大理州軌道交通1號線系統(tǒng)制式選擇研究

張斌華,陳 光,孫亞南,趙海燕

(1.中鐵二院昆明勘察設計研究院有限責任公司,云南 昆明 650200;2.昆明市政工程設計研究院(集團)有限公司,云南 昆明 650200)

車輛是城市公共交通客運系統(tǒng)最重要的載體,系統(tǒng)制式的選擇對城市規(guī)劃建設首條軌道交通線路尤為重要,因此大理州軌道交通1號線系統(tǒng)制式選擇需按功能定位、線路條件、客流需求等進行分析,從不同制式的技術可行性、建設成本可控性及實施落地風險等方面綜合比選后確定[1-3]。

1 1號線沿線情況及線路功能定位

1.1 線路沿線區(qū)域條件

1號線主要經過大理主城區(qū)、海東片區(qū)以及大理古城等主要旅游景區(qū)。其中大理主城區(qū)為建成區(qū),未來主要存在局部城市更新改造的可能;海東片區(qū)為新興發(fā)展區(qū)域,正在興建大型居住小區(qū)、醫(yī)院、商業(yè)設施等,此外大理北站也位于該片區(qū),近期將進行建設;大理古城、三塔等旅游景區(qū)主要以旅游功能為主。

1.2 線路功能定位

1號線是大理州第一條軌道交通線路,是最重要的軌道交通干線,線路將洱海西部、洱海南部以及海東片區(qū)串聯(lián)起來,可滿足各個片區(qū)通勤客流的出行需求;同時該線路也將大理古城、三塔等景區(qū)與大理站、大理北站、大理機場等主要的交通樞紐串聯(lián)起來,可滿足旅游客流的出行需求。因此,大理州軌道交通1號線是同時滿足通勤及旅游觀光出行的軌道交通線路。

1.3 系統(tǒng)制式選擇的需求分析

軌道交通根據(jù)運輸能力的大小分為大運量系統(tǒng)、中運量系統(tǒng)、低運量系統(tǒng)等三類,城市軌道交通分類如表1所示。

表1 按運輸能力劃分的城市軌道交通分類

1號線客流預測情況如表2所示。

表2 客流預測

1號線技術參數(shù)如表3所示。

表3 1號線技術參數(shù)

由表1、表2、表3分析可知,根據(jù)客流需求預測,1號線遠期旺季的高峰小時單向最大斷面客流量為0.57萬人次/h,根據(jù)運輸能力劃分的軌道交通分類,1號線為低運量系統(tǒng)。此外根據(jù)技術參數(shù)可知,1號線需要選用爬坡能力強曲線半徑小、適合于地面敷設方式、方便線路換乘的選擇需求的低運量軌道交通制式[4-5]。

2 各制式軌道交通系統(tǒng)特征及適應性分析

根據(jù)《城市公共交通分類標準》(CJJ/T 114—2007)及《城市軌道交通分類》(T/CAMET 00001—2020)等相關規(guī)范以及建標文件,城市軌道交通系統(tǒng)選型分為10類,包括地鐵、市域快軌、輕軌、中低速磁浮、跨坐式單軌、懸掛式單軌、自導向軌道、有軌電車、導軌式膠輪系統(tǒng)、電子導向膠輪系統(tǒng)[6-9]。按系統(tǒng)制式劃分的軌道交通分類及技術特征如表4所示。

表4 按系統(tǒng)制式劃分的軌道交通分類及技術特征

根據(jù)1號線線路功能定位、車輛選型的技術條件及客流預測情況,應從低運量軌道系統(tǒng)中為1號線選擇合適的系統(tǒng)制式。

按制式系統(tǒng)進行分類,有軌電車、懸掛式單軌、自導向軌道系統(tǒng)、導軌式膠輪系統(tǒng)及電子導向膠輪系統(tǒng)等五種形式為低運量軌道交通系統(tǒng)。但懸掛式單軌、自導向軌道系統(tǒng)從單向運能方面分析,介于中運量與低運量之間的一種制式,低運量系統(tǒng)技術對比情況如表5所示。

表5 低運量系統(tǒng)技術對比

3 1號線系統(tǒng)制式選擇研究

3.1 系統(tǒng)制式初選

從城市軌道交通低運量系統(tǒng)的適應性來看,本線路主要為地面運輸系統(tǒng),懸掛式單軌系統(tǒng)、自導向軌道系統(tǒng)、導軌式膠輪系統(tǒng)等三種軌道交通制式高架敷設,建設周期長、成本高,對旅游城市的環(huán)境影響較大。因此這三種制式對本線的適應性較差。有軌電車系統(tǒng)、電子導向膠輪系統(tǒng)這兩種軌道交通制式主要以地面敷設為主,并且從技術特點上具有爬坡能力強、曲線半徑小的技術特點,符合1號線的技術需求[10-11]。

3.2 系統(tǒng)制式選擇研究

(1)從客流量級角度分析

根據(jù)客流需求預測情況,1號線遠期旺季的高峰小時單向最大斷面客流量為0.57萬人次/h,為低運量系統(tǒng)。有軌電車系統(tǒng)、電子導向膠輪系統(tǒng)均可滿足該條線路的運輸需求。

(2)從審批政策角度分析

根據(jù)近年來國家針對軌道交通發(fā)展制定了各種政策,城市發(fā)展軌道交通首先要在城區(qū)人口、GDP、地方財政預算收入等方面滿足相應條件,滿足基本條件的情況下需編制線網規(guī)劃、建設規(guī)劃等文件,省發(fā)改委、住建廳按照相應的流程進行審核,同時需要抄送國家相關部門[12-13]。兩種制式從審批流程方面相同。

(3)從經濟性角度分析

①系統(tǒng)造價比較:有軌電車工程造價約1.5～2.0億元/km,電子導向膠輪系統(tǒng)約0.6～1.0億元/km。

②車輛經濟性比較:各種制式因車輛產生的費用主要包括車輛購置費、車輛大架修、電池更換等。以初期高峰小時斷面2 057人次/h、首期工程運營里程26.35 km為例,暫不考慮后期追加運用車數(shù)造成的車輛購置費增加,對各制式車輛購置、車輛維修費用等進行比較。

a車輛購置費

考慮有軌電車和電子導向膠輪系統(tǒng)車輛使用壽命為25年,有軌電車車輛購置費為6億元,電子導向膠輪系統(tǒng)車輛購置費為5.3億元。各制式車輛購置費比較情況如表6所示。

表6 各制式車輛購置費比較

b車輛大架修費用

根據(jù)車輛大架修修程,有軌電車架修5次、大修2次,架修350萬/次,大修650萬/次;電子導向膠輪系統(tǒng)架修4次、大修2次,架修200萬/次,大修320萬/次。各制式車輛維修費用比較情況如表7所示。

表7 各制式車輛維修費用比較

各制式車輛主要費用匯總情況如表8所示。

表8 各制式車輛費用比較 單位:億元

從經濟性角度分析,有軌電車在系統(tǒng)造價、車輛購置費、車輛大架修等方面所需費用均高于電子導向膠輪系統(tǒng),電子導向膠輪系統(tǒng)更具優(yōu)勢。

(4)從全生命周期運營成本角度分析

運營成本包括生產人員工資及福利、電費、修理費、營運費、管理費等部分。其中人工費結合各制式車底運營及車站數(shù)進行計算;電力費有軌電車和電子導向膠輪系統(tǒng)主要包括牽引能耗費用、動力照明、車輛段能耗等,其中有軌電車為12 kwh·列/km、電子導向膠輪系統(tǒng)為8 kwh·列/km;維修費包括日常維修費和車輛維修費;經測算,兩種制式運營成本參數(shù)如表9所示。

表9 兩種制式運營成本參數(shù) 單位:萬元

從全生命周期運營成本角度分析,有軌電車運營成本高于電子導向膠輪系統(tǒng),電子導向膠輪系統(tǒng)在運營成本方面更具優(yōu)勢。

(5)從交通影響角度分析

首期工程所經路段漾濞路為四車道外,其余主要以六車道、八車道為主,祥云路為雙向十車道。有軌電車、電子導向膠輪系統(tǒng)在道路條件較差路段可設置混合路權。在交叉口處,有軌電車、電子導向膠輪系統(tǒng)均可設立專門信號燈,實現(xiàn)對現(xiàn)有交叉口單點信號控制方案改善及信號協(xié)調控制,提升道路交通系統(tǒng)的運行效能。由于有軌電車為鋼輪鋼軌,在交叉口及混行路段使用槽型軌可以減小對機動車輛行駛的影響,但不能完全消除,因此電子導向膠輪系統(tǒng)更具優(yōu)勢。

(6)從技術先進性角度分析

目前,有軌電車以人工駕駛為主,智能程度相對較低。電子導向膠輪系統(tǒng)以人工駕駛為主,智能駕駛為輔助,即司機不需要操作方向盤,車載系統(tǒng)自動識別地面標線來控制列車運行方向。從技術先進性角度分析,電子導向膠輪系統(tǒng)技術更先進。

(7)從技術成熟度角度分析

①車輛運行可靠性有待進一步驗證。目前國內僅宜賓、哈爾濱、西安等城市開通電子導向膠輪系統(tǒng),車輛長期運行對地面線路的影響以及路面沉降、蓄電池使用壽命以及輪胎更換頻率方面有待進一步驗證。

②車輛運行安全性角度有待進一步驗證。目前3輛模塊電子導向膠輪系統(tǒng)電車車輛長度接近32 m,4模塊電子導向膠輪系統(tǒng)電車無實車下線,4模塊長度40 m,車輛運行對交叉口影響以及車輛運行過程中輪軌偏移裝置、車輛輪軌偏移對周邊運行車輛安全產生影響均有待驗證。

③上路許可。電子導向膠輪系統(tǒng)車輛較長,上路運行需得到相關部門許可。電子導向膠輪系統(tǒng)作為新興的一種新交通,存在技術有待進一步驗證,相關標準僅為地方標準,無相關設計、建設、運營國家標準,缺乏車輛運用及維修維護經驗,系統(tǒng)可靠性有待進一步驗證。

從技術成熟度方面分析,有軌電車技術較電子導向膠輪系統(tǒng)更為成熟完善,更具優(yōu)勢。

4 結 論

大理州發(fā)展軌道交通作為城市骨干公共交通,兩種低運量軌道交通系統(tǒng)在客流需求、技術條件、建設條件等方面均滿足大理州情況,但從經濟性、運營成本、對現(xiàn)狀交通的影響、技術先進性、技術成熟度成熟度等方面分析,電子導向膠輪系統(tǒng)更具優(yōu)勢[14-15]。通過以上分析,建議大理州軌道交通制式暫選用電子導向膠輪系統(tǒng)。