發(fā)表于《城市規(guī)劃匯刊》，1999（6），40-43

城市軌道交通特征分析*
章云泉

提要 本文對(duì)城市軌道交通的定義、類型和區(qū)別進(jìn)行了辨析，對(duì)軌道交通的特征進(jìn)行了比較和總結(jié)，深入分析了影響軌道交通特征的主要因素。
關(guān)鍵詞：軌道交通 地鐵 輕軌 容量

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，城市人口和機(jī)動(dòng)車的快速增加已大大超過(guò)城市交通基礎(chǔ)設(shè)施的最大承受能力，交通狀況嚴(yán)重惡化。城市交通問(wèn)題已經(jīng)嚴(yán)重影響城市功能的發(fā)揮和城市的可持續(xù)發(fā)展。為此，1985年4月19日，國(guó)務(wù)院在國(guó)發(fā)[1985]59號(hào)文指出：“為解決城市交通擁擠問(wèn)題，必須綜合治理?！瓘拈L(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，在一些大城市要考慮快速軌道交通和地下交通，以緩和地面交愛(ài)的緊張狀況”①。到1998年，我國(guó)已有京、津、滬、穗四大城市擁有地鐵，總通車?yán)锍碳s75km。1998年，廣州市地鐵2號(hào)線、深圳市地鐵1號(hào)線和上海市地鐵3號(hào)線相繼獲國(guó)家批準(zhǔn)立項(xiàng)動(dòng)工后，今年將有15個(gè)城市獲國(guó)家立項(xiàng)。據(jù)最新統(tǒng)計(jì)，目前在建和計(jì)劃建設(shè)的地鐵共21條線，長(zhǎng)350km，總投資預(yù)計(jì)達(dá)1400多億元。另外，鑒于軌道交通成本巨大的特點(diǎn)，國(guó)家要求在今后建設(shè)地鐵時(shí)，設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率必須在70%以上②。
由于我國(guó)軌道交通建設(shè)處于起步階段，有必要澄清軌道交通的概念、性質(zhì)和特點(diǎn)，學(xué)習(xí)國(guó)外和境外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，加以總結(jié)，避免重大決策失誤，更好地為我國(guó)今后大規(guī)模的軌道交通建設(shè)服務(wù)。
1、城市軌道交通的概念
現(xiàn)在國(guó)內(nèi)在軌道交通概念方面存在諸多的混淆，比如認(rèn)為地鐵必定是在地下行駛的交通工具，卻不知國(guó)外地鐵有的部分在地面、甚至在高架行走，例如，新加坡有2條地鐵線，48個(gè)站（15個(gè)地下、32個(gè)高架和1個(gè)地面站），83km（其中地下19km、高架60.2km和地面3.8km）③。而我國(guó)現(xiàn)在地鐵幾乎是全地下結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致成本居高不下，如廣州市地鐵1號(hào)線，建設(shè)成本高達(dá)8～9億元/km！軌道交通特征和概念的模糊不清可能會(huì)影響我國(guó)新的交通設(shè)施的規(guī)劃、建設(shè)和營(yíng)運(yùn)，不僅造成重大經(jīng)濟(jì)損失，而且影響城市的健康發(fā)展。
快速軌道（Rapid Rail Transit or Rail Rapid Transit）是城市地下鐵道（地鐵）、輕型軌道交通（輕軌）、單軌（獨(dú)軌）交通、有軌電車、新交通（new transport system, NTS）、高速磁浮列車和市郊（郊區(qū)）列車（通勤列車）等城市軌道交通的統(tǒng)稱④。其共同特點(diǎn)是：運(yùn)量大、速度快、安全可靠、準(zhǔn)點(diǎn)舒適，可以在地面、高架和地下、半地下（open cuttings）的輪軌上行駛。輪軌系統(tǒng)一般有鋼輪一鋼軌系統(tǒng)和膠輪一混凝土軌系統(tǒng)兩大類，世界上軌道交通主要以鋼輪一鋼系統(tǒng)為主，我國(guó)也不例外。軌道交通通常以電力驅(qū)動(dòng)（直流電、交流電或線性電機(jī)傳動(dòng)，電壓有600V，750V或1500V），一架空線網(wǎng)受電或第三軌（側(cè)軌）受電，自動(dòng)或人工操作控制。城市軌道交通的站距一般在市區(qū)1km左右，在郊區(qū)2km左右。但是，城市或區(qū)域之間的高速鐵路站距較大，否則達(dá)不到200km/h以上的運(yùn)行速度。
地鐵（subway, metro, the underground），是地下鐵道的簡(jiǎn)稱，別名有地下鐵（mass transit railway, MTR）、重軌（heavy rail）、快速軌道（rapid rail）、大都市鐵路（metropolitan railways）。地鐵可以在地面、高架和地下運(yùn)行，有人把行駛在高架軌道上的地鐵稱為（高架地鐵）。地鐵是大容量的客運(yùn)工具，高峰單向容量為3～7萬(wàn)人次/h，量大運(yùn)行速度達(dá)120km/h，平均營(yíng)運(yùn)速度為30～45 km /h，這與站距有關(guān)。地鐵需要道路完全隔離和封閉，從而確保了快速和準(zhǔn)時(shí)，但線路一旦建成，更改非常困難，只能考慮延長(zhǎng)線。地鐵由于建設(shè)成本非常高昂，一般由市政當(dāng)局或公共公司所擁有。地鐵的信號(hào)和控制系統(tǒng)很復(fù)雜，用以滿足地鐵的快速和發(fā)車時(shí)間間隔。車站一般比較寬敞，高站臺(tái)、有電動(dòng)扶梯，有利于乘客上下地面。地鐵一般位于城市核心區(qū)或城市內(nèi)環(huán)路之內(nèi)。
輕軌（LRT）是輕型軌道交通（light rail transit）的簡(jiǎn)稱，是由原來(lái)的有軌電車（streetcar、trams or tramway）演變而來(lái)的。1978年3月在布魯塞爾召開(kāi)和第一屆國(guó)際輕軌交通會(huì)議上統(tǒng)一了輕軌的稱謂，英文簡(jiǎn)寫(xiě)LRT，認(rèn)為輕軌交通的荷載比地鐵和常規(guī)列車輕⑤。根據(jù)輕軌定義，獨(dú)軌（單軌）交通、新交通系統(tǒng)（New Transport System）、輕軌地鐵（Light Metro）、輕型快速交通（Light Rapid Transit）、高架線性系統(tǒng)等都屬于輕軌范疇。輕軌線路有地面、高架和地下線，地下線比較少見(jiàn)。輕軌建設(shè)成本為地鐵的1/3～1/5[7]。輕軌一般位于城市內(nèi)環(huán)路之外。
市郊（通勤）鐵路（commuter rail）擔(dān)負(fù)著大城市市區(qū)與郊區(qū)衛(wèi)星城鎮(zhèn)或社區(qū)之間的客運(yùn)聯(lián)系，一般與地鐵站或輕軌站有方便的換乘關(guān)系。通勤鐵路以架空線網(wǎng)供電，站距長(zhǎng)、速度快。它屬于重軌交通，與貨運(yùn)列車的兼容性強(qiáng)。
高速鐵路指導(dǎo)運(yùn)行于大城市或區(qū)域之間，甚至國(guó)家之間的高速軌道交通，如歐洲之星（TGV）、日本的新時(shí)速、中國(guó)的廣深準(zhǔn)高速列車，營(yíng)運(yùn)速度在200以上，最大速度達(dá)350km/h。新研制的磁浮高速列車，時(shí)速將達(dá)500km/h。一般把高速鐵路歸為區(qū)域或國(guó)家鐵路系統(tǒng)，所以狹義上說(shuō)不是城市軌道交通的研究范圍。
2、城市軌道交通的基本特征
目前，世界上擁有城市軌道交通的城市有320多個(gè)，其中有地鐵的占5%，有地鐵和輕軌的占11%，有輕軌和有軌電車的占84%，全世界軌道交通的營(yíng)運(yùn)線路長(zhǎng)達(dá)5200km。發(fā)展中國(guó)家發(fā)展很快，目前有730多km的營(yíng)運(yùn)線路，占全世界的14%④⑦。軌道交通在世界上的分布情況，見(jiàn)圖1⑧。
軌道交通與其他交通模式的特征比較見(jiàn)表1和表2。

綜上所述，小汽車機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，從門(mén)到門(mén)，但是道路面積大，綜合運(yùn)能不大，能耗大，污染嚴(yán)重；公共汽車機(jī)動(dòng)性好，基礎(chǔ)工程簡(jiǎn)單，成本低，能耗雖然不大，但是綜合運(yùn)行速度慢，影響運(yùn)能，污染大；有軌電車工程造價(jià)低，能耗低，成本低，無(wú)空氣污染，運(yùn)行速度慢，運(yùn)能提不高；輕軌運(yùn)量和運(yùn)行速度均較大，安全、準(zhǔn)點(diǎn)、能耗低、無(wú)污染，造價(jià)比地鐵低，但是占用地面空間；地鐵運(yùn)量大，運(yùn)行速度大，安全、準(zhǔn)點(diǎn)、能耗低、無(wú)污染，不占用地面空間，工程造價(jià)高，但是綜合效益好。
3、因素分析
3.1線路類型
線路類型影響軌道交通的營(yíng)運(yùn)速度和容量、服務(wù)質(zhì)量和投資成本。根據(jù)線路的隔離和封閉程度，可以分為三種類型：
A型線路：全封閉、無(wú)平面交叉、具有專用的路權(quán)（exclusive rights-of-way），如地鐵線路，營(yíng)運(yùn)速度30～45km/h；
B 型線路：大部分線路處于封閉和隔離狀態(tài)，有部分平面交叉口。在交叉口，軌道交通優(yōu)先通過(guò)，以確保快速的營(yíng)運(yùn)速度，具有大部分的路權(quán)（substantial rights-of-way），如輕軌線路，營(yíng)運(yùn)速度25～35km/h；
C型線路：只要小部分線路處于封閉或隔離，與其他交通混行，有大量的平面交叉口，如有軌電車和常規(guī)公交車線路，營(yíng)運(yùn)速度14～18km/h。
三種類型線路與服務(wù)質(zhì)量和投資成本關(guān)系見(jiàn)圖2。
服務(wù)質(zhì)量

從圖2可知，A型線路比B、C型線路具有更高的投資成本和服務(wù)質(zhì)量，但是它占地更多，線路更改更加困難，彈性小。
線路類型在軌道交通中的應(yīng)用見(jiàn)表4。

3.2 線路結(jié)構(gòu)形式
線路結(jié)構(gòu)形式有地面或半地面分級(jí)、高架軌道和地下軌道三種形式。線路在垂向的結(jié)構(gòu)形式對(duì)軌道交通的建設(shè)成本影響最大。世界軌道交通建設(shè)經(jīng)驗(yàn)表明，一般情況下，地面結(jié)構(gòu)與高架、地下結(jié)構(gòu)的投資成本的比例，大致在1：2：6的關(guān)系。如果建設(shè)一條15km長(zhǎng)的軌道交通，在地名分級(jí)系統(tǒng)約3.3億美元，高架6.6億美元，而地下結(jié)構(gòu)則高達(dá)20億美元。特別是地下結(jié)構(gòu)，成本與當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)水文條件、施工方法、車站規(guī)模等關(guān)系很大，但是與軌道交通技術(shù)水平影響不大。軌道交通結(jié)構(gòu)形式與建設(shè)成本（含設(shè)備）的關(guān)系如表5。

為了更清楚地說(shuō)明線路結(jié)構(gòu)對(duì)建設(shè)成本的影響，表6列出了世界一些大城市的軌道交通成本情況。
3.3系統(tǒng)技術(shù)類型
軌道交通之間的技術(shù)差別主要是列車的控制方式。根據(jù)軌道交通的控制方式，大致可以很分為三種技術(shù)類型：①司機(jī)控制的交通系統(tǒng)；②自動(dòng)控制的鋼輪一鋼軌系統(tǒng)；③人工/自動(dòng)聯(lián)合控制的交通系統(tǒng)，如有軌電車、膠輪系統(tǒng)等。
自動(dòng)控制系統(tǒng)與司機(jī)控制的系統(tǒng)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：
·可在地面、地下和高架行駛，車道窄、占地少；
·噪聲低、無(wú)空氣污染、衛(wèi)生清潔；
·性能優(yōu)、安全可靠、車輛耐用、易維修；
·因多節(jié)車輛編組，容量大、勞動(dòng)生產(chǎn)率高、能耗低、單位營(yíng)運(yùn)成本低；
表6 案例城市軌道交通建設(shè)成本（12）（1983）

其主要缺點(diǎn)如下：
·與其他交通兼容性差，在地面行駛問(wèn)題更多；
·只能在軌道上行駛，線路在低密度區(qū)不經(jīng)濟(jì)；
·改線或更改調(diào)度靈活性差、車輛更新困難（因車輛壽命長(zhǎng)）
·投資成本高
膠輪系統(tǒng)指橡膠輪胎（充氮?dú)猓┰阡摻罨炷淋壍郎线\(yùn)行，并附有鋼輪一鋼軌作用，以防萬(wàn)一胎破裂，目前已經(jīng)在巴黎、蒙特利爾、阿德萊得、墨西哥和日本的Sapporo用。膠輪系統(tǒng)與鋼輪一鋼軌系統(tǒng)比較有明顯的特點(diǎn)：噪聲小、爬城能力大（最大7%，而其他5.5%）、能大、控制系統(tǒng)復(fù)雜、造價(jià)高，只能在全封閉的軌道上行駛。
3.4營(yíng)運(yùn)服務(wù)類型
在分析和選擇軌道交通模式時(shí)，發(fā)車頻率（間隔）和列車容量是必須考慮的重要因素。發(fā)車頻率和容量影響軌道交通系統(tǒng)以及乘客的成本費(fèi)用。如果發(fā)車間隔長(zhǎng)，營(yíng)運(yùn)成本就低，但是增加了乘客的等待時(shí)間成本。從理論上來(lái)說(shuō)，全自動(dòng)控制系統(tǒng)確保了列車的高容量?？瓦\(yùn)量與發(fā)車成正比，因?yàn)榘l(fā)車頻率（一般30～120次/h）提高可以增加軌道交通的吸引力。但是，發(fā)車頻率與車站設(shè)施、列車速度、安全程度等有關(guān)。單位營(yíng)運(yùn)成本與客運(yùn)量的關(guān)系曲線，見(jiàn)圖3。當(dāng)列車頻率一定（如30次/h）時(shí)，列車容量增加，客運(yùn)量也增加。隨著客運(yùn)量的增加，總營(yíng)運(yùn)成本（包括軌道交通系統(tǒng)成本和乘客時(shí)間成本）下降，但是當(dāng)列車容量一定的情況下，存在一個(gè)最佳客運(yùn)量，此時(shí)，總成本最小。

4、結(jié)語(yǔ)
我國(guó)對(duì)軌道交通的特征描述過(guò)于籠統(tǒng)，缺乏詳盡的對(duì)比分析。在軌道交通的概念和內(nèi)涵方面，也比較模糊、不確切。由于特征和適用性了解不透，特別可行性研究不深，導(dǎo)致有些城市軌道交通規(guī)劃隨意性大，一會(huì)兒上地鐵、一會(huì)兒上輕軌，線網(wǎng)規(guī)模大大超過(guò)預(yù)期的發(fā)展水平，為了獲得立項(xiàng)，客運(yùn)量也常常過(guò)高估計(jì)。在社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下，市政府是軌道交通巨額投資的主體，如果決策失誤，市政府將永遠(yuǎn)背上沉重的財(cái)政包袱。世界經(jīng)驗(yàn)表明，只有滿足經(jīng)濟(jì)實(shí)力（包括經(jīng)濟(jì)潛力）和人口密集兩個(gè)重要條件，才能上軌道交通，如北京、上海、天津三座直轄市，副省級(jí)市廣州、深圳已經(jīng)滿足條件；而新直轄市重慶位于內(nèi)陸，盡管人口密集，但是經(jīng)濟(jì)實(shí)力弱，地鐵中途停工就是最好的說(shuō)明。每個(gè)城市應(yīng)該根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，苦練內(nèi)功，加強(qiáng)軌道交能特征比較研究，選擇正確的交通模式和線路結(jié)構(gòu)，才能促進(jìn)城市交通健康發(fā)展。

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