有軌電車的發(fā)展與啟示

■ 任林 曾浩 李燕陽

1 發(fā)展概況

1.1 興起

鐵路的興起是由馬車在軌道上運輸貨物開始的，1807年，英國出現(xiàn)世界上第1條馬車牽引的軌道車輛。1879年，西門子公司在德國柏林世界貿易博覽會上展出了電氣牽引電車。1881年，德國柏林附近的里希特菲爾德有軌電車開通運營，標志著有軌電車首次作為客運交通工具投入使用[1]。

相比于馬車牽引的軌道車輛，有軌電車具有速度高的運行優(yōu)勢，進而取代馬車迅速發(fā)展起來。20世紀20年代，全世界進入有軌電車高速發(fā)展建設的黃金時代：第二次世界大戰(zhàn)前，德國共有80個城市5 000 km有軌電車線路；截至1923年，美國共有75 600 km有軌電車線路；截至1927年，英國共有173條4 100 km有軌電車線路；截至1930年，法國共有70個城市3 400 km有軌電車線路；截至1932年，日本共有67個城市1 479 km的有軌電車線路[2]。

1.2 衰落

第二次世界大戰(zhàn)后，汽車工業(yè)迅猛發(fā)展，有軌電車運營受到重大沖擊。隨著機動性更好的公共交通汽車不斷發(fā)展，政府大力建設道路為其發(fā)展創(chuàng)造條件。因技術條件限制，舊式有軌電車行駛于道路中間，與其他車輛混合運行。由于運行速度慢、準點率低、噪聲大、減速性能差，且其軌道建設周期長、費用高，有軌電車逐漸被無軌公共交通汽車取代。

1952年，美國停止生產有軌電車；1955年，美國88%的有軌電車線路被拆除；1962年，英國有軌電車線路基本全部拆除；1971年，法國僅3個城市擁有有軌電車線路；日本也于30年內拆除了1 140 km有軌電車線路[3]。

1.3 復興

20世紀六、七十年代，汽車過度增加造成交通嚴重堵塞、運行速度下降、空氣和噪聲污染嚴重。此后，世界各地大力發(fā)展地下軌道交通，但因其造價高、周期長，又逐漸將重心轉移至地面交通。在舊式有軌電車基礎上，利用現(xiàn)代技術，改造和發(fā)展有軌電車，開發(fā)噪聲低、振動小、節(jié)能高效的有軌電車，形成現(xiàn)代有軌電車系統(tǒng)[4]。

2 優(yōu)劣勢分析

有軌電車因其容量適中、乘坐舒適、運行經濟，逐漸成為大眾喜愛的出行方式。根據(jù)CJJ/ T 114—2007《城市公共交通分類標準》的定義[5]：有軌電車是一種低運量的城市軌道交通，適用于地面（獨立路權）、街面混行或高架。主要分為2種類型：單廂或鉸接式有軌電車、導軌式膠輪電車。

2.1 鋼輪鋼軌有軌電車

鋼輪鋼軌有軌電車即分類標準中單廂或鉸接式有軌電車，其運用較普遍，車輛及工程特點較明顯（見圖1）[6]。

2.2 導軌式膠輪電車

圖1 鋼輪鋼軌有軌電車

導軌式膠輪電車在我國尚未普及，其主要產品有：V形鋼軌導向膠輪有軌電車、中間鋼軌導向膠輪有軌電車和膠輪導向有軌電車。V形鋼軌導向膠輪有軌電車已在上海張江高科技園區(qū)、天津高新區(qū)投入運營；中間鋼軌導向膠輪有軌電車在我國尚無應用；膠輪導向有軌電車廣泛應用于市政交通或旅游路線。這3種電車的主要區(qū)別在于導向系統(tǒng)（見圖2）、敷設方式及運量。V形鋼軌導向膠輪有軌電車采用V形鋼軌導向，以地面敷設為主，屬低運量系統(tǒng)；中間鋼軌導向膠輪有軌電車采用中間鋼軌導向，以地面敷設為主，屬低運量系統(tǒng)；膠輪導向有軌電車采用膠輪輪胎走行和導向，以高架敷設為主，屬低運量系統(tǒng)。

圖2 導軌式膠輪電車導向系統(tǒng)

2.3 對比分析

不同導軌式膠輪有軌電車對比參數(shù)見表1。

傳統(tǒng)有軌電車主要特點如下：

（1）客運能力大。車廂長度20～40 m，載客量150～300人/節(jié)，單向客運能力1．0萬～1．5萬人次。

（2）模塊化設計。采用模塊化設計，車輛維修保養(yǎng)容易，且能根據(jù)需求增加車廂、增加車輛長度，設計較靈活。

（3）接觸網供電。采用架空接觸網供電；在部分景觀、空間限制區(qū)段內，采用蓄電池或地面第三軌供電（僅限鋼輪鋼軌）。

（4）地面敷設為主。相比于地下敷設，地面敷設的優(yōu)點是節(jié)省土建工程造價，建設周期短；缺點是搶占路面交通資源，尤其在路口需機動車對其避讓，不能緩解城市擁堵。

（5）運行速度較低。大部分有軌電車線路不具有獨立路權，存在與現(xiàn)有交通共用路面情況，其平均運行速度約20 km/h，最小發(fā)車間隔3～5 min，服務水平較低。

膠輪導向有軌電車主要特點如下：

（1）低運量。車輛小巧，載客人數(shù)50～70人/節(jié)，一般單向客運能力≤1萬人次，屬低運量系統(tǒng)。

（2）輕量化設計。車身為全鋁或其他輕型材料，整車滿載質量≤12 t，區(qū)間、車站、車場荷載較小，系統(tǒng)設計體量大大簡化，節(jié)省工程建設費用。

（3）無人駕駛。采用全自動無人駕駛系統(tǒng)，智控中心對全線列車運行、電力供應、機電設備運行、防災報警、票務管理及乘客服務等進行智能化管理，運營人力成本較小。

表1 不同導軌式膠輪有軌電車技術參數(shù)對比

（4）動力電池智能供電。不設接觸軌或接觸網，全線采用動力電池供電，由車場集中充電。依據(jù)線路情況及行車組織要求，在部分車站設置充電裝置，保證系統(tǒng)安全，簡化土建工程設計。

（5）高架敷設為主。以高架敷設為主，獨立路權，不占用路面空間，不存在機動車輛及行人避讓問題，有效緩解城市交通擁堵。

（6）服務水平較高。高架膠輪有軌電車屬中小運量、高密度有軌電車系統(tǒng)，擁有獨立路權，運行速度可達30 km/h，縮短乘客乘車時間。最小發(fā)車間隔1 min，縮短乘客等待時間。

3 啟示

3.1 完善配套標準與法規(guī)

目前，有軌電車面臨快速發(fā)展的多樣性需求與標準、法規(guī)及工程經驗嚴重不足的矛盾?，F(xiàn)有標準、法規(guī)及管理政策在適應性和針對性上與有軌電車存在較大差異。要完善有軌電車的建設、運營、驗收及評價的政策文件，明確責任體系，保證其健康、合理發(fā)展[7]。

3.2 道路交通一體化設計

在有軌電車發(fā)展過程中產生的功能定位不清晰、線位布設不理想等問題，根源在于未能很好地將有軌電車納入道路交通體系中進行規(guī)劃設計。有軌電車要依托道路網絡布設，只有在規(guī)劃階段做好客流及線路適應性分析，才能為后續(xù)工程設計提供基礎性指導[8]。

3.3 發(fā)展膠輪導向有軌電車

相比于傳統(tǒng)鋼輪鋼軌有軌電車及鋼軌導向膠輪有軌電車，膠輪導向有軌電車具有爬坡能力強、轉彎半徑小、造型輕盈、對城市景觀影響小、環(huán)保性能優(yōu)異、造價低、建設周期短等突出優(yōu)勢，適合作為一、二線城市的軌道交通輔助線和三、四線城市的軌道交通骨干線，以及地形復雜或觀光旅游城市線路，滿足未來我國諸多城市軌道交通需要。膠輪導向有軌電車具有獨立路權，可利用道路上方空間，結構簡潔，車站可與城市商業(yè)建筑合體而建，在一定程度上符合國辦發(fā)〔2018〕52號“要加強節(jié)地技術和節(jié)地模式創(chuàng)新應用，鼓勵探索城市軌道交通地上地下空間綜合開發(fā)利用，推進建設用地多功能立體開發(fā)和復合利用，提高空間利用效率和節(jié)約集約用地水平”的條例。建議鼓勵并加強高架為主的膠輪導向有軌電車發(fā)展，注重其與城市公共交通系統(tǒng)協(xié)調規(guī)劃，實現(xiàn)公共交通系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展[9]。

4 結束語

有軌電車的發(fā)展經歷了興起、衰落和復興的全過程。有軌電車分為鋼輪鋼軌有軌電車和導軌式膠輪電車，以高架為主的膠輪導向有軌電車在占用城市空間、乘坐舒適性、服務水平等方面存在優(yōu)勢。因此，應鼓勵發(fā)展膠輪導向有軌電車制式發(fā)展。目前，有軌電車標準和法規(guī)尚不完善，應盡快明確建設、運營、驗收及評價的政策文件及責任體系，保證其健康合理發(fā)展。