現(xiàn)代智能無(wú)軌電車與傳統(tǒng)BRT的綜合比對(duì)分析

張卓杰 劉家棟 李亙 馬喜成 李梁

摘 ? 要：現(xiàn)代智能無(wú)軌電車和傳統(tǒng)BRT作為中低運(yùn)量路面交通中具有代表性的兩種無(wú)軌交通制式，在外觀和功能上具有諸多相似性，有效選取合適的車輛制式對(duì)于城市未來(lái)發(fā)展至關(guān)重要。本文從技術(shù)特性、經(jīng)濟(jì)特性、環(huán)保特性等方面對(duì)二者進(jìn)行了綜合比對(duì)分析，為城市路面交通中低運(yùn)量車輛的選型提供參考。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代智能無(wú)軌電車 ?傳統(tǒng)BRT ?中低運(yùn)量 ?對(duì)比分析

中圖分類號(hào)：U482.2 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2019）08（b）-0100-03

目前我國(guó)城市中低運(yùn)量路面公交主要有現(xiàn)代智能無(wú)軌電車、傳統(tǒng)BRT和有軌電車等交通制式，相對(duì)而言現(xiàn)代智能無(wú)軌電車和傳統(tǒng)BRT較低的初期工程建設(shè)成本和優(yōu)異的線路適應(yīng)更能滿足中小型城市發(fā)展需求。本文將就這兩種路面交通制式的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等特性進(jìn)行比較分析。

1 ?兩種路面公交制式的定義及發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 現(xiàn)代智能無(wú)軌電車

有別于傳統(tǒng)無(wú)軌電車，現(xiàn)代智能無(wú)軌電車結(jié)合儲(chǔ)能式有軌電車和地面公交技術(shù)特點(diǎn)，是一種以智能導(dǎo)向和智能駕駛技術(shù)為特性，利用儲(chǔ)能裝置供電并能適用于所有路權(quán)形式的中小運(yùn)量創(chuàng)新型城市路面公交系統(tǒng)。

我國(guó)有近百年無(wú)軌電車運(yùn)營(yíng)史。熱潮期，全國(guó)26個(gè)城市4794輛無(wú)軌電車在線上運(yùn)營(yíng)[1]。進(jìn)入新世紀(jì)后，因?yàn)殪`活性差、占用城市空間等問題被逐漸邊緣化，多個(gè)城市縮減了車輛規(guī)模甚至停止運(yùn)營(yíng)，截至2014年，僅剩10個(gè)城市1850輛車仍在運(yùn)營(yíng)[2]。隨著“智能化、綠色化、便捷化”等概念的不斷推廣，無(wú)軌電車結(jié)合智能技術(shù)和儲(chǔ)能技術(shù)回到人們的視野，消除了全線密集架空接觸網(wǎng)對(duì)城市景觀的影響，在“治堵”的同時(shí)亦可作為城市風(fēng)景觀光附帶產(chǎn)品，已有株洲、宜賓、哈爾濱等多個(gè)城市規(guī)劃了現(xiàn)代智能無(wú)軌電車系統(tǒng)。

1.2 傳統(tǒng)BRT

傳統(tǒng)BRT是一種基于普通公交系統(tǒng)，以地面線網(wǎng)為基礎(chǔ)，結(jié)合高性能大巴技術(shù)獲得一定時(shí)空優(yōu)先權(quán)和政策優(yōu)先支持的新型地面公交運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)[3]，其相對(duì)于常規(guī)公共汽車具有快速、準(zhǔn)時(shí)、大運(yùn)載能力等優(yōu)點(diǎn)。

昆明是我國(guó)第一個(gè)采用BRT概念的城市[4]，經(jīng)過(guò)20年的發(fā)展，廣州、杭州、廈門等城市均開通了BRT線路。由于存在配套設(shè)施（如信號(hào)優(yōu)先裝置、特殊BRT站等）未完善、規(guī)劃管理不到位等諸多問題，依靠BRT解決國(guó)內(nèi)城市交通擁堵狀況收效甚微，目前已有多個(gè)城市減少了BRT線路數(shù)量或降低線路級(jí)別。

2 ?兩種公共交通方式的綜合比較

2.1 技術(shù)特性

2.1.1 線路適應(yīng)能力

現(xiàn)代智能無(wú)軌電車和傳統(tǒng)BRT采用橡膠輪走行，二者垂向曲線通過(guò)能力幾乎一致，均有較好的爬坡能力。但在平面曲線能力方面，現(xiàn)代智能無(wú)軌電車采用先進(jìn)軌道交通技術(shù)和智能導(dǎo)向循跡方式，可自由穿梭于各種車輛之間，其協(xié)同控制和轉(zhuǎn)彎能力較依靠目視操作的傳統(tǒng)BRT更為突出。如中車株機(jī)公司“超軌列車”采用多軸軸控轉(zhuǎn)向并配置多套ACU鉸接裝置，走行更為靈活，最小轉(zhuǎn)彎半徑僅15m，而傳統(tǒng)BRT則更多的使用單軸轉(zhuǎn)向和常規(guī)鉸接式裝置，其能夠適應(yīng)的最小轉(zhuǎn)彎半徑為24m[3]。

2.1.2 運(yùn)能分析

眾所周知，單位時(shí)間內(nèi)的車輛運(yùn)輸能力與車輛長(zhǎng)度、發(fā)車頻次有著密切的聯(lián)系。隨著無(wú)軌電車技術(shù)的飛速發(fā)展，30m級(jí)現(xiàn)代智能無(wú)軌電車開始出現(xiàn)在人們的視野中，如中車株洲電力機(jī)車有限公司“超級(jí)虛擬軌道列車”達(dá)34.8m，定員為320人。反觀BRT，受制于目視操作以及網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)能力薄弱等多方面的影響，車長(zhǎng)方面一直沒有很大的變化，導(dǎo)致載客能力大大受限，目前世上最長(zhǎng)的南昌BRT為27m，定員僅270人。

基于運(yùn)營(yíng)方的協(xié)調(diào)管理能力以及城市的交通系統(tǒng)成熟度考慮，目前絕大多數(shù)BRT和無(wú)軌電車發(fā)車間隔為2～5min。假設(shè)發(fā)車間隔2min，中車株機(jī)“超級(jí)虛擬軌道列車”最大高峰單向運(yùn)量為9600人/h，遠(yuǎn)超南昌BRT的8100人/h。也就是說(shuō)，在發(fā)車間隔相同的情況下，已有現(xiàn)代智能無(wú)軌電車大于最長(zhǎng)BRT的客運(yùn)能力。

2.2 經(jīng)濟(jì)特性

2.2.1 車輛購(gòu)置成本

現(xiàn)代智能無(wú)軌電車結(jié)合了諸多軌道交通車輛的先進(jìn)技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)，初期采購(gòu)成本較傳統(tǒng)BRT要高。參考類似項(xiàng)目報(bào)價(jià)，30m級(jí)現(xiàn)代智能無(wú)軌電車售價(jià)約為2200萬(wàn)左右（壽命30年）。15～20m長(zhǎng)的傳統(tǒng)BRT售價(jià)200萬(wàn)左右（壽命10年）[2]，若按30年使用周期計(jì)算，相同載客量的BRT采購(gòu)費(fèi)用約1200萬(wàn)左右。

2.2.2 維護(hù)成本

現(xiàn)代智能無(wú)軌電車驅(qū)動(dòng)電機(jī)使用壽命較傳統(tǒng)BRT發(fā)動(dòng)機(jī)要長(zhǎng)，并且電動(dòng)機(jī)比發(fā)動(dòng)機(jī)的維修費(fèi)便宜，導(dǎo)致現(xiàn)代智能無(wú)軌電車維護(hù)成本相對(duì)較低。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)研究，傳統(tǒng)BRT的維修成本為7.7元/km，現(xiàn)代智能無(wú)軌電車為6.6元/km，若每車運(yùn)行300km/d，1輛現(xiàn)代智能無(wú)軌電車一年節(jié)省維護(hù)費(fèi)用12.05萬(wàn)元，全壽命周期節(jié)約成本達(dá)361.5萬(wàn)元。

2.2.3 能耗成本

現(xiàn)代智能無(wú)軌電車能耗成本主要為電力費(fèi)用，傳統(tǒng)BRT則為油耗費(fèi)。在全球燃油價(jià)格飛速增長(zhǎng)的大環(huán)境下，傳統(tǒng)BRT能耗成本相對(duì)現(xiàn)代智能無(wú)軌電車要高。30m級(jí)現(xiàn)代智能無(wú)軌電車較相同載客量的BRT能耗對(duì)比（車輛行駛300km/d）如表1所示，一年節(jié)約燃料費(fèi)用42.8～52.8萬(wàn)元，按30年使用壽命計(jì)算，降低能耗成本1285.4～1583.4萬(wàn)元。

因此，相同運(yùn)營(yíng)線路條件下，車輛購(gòu)置費(fèi)用的差異導(dǎo)致傳統(tǒng)BRT的初期運(yùn)營(yíng)成本要低于現(xiàn)代智能無(wú)軌電車。但在長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)效益方面，考慮購(gòu)置成本、維護(hù)成本、能耗成本等多方面因素，1列30m級(jí)現(xiàn)代智能無(wú)軌電車30年綜合運(yùn)營(yíng)成本較相同載客量傳統(tǒng)BRT節(jié)約646.9萬(wàn)元～944.9萬(wàn)元，若一個(gè)項(xiàng)目按20列車計(jì)算，全壽命周期內(nèi)，現(xiàn)代智能無(wú)軌電車將會(huì)節(jié)省過(guò)億元的綜合運(yùn)維費(fèi)用。

2.3 環(huán)保特性

現(xiàn)代智能無(wú)軌電車和傳統(tǒng)BRT對(duì)環(huán)境的影響主要體現(xiàn)在大氣和噪聲兩方面，雖有部分汽車廠嘗試采用純電或其他燃料為動(dòng)力減少BRT對(duì)環(huán)境的影響，但是由于技術(shù)和資金等問題，并未取得很大的成效，短期內(nèi)難以大量推廣，城市BRT仍將以燃油動(dòng)力為主。本文將就現(xiàn)代智能無(wú)軌電車和傳統(tǒng)燃油BRT在大氣和噪聲這兩方面的污染進(jìn)行詳細(xì)比較。

2.3.1 大氣污染

直接污染方面，傳統(tǒng)BRT在行駛過(guò)程中會(huì)直接排放對(duì)身體有害的顆粒物質(zhì)和氣體，而現(xiàn)代智能無(wú)軌電車采用電力驅(qū)動(dòng)，運(yùn)行時(shí)幾乎無(wú)尾氣排放，其直接排放量幾乎為0。從間接污染方面來(lái)說(shuō)，發(fā)電產(chǎn)生的大氣污染也要遠(yuǎn)低于燃油的生產(chǎn)、存儲(chǔ)和運(yùn)輸過(guò)程的污染程度。詳細(xì)對(duì)比如表2所示。

2.3.2 車輛噪聲

車輛噪聲主要來(lái)自于發(fā)動(dòng)機(jī)、輪胎、尾氣排放等方面?，F(xiàn)代智能無(wú)軌電車和傳統(tǒng)BRT均采用膠輪驅(qū)動(dòng)，輪胎噪聲幾乎一致。由于現(xiàn)代智能無(wú)軌電車主要通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛，而傳統(tǒng)BRT多采用燃油發(fā)動(dòng)機(jī)牽引，二者在尾氣排放噪聲和發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲方面區(qū)別較大。根據(jù)國(guó)外對(duì)比研究經(jīng)驗(yàn)，線路條件一致的情況下，現(xiàn)代智能無(wú)軌電車的噪聲通常比傳統(tǒng)BRT低10～15dB。

2.4 安全性

現(xiàn)代智能無(wú)軌電車整車和部件大部分遵循軌道交通車輛設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和方法，車輛電氣集成、機(jī)械校核分析、整車試驗(yàn)等工作也與軌道交通車輛類似，其制造和試驗(yàn)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)都是傳統(tǒng)BRT無(wú)法比擬的;此外現(xiàn)代智能無(wú)軌電車配備了高精度導(dǎo)航、激光雷達(dá)、線控剎車等安全防護(hù)設(shè)備，彎道跟隨偏差極小，保障了列車的安全運(yùn)行。而BRT完全依靠人工手動(dòng)駕駛，無(wú)任何安全輔助措施或設(shè)備，加之車輛較長(zhǎng)，特別是在彎道處難于控制，易出現(xiàn)事故。

2.5 對(duì)比小結(jié)

現(xiàn)代智能無(wú)軌電車與傳統(tǒng)BRT對(duì)比如表3所示。

3 ?結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)現(xiàn)代智能無(wú)軌電車和傳統(tǒng)BRT在技術(shù)特性、經(jīng)濟(jì)特性、環(huán)保特性、安全性等多方面的比較研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)代智能無(wú)軌電車和傳統(tǒng)BRT均能作為城市中低運(yùn)量交通運(yùn)輸工具，但是現(xiàn)代智能無(wú)軌電車在安全舒適、節(jié)能高效、綠色環(huán)保以及美觀性等方面具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。雖然現(xiàn)代智能無(wú)軌電車初期投入較高，但隨著使用時(shí)間的推移，現(xiàn)代智能無(wú)軌電車長(zhǎng)久型經(jīng)濟(jì)特性就會(huì)慢慢凸現(xiàn)出來(lái)，可在全周期壽命內(nèi)為城市節(jié)約更多的車輛運(yùn)維成本。綜合而言，現(xiàn)代智能無(wú)軌電車更能適應(yīng)未來(lái)城市中低量運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展需求。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉勇，王秀寶，崔樹森，等.無(wú)軌電車何去何從[J].駕駛園，2012（1）：34-36.

[2] 王健.無(wú)軌電車的技術(shù)發(fā)展與復(fù)興[J].客車技術(shù)與研究，2014（5）：60-62.

[3] 龍倩倩，任海濱，馬喜成，等.現(xiàn)代有軌電車與快速公交BRT的比較分析[J].電力機(jī)車與城軌車輛，2007，37（5）：74-80.

[4] 楊曉，張銀興，楊陽(yáng).昆明快速公交系統(tǒng)（BRT）適應(yīng)性及現(xiàn)狀發(fā)展問題分析[J].現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)信息，2012（24）：406-407.