英國(guó)城市有軌電車(chē)及運(yùn)營(yíng)線路縱覽

王文華，陸海英，韓俊臣

（中車(chē)長(zhǎng)春軌道客車(chē)股份有限公司國(guó)家軌道工程研究中心，長(zhǎng)春 130062）

1 發(fā)展概況1

英國(guó)作為軌道車(chē)輛的鼻祖，其有軌電車(chē)前身可以追溯到作為城市公共交通的馬拉無(wú)軌車(chē)輛，最早在1807年南威爾士出現(xiàn)，隨著1825年史蒂芬森發(fā)明蒸汽機(jī)車(chē)，同時(shí)又改造了鋼質(zhì)軌道后，無(wú)軌馬拉車(chē)輛也于1852年后開(kāi)始在軌道上運(yùn)營(yíng)，并出現(xiàn)少量蒸汽動(dòng)力和有軌纜繩公共交通車(chē)輛，直到1879年，西門(mén)子公司首次將其研發(fā)的直流電機(jī)應(yīng)用在軌道車(chē)輛上，標(biāo)志著世界上第一輛有軌電車(chē)的出現(xiàn)，該車(chē)牽引功率為2.2 kW，運(yùn)行速度為13 km/h[1]。隨后，有軌電車(chē)在世界各地競(jìng)相發(fā)展。就英國(guó)而言，到1927年，英國(guó)共有173 條有軌電車(chē)線路，線路總長(zhǎng)達(dá)4 100 km[2]。但隨著汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，有軌電車(chē)因其早期車(chē)輛乘坐舒適性不高、運(yùn)營(yíng)靈活性較差以及線路投資昂貴等原因，從20世紀(jì)30年代以后開(kāi)始走向衰落。直到20世紀(jì)70年代以后，為解決汽車(chē)交通擁堵以及環(huán)境污染等問(wèn)題，有軌電車(chē)又重現(xiàn)復(fù)興局面[3]，英國(guó)也開(kāi)始陸續(xù)恢復(fù)有軌電車(chē)運(yùn)營(yíng)，但數(shù)量不多。至2017年統(tǒng)計(jì)，僅在8座城市恢復(fù)有軌電車(chē)運(yùn)營(yíng)，有9個(gè)運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)（倫敦有2個(gè)）共計(jì)27條線路，運(yùn)營(yíng)里程共為349.5 km。

擁有有軌電車(chē)的9座城市和地區(qū)分別是倫敦克羅伊登區(qū)（Croydon Tramlink）、倫敦碼頭區(qū)（DLR）、伯明翰（Birmingham）、愛(ài)丁堡（Edinburgh）、諾丁漢（Nottingham）、曼徹斯特（Manchester）、謝菲爾德（Sheffield）、布萊克浦（Blackpool）和紐卡斯?fàn)枺∟ewcastle），分布如圖1所示[4]。

圖1 英國(guó)擁有有軌電車(chē)城市和地區(qū)在地圖上的分布Fig. 1 Distribution of cities with trams

根據(jù)GB/T 50833《城市軌道交通工程基本術(shù)語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)》，有軌電車(chē)定義為與道路上其他交通方式共享路權(quán)的低運(yùn)量城市軌道交通方式，線路通常設(shè)在地面[5]。在英文中表達(dá)為“tram”的車(chē)輛，本文均稱作“有軌電車(chē)”，在英語(yǔ)中表達(dá)為“l(fā)ight rail”的車(chē)輛，本文稱作“輕軌”，輕軌的稱呼只在倫敦碼頭區(qū)和紐卡斯?fàn)柕能?chē)輛介紹中出現(xiàn)，因其只是完全獨(dú)立路權(quán)的差別，所以仍納入本文研究之列。

2 運(yùn)營(yíng)線路

英國(guó)有軌電車(chē)的線路環(huán)境受其歷史因素影響，形式多樣，詳見(jiàn)表1，其中有6座城市并不是鋪設(shè)全新線路，而是將舊有鐵路進(jìn)行機(jī)械及電氣化改造，同時(shí)在市郊區(qū)設(shè)為專有路權(quán)，改造信號(hào)設(shè)備，重新運(yùn)營(yíng)[6]。在改造過(guò)程中，為降低投資，要求車(chē)輛最大限度適應(yīng)已有線路及電氣化條件，個(gè)別線路區(qū)間需要車(chē)輛滿足不同的適應(yīng)能力，如倫敦碼頭區(qū)線路，采用雙流制受電方式，布來(lái)克浦采用600 VDC供電制式，而紐卡斯?fàn)栃枰捎?500 VDC供電制式，其中有2個(gè)運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)還需要接駁部分干線鐵路。

在市區(qū)內(nèi)線路全部重新鋪設(shè)，同時(shí)也全部采用槽型軌，市內(nèi)采用公共路權(quán)，與公交系統(tǒng)、私家車(chē)輛混行。

表1 英國(guó)有軌電車(chē)運(yùn)營(yíng)線路環(huán)境Tab. 1 Operating line environment of British trams

3 運(yùn)營(yíng)車(chē)輛及轉(zhuǎn)向架

整體上看，英國(guó)有軌電車(chē)的總量并不多，但形式上卻各具特色，堪稱有軌電車(chē)的小型展覽館，就當(dāng)前正在服役的車(chē)輛來(lái)比較，具有如下特點(diǎn)，詳細(xì)參數(shù)對(duì)比見(jiàn)表2。

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3.1 100%低地板車(chē)輛成為主流

英國(guó)有軌電車(chē)車(chē)型有高地板、40%低地板、70%低地板和100%低地板，從時(shí)間跨度的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可見(jiàn)，車(chē)型的選擇與有軌電車(chē)低地板技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程基本一致，20世紀(jì) 80～90年代車(chē)輛以高地板、40%低地板和 70%低地板型式為主，進(jìn)入 2000年以后，新開(kāi)通線路采購(gòu)的車(chē)輛均以100%低地板車(chē)型為主，如伯明翰、愛(ài)丁堡等，甚至在倫敦克羅伊登區(qū)，雖在1998～2000年期間采購(gòu)了24列70%低地板車(chē)輛，但在2011年增購(gòu)時(shí)，也重新選擇了100%低地板車(chē)輛。

3.2 注重殘障人士的乘車(chē)需求

英國(guó)為照顧殘障人士乘車(chē)，規(guī)定有軌電車(chē)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須滿足關(guān)于殘障人士通行及標(biāo)識(shí)規(guī)定（rail vehicle accessibility regulations（RVAR）of the disability discrimination act（DDA））。倫敦碼頭區(qū)從2001年開(kāi)始采購(gòu)的B2K車(chē)輛，雖延續(xù)以前鉸接高地板車(chē)型，但已明確要求車(chē)門(mén)寬度、車(chē)內(nèi)通道、標(biāo)識(shí)等必須滿足英國(guó)針對(duì)殘障人士的相關(guān)規(guī)定。

諾丁漢在早期采購(gòu)的15列龐巴迪Incentro AT6/5型有軌電車(chē)因?yàn)閱伍_(kāi)車(chē)門(mén)的寬度不滿足英國(guó)門(mén)安全警報(bào)標(biāo)準(zhǔn)，強(qiáng)制在2008年對(duì)車(chē)體進(jìn)行改造，2014年完成全部改造工作[7]。

3.3 車(chē)體及內(nèi)裝

英國(guó)有軌電車(chē)的編組型式均為鉸接結(jié)構(gòu)，倫敦碼頭區(qū)和紐卡斯?fàn)枮檗D(zhuǎn)向架鉸接，其他城市車(chē)輛為車(chē)體鉸接。這種結(jié)構(gòu)有利于車(chē)輛通過(guò)市內(nèi)小區(qū)線，從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)看，60%的城市最小曲線為25 m，只有伯明翰和愛(ài)丁堡受歷史原因影響，最小曲線為18 m。

車(chē)體鋼結(jié)構(gòu)多為不銹鋼骨架結(jié)構(gòu)，少部分鋁合金結(jié)構(gòu)。車(chē)體采用模塊化設(shè)計(jì)，比如伯明翰使用 CAF公司5模塊100%低地板有軌電車(chē)。在愛(ài)丁堡使用的7模塊有軌電車(chē)是在5模塊基礎(chǔ)上增加了1個(gè)動(dòng)力模塊和1個(gè)浮車(chē)模塊[8]。

從結(jié)構(gòu)尺寸上看，無(wú)論何種車(chē)型，車(chē)體寬度全部為2 650 mm，最高3 670 mm，最低3 270 mm，對(duì)于100%低地板車(chē)輛，門(mén)口及地板面高度350 mm，座椅及站立人數(shù)比在1∶3～1∶2之間，最大軸重均不超過(guò) 11 t。

3.4 牽引與制動(dòng)

車(chē)輛的受電形式及供電電壓受線路因素影響，但除倫敦碼頭區(qū)以外車(chē)輛均采用受電弓型式，牽引加速度要達(dá)到1.3 m/s2（一般為0～40 km/h），常用制動(dòng)減速度一般要求1.2 m/s2或1.3 m/s2，緊急制動(dòng)一般要達(dá)到2.5 m/s2以上。

基礎(chǔ)制動(dòng)型式中，磁軌制動(dòng)裝置基本為標(biāo)配結(jié)構(gòu)，除倫敦碼頭區(qū)和紐卡斯?fàn)栆酝?，所有?chē)型中均有配置，但盤(pán)式制動(dòng)總體可分為3種情況：制動(dòng)盤(pán)與車(chē)軸裝配形式；制動(dòng)盤(pán)與電機(jī)輸出軸裝配形式；制動(dòng)盤(pán)與齒輪箱輸出軸裝配形式。

3.5 轉(zhuǎn)向架配置

有軌電車(chē)實(shí)現(xiàn)地板面降低的關(guān)鍵因素在于轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，從歷史發(fā)展角度看，主要有2種實(shí)現(xiàn)思路：一種是通過(guò)取消傳統(tǒng)車(chē)軸的獨(dú)立輪轉(zhuǎn)向架方式實(shí)現(xiàn)，另一種是通過(guò)減小車(chē)輪直徑的傳統(tǒng)剛性輪對(duì)轉(zhuǎn)向架方式實(shí)現(xiàn)。這2種方式在英國(guó)有軌電車(chē)的使用中均有體現(xiàn)[9-10]。

布萊克浦以小輪徑輪對(duì)式轉(zhuǎn)向架實(shí)現(xiàn)，伯明翰、愛(ài)丁堡以獨(dú)立輪轉(zhuǎn)向架實(shí)現(xiàn)，諾丁漢Incentro的車(chē)輛以取消車(chē)軸方式實(shí)現(xiàn)，采用彈性車(chē)輪、內(nèi)置軸箱結(jié)構(gòu)，一系懸掛以人字形橡膠彈簧和錐形橡膠簧為主，二系彈簧有螺旋鋼彈簧、空氣彈簧和沙漏橡膠簧形式，均配有一定數(shù)量的垂向及橫向減振裝置，牽引裝置采用拉桿形式。

4 結(jié)論

綜上所述，英國(guó)有軌電車(chē)形式多樣，線路條件復(fù)雜，隨著世界有軌電車(chē)應(yīng)用的復(fù)蘇，英國(guó)也在不斷規(guī)劃新線，就當(dāng)前而言，其運(yùn)營(yíng)線路及車(chē)輛具有如下特點(diǎn)。

4.1 線路特點(diǎn)

1）線路陳舊，翻新和擴(kuò)展計(jì)劃實(shí)施進(jìn)展緩慢。

2）二戰(zhàn)以后炸毀鐵路很多，后續(xù)并非鋪設(shè)新軌替代，而是能修則修，不能修再換，再規(guī)劃增加新線形成現(xiàn)有運(yùn)營(yíng)線路。

3）所有運(yùn)營(yíng)線路，在市內(nèi)鋪設(shè)槽型軌，郊區(qū)鋪設(shè)T型軌，槽型軌槽寬并不統(tǒng)一。

4）從車(chē)輛運(yùn)行區(qū)間看，沒(méi)有完全市內(nèi)運(yùn)營(yíng)車(chē)輛，基本為市區(qū)與城郊相結(jié)合，同時(shí)有些需要與過(guò)去地鐵線路接軌，有些需要與干線線路接軌。

5）從路權(quán)上看，市內(nèi)均為公共路權(quán)，與公交系統(tǒng)混行，在郊區(qū)設(shè)為專有路權(quán)。

4.2 車(chē)輛特點(diǎn)

1）從地板高度來(lái)看，高地板、40%低地板、70%低地板、100%低地板車(chē)型均有。

2）從轉(zhuǎn)向架來(lái)看，傳統(tǒng)輪對(duì)式轉(zhuǎn)向架、獨(dú)立輪橫向耦合、獨(dú)立輪縱向耦合、輪轂電機(jī)的轉(zhuǎn)向架均有。

3）轉(zhuǎn)向架多采用彈性車(chē)輪，以降低在市內(nèi)的運(yùn)行噪聲；基礎(chǔ)制動(dòng)多采用盤(pán)式制動(dòng)和磁軌制動(dòng)，后者已成為有軌電車(chē)的標(biāo)配產(chǎn)品。

4）從供電制式看，有直流750 V、600 V和1 500 V電壓，有些地區(qū)進(jìn)入干線的車(chē)輛需要同時(shí)包含直流750 V和25 kV電壓兩種。

5）車(chē)輛采用鉸接結(jié)構(gòu)，既有車(chē)體之間鉸接，又有通過(guò)轉(zhuǎn)向架鉸接。車(chē)輛斷面雖型式多樣，但車(chē)體寬度基本保持在2.65 m。