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【講堂】國內外有軌電車發展歷程與特點——關于現代有軌電車的那些事?之三
2020年06月05日 19:41:00 來源:公共交通資訊 訪問:次

現代社會,隨著出行方式的多樣化(見圖1),在已經建成城市軌道交通系統的城市中,人們更愿意選擇軌道交通,因為其運量大、速度快、具有較高的可靠性和準時性,許多大城市均已建成軌道交通網絡,居民更愿意乘坐軌道交通車輛出行,軌道交通在城市交通運輸系統中的作用日益突出。在不同的軌道交通系統中,目前又以地鐵、輕軌(含單軌)和有軌電車為主要類型。


 圖1 城市交通系統組成示意圖
有軌電車發展到現在,已經成為當今世界最先進的城市交通系統之一。在交通越來越便捷的時代,現代有軌電車的地位和作用也日益突出,它是位于常規公交和輕軌之間的中低運量的軌道交通系統,既可作為中小城市或者新興衛星城的骨干交通方式,承擔大量的公共交通客流,緩解中小城市的交通壓力;又可在旅游城市充當特色公交線路,提供便利的交通服務,提升城市的整體形象;同時它又可作為大城市的地鐵系統在城市特殊地區的延伸和加密,形成覆蓋全城的軌道交通網絡;更難能可貴的是,有軌電車的碳排放和能耗都很低,對于保護和改善地區環境質量以及建設低碳城市具有重要意義。
有軌電車自19世紀末發展至今,經歷了蓬勃興起、廣泛應用、停滯廢棄和重新快速發展4個階段。(見表1)
表1 有軌電車發展歷程

 一、國外有軌電車運營發展現狀
歐洲作為有軌電車的誕生地,城市歷史悠久、人口密集,有著發展有軌電車的良好條件。目前歐洲各國的大中城市中,有軌電車的運營里程數已經超過9000公里。在歐洲現代有軌電車線路定位如下:
(1)作為大中城市公共交通的骨干網絡。
在歐洲一些50萬-200萬人口的大中城市,現代有軌電車在城市公共交通系統里占據著舉足輕重的位置。例如克羅地亞的首都薩格勒布,人口約為77萬人,總面積約為1291平方千米,目前擁有15條日線和4條夜線有軌電車,全網絡長142公里,日客流量可達56萬人次。其線路車站的典型特點是一個站點普遍有3條及以上線路停靠(見圖2)。

圖2 薩格勒布有軌電車
(2)在大城市與地鐵、公共汽車相互補充。
在歐洲人口基數大的大型城市中,地鐵、有軌電車、公共汽車形成有層次的立體公共交通網絡,大型城市現已基本采用地鐵、輕軌等形式構建城市公共交通的主體骨架形式,利用有軌電車和公共汽車來彌補“最后一公里出行”問題。例如荷蘭的鹿特丹,RET公司負責主要公共交通服務,運營5條地鐵線、11條有軌電車線和35條公共汽車線路,日發送旅客超過60萬人。
德國首都柏林,居民汽車保有量(358輛/1000人)遠低于德國平均水平(570輛/1000人),原因即在于其龐大的公共交通系統,德國公交系統主要包括U-Bahn(地上鐵)、S-Bahn(地下鐵)、Tram(有軌電車)、Bus(公共汽車),其主要運營者為DB和BVG兩家公司,柏林的有軌電車系統有22條線路、173個站點,總運營里程147公里,高峰時期柏林的有軌電車數量達到1000輛,隨后低地板大運量的新型有軌電車開始引入,現保存600輛左石(見圖3)。



圖3 德國柏林有軌電車
(3)作為中小城市的快速聯絡線。
歐洲一些中小城市21世紀初開始建設有軌電車線路。例如法國的蒙彼利埃,城區人口約只有25萬人,總面積為57平方千米,于2000年建成第一條有軌電車L1線,之后又逐步建成通車了L2、L3、L4有軌電車線路。



圖4 法國蒙彼利埃有軌電車
二、國內有軌電車的運營發展
(一)國內有軌電車發展歷程
有軌電車在國外得到廣泛應用,但在國內的應用尚屬于起步階段。截至2020年5月,中國內地包括沈陽、大連、長春、天津、上海、蘇州、南京、青島、廣州、淮安、珠海、武漢、深圳、北京、成都、佛山、天水在內的17個城市的有軌電車已投入運營,共計31條線路,其中沈陽、大連、長春等地是全國最早運營有軌電車的城市。我國有軌電車發展情況如表2所示。


表2 我國有軌電車發展情況一覽表


注:2020年5月1日,天水市有軌電車示范線工程(一期)五里鋪至天水火車站開通初期運營。
據中國城市軌道交通協會統計,截至2019年末,全國城軌運營里程達6736.2公里,其中地鐵為5180.6公里,占比76.8%;輕軌為217.6公里,占比3.2%;單軌98.5公里,占比1.5%;現代有軌電車417公里,占比6.2%;磁浮交通為57.7公里,占比0.9%;市域快軌為754.6公里,占比11.2%;APM為10.2公里,占比0.2%,如圖5所示。

圖5 2019年底全國城軌運營里程分類統計示意圖
從圖5不難看出,大運量的地鐵、輕軌和市域快軌仍然是主流,而在中低運量車輛中有軌電車異軍突起。現代有軌電車從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”期間,在政策扶持和審批流程簡化的條件下,有軌電車保持快速增長、良性發展的勢頭,在城軌系統中占據更加重要的地位。
(1)我國首個現代有軌電車網絡。
2013年8月6日,我國首個現代有軌電車網絡沈陽渾南現代有軌電車網開始投入運營。線網由4條線路組成,主要連接城區、機場、車站等地區,全長約為60公里。車輛采用中車長客股份研制的70%和100%低地板現代有軌電車,并且利用“無承力索柔性牽引網+超級電容”技術。現代有軌電車線路盡可能采用獨立路權,軌道線路敷設在草坪帶上,以草坪綠化帶與其他交通隔離(見圖6、圖7)。


圖6 渾南70%低地板3模塊有軌電車


圖7 渾南100%低地板5模塊有軌電車
(2)世界首列超級電容100%低地板有軌電車。
廣州海珠有軌電車示范線采用的純超級電容100%低地板有軌電車在世界上屬首創(見圖8)。車輛運行全靠車載超級電容技術,到站充電,一次充電30秒后能在AW3工況下行駛4公里,具有節約架空接觸網、符合城市美觀等優勢。武漢東湖高新區有軌電車采用的48度電的超級電容可以滿足隔站充電需求,48度電的超級電容是目前全球投入有軌電車車輛的最大儲電量。2015年3月19日,世界首列氫能源有軌電車在青島四方機車車輛股份有限公司下線(見圖9)。


圖8 廣州100%低地板4模塊有軌電車


圖9 世界首列氫能源有軌電車
(二)國內有軌電車的應用模式及現狀
與其他交通制式相比,現代有軌電車以其高效靈活、節能環保、造價運營成本低等特點被廣泛應用于各種規模的城市,并取得了良好的交通應用效果。表3列舉了幾種公共交通的特點對比。
表3 公共交通系統的特點對比

現代有軌電車作為城市公共交通的一種,根據其與城市交通的關系可主要分為骨干型、輔助補充型和旅游特色型,但在實際中還需根據其與城市常規公交、大運量軌道交通、機動車、自行車等運輸系統之間的關系,兼顧近期需求和遠期發展具體細分,不能籠統地將其作為城市軌道交通的補充和延伸。由于城市規模、城市發展布局,客流特征、有軌電車線網層次以及現代有軌電車的技術經濟特征的影響,其不同運用模式在不同城市各有特點,表4為幾種典型的應用模式及其特點。

表4 現代有軌電車應用模式分類及特點

1、城市骨干型
現代有軌電車系統可以很好地作為城市公共交通的骨干,應用于人口在50萬-150萬人的中等規模城市,也可以形成網絡,由常規公交車提供補充。大城市周邊、衛星城或規模與中小城市相當的工業開發區,人運量軌道交通線路的客流覆蓋不強,且在郊區新城,客流量適中、可利用道路資源多、便于規劃建設,在這些區域有軌電車的運用前景較好。在這些地區現代有軌電車可作為城市公共交通骨干,同時引導城市的發展,促進地區經濟,加強衛星城與主城區的聯系。
2、輔助補充型
在特大城市可利用有軌電車中低運量的特點,使其協同地鐵和常規公交共同構成多層次的城市綜合公共交通體系。在人口密度高的核心區,出行需求大、土地開發強度大、道路資源緊缺,可將輕軌地鐵作為城市快速軌道交通的骨干網絡,有軌電車作為大運量軌道交通的補充,輔以低運量的常規公交線網。三級交通網絡相互依存,以清晰的定位、合理的分工共同構成城市綜合的公共交通系統。有軌電車作為輕軌或地鐵的補充,可在大運量軌道交通的端部形成外延,一方面為大運量快速軌道交通接駁客流,提高其運輸效益,另一方面可以為城市外網的居民提供快速舒適的出行方式,促進城市協調發展。 
3、旅游特色型
現代有軌電車具有爬坡能力強、運量大、速度快、節能環保、車型美觀、舒適性強等特點,可在一些客運樞紐站場為景區快速集散游客,而在景區內部又可以很好地融入景點,作為整個環境的交通風景線,串連各個景點為游客提供良好的出行體驗。該模式下客流結構以旅游客流為主,線路連接城市對外交通樞紐和各大景區,方便游客快速到達或離開景區,如武夷新區旅游觀光有軌電車;在景區內部作為各景點的聯絡線,為游客提供舒適的出游體驗,如廣州海珠區有軌電車、北京現代有軌電車西郊線。
隨著有軌電車線網的不斷擴張,其在城市中的應用模式和作用也將發生改變,線網未成規模時其功能特色單一,隨著城市新區規模的不斷擴大,應用模式也會從輔助補充、旅游特色型轉變為網絡骨干型。
(三)國內有軌電車路權形式及應用
1、現代有軌電車的路權形式
根據現代有軌電車在城市線路中所處的空間位置不同,其敷設方式有地面線、高架線、地下線三種。高架和地下均屬于獨立路權,地面線根據其與路面交通的混行程度可分為半獨立路權和共享路權(見表5-8)。
(1)獨立路權。有軌電車以高架或地下敷設的形式采用獨立路權可與其他路面交通方式分離。線路不受交叉口和城市其他交通的干擾,能有效提高運營效率,提高有軌電車的旅行速度,一般可達30公里/小時以上,并且行車安全性和乘客舒適性較高,但土建成本相對較高。
(2)半獨立路權。該方式主要存在于地面線中,區間采用物理隔離的方式與路面公共交通進行隔離,在平交道口與路面交通混行。采用該方式區間可保證較高的行駛速度,在平交道口可采用信號絕對優先、相對優先或不優先的方式限速通過,在一定程度上也可滿足20公里/小時以上的旅行速度。但采用這種模式電車區間會與路面公共交通搶資源,在平交道口存在交通流沖突,路口安全性較專用路權低。
(3)共享路權。有軌電車與地面交通混行,共用路權,該模式下有軌電車行駛速度較低,一般不高于20公里/小時,系統運輸能力低,服務水平相對較差。
2、路權形式與應用選擇
采用何種路權形式要根據線路的具體情況、有軌電車項目定位、運營安全性工程可實施性、建設經濟性等方面綜合考慮。現代有軌電車由于建設的特殊性,在設計階段保證線路可實施的情況下,就應該明確地方政府對有軌電車的定位,再綜合考慮線路建設的經濟性等線路實際情況。
(1)項目定位。現代有軌電車項目在規劃建設初期就應明確其定位和運用模式,若規劃線路位于旅游城市,且道路資源充足,項目定位為以提升城市形象為主,解決城市交通壓力為輔,則可采用半獨立路權,在交通量不大的路段可考慮混合共享路權形式;若項目位于經濟較發達的城市,定位為以緩解城市交通壓力為主,提升城市形象為輔,以提高有軌電車的運營效率,解決公共交通的壓力為目標,可采用獨立路權,在交通量不大的路段允許出現信號優先的半獨立路權形式;在考慮運輸效率且不重點考慮工程造價的基礎上,應優先考慮獨立路權形式。
(2)運營安全性。國內現行法律對機動車駕駛采取了嚴格的管理制度,但對行人和非機動車進行約束的較少,普遍存在行人不走斑馬線、不看紅綠燈、非機動車搶占機動車道等不遵守交通法規的現象。有軌電車采用專有路權可以最大限度地和其他交通形式分離,行人、機動車、非機動車的行駛都不會對有軌電車的運營產生干擾,因此從運營安全性角度考慮,最優應采用獨立路權,困難段可采用半獨立路權,特殊困難地段則采用共享路權。
(3)工程可實施性。現代有軌電車一般布設于道路中央、道路單側或道路兩側,而現代有軌電車的引入必然對城市現有道路產生影響,線路敷設方式不同其占用城市道路的寬度也有區別(見表5)。對于既有道路資源偏窄的線路,修建有軌電車涉及道路拓寬改造,而對市政道路進行改造時,往往存在拆遷等社會問題,建設現代有軌電車成本過高。在既有道路資源充足的路段,可通過壓縮機動車道或改造綠化帶修建有軌電車設施。因此從工程建設可實施角度,結合其他考慮因素,最優應采用高架或地下敷設的獨立路權形式,困難地段采用半獨立路權,特殊困難地段可考慮共享路權形式敷設。表5顯示了不同敷設方式的占地寬度。

表5 敷設方式占地寬度

(4)建設經濟性。在國家對城市軌道交通審批權限下放,有軌電車興起的大背景下,很多城市紛紛上馬有軌電車項目。但很多修建城市在設計之初地方政府盲目追求設計的高標準,以地鐵輕軌的標準修建現代有軌電車,大大增加了項目投資,而后期運營客流不足,造成運能浪費,虧損補貼嚴重。綜上所述,從建設經濟性和實際線路客流方面綜合考慮,最優應采用半獨立路權,困難地段采用共享路權,特殊困難地段再考慮獨立路權。
本文摘自:《軌道交通藍皮書》,未完待續!



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