關(guān)于低運(yùn)量軌道交通敷設(shè)方式的研究

陳 龍

（中鐵四院集團(tuán)新型軌道交通設(shè)計(jì)研究有限公司，江蘇 蘇州）

根據(jù)《“十四五”城市軌道交通規(guī)劃建設(shè)實(shí)施方案》（發(fā)改基礎(chǔ)〔2021〕1302 號(hào)]附件2《“十四五”低運(yùn)量軌道交通系統(tǒng)規(guī)劃建設(shè)工作要點(diǎn)》對(duì)低運(yùn)量軌道交通的規(guī)劃建設(shè)作出了規(guī)定。要求根據(jù)客流需求、服務(wù)范圍、工程條件、用地情況進(jìn)行科學(xué)的制式比選，合理確定低運(yùn)量軌道交通系統(tǒng)主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。線路敷設(shè)方式以地面為主，對(duì)于高架比例較高（30%以上）的低運(yùn)量軌道交通項(xiàng)目，原則上適用于地鐵基本成網(wǎng)、經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)好、債務(wù)風(fēng)險(xiǎn)低、用地相對(duì)緊張的超大、特大城市市區(qū)。低運(yùn)量軌道交通敷設(shè)方式研究意義重大[1-2]。

目前，不少學(xué)者[3-6]對(duì)比分析了國(guó)內(nèi)外城市軌道交通線路的敷設(shè)方式、分布特征，提出了合理選擇線路敷設(shè)方式降低建設(shè)和運(yùn)營(yíng)成本的建議。低運(yùn)量軌道交通不同的敷設(shè)方式對(duì)城市規(guī)劃、道路交通、工程投資、服務(wù)水平、運(yùn)營(yíng)安全等有著不同程度的影響[7-9]。本文以某市低運(yùn)量軌道交通為例對(duì)低運(yùn)量軌道交通敷設(shè)方式進(jìn)行了研究。

1 不同制式敷設(shè)方式適應(yīng)性分析

按運(yùn)輸能力劃分，運(yùn)輸能力＜1 萬(wàn)人次/h 的城市軌道交通系統(tǒng)可歸并為“低運(yùn)量軌道交通系統(tǒng)”。通過梳理國(guó)內(nèi)低運(yùn)量軌道交通項(xiàng)目設(shè)計(jì)資料，有軌電車系統(tǒng)（含鋼輪鋼軌和膠輪導(dǎo)軌）、導(dǎo)軌式膠輪系統(tǒng)、電子導(dǎo)向膠輪系統(tǒng)及懸掛式單軌系統(tǒng)是目前已被應(yīng)用于低運(yùn)量軌道交通線路的車輛制式。不同的車輛制式根據(jù)其自身結(jié)構(gòu)特性，采取的敷設(shè)方式有所不同。

有軌電車系統(tǒng)（Tram system），0.5 萬(wàn)人/h≤運(yùn)輸能力≤1.2 萬(wàn)人/h，開放或部分封閉路權(quán)。依靠司機(jī)瞭望駕駛，采用電力牽引低地板車輛，主要沿路面軌道行駛，按網(wǎng)絡(luò)化模式組織運(yùn)營(yíng)的城市軌道交通系統(tǒng)，以地面敷設(shè)為主。

導(dǎo)軌式膠輪系統(tǒng)（rail type rubber wheel system），0.5 萬(wàn)人/h≤運(yùn)輸能力≤1.2 萬(wàn)人/h，全封閉路權(quán)。通過兩側(cè)軌道梁導(dǎo)向或中央導(dǎo)向軌導(dǎo)向，可采用儲(chǔ)能裝置或接觸軌供電、利用單軸膠輪轉(zhuǎn)向架車輛在軌道梁上運(yùn)行的無人駕駛客運(yùn)系統(tǒng)，以高架敷設(shè)為主。

電子導(dǎo)向膠輪系統(tǒng)（Electronic guided rubber wheel system），0.5 萬(wàn)人/h≤運(yùn)輸能力≤1.2 萬(wàn)人/h，開放或部分封閉路權(quán)。通過車載信號(hào)控制、視覺/磁釘控制等對(duì)膠輪車輛行駛進(jìn)行電子約束，借助車廂主動(dòng)協(xié)同技術(shù)，實(shí)現(xiàn)在預(yù)定虛擬軌道上運(yùn)行的城市公交系統(tǒng)，以地面（道路）敷設(shè)為主。

懸掛式單軌（Suspension monorail），0.5 萬(wàn)人/h≤運(yùn)輸能力≤1.5 萬(wàn)人/h，全封閉路權(quán)。屬于單軌交通系統(tǒng)，是車輛轉(zhuǎn)向架置于開口向下的軌道梁內(nèi)，車廂懸掛于軌道梁下方，以此實(shí)現(xiàn)安全平穩(wěn)行駛，國(guó)內(nèi)俗稱為“空軌、空鐵”，以高架敷設(shè)為主。

低運(yùn)量軌道交通建設(shè)需根據(jù)客流需求、服務(wù)范圍、工程條件、用地情況進(jìn)行科學(xué)的制式比選，合理確定低運(yùn)量軌道交通系統(tǒng)主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

2 敷設(shè)方式的影響因素分析

2.1 城市規(guī)劃

根據(jù)城市總體規(guī)劃的要求，從沿線用地規(guī)劃、綜合交通規(guī)劃等方面分析敷設(shè)方式的合理性及適應(yīng)性。城市軌道交通系統(tǒng)的發(fā)展會(huì)引起土地利用特征變化，需結(jié)合城市空間形態(tài)、土地利用結(jié)構(gòu)、土地開發(fā)強(qiáng)度等，從線網(wǎng)角度綜合分析選擇合適的線路敷設(shè)方式。重點(diǎn)考慮線路沿線城市用地情況、道路現(xiàn)狀及規(guī)劃、兩側(cè)建筑物后退道路紅線情況、管線分布情況等，梳理不同敷設(shè)方式下的占地情況、房屋拆遷情況、道路破恢復(fù)情況。采用高架、地下敷設(shè)方式，可集約土地資源。

2.2 工程實(shí)施條件

線路的走向和敷設(shè)方式受沿線的控制節(jié)點(diǎn)、工程建設(shè)條件等影響，重點(diǎn)考慮涉鐵、涉水、重要交通樞紐、高等級(jí)道路、重要管線、地質(zhì)條件等控制因素，采取可行的敷設(shè)方案。一般而言，橋梁下部結(jié)構(gòu)為點(diǎn)狀施工，占地寬度較小，并可在施工期對(duì)沿線重要路口保通，上部結(jié)構(gòu)可采用預(yù)制節(jié)段拼裝等技術(shù)，能有效減少施工工期，實(shí)現(xiàn)安全快速施工。路基施工臨時(shí)占地大、建設(shè)周期較長(zhǎng)，對(duì)道路交通影響較大。

2.3 交通影響

不同的敷設(shè)方式對(duì)交通影響程度有所不同，地面敷設(shè)方式對(duì)交通干擾明顯、影響較大，高架和地下敷設(shè)方式對(duì)交通影響較小。地面敷設(shè)需要占用一定的道路資源，在運(yùn)行時(shí)與城市道路上其它交通方式也存在一定的沖突和干擾，對(duì)區(qū)域路網(wǎng)、路段通行能力、沿線單位出入口及人行交通產(chǎn)生影響。

2.4 運(yùn)營(yíng)安全

高架和地下敷設(shè)方式時(shí)，社會(huì)車輛對(duì)低運(yùn)量軌道交通運(yùn)營(yíng)干擾小，但地面敷設(shè)時(shí)影響較大。地面敷設(shè)不僅制約運(yùn)輸效率，而且容易引發(fā)碰撞事故。

2.5 環(huán)境與景觀

線路敷設(shè)方式需考慮與地形、周邊建筑及相鄰環(huán)境（日照、防噪、景觀等）相協(xié)調(diào)。高架敷設(shè)對(duì)橋梁的造型和色彩等方面要求高，注重梁型、墩柱、線型等與周邊建筑的協(xié)調(diào)性，運(yùn)營(yíng)時(shí)產(chǎn)生的噪音和振動(dòng)對(duì)沿線一定范圍有影響。地面敷設(shè)對(duì)周邊綠化方式、線路與建筑融合性要求高，運(yùn)營(yíng)時(shí)產(chǎn)生的噪音和振動(dòng)對(duì)沿線一定范圍有影響。地下敷設(shè)在城市景觀上無影響，對(duì)沿線主要影響是運(yùn)營(yíng)產(chǎn)生的振動(dòng)。

2.6 服務(wù)水平

列車旅行速度是衡量交通工具實(shí)際運(yùn)輸效率的重要指標(biāo)，也是論證交通系統(tǒng)綜合運(yùn)輸能力的直接依據(jù)之一。列車采用高架、地下全獨(dú)立路權(quán)敷設(shè)方式時(shí)，列車運(yùn)行受外界交通、行人等因素影響較小，旅行速度相對(duì)較高。采用非獨(dú)立路權(quán)的地面敷設(shè)方式在道路交叉口設(shè)置專用信號(hào)燈，受社會(huì)車輛運(yùn)行影響，旅行速度相對(duì)較低。

3 案例分析

對(duì)于低運(yùn)量軌道交通而言，總體上可以分為半封閉路權(quán)的系統(tǒng)（如有軌電車制式等）和全封閉路權(quán)系統(tǒng)（如懸掛式單軌、自導(dǎo)向軌道制式、導(dǎo)軌式膠輪系統(tǒng)等）。對(duì)于同屬于全封閉路權(quán)系統(tǒng)的懸掛式單軌、自導(dǎo)向軌道、導(dǎo)軌式膠輪系統(tǒng)等，其在服務(wù)水平、旅行速度、道路適應(yīng)性和建設(shè)實(shí)施條件方面亦具有類似性，但懸掛式單軌、自導(dǎo)向軌道制式建設(shè)成本較高，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較高，遠(yuǎn)超《“十四五”城市軌道交通規(guī)劃建設(shè)實(shí)施方案》（發(fā)改基礎(chǔ)〔2021〕1302 號(hào)）相關(guān)規(guī)定，對(duì)A 市（本文案例為A 市）低運(yùn)量軌道交通項(xiàng)目適應(yīng)性不強(qiáng)。故對(duì)全封閉路權(quán)系統(tǒng)，選取導(dǎo)軌式膠輪系統(tǒng)為代表展開重點(diǎn)研究。

現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)低運(yùn)量軌道交通仍處于快速發(fā)展階段，制式多樣，其中現(xiàn)代有軌電車為主流選擇制式，深圳、上海、蘇州、淮安、沈陽(yáng)等地方均采用此模式。導(dǎo)軌式膠輪系統(tǒng)具有投資省、審批快、占地少等優(yōu)勢(shì)，深圳、濟(jì)南、重慶等地也在大力推進(jìn)。基于A 市市區(qū)L1線客流特征和沿線道路條件，可考慮以地面敷設(shè)為主的有軌電車系統(tǒng)或以高架敷設(shè)為主的導(dǎo)軌式膠輪系統(tǒng)。

3.1 有軌電車系統(tǒng)方案

有軌電車系統(tǒng)[12]單向運(yùn)能≤1.0 萬(wàn)人次/h，縱斷面最大坡度為50‰，平面最小曲線半徑為25 m，一般采用地面敷設(shè)方式。有軌電車方案線路全長(zhǎng)17.8 km，其中，地面段13.4 km、高架段4.4 km，高架比為24.7%，共設(shè)車站17 座，地面站13 座，高架站4 座，見圖1。

圖1 L1 線有軌電車方案縱斷面圖（以地面敷設(shè)為主）

3.2 導(dǎo)軌式膠輪系統(tǒng)方案

導(dǎo)軌式膠輪系統(tǒng)[13]單向運(yùn)能≤1.0 萬(wàn)人次/h，縱斷面最大坡度為120‰，平面最小曲線半徑為50 m，一般以高架敷設(shè)為主。導(dǎo)軌式膠輪敷設(shè)方案線路全長(zhǎng)17.8 km，含地面段0.5 km、高架段17.3 km，高架占比97.2%，共設(shè)車站17 座，均為高架站，見圖2。

圖2 L1 線導(dǎo)軌式膠輪系統(tǒng)方案縱斷面圖（以高架敷設(shè)為主）

3.3 綜合分析

綜合分析見表1 和圖3。

表1 有軌電車系統(tǒng)和導(dǎo)軌式膠輪系統(tǒng)方案比選表

圖3 全線交叉口和出入口交通組織形式

有軌電車系統(tǒng)方案交叉口交通影響分析以天水路～蕭城路路口為例，見圖4 和圖5。

圖4 天水路～蕭城路路口相位圖

圖5 天水路～蕭城路路口交通流線圖

天水路～蕭城路路口交通影響分析：有軌電車通行時(shí)，需橫跨4 條車道后行駛至道路外側(cè)，與天水路左轉(zhuǎn)直行與蕭城路左轉(zhuǎn)的車輛、非機(jī)動(dòng)車行駛軌跡均有沖突，需新增有軌電車專用通行相位；考慮有軌電車過路時(shí)間，需至少延長(zhǎng)相位周期21 s，作為有軌電車新增相位用時(shí)，同時(shí)需增設(shè)行人過軌信號(hào)燈，極大地削弱了路口通行效率，降低了道路服務(wù)水平。

4 結(jié)論

不同低運(yùn)量軌道交通根據(jù)其自身結(jié)構(gòu)差異性，采取不同的路權(quán)方式和敷設(shè)方式。城市規(guī)劃、工程實(shí)施條件、交通影響、運(yùn)營(yíng)安全、環(huán)境與景觀、服務(wù)水平等影響制約敷設(shè)方式的適應(yīng)性。

根據(jù)案例分析，從城市規(guī)劃、工程可實(shí)施性，交通影響、運(yùn)營(yíng)安全、服務(wù)水平等方面對(duì)比分析導(dǎo)軌式膠輪系統(tǒng)方案和有軌電車系統(tǒng)方案，推薦優(yōu)先采用導(dǎo)軌式膠輪系統(tǒng)制式的技術(shù)方案。