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【讲堂】国内外有轨电车发展历程与特点——关于现代有轨电车的那些事​之三
2020年06月05日 19:41:00 来源:公共交通资讯 访问:

现代社会,随着出行方式的多样化(见图1),在已经建成城市轨道交通系统的城市中,人们更愿意选择轨道交通,因为其运量大、速度快、具有较高的可靠性和准时性,许多大城市均已建成轨道交通网络,居民更愿意乘坐轨道交通车辆出行,轨道交通在城市交通运输系统中的作用日益突出。在不同的轨道交通系统中,目前又以地铁、轻轨(含单轨)和有轨电车为主要类型。


 图1 城市交通系统组成示意图
有轨电车发展到现在,已经成为当今世界最先进的城市交通系统之一。在交通越来越便捷的时代,现代有轨电车的地位和作用也日益突出,它是位于常规公交和轻轨之间的中低运量的轨道交通系统,既可作为中小城市或者新兴卫星城的骨干交通方式,承担大量的公共交通客流,缓解中小城市的交通压力;又可在旅游城市充当特色公交线路,提供便利的交通服务,提升城市的整体形象;同时它又可作为大城市的地铁系统在城市特殊地区的延伸和加密,形成覆盖全城的轨道交通网络;更难能可贵的是,有轨电车的碳排放和能耗都很低,对于保护和改善地区环境质量以及建设低碳城市具有重要意义。
有轨电车自19世纪末发展至今,经历了蓬勃兴起、广泛应用、停滞废弃和重新快速发展4个阶段。(见表1)
表1 有轨电车发展历程

 一、国外有轨电车运营发展现状
欧洲作为有轨电车的诞生地,城市历史悠久、人口密集,有着发展有轨电车的良好条件。目前欧洲各国的大中城市中,有轨电车的运营里程数已经超过9000公里。在欧洲现代有轨电车线路定位如下:
(1)作为大中城市公共交通的骨干网络。
在欧洲一些50万-200万人口的大中城市,现代有轨电车在城市公共交通系统里占据着举足轻重的位置。例如克罗地亚的首都萨格勒布,人口约为77万人,总面积约为1291平方千米,目前拥有15条日线和4条夜线有轨电车,全网络长142公里,日客流量可达56万人次。其线路车站的典型特点是一个站点普遍有3条及以上线路停靠(见图2)。

图2 萨格勒布有轨电车
(2)在大城市与地铁、公共汽车相互补充。
在欧洲人口基数大的大型城市中,地铁、有轨电车、公共汽车形成有层次的立体公共交通网络,大型城市现已基本采用地铁、轻轨等形式构建城市公共交通的主体骨架形式,利用有轨电车和公共汽车来弥补“最后一公里出行”问题。例如荷兰的鹿特丹,RET公司负责主要公共交通服务,运营5条地铁线、11条有轨电车线和35条公共汽车线路,日发送旅客超过60万人。
德国首都柏林,居民汽车保有量(358辆/1000人)远低于德国平均水平(570辆/1000人),原因即在于其庞大的公共交通系统,德国公交系统主要包括U-Bahn(地上铁)、S-Bahn(地下铁)、Tram(有轨电车)、Bus(公共汽车),其主要运营者为DB和BVG两家公司,柏林的有轨电车系统有22条线路、173个站点,总运营里程147公里,高峰时期柏林的有轨电车数量达到1000辆,随后低地板大运量的新型有轨电车开始引入,现保存600辆左石(见图3)。



图3 德国柏林有轨电车
(3)作为中小城市的快速联络线。
欧洲一些中小城市21世纪初开始建设有轨电车线路。例如法国的蒙彼利埃,城区人口约只有25万人,总面积为57平方千米,于2000年建成第一条有轨电车L1线,之后又逐步建成通车了L2、L3、L4有轨电车线路。



图4 法国蒙彼利埃有轨电车
二、国内有轨电车的运营发展
(一)国内有轨电车发展历程
有轨电车在国外得到广泛应用,但在国内的应用尚属于起步阶段。截至2020年5月,中国内地包括沈阳、大连、长春、天津、上海、苏州、南京、青岛、广州、淮安、珠海、武汉、深圳、北京、成都、佛山、天水在内的17个城市的有轨电车已投入运营,共计31条线路,其中沈阳、大连、长春等地是全国最早运营有轨电车的城市。我国有轨电车发展情况如表2所示。


表2 我国有轨电车发展情况一览表


注:2020年5月1日,天水市有轨电车示范线工程(一期)五里铺至天水火车站开通初期运营。
据中国城市轨道交通协会统计,截至2019年末,全国城轨运营里程达6736.2公里,其中地铁为5180.6公里,占比76.8%;轻轨为217.6公里,占比3.2%;单轨98.5公里,占比1.5%;现代有轨电车417公里,占比6.2%;磁浮交通为57.7公里,占比0.9%;市域快轨为754.6公里,占比11.2%;APM为10.2公里,占比0.2%,如图5所示。

图5 2019年底全国城轨运营里程分类统计示意图
从图5不难看出,大运量的地铁、轻轨和市域快轨仍然是主流,而在中低运量车辆中有轨电车异军突起。现代有轨电车从2010年始建46公里到2019年的417公里,所占比例也上升至6.2%。“十三五”期间,在政策扶持和审批流程简化的条件下,有轨电车保持快速增长、良性发展的势头,在城轨系统中占据更加重要的地位。
(1)我国首个现代有轨电车网络。
2013年8月6日,我国首个现代有轨电车网络沈阳浑南现代有轨电车网开始投入运营。线网由4条线路组成,主要连接城区、机场、车站等地区,全长约为60公里。车辆采用中车长客股份研制的70%和100%低地板现代有轨电车,并且利用“无承力索柔性牵引网+超级电容”技术。现代有轨电车线路尽可能采用独立路权,轨道线路敷设在草坪带上,以草坪绿化带与其他交通隔离(见图6、图7)。


图6 浑南70%低地板3模块有轨电车


图7 浑南100%低地板5模块有轨电车
(2)世界首列超级电容100%低地板有轨电车。
广州海珠有轨电车示范线采用的纯超级电容100%低地板有轨电车在世界上属首创(见图8)。车辆运行全靠车载超级电容技术,到站充电,一次充电30秒后能在AW3工况下行驶4公里,具有节约架空接触网、符合城市美观等优势。武汉东湖高新区有轨电车采用的48度电的超级电容可以满足隔站充电需求,48度电的超级电容是目前全球投入有轨电车车辆的最大储电量。2015年3月19日,世界首列氢能源有轨电车在青岛四方机车车辆股份有限公司下线(见图9)。


图8 广州100%低地板4模块有轨电车


图9 世界首列氢能源有轨电车
(二)国内有轨电车的应用模式及现状
与其他交通制式相比,现代有轨电车以其高效灵活、节能环保、造价运营成本低等特点被广泛应用于各种规模的城市,并取得了良好的交通应用效果。表3列举了几种公共交通的特点对比。
表3 公共交通系统的特点对比

现代有轨电车作为城市公共交通的一种,根据其与城市交通的关系可主要分为骨干型、辅助补充型和旅游特色型,但在实际中还需根据其与城市常规公交、大运量轨道交通、机动车、自行车等运输系统之间的关系,兼顾近期需求和远期发展具体细分,不能笼统地将其作为城市轨道交通的补充和延伸。由于城市规模、城市发展布局,客流特征、有轨电车线网层次以及现代有轨电车的技术经济特征的影响,其不同运用模式在不同城市各有特点,表4为几种典型的应用模式及其特点。

表4 现代有轨电车应用模式分类及特点

1、城市骨干型
现代有轨电车系统可以很好地作为城市公共交通的骨干,应用于人口在50万-150万人的中等规模城市,也可以形成网络,由常规公交车提供补充。大城市周边、卫星城或规模与中小城市相当的工业开发区,人运量轨道交通线路的客流覆盖不强,且在郊区新城,客流量适中、可利用道路资源多、便于规划建设,在这些区域有轨电车的运用前景较好。在这些地区现代有轨电车可作为城市公共交通骨干,同时引导城市的发展,促进地区经济,加强卫星城与主城区的联系。
2、辅助补充型
在特大城市可利用有轨电车中低运量的特点,使其协同地铁和常规公交共同构成多层次的城市综合公共交通体系。在人口密度高的核心区,出行需求大、土地开发强度大、道路资源紧缺,可将轻轨地铁作为城市快速轨道交通的骨干网络,有轨电车作为大运量轨道交通的补充,辅以低运量的常规公交线网。三级交通网络相互依存,以清晰的定位、合理的分工共同构成城市综合的公共交通系统。有轨电车作为轻轨或地铁的补充,可在大运量轨道交通的端部形成外延,一方面为大运量快速轨道交通接驳客流,提高其运输效益,另一方面可以为城市外网的居民提供快速舒适的出行方式,促进城市协调发展。 
3、旅游特色型
现代有轨电车具有爬坡能力强、运量大、速度快、节能环保、车型美观、舒适性强等特点,可在一些客运枢纽站场为景区快速集散游客,而在景区内部又可以很好地融入景点,作为整个环境的交通风景线,串连各个景点为游客提供良好的出行体验。该模式下客流结构以旅游客流为主,线路连接城市对外交通枢纽和各大景区,方便游客快速到达或离开景区,如武夷新区旅游观光有轨电车;在景区内部作为各景点的联络线,为游客提供舒适的出游体验,如广州海珠区有轨电车、北京现代有轨电车西郊线。
随着有轨电车线网的不断扩张,其在城市中的应用模式和作用也将发生改变,线网未成规模时其功能特色单一,随着城市新区规模的不断扩大,应用模式也会从辅助补充、旅游特色型转变为网络骨干型。
(三)国内有轨电车路权形式及应用
1、现代有轨电车的路权形式
根据现代有轨电车在城市线路中所处的空间位置不同,其敷设方式有地面线、高架线、地下线三种。高架和地下均属于独立路权,地面线根据其与路面交通的混行程度可分为半独立路权和共享路权(见表5-8)。
(1)独立路权。有轨电车以高架或地下敷设的形式采用独立路权可与其他路面交通方式分离。线路不受交叉口和城市其他交通的干扰,能有效提高运营效率,提高有轨电车的旅行速度,一般可达30公里/小时以上,并且行车安全性和乘客舒适性较高,但土建成本相对较高。
(2)半独立路权。该方式主要存在于地面线中,区间采用物理隔离的方式与路面公共交通进行隔离,在平交道口与路面交通混行。采用该方式区间可保证较高的行驶速度,在平交道口可采用信号绝对优先、相对优先或不优先的方式限速通过,在一定程度上也可满足20公里/小时以上的旅行速度。但采用这种模式电车区间会与路面公共交通抢资源,在平交道口存在交通流冲突,路口安全性较专用路权低。
(3)共享路权。有轨电车与地面交通混行,共用路权,该模式下有轨电车行驶速度较低,一般不高于20公里/小时,系统运输能力低,服务水平相对较差。
2、路权形式与应用选择
采用何种路权形式要根据线路的具体情况、有轨电车项目定位、运营安全性工程可实施性、建设经济性等方面综合考虑。现代有轨电车由于建设的特殊性,在设计阶段保证线路可实施的情况下,就应该明确地方政府对有轨电车的定位,再综合考虑线路建设的经济性等线路实际情况。
(1)项目定位。现代有轨电车项目在规划建设初期就应明确其定位和运用模式,若规划线路位于旅游城市,且道路资源充足,项目定位为以提升城市形象为主,解决城市交通压力为辅,则可采用半独立路权,在交通量不大的路段可考虑混合共享路权形式;若项目位于经济较发达的城市,定位为以缓解城市交通压力为主,提升城市形象为辅,以提高有轨电车的运营效率,解决公共交通的压力为目标,可采用独立路权,在交通量不大的路段允许出现信号优先的半独立路权形式;在考虑运输效率且不重点考虑工程造价的基础上,应优先考虑独立路权形式。
(2)运营安全性。国内现行法律对机动车驾驶采取了严格的管理制度,但对行人和非机动车进行约束的较少,普遍存在行人不走斑马线、不看红绿灯、非机动车抢占机动车道等不遵守交通法规的现象。有轨电车采用专有路权可以最大限度地和其他交通形式分离,行人、机动车、非机动车的行驶都不会对有轨电车的运营产生干扰,因此从运营安全性角度考虑,最优应采用独立路权,困难段可采用半独立路权,特殊困难地段则采用共享路权。
(3)工程可实施性。现代有轨电车一般布设于道路中央、道路单侧或道路两侧,而现代有轨电车的引入必然对城市现有道路产生影响,线路敷设方式不同其占用城市道路的宽度也有区别(见表5)。对于既有道路资源偏窄的线路,修建有轨电车涉及道路拓宽改造,而对市政道路进行改造时,往往存在拆迁等社会问题,建设现代有轨电车成本过高。在既有道路资源充足的路段,可通过压缩机动车道或改造绿化带修建有轨电车设施。因此从工程建设可实施角度,结合其他考虑因素,最优应采用高架或地下敷设的独立路权形式,困难地段采用半独立路权,特殊困难地段可考虑共享路权形式敷设。表5显示了不同敷设方式的占地宽度。

表5 敷设方式占地宽度

(4)建设经济性。在国家对城市轨道交通审批权限下放,有轨电车兴起的大背景下,很多城市纷纷上马有轨电车项目。但很多修建城市在设计之初地方政府盲目追求设计的高标准,以地铁轻轨的标准修建现代有轨电车,大大增加了项目投资,而后期运营客流不足,造成运能浪费,亏损补贴严重。综上所述,从建设经济性和实际线路客流方面综合考虑,最优应采用半独立路权,困难地段采用共享路权,特殊困难地段再考虑独立路权。
本文摘自:《轨道交通蓝皮书》,未完待续!



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