jié)約資源是相當(dāng)不利的，因此，需對(duì)不同層次的軌道交通網(wǎng)之間的外部電源、主所、電力調(diào)度等資源如何共享進(jìn)行深入研究。

3.2.10 城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)綜合調(diào)度指揮自動(dòng)化研究

城市軌道交通綜合指揮自動(dòng)化系統(tǒng)(即行車綜合自動(dòng)化系統(tǒng))，作為一種全新的綜合監(jiān)控系統(tǒng)，將原信號(hào)系統(tǒng)中的列車自動(dòng)監(jiān)控子系統(tǒng)(ATS)與傳統(tǒng)綜合監(jiān)控(ISCS)系統(tǒng)技術(shù)平臺(tái)進(jìn)行統(tǒng)一，并將兩者信息進(jìn)行了全面整合。

綜合指揮自動(dòng)化系統(tǒng)的主要目的是應(yīng)用系統(tǒng)化方法將各自分散的自動(dòng)化系統(tǒng)聯(lián)結(jié)為一個(gè)有機(jī)的整體，實(shí)現(xiàn)軌道交通原來各個(gè)分離、分散的系統(tǒng)之間的信息互通、資源共享，提高各個(gè)系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)配合能力，從而提高軌道交通的抗風(fēng)險(xiǎn)能力，高效實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間的聯(lián)動(dòng)，提高軌道交通全線的自動(dòng)化水平，建立以行車指揮為核心的綜合調(diào)度指揮系統(tǒng)，可將地鐵運(yùn)營管理建立在較高的技術(shù)支撐平臺(tái)之上，因此開展城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)綜合調(diào)度指揮自動(dòng)化研究是十分必要、緊迫的。

3.2.11 城市軌道交通通信信號(hào)設(shè)備智能監(jiān)測(cè)技術(shù)研究

城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)安全可靠性要求較高，系統(tǒng)安全完整性達(dá)到SIL4級(jí)，關(guān)鍵設(shè)備均采取了安全冗余技術(shù)。但由于信號(hào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用“故障導(dǎo)向安全”原則，一旦設(shè)備故障將導(dǎo)向安全側(cè)，即可能對(duì)運(yùn)營產(chǎn)生較大影響(如中斷行車)。目前，國內(nèi)城市軌道交通運(yùn)營線路一般高峰小時(shí)行車間隔可達(dá)到2 min，行車密度大，一旦信號(hào)設(shè)備出現(xiàn)故障進(jìn)而影響正常行車組織，還可能造成社會(huì)影響[10]。信號(hào)系統(tǒng)出現(xiàn)故障后設(shè)備最短的維修時(shí)間在30 min左右。因此有必要對(duì)信號(hào)系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行智能監(jiān)測(cè)，提前對(duì)“帶病工作”的設(shè)備進(jìn)行告警，指導(dǎo)運(yùn)營維護(hù)人員在設(shè)備發(fā)生故障前進(jìn)行處理，以提高維護(hù)水平，保證運(yùn)營水平。

3.2.12 軌道交通運(yùn)營安全與風(fēng)險(xiǎn)管控研究

軌道交通建設(shè)為城市的發(fā)展添加了動(dòng)力和活力，然而其特有的運(yùn)行特點(diǎn)也可能引發(fā)一系列安全風(fēng)險(xiǎn)隱患。近30年來的23次比較典型的重大地鐵安全運(yùn)營事故共造成了至少1 201人死亡，7 952人受傷，其間接損失更是難以估量。由此可見，軌道交通作為城市快速交通工具，在給城市交通發(fā)展作出巨大貢獻(xiàn)的同時(shí)，安全事故頻發(fā)也給社會(huì)造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失、人員傷亡和社會(huì)影響[11]。面對(duì)大量的風(fēng)險(xiǎn)事故及安全隱患，如何保證軌道交通系統(tǒng)的安全運(yùn)行已成為各級(jí)政府及管理部門亟待解決的重要問題，同時(shí)也引起了社會(huì)的高度重視。

3.2.13 城市軌道交通軌道精密測(cè)量技術(shù)

通過國內(nèi)多個(gè)城市的軌道交通項(xiàng)目運(yùn)營現(xiàn)狀調(diào)研，振動(dòng)和噪聲是我國地鐵運(yùn)營中普遍存在的問題，部分區(qū)段還存在嘯叫、明顯晃車、鋼軌波浪形磨耗等問題，而這都直接影響到列車安全運(yùn)行、旅客乘坐舒適度、設(shè)備使用壽命和線路運(yùn)營養(yǎng)護(hù)費(fèi)用的投入等。在城市軌道交通減振降噪方面，目前主要采用軌道結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，如道床減振、彈性軌枕減振、彈性扣件減振等手段進(jìn)行控制，由于其設(shè)計(jì)、制造、施工和維護(hù)成本較高，在成本投入和減振降噪效果方面往往需要不斷權(quán)衡，萬不得已才使用，不利于大范圍的推廣應(yīng)用。結(jié)合國內(nèi)其他軌道工程(如高速鐵路等)建設(shè)及運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)，對(duì)軌道工程的施工質(zhì)量進(jìn)行高精度控制，保證軌道幾何狀態(tài)的高平順性，是實(shí)現(xiàn)線路高平穩(wěn)性、高安全性運(yùn)營的重要基礎(chǔ)。目前我國城市軌道交通運(yùn)營過程中存在的振動(dòng)、噪聲、鋼軌磨耗等問題，都與軌道幾何狀態(tài)的平順性有很大的關(guān)系。為了改善城市軌道交通運(yùn)營中的諸多問題，在對(duì)軌道設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化的同時(shí)，還應(yīng)對(duì)建設(shè)過程中軌道工程的測(cè)量控制技術(shù)和施工工藝進(jìn)行改進(jìn)，以進(jìn)一步提高軌道的平順性[12]。

城市軌道交通軌道精密測(cè)量技術(shù)是借鑒高速鐵路成熟的軌道精密測(cè)量技術(shù)，研究探索軌道工程施工控制基準(zhǔn)的建立、整體道床鋪設(shè)施工、軌道精密檢測(cè)與調(diào)整的新方法新工藝，進(jìn)而提高軌道工程的施工質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)軌道的高平順性。城市軌道交通精密測(cè)量技術(shù)的課題研究，是城市軌道交通建設(shè)和運(yùn)營維護(hù)的切實(shí)需要，在提高工程質(zhì)量、節(jié)約成本、提高乘坐舒適度、降低運(yùn)營維護(hù)成本方面均具有重要意義。

4 結(jié)語

本文提出了當(dāng)前我國軌道交通建設(shè)中應(yīng)重點(diǎn)研究和解決的部分關(guān)鍵技術(shù)問題，期望能為政府部門、相關(guān)企事業(yè)單位的進(jìn)一步?jīng)Q策和研究提供參考。伴隨著一帶一路戰(zhàn)略構(gòu)想的提出，城市群和區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展將對(duì)軌道交通的建設(shè)提出更高的要求，鐵路、城際軌道交通、城市軌道交通將不可避免地面臨從功能到技術(shù)的融合，因此，綜合軌道交通網(wǎng)建設(shè)技術(shù)的研究也應(yīng)成為業(yè)內(nèi)同仁共同努力的方向。

[1] 張雪.城市軌道交通社會(huì)效益研究[D].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2011.

[2] 彭利人，何民，毛海虓，等.我國城市交通發(fā)展特征分析[J].北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，30(3):323-328.

[3] 蔣雅君，楊其新.城市軌道交通系統(tǒng)的分類及選型[J].城市軌道交通研究，2005(2):70-73.

[4] Urban Traffic Complex Network Hub Node Analysis and Signal Control Optimization Strategy Research[C]∥Proceedings of 2010 Chinese Control and Decision Conference， 2010.

[5] 肖雪梅.城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營風(fēng)險(xiǎn)與安全評(píng)估[D].北京:北京交通大學(xué)，2014.

[6] 王仲林. 城市軌道交通系統(tǒng)制式選擇研究[D].廣州:華南理工大學(xué)，2009.

[7] 徐銀光.重慶跨座式單軌系統(tǒng)限界檢測(cè)設(shè)備的研究[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2005(2):85-87.

[8] 雷慧鋒，劉永鋒.跨座式軌道交通建設(shè)中的關(guān)鍵技術(shù)[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2001(1):1-4.

[9] 劉世婷，王曙光，陸偉東.我國軌道交通標(biāo)準(zhǔn)化研究[J].地下空間與工程學(xué)報(bào)，2009，5(S2):1459-1463.

[10]彭輝，徐志修，周文華.城市軌道交通智能綜合監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].鐵道工程學(xué)報(bào)， 2006(1) :15-18.

[11]徐田坤.城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估理論與方法研究 [D].北京:北京交通大學(xué),2012.

[12]譙生有，周建軍，周建東.客運(yùn)專線無砟軌道CPⅢ精密控制網(wǎng)測(cè)量探討[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2009(S1):36-39.

(本文為2015年3月28～29日召開的“京津冀一體化軌道交通協(xié)同發(fā)展學(xué)術(shù)研討會(huì)”重點(diǎn)交流論文)

Analysis and Expectations of Critical Technologies in Construction of Rail Transit

CHEN Xue-feng

(China Railway Engineering Consulting Group Co., Ltd., Beijing 100055, China)

In recent years, construction of rail transit has been developing rapidly in China, and the technologies in rail transit construction have been researched extensively. Therefore, it is worth studying on how to analyze and research the critical technologies in construction, break technological bottleneck, and systematically raise technological level. This paper introduces critical technologies in construction of rail transit with statistical analysis carried out with construction companies, transport operation authorities, manufactures and research institutes. These critical technologies cover 13 aspects such as key modes of rail transit network development and strategies, system selection and application analysis of rail transit, coordination and development of urban railway and national railway, new base-crossing mono-rail, and rail transit design standardization

Rail transit; Construction; Critical technology; Investigation and analysis

2015-04-30；

2015-06-03

陳學(xué)峰(1970—)，男，教授級(jí)高級(jí)工程師，1994年畢業(yè)于北方交通大學(xué)鐵道工程專業(yè)，工學(xué)學(xué)士；1998年畢業(yè)于北方交通大學(xué)巖土工程專業(yè)，工學(xué)碩士，E-mail：c30gjhnt@126.com。

1004-2954(2015)12-0001-05

U239.5

A

10.13238/j.issn.1004-2954.2015.12.001