國內(nèi)新區(qū)中運量交通工具的選擇

楊科煒

（上海市政工程設(shè)計研究總院（集團）有限公司，上海市 200092）

0 引言

隨著基于新城市主義規(guī)劃觀念的“窄馬路、密路網(wǎng)、開放街區(qū)”理念在國內(nèi)被廣大規(guī)劃建設(shè)界人士接受，加上“綠色出行、低碳出行、以人為本”的設(shè)計理念開始逐步取代以往單純保證機動車通行能力的設(shè)計理念，在各地的規(guī)劃建設(shè)實踐中，對公共交通分擔(dān)率的要求越來越高，一些新區(qū)的公共交通分擔(dān)率已經(jīng)在規(guī)劃階段提高到了50%。對于國內(nèi)大部分的新區(qū)而言，既希望能夠利用公共交通來解決城市擁堵、建設(shè)宜居社區(qū)，而在審批體制和政府財力上又不可能建設(shè)作為大容量交通工具的地鐵作為公共交通工具，因此建設(shè)中運量公共交通系統(tǒng)便成為了這些新區(qū)提高公共交通分擔(dān)率的最好選擇。

根據(jù)《城市公共交通分類標(biāo)準(zhǔn)》（CJJ/T114—2007），城市公共交通系統(tǒng)可以分為大運量公交、中運量公交和常規(guī)公交系統(tǒng)3類[1]。但在上述分類標(biāo)準(zhǔn)中，對于這3類系統(tǒng)的分界運量并無明確的定義。在工程實踐中，一般將單向斷面最大小時運量0.5～3.0萬人的公共交通系統(tǒng)定義為中運量，而中運量公交采用的制式，常見的有BRT、現(xiàn)代有軌電車、跨坐式單軌、懸掛式單軌、中低速磁懸浮等，尤以前兩者最為常見。對于采用何種制式，業(yè)界人士分歧頗大，有認(rèn)為中小城市和各級新區(qū)適合采用BRT的，也有認(rèn)為適合采用現(xiàn)代有軌電車的。本文根據(jù)筆者研究過的一些項目，并結(jié)合最新的智能無軌系統(tǒng),對中運量交通工具的制式選型提出了一些看法。

1 研究指標(biāo)的選取

作為公共交通系統(tǒng)最大的決策者——地方政府來說，中運量公共交通系統(tǒng)制式的選擇，其預(yù)期目標(biāo)往往包括以下幾方面：

（1）緩堵效果的最大化。在同一斷面上取得最大化效果的高峰小時公交運能可以在群眾中取得良好的認(rèn)同，最大化地吸引群眾放棄私家車改乘公交車，以便對城市擁堵起到緩解作用。

（2）財務(wù)效費比最大化。工程投資和工程效益達到最佳配比組合，“既要造得起，又要養(yǎng)得起”，特別是在目前國內(nèi)新區(qū)普遍存在花錢口子多、財政狀況緊張的情況下，不僅要考慮工程的建設(shè)投資，也要慎重考量項目的運營成本，從而避免項目運營后背上沉重的財務(wù)包袱。

（3）可實施性最大化。在前兩個預(yù)期目標(biāo)的基礎(chǔ)上，還要能夠確保項目可以獲批、系統(tǒng)采購便利、營運用地盡量小，從而能夠在最短時間內(nèi)組織項目實施。

（4）環(huán)保效益最大化。項目中采用綠色節(jié)能環(huán)保的交通工具，最大程度地減少交通對城市環(huán)境的影響。

作為滿足決策者預(yù)期目標(biāo)的選型分析指標(biāo)，本文從技術(shù)指標(biāo)、項目投資、運營費用、節(jié)能環(huán)保等方面對BRT和現(xiàn)代有軌電車進行了比較。

2 制式比較

2.1 技術(shù)指標(biāo)比較

BRT和現(xiàn)代有軌電車在國內(nèi)投入運營均已有相當(dāng)長一段時間，技術(shù)指標(biāo)也相對穩(wěn)定。為了達到城市緩堵保暢、吸引客流的目標(biāo)，其運能和平均運營速度決定著系統(tǒng)的使用效果。

由于BRT和有軌電車采用的車輛都是制式車輛，根據(jù)筆者掌握的廠家資料和工程實際情況，BRT（18m鉸接車）的額定載客一般在160人左右；3節(jié)編組的有軌電車一般額定載客在167人左右,5節(jié)編組的有軌電車一般在300～400人，7節(jié)編組可增加至500人左右。發(fā)車間隔時間在規(guī)范上的給定值較為寬泛，BRT為高峰時段1～3min，有軌電車為高峰時段不小于2.5～3.0min，在計算時BRT取為1.5min（成都二環(huán)BRT的高峰時段發(fā)車間隔），有軌電車取為2.5min。BRT和有軌電車的理論計算最大運能見表1。

表1 兩種交通方式最大運能比較

根據(jù)理論計算結(jié)果，BRT和有軌電車的理論最大運能不相上下，且在計算時BRT發(fā)車間隔偏于激進，同時有軌電車的車型指標(biāo)變化較大，因此其編組額定載客數(shù)相對偏于保守。在業(yè)內(nèi)一般認(rèn)為BRT的運能為0.4～1.0萬人/h，而有軌電車為0.5～1.2萬人/h，在運能上兩者差異不大。

從項目實踐而言，除了廈門BRT和成都二環(huán)BRT兩個項目以外，國內(nèi)中運量交通工具項目中，無論是BRT還是有軌電車鮮有采用獨立路權(quán)的，都采用了信號優(yōu)先的部分路權(quán)模式，其平均運營速度基本都未超過20km/h，且兩者相差不大，見表2。

表2 兩種交通方式平均運營速度比較

2.2 工程投資比較

對于BRT和有軌電車的工程投資，業(yè)內(nèi)通常的觀點是BRT的總投資一般為0.4～1.0億元/km，而有軌電車一般為1～2億元/km，從筆者收集到的一些BRT和有軌電車項目的投資數(shù)據(jù)也印證了這一觀點（見表3）。

表3 兩種交通方式項目投資比較

一般而言，BRT和有軌電車項目在新區(qū)會采用PPP模式進行建設(shè)。隨著財政部對PPP項目的嚴(yán)格控制（PPP項目不能超過公共預(yù)算支出的10%），而一個區(qū)域內(nèi)中運量系統(tǒng)不可能采用兩種制式，這就決定了BRT和有軌電車只能選擇其中一種。對于一個片區(qū)50km的中運量系統(tǒng)而言，BRT和有軌電車工程投資要相差50～60億元，這對于政府，特別是初期財政并不怎么寬裕的各級新區(qū)是一筆不小的差額。

同時，從市政基礎(chǔ)設(shè)施投資率(市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投資占GDP的比例)而言，目前,聯(lián)合國推薦指標(biāo)為5%,世行調(diào)查發(fā)展中國家的平均值為8%,而我國各地的市政基礎(chǔ)設(shè)施投資率基本都在10%以下。將政策最優(yōu)、條件最好的國家級新區(qū)財政狀況進行對比后不難看出，僅僅依靠這些新區(qū)自身的財政力量，即便是排名最靠前的新區(qū)，BRT和有軌電車的投資差額也不是一筆可以忽視的數(shù)字（見表 4）。

2.3 運營費用比較

運營費用對于BRT和有軌電車而言，一般包括兩種:

（1）車小時成本。主要是指日常運營過程中的員工工資及線路維護等費用支出，此類費用與項目長度成正比，線路越長費用越高，每km的費用相對固定。

（2）車公里成本。主要是指車輛在行駛過程中的供電（燃油）及車輛維護等相關(guān)費用的支出，此類費用與車輛的運行時間成正比，行駛時間越長，成本越高。

國內(nèi)業(yè)界對于BRT和有軌電車存在爭議，對于兩者運營費用的測算研究成果也不在少數(shù)，所得的結(jié)果也不盡一致，但一般可以認(rèn)為BRT的運營費用為350～450萬元/（km·a）；有軌電車由于維護保養(yǎng)管理更為復(fù)雜，一般運營費用為800～1000萬元/（km·a），如果再考慮到車輛的折舊，會高達3000～3500萬元/（km·a）（有軌電車單列的造價昂貴得多）。

表4 國內(nèi)部分國家級新區(qū)財政狀況表

縱觀國內(nèi)各類中運量公交項目，由于客流培育需要一段時間，如果要求運營方保證一定的發(fā)車密度（結(jié)合國內(nèi)一些調(diào)研和研究，一般是高峰時段發(fā)車間隔不超過4～5min，低谷時段的發(fā)車間隔不超過10min，再長就會超過乘客等待的心理預(yù)期），則這種間隔在運營初期往往滿員率很低，因此就會形成或是人為拉長發(fā)車間隔以減少虧本，或是政府大幅度補貼的情況。同時，有軌電車編組一旦確定就無法變化，不像BRT還可以控制編組。以南京河西有軌電車為例，其發(fā)車間隔在第1年為20～30min，從而將中運量公共交通搞成了觀光交通；上海張江有軌電車每年虧損在2100萬元以上，形成了即使造得起，也養(yǎng)不起，最后不靠財政補貼就無法正常運營的怪圈。相對而言，BRT的運營費用就要小得多，即便運營初期為保證發(fā)車班次而形成虧損，也會讓運營方更能接受。

2.4 節(jié)能環(huán)保比較

國內(nèi)有軌電車項目起步較晚，由于其采用的是電驅(qū)動，相對于采用傳統(tǒng)燃油發(fā)動機的BRT車輛更具備節(jié)能環(huán)保性。隨著國內(nèi)車輛制造廠商的技術(shù)進步，宇通、金龍、珠海銀隆等廠家都推出了新能源（混合動力或純電動）的BRT18m客車，從而在這一指標(biāo)上基本追平了有軌電車。

2.5 比較結(jié)論

BRT和現(xiàn)代有軌電車相比，最大運能差距不大，但其總投資低、運營費用低、環(huán)保效益也不差，更符合建得起也養(yǎng)得起的要求，可以更加有效地避免由于運營初期客流密度低所造成的種種弊端。

3 近遠期結(jié)合的思考

根據(jù)國內(nèi)大部分新區(qū)的發(fā)展經(jīng)驗而言，在很長的一段時間內(nèi)，新區(qū)人口都會處于爬坡狀態(tài)，客流增幅相對不會很大。英國的公交實踐指南（Practical-TransitGuide）[2]中指出,城市出行者對公交服務(wù)各方面重要度的排序及其權(quán)重（各指標(biāo)的重要度權(quán)重總和為100）為:可靠性-34，頻率-17，車輛 -14，駕駛行為 -12，線路 -11，票價 -7，公交信息-5。由此可以看出，從城市出行者的角度來理解，公交工具的可靠程度（即讓出行者在其預(yù)計時間內(nèi)完成出行的概率）和公交工具的發(fā)車頻率（影響使用者的心態(tài)）是公交系統(tǒng)成功的最重要指標(biāo)。

根據(jù)經(jīng)驗，BRT系統(tǒng)往往在新區(qū)發(fā)展的初期表現(xiàn)良好，但是隨著交通量的增長，BRT的可靠度就會下降，體現(xiàn)在候車時間可靠性、公交準(zhǔn)點性、公交運行速度或路段行程時間、車況和載客均衡性等方面的不足。這些不足將最終導(dǎo)致公交出行者完成其出行活動所花費的出行時間不可靠，而其后果必然是導(dǎo)致越來越多的出行者（具備一定物質(zhì)生活條件的）放棄選擇公交出行[3]。

由于BRT系統(tǒng)已經(jīng)采用了專用車道、信號優(yōu)先、車下售票等措施，因此造成BRT系統(tǒng)可靠度的問題往往會體現(xiàn)在車頭時距的控制和司機的駕駛習(xí)慣上，特別是在客流增大后BRT采用多輛編組發(fā)車后，此類問題更加突出，往往造成居民使用BRT出行的時長開始變得不可控，乘坐舒適性變差，同時由于多輛編組的車頭間距控制存在隨機性，造成交叉口信號優(yōu)先難以為繼，從而進一步降低了BRT出行的可靠性。

上述問題造成很多地方政府在選擇時有“BRT在初期運營效果較好，但當(dāng)客流增長后，能否繼續(xù)保持這種效果”的擔(dān)心。

為此，筆者結(jié)合上海電氣臨港重裝備產(chǎn)業(yè)園區(qū)內(nèi)的試驗線項目，提出了一種新的思路：近期采用BRT培育客流，遠期BRT不能滿足要求時加裝設(shè)備將BRT升級為智能無軌系統(tǒng)。

智能無軌系統(tǒng)介于軌道交通與地面公交之間，在結(jié)合兩者優(yōu)點的同時能克服兩者缺點。該系統(tǒng)包括電子虛擬軌道、電子掛鉤編組、運營調(diào)度系統(tǒng)、信號優(yōu)先系統(tǒng)、信息服務(wù)系統(tǒng)和綜合監(jiān)控系統(tǒng)等。其中運營調(diào)度系統(tǒng)、信號優(yōu)先系統(tǒng)、信息服務(wù)系統(tǒng)、綜合監(jiān)控系統(tǒng)與BRT近似，在改造時基本不需要做大的升級，無需調(diào)整站臺設(shè)計，主要提升的是電子虛擬軌道、電子掛鉤編組。

3.1 電子虛擬軌道

通過在既有BRT公交專用道上加裝磁釘，使公交車輛沿磁釘構(gòu)成的軌道運行，直道運行軌跡距離磁釘軌跡的偏移量左右不超過15cm，盡量降低駕駛者行為習(xí)慣對車輛運行軌跡的影響，從而降低人為因素影響B(tài)RT行程時間的比例。

電子虛擬軌道無論是直行還是轉(zhuǎn)彎都可以保證平穩(wěn)的運行軌跡，公交車道寬度可以降到3m，從而能安裝隔離系統(tǒng)來降低橫向車輛干擾。構(gòu)成軌道的磁釘縱向間距1m；壽命大于50a，費用小于2萬元/km，且定位磁釘不受雨雪天氣影響，不依靠光線照明，對道路下的既有管線也影響較小。另外，電子虛擬軌道對既有土建工程的改動非常小。

3.2 電子掛鉤編組

利用電子掛鉤技術(shù)實現(xiàn)虛擬的車輛掛接，在車間距穩(wěn)定可控的情況下編組多輛BRT公交車，并根據(jù)客流變化來調(diào)節(jié)發(fā)車編組規(guī)模。例如早晚高峰時間3節(jié)18m編組，平時2節(jié)18m編組，有效縮減車間距來提高運行效率，保證交叉口信號優(yōu)先的順利運用。其速度在15km/h及以下時車距可保持3m，速度達到30km/h時車距應(yīng)保持6m。

電子掛鉤系統(tǒng)只需對既有BRT車輛進行操控系統(tǒng)的局部升級改造，不涉及車輛動力系統(tǒng)等大部分設(shè)備，因此改造費用可控。以國產(chǎn)化后的設(shè)備計算，單車改裝費用約40萬元[4]，見圖1。

圖1 智能無軌電車改造系統(tǒng)

通過提升改造，用電腦替代部分人工操作，可以使得中運量系統(tǒng)的發(fā)車間隔更小，運行效率更高。根據(jù)美國俄勒岡州尤金市智能無軌電車的運營數(shù)據(jù)顯示，這種電車可以有效應(yīng)對1.0萬人/h的可靠運營需求。

4 結(jié)語

對于國內(nèi)的新區(qū)而言，采用近期BRT培育客流，遠期提升智能無軌系統(tǒng)，既具有可實施性，又具有經(jīng)濟性。因此，可以將其作為公共交通分擔(dān)率要求較高而近期財力又有限的地區(qū)的合適選擇之一。

參考文獻：

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[4]董明峰.智能無軌電車技術(shù)及應(yīng)用 [J].地下工程與隧道，2016(12):35-39.