新型有軌電車選型與經(jīng)濟(jì)性能研究

肖功煜

(武漢光谷交通建設(shè)有限公司，湖北 武漢 430000)

0 引 言

近年來，隨著我國社會和經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國的城鎮(zhèn)化建設(shè)步伐也越來越快，而與此同時，城鎮(zhèn)道路的交通擁堵問題也已經(jīng)引發(fā)了人們的廣泛重視。在此背景下，城市軌道交通因其具備環(huán)保、節(jié)能、安全、效能高、運(yùn)量大等優(yōu)勢，已經(jīng)成為解決交通擁堵問題的重要方式。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計資料顯示，截止到2018年，我國已經(jīng)有79個城市正在運(yùn)營、在建或者規(guī)劃建設(shè)城市軌道交通線路，全國軌道交通運(yùn)營線路超過188條。而在這些軌道交通類型當(dāng)中，現(xiàn)代化、大容量、低地板、節(jié)能環(huán)保的現(xiàn)代有軌電車又被諸多城市作為首選。

1 新型有軌電車選型實例——以武漢T1線工程為例

有軌電車工程是一項以車輛設(shè)備為主導(dǎo)的系統(tǒng)工程，車輛是確保乘客安全、有效、快捷運(yùn)送的關(guān)鍵設(shè)備。為此，車輛型式的確定是確定相關(guān)土建工程與設(shè)備規(guī)模的主要依據(jù)，同時也是選擇線路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)，而且還是線路運(yùn)營和管理模式的關(guān)鍵影響因素?？梢哉f，有軌電車的合理選型能夠有效控制項目投資、降低運(yùn)行成本，提升運(yùn)營效率。

武漢市東湖國家自主創(chuàng)新示范區(qū)有軌電車T1線工程線路全長15.908 km(含單線里程2.565 km，雙線里程13.343 km)，全線共設(shè)車站22座，平均站間距750 m，除光谷大道站位高架站外，其余均為地面站。線路由一段單環(huán)線和一段雙線組成，單環(huán)線經(jīng)關(guān)山大道、珞瑜路、珞雄路、步行街北路圍合而成，線路長度為2.565 km，設(shè)站4座。雙線起點位于關(guān)山大道東側(cè)，沿關(guān)山大道東側(cè)、三環(huán)線南側(cè)、光谷一路路中、光谷大道北側(cè)走行，終點位于光谷大道北側(cè)。

本線在三環(huán)線與規(guī)劃T2線并行，并行段范圍為“光谷大道站”、“工程大學(xué)流芳站”，長約1.925 km。本線在珞雄路站、華中科技大學(xué)站、光谷大道站與軌道交通2#線接駁換乘，在雄楚大道站與軌道交通11#線接駁換乘。

1.1 走行部選型

現(xiàn)代有軌電車按走行部形式可分為鋼輪鋼軌有軌電車和膠輪導(dǎo)軌有軌電車。鋼輪鋼軌有軌電車的走行部通常由車輪、軸箱、構(gòu)架、牽引以及懸掛部件等組成。在車輛運(yùn)行過程中，通過車輪將車體的重量傳遞到鋼軌上，從而起到驅(qū)動、承重和導(dǎo)向的效果。至于膠輪導(dǎo)軌有軌電車，其走行部通常由橡膠輪、導(dǎo)向輪、構(gòu)架以及懸掛等部件組成。在車輛運(yùn)行過程中，如果橡膠輪在普通路面上行走，則主要起到承重、驅(qū)動的效果；如果導(dǎo)向輪和敷設(shè)的導(dǎo)向軌配合，則起到導(dǎo)向的效果。

從技術(shù)成熟度、節(jié)能環(huán)保、可靠性與安全性、性價比、后期運(yùn)營和維護(hù)成本、整體美觀度和形象等方面來看，鋼輪鋼軌現(xiàn)代有軌電車的綜合評價要高于膠輪導(dǎo)軌列車。并且，考慮到線路最小曲線半徑及最大坡度等因素，應(yīng)選擇最小轉(zhuǎn)彎半徑和最大爬坡能力滿足線路要求的車型，因此，綜合考慮，推薦該線路選用鋼輪鋼軌現(xiàn)代有軌電車。

1.2 低地板形式選型

100%低地板現(xiàn)代有軌電車有著較好的人性化設(shè)計，便于乘客上下和乘坐，能夠提高公共交通的質(zhì)量，提升城市形象。而70%低地板現(xiàn)代有軌電車則在長春、大連等城市已有成熟的生產(chǎn)和運(yùn)營經(jīng)驗，且車輛價格相對較低。

實際上，70%和100%低地板車輛各有優(yōu)缺點，100%低地板有軌電車在國外已經(jīng)普及，且在國內(nèi)，100%低地板有軌電車也成為了新建線路選型的主流趨勢，在充分考慮武漢T1線工程的特點及實際需求后，推薦該線路選用100%低地板鋼輪鋼軌現(xiàn)代有軌電車。

1.3 車輛供電系統(tǒng)的分類與選型

目前，在南京、寧波、淮安、高雄等城市應(yīng)用的超級電容/蓄電池供電方案的優(yōu)點較多，該技術(shù)不僅沿線景觀效果好，而且還可以進(jìn)行快速充電，通常情況下15～30 s之內(nèi)便可充滿，單次充電最大運(yùn)行距離約2 km。為此，可以在車站內(nèi)安裝充電設(shè)備，在車輛靠站停車間隙進(jìn)行充電，從而為車輛長距離運(yùn)行提供保障。不僅如此，該技術(shù)屬于非專利技術(shù)，各家車輛供應(yīng)商均可生產(chǎn)，不影響車輛選型和招標(biāo)。

鋼輪鋼軌現(xiàn)代有軌電車系統(tǒng)通常采用的供電電壓為直流750 V，其供電方式可分為接觸網(wǎng)供電和無觸網(wǎng)供電。其中，接觸網(wǎng)供電技術(shù)最為成熟可靠，應(yīng)用廣泛，工程投資及后期維護(hù)成本低，是現(xiàn)代有軌電車供電技術(shù)的首選。但其對沿線特別是在交叉口處的景觀有一定影響，各種無觸網(wǎng)供電技術(shù)景觀效果好，但技術(shù)成熟度較差，工程投資較高，不建議全線采用。因此，為了更好地適應(yīng)武漢城市發(fā)展的需求，道路及公共交通發(fā)展的需求，在加上T1線沿線對景觀要求較高，因此，在選擇和對比多項車輛供電方案后，結(jié)合本線實際情況，可考慮在接觸網(wǎng)布置較復(fù)雜的大路口采用儲能式供電裝置進(jìn)行過渡。

綜上所述，推薦本線采用以接觸網(wǎng)為主，局部地段采用儲能式供電技術(shù)進(jìn)行過渡。

1.4 車輛編組方案選擇

根據(jù)本工程的功能定位和客流特征，并考慮到旅客出行的舒適度，初、近、遠(yuǎn)期采用6人/m2站立標(biāo)準(zhǔn)。其中，短編組車輛定員為300人/輛，長編組車輛定員為400人/輛。

本工程為東湖國家自主創(chuàng)新示范區(qū)有軌電車網(wǎng)絡(luò)的首期建設(shè)的示范線工程，車輛編組的選擇應(yīng)從網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和運(yùn)營維護(hù)的角度出發(fā)，滿足預(yù)測客流和系統(tǒng)功能要求，盡量節(jié)省運(yùn)營成本并保證為乘客提供良好服務(wù)水平。

表1 車輛編組方案比選表

方案1初開行14對/h的短編組車輛可滿足客流需求。近、遠(yuǎn)期發(fā)車對數(shù)為18對/h，發(fā)車密度為4.3 min；初近遠(yuǎn)期運(yùn)能與客流的匹配程度及客流服務(wù)水平合理。另一方面，通過交通仿真模擬分析，發(fā)車密度在25對/h以內(nèi)時，有軌電車發(fā)車間隔可以通過信號優(yōu)先得到較好的控制，規(guī)避車輛排隊現(xiàn)象。

方案2初、近、遠(yuǎn)期均采用長編組車輛，開行密度分別為10、15、15對/h。初期6 min的發(fā)車間隔達(dá)到一定的服務(wù)水平，近遠(yuǎn)期的客流服務(wù)水平相對初期提升較小。另一方面，長編組方案對平高峰客流差異大的適應(yīng)性較差。

綜上所述，本工程推薦編組方案1，即初、近、遠(yuǎn)期均采用短編組車輛?？紤]運(yùn)營需求，建議終點站、示范線接軌站按兩輛車?？康能嚩纫淮谓ǔ桑渌囌就两A(yù)留兩輛車同時?？康臈l件。

2 武漢T1線工程的經(jīng)濟(jì)性能分析

經(jīng)濟(jì)效益是指軌道交通項目建設(shè)完工投入運(yùn)營所取得的效益，是軌道交通項目自身的直接效益。根據(jù)國家現(xiàn)行的財稅制度和價格體系，計算項目直接發(fā)生的財務(wù)效益和費(fèi)用，編制財務(wù)報表，計算評價指標(biāo)，考察項目的盈利能力、清償能力及外匯平衡狀況等，以判斷項目的財務(wù)可行性和項目的盈利能力。通過分析，得出武漢T1線工程的經(jīng)濟(jì)性能如下。

2016年至2031年，初期存在資金的短缺現(xiàn)象。但當(dāng)項目運(yùn)行約十年之后，企業(yè)的現(xiàn)金流量較為充分，具備一定設(shè)備更新改造能力，資金缺口需通過政府財政補(bǔ)貼或短期貸款予以解決。綜合來看，本項目國民經(jīng)濟(jì)評價可行，且具有一定的風(fēng)險承受能力。

另外需要說明的是，武漢T1線項目作為屬于公共交通范疇，是城市的主要公益性基礎(chǔ)設(shè)施，其社會效益遠(yuǎn)大于經(jīng)濟(jì)效益。因其票價政策的公益性，若將折舊、利息完全計入成本，在相當(dāng)長的一段時間內(nèi)是不可能贏利的。但公共交通的建設(shè)將極大地改善城市布局、緩解交通緊張狀況，促進(jìn)社會與經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

3 結(jié)束語

綜上所述，新型有軌電車的選型對于有軌電車項目的工程造價、運(yùn)營成本以及運(yùn)行效率有著非常關(guān)鍵的影響，為此，在新型有軌電車項目的設(shè)計和規(guī)劃過程中，應(yīng)當(dāng)充分考慮項目所在地的實際情況，并充分考慮各種影響因素，從而合理進(jìn)行車輛選型，提升項目的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。