城市軌道交通系統(tǒng)分類方法研究

陳 炎 王 波 吳 爽 許雙牛

(中國地鐵工程咨詢有限責任公司 北京100037)

1 研究背景

截至2014年末，我國內(nèi)地累計有22座城市建成投運城軌線路101條，運營線路長度3 155 km［1］。城市軌道交通系統(tǒng)在我國保持迅猛發(fā)展態(tài)勢，部分特大城市已進入軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運營時代，但對于很多城市而言，城市軌道交通規(guī)劃與建設(shè)仍處于起步階段，未來的建設(shè)熱潮將持續(xù)多年。

我國目前整體上還處于城鎮(zhèn)化快速發(fā)展階段，對于具備發(fā)展軌道交通的城市，由于城市的規(guī)模、形態(tài)、發(fā)展階段各不相同，對軌道交通的需求也不盡一致。如何選擇適應(yīng)不同城市發(fā)展需要的軌道交通系統(tǒng)是城市管理者和行業(yè)從業(yè)者面臨的一大問題，而科學(xué)、合理的軌道交通分類標準是解決這一問題的重要環(huán)節(jié)?，F(xiàn)行城市軌道交通的分類標準存在指標不統(tǒng)一、歸類不清晰等問題，對社會大眾及行業(yè)人員的認知造成了很大困擾，而且隨著新技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)行標準已不能適應(yīng)新的變化:因此，有必要對城市軌道交通系統(tǒng)的分類進行梳理和規(guī)范，使其方便使用和統(tǒng)計，并能夠保持一定的彈性，以適應(yīng)新技術(shù)帶來的發(fā)展變化。

基于上述背景，中國城市軌道交通協(xié)會于2014年設(shè)立了“城軌交通分類標準及技術(shù)發(fā)展方向研究”課題，并委托中國地鐵工程咨詢有限責任公司協(xié)助開展研究工作，課題的研究目的在于提出一套以服務(wù)水平為主要依據(jù)的城軌交通分類方法，為軌道交通規(guī)劃、建設(shè)、評審工作提供依據(jù)。

2 現(xiàn)行分類標準存在的問題

按照我國現(xiàn)行公共交通分類標準［2］所確立的城市軌道交通體系，城市軌道交通系統(tǒng)分為地鐵、輕軌、單軌、有軌電車、磁浮、自動導(dǎo)軌、市域軌道等7類。目前我國已具備了成熟的地鐵、輕軌技術(shù)，并將其進行了最為廣泛的應(yīng)用;單軌、磁浮、自動導(dǎo)軌等相對較為特殊的系統(tǒng)也在個別城市進行了建設(shè);而市域軌道系統(tǒng)目前也頗受一些特大型城市的重視，前期研究論證工作已有效開展。此外，有軌電車成為近期很多城市聚焦的熱點，在啟動時間較早的部分城市，有軌電車系統(tǒng)已經(jīng)投入使用，可見有軌電車在近些年的技術(shù)更新后有再次復(fù)興的趨勢。從整體上看，城市軌道交通在我國呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展之勢。

各個城市在發(fā)展軌道交通時，都需要研究符合城市特征和客流需求的軌道交通系統(tǒng)，因此，合理、明確的城市軌道交通系統(tǒng)分類標準是非常重要的?，F(xiàn)行城市軌道交通分類標準(見表1)來自CJJ/T 114—2007《城市公共交通分類標準》［2］，客觀而言，該分類標準所對應(yīng)的分類名稱符合大眾多年來形成的認識，而且該標準對于推動城市軌道交通的產(chǎn)業(yè)發(fā)展，指導(dǎo)城市軌道交通的規(guī)劃、設(shè)計與建設(shè)起到了積極的作用，但在實踐中，該標準存在的若干問題也逐漸凸顯出來，無法適應(yīng)軌道交通的發(fā)展，迫切需要對其進行修改。

現(xiàn)行軌道交通分類標準存在的主要問題有兩方面。

表1 現(xiàn)行城市軌道交通分類標準

1)以車型的差異為主要分類依據(jù)，分類指標不統(tǒng)一，造成了系統(tǒng)歸類非常不清晰。

7類軌道交通系統(tǒng)的劃分依據(jù)較為混亂，地鐵與輕軌的主要差異是運量，輕軌與有軌電車的主要差異是敷設(shè)方式，單軌和磁浮與前幾種類型的主要差異是導(dǎo)向和支撐方式，市域快軌與前述類型的主要差異體現(xiàn)在服務(wù)區(qū)域上:由此可見，現(xiàn)行軌道交通分類標準的分類依據(jù)很不統(tǒng)一。

城市軌道交通系統(tǒng)的7個類型各自又可劃分為1～3個小類，而小類的類型特征區(qū)別主要在于車型，由于上一層次的類型劃分較為混亂，以車型為劃分依據(jù)的小類之間的分類指標也不統(tǒng)一，如A型車與B型車之間的差異在于車長、車寬;B型車與LB型車、C型車與LC型車的差異在于牽引電機的不同;中低速磁浮和高速磁浮車輛的技術(shù)指標中，速度值采用最高運行速度，而其他車型技術(shù)指標中的速度值普遍采用平均旅行速度。此外，還有許多其他具體的分類指標差異，筆者不一一贅述。

2)相關(guān)指標技術(shù)要求過時、過死，包容性差。

由于現(xiàn)行CJJ/T 114—2007《城市公共交通分類標準》為2007年頒布實施，其制定編制時間更是早于2007年，因此對于除技術(shù)相對成熟的地鐵外的其他類型，標準中確定的技術(shù)指標要求與近年新頒布的技術(shù)標準有較大的差異，如CJJ/T 114—2007《城市公共交通分類標準》中關(guān)于中低速磁浮車輛的技術(shù)指標要求，與CJ/T 375—2011《中低速磁浮交通車輛通用技術(shù)條件》的指標［3］相比，無論是車輛尺寸、定員、最高運行速度，還是線路轉(zhuǎn)彎半徑都不相同。

另外，現(xiàn)行分類標準關(guān)于不同類型相關(guān)技術(shù)指標的要求過細、過死，如對A型車、B型車等的車輛長度、寬度、定員、車速、轉(zhuǎn)彎半徑、限制坡度等都提出了明確的要求，對于車長、車寬的要求甚至精確到0.1 m，且數(shù)值唯一。這對技術(shù)的發(fā)展十分不利，如重慶已經(jīng)應(yīng)用的AS型車［4］、原南車及北車集團已經(jīng)下線的雙制式車型［5-6］(適應(yīng)直流和交流電牽引的車輛)就無法在現(xiàn)行分類標準中進行歸類。與A、B型車的要求類似，現(xiàn)行分類標準對國內(nèi)尚無應(yīng)用的懸掛式單軌車輛、LC型車輛也提出了細致、明確的技術(shù)指標要求，對于未來可能采用的技術(shù)過早設(shè)定限制發(fā)展的條條框框，同樣不利于事物的發(fā)展規(guī)律和國內(nèi)可能出現(xiàn)的特殊情況。

上述問題的存在，給社會大眾及行業(yè)人員的認知，以及不同城市的軌道交通系統(tǒng)選型造成了很大困擾，而且由于現(xiàn)行標準限制較多，也非常不利于城市軌道交通產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新和發(fā)展:因此，現(xiàn)行標準已經(jīng)無法滿足新時期的發(fā)展要求。

3 基于服務(wù)水平的城市軌道交通分類方法

現(xiàn)行城市軌道交通分類標準的問題，主要在于技術(shù)指標不統(tǒng)一造成的分類不明晰:因此，筆者從服務(wù)水平的角度，統(tǒng)一軌道交通的評價指標，從而對城市軌道交通進行更為合理的分類。軌道交通的服務(wù)水平指標較多，要解決的首要問題是如何選取合適的指標，使其最能體現(xiàn)各類軌道交通服務(wù)水平的差異。

能夠體現(xiàn)城市軌道交通服務(wù)水平以及與其他交通方式之間的競爭優(yōu)勢的指標包括:運輸能力指標(定員、編組、發(fā)車間隔、單向高峰小時運量等)、便捷性指標(速度、發(fā)車間隔等)、舒適度指標、安全性指標等［7］。上述評價指標中有些是難以量化的，而且對于不同類型的軌道交通也很難進行區(qū)分，如安全性與舒適性指標;而運輸能力和便捷性是最方便量化和對比的指標，也是體現(xiàn)城市軌道交通服務(wù)水平的最重要指標。

運量是軌道交通區(qū)別于其他城市內(nèi)部交通方式的最關(guān)鍵特征，體現(xiàn)了軌道交通集約化、高效率的特點，筆者選用單向高峰小時運量作為評價運量的指標，該指標受到車輛定員、編組以及發(fā)車間隔的影響，是一個綜合性的指標。軌道交通在大運量的前提下，也應(yīng)盡可能實現(xiàn)快速可達的目標，因此，第二個指標是速度，速度采用平均旅行速度，而非最高運行速度，該指標是運量的輔助指標，同樣體現(xiàn)軌道交通高效率的特點。

基于運量和速度上的差異，按照運量和速度兩個維度對城市軌道交通進行分類，其中運量參考相關(guān)標準［7］及業(yè)內(nèi)的經(jīng)驗值，分為高運量(單向客運能力＞4.5萬人次/h)、大運量(單向客運能力介于2.5萬～5萬人次/h)、中運量(單向客運能力介于1萬～3萬人次/h)、低運量(單向客運能力小于1萬人次/h)等4個運量等級;速度按照不同規(guī)模城市不同圈層時間可達的要求，分為高速(平均旅行速度大于60 km/h)、快速(平均旅行速度介于40～60 km/h)、普速(平均旅行速度介于30～40 km/h)、中低速(平均旅行速度介于20～30 km/h)等4個速度等級。

通過不同運量等級和不同速度等級的相互組合，可以形成不同類型的城市軌道交通系統(tǒng)，但組合類型的數(shù)量過多，不便使用，而且部分組合類型的存在也并不合理。因此，充分考慮行業(yè)已形成的既有認識，沿用部分常用的概念，將現(xiàn)行標準中部分在運量、速度等級上重疊的類型進行歸并，同時排除高運量+高速度、中低速+高運量/大運量/中運量等不合理組合類型，最終形成5種類型的城市軌道交通系統(tǒng)，分別為地鐵、輕軌、有軌電車、市域快軌、特殊功能專線。由于筆者采用的分類方法不以車型作為分類依據(jù)，因此，各類型的具體技術(shù)指標與現(xiàn)行分類標準并不一致。5種城市軌道交通類型的運量、速度等級如圖1所示，對應(yīng)于現(xiàn)行分類標準，各類型軌道交通系統(tǒng)可采用的車型如表2所示。

圖1 基于服務(wù)水平的城市軌道交通分類方法

表2 城市軌道交通分類標準

與現(xiàn)行城市軌道交通分類標準相比，筆者提出的分類方法的主要優(yōu)點在于:1)分類基于的數(shù)量指標清晰，解決了現(xiàn)行標準劃分依據(jù)混亂的問題。該分類采用二維矩陣表示方法，使分類的可視性更強，更方便使用;2)歸納性強，目前已有的各類交通系統(tǒng)均包含在本分類系統(tǒng)中;3)包容性強，未來可能出現(xiàn)的其他軌道交通新系統(tǒng)也基本不會超出該分類。

4 通用技術(shù)標準及適用范圍

結(jié)合現(xiàn)行各類城市軌道交通系統(tǒng)的主要技術(shù)特征，并考慮不同運量、不同速度等級的城市軌道交通的發(fā)展需要，將上述5類城市軌道交通系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(包含運量范圍、平均旅行速度、最高運行速度、加減速度)進行如表3所示的界定，以此作為各類型城市軌道交通系統(tǒng)的通用技術(shù)標準。該標準中的技術(shù)指標值基本采用范圍值，突出標準的彈性，以符合技術(shù)發(fā)展的需要。

表3 基于服務(wù)水平的城市軌道交通分類標準技術(shù)要求

按照城市軌道交通的技術(shù)特征，對各類型軌道交通系統(tǒng)適宜發(fā)展的城市、區(qū)域做出如表4所示的推薦。有建設(shè)城市軌道交通系統(tǒng)需要的城市，可以參考本表進行初步的系統(tǒng)選型。

5 結(jié)語

城市軌道交通在我國仍處于快速發(fā)展階段，新技術(shù)、新車型陸續(xù)得到應(yīng)用，現(xiàn)行分類標準已不能適應(yīng)發(fā)展的需要:因此，筆者針對現(xiàn)行軌道交通分類標準存在的問題，提出了基于運量、速度等體現(xiàn)服務(wù)水平的分類方法，并明確了各類軌道交通的通用技術(shù)標準。該分類標準具有包容性強、類型劃分清晰明確等特點，在一定程度上起到指導(dǎo)國內(nèi)各城市軌道交通系統(tǒng)選擇、軌道交通產(chǎn)業(yè)發(fā)展的目的。

表4 城市軌道交通不同類型的適用范圍

［1］張琛，李超，賀力霞，等.2014年中國城市軌道交通運營線路統(tǒng)計與分析［J］.都市快軌交通，2015，28(1):1-3.

［2］CJJ/T 114—2007城市公共交通分類標準［S］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2007:3-6.

［3］CJ/T 375—2011中低速磁浮交通車輛通用技術(shù)條件［S］.北京:中國標準出版社，2012:3-4.

［4］4號線一期工程初步設(shè)計通過內(nèi)部審查［EB/OL］.重慶市軌道交通(集團)有限公司新聞快訊(2014-05-23)［2015-09-14］.http://www.cqmetro.cn/wwwroot_release/crtweb/xwzx/zhxw/332153.shtml.

［5］金志剛.我國首列市域快軌車來滬首秀［N/OL］.新民晚報，2014-06-16(A3)［2015-09-14］.http://xmwb.xinmin.cn/html/2014-06/16/content_3_1.htm.

［6］鄧瑜，王艷龍.全國首列CRH6F型城際動車組在云南試運行［EB/OL］.中 國 新 聞 網(wǎng)，(2014-06-14)［2015-09-14］http://www.chinanews.com/cj/2014/06-14/6280627.shtml.

［7］GB/T 50833—2012城市軌道交通工程基本術(shù)語標準［S］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2012:2.