2014年07月22日 星期二 2014年6月(总第41期)
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轨道大亨:准备好了吗?

2014-07-23 14:56:41

文/思诚

背景知识

中国最早的有轨交通

◎中国出现最早的一条铁路是在同治四年(1865年)。英国商人杜兰德在北京宣武门外,沿着护城河修建了一条一里长的“展览铁路”——杜兰德小铁路。当时,专办铁路矿务的总理衙门章京李岳瑞在《春冰室野乘》里记载:“以小汽车驶其上,迅疾如飞。京师人诧所未闻,骇为妖物,举国若狂,几至大变。” 不久,“经步军统领衙门饬令拆卸,群疑始息。”但是,严格地说,它并不算实质意义上的铁路。

◎光绪二年(1876年),上海怡和洋行英商在未征得清政府同意的情况下,擅自修建了淞沪铁路(从吴凇到上海),全长15公里。1876年7月3日,从天后宫北(河南北路、塘沽路口)到江湾段通车营业,引起轰动。同年8月3日,因碾死一名士兵,沿途居民阻止列车继续运行。10月24日,清政府出银28.5万两买下,并于次年10月予以拆毁。总运营时间15个月。这是中国最早办理客货运输业务的第一条铁路。直到20年后,盛宣怀重建该路,1898年9月1日通车,全长16千米,设有9个车站。

◎光绪二十五年(1899年),清政府曾从德国西门子公司引进了数辆有轨电车,并修建了从永定门外马家堡至崇文门的线网、轨道。然而,由于第二年义和团运动爆发,这些还未投入运营的有轨电车就在一片“灭洋”声中被毁坏殆尽。这便是中国大陆最早的有轨电车的命运。

◎1953年9月,北京城市总体规划提出“为了提供城市居民以最便利、最经济的交通工具,特别是为了适应国防的需要,必须及早筹划地下铁道的建设”。当年地铁筹备处总工程师谢仁德回忆,周恩来总理曾一语道破:“北京修建地铁,完全是为了备战。” 1961年,中国经济受到重创,中央决定北京地下铁道建设暂时下马。1963年,苏联专家撤走后,大批归国留学生和我国自主培养的专门技术人才承担了北京地铁的设计工作。1965年,中央又一次把目光投向一直作为战备工程筹划的北京地铁,并在7月1日低调地开工。1969年10月1日,第一辆地铁机车从古城站呼啸驶出,成为新中国成立20周年的献礼。


黄金时代到来:轨交发展新纪元

      城市轨道交通,是指具有固定线路,铺设固定轨道,配备运输车辆及服务设施等的公共交通设施。在中国国家标准《城市公共交通常用名词术语》中,将城市轨道交通定义为“通常以电能为动力,采取轮轨运转方式的快速大运量公共交通的总称。”一般而言,它以轨道运输方式为主要技术特征,具有中等以上运量(有别于道路交通),主要为城市内公共客运服务(有别于城际铁路),在城市公共客运交通中起骨干作用。

      城市轨道交通,是城市公共交通的主干线,客流运送的大动脉,是城市的生命线工程,直接关系到城市居民的出行、工作、购物和生活。它既能有利于提高市民出行的效率,节省时间,又具有低能耗、少污染的特点,对于实现城市的可持续发展具有非常重要的意义。同时,它作为基础设施建设,也是城市转变发展模式的关键,有助于将“摊大饼式”的城市发展模式改变为“手掌形模式”,从而促进卫星城和城郊中心的形成,缓解城市中心人口密集,减轻住房紧张、绿化率低、空气污染等“都市病”。

      据中国城市轨道交通协会统计,截至2013年末,中国累计有19个城市建成投运城轨线路87条,运营里程2539公里。“在2539公里运营里程中,地铁2074公里,占总里程的81.7%;轻轨192公里,占总里程的7.6%;单轨75公里,占总里程的3.0%;现代有轨电车100公里,占总里程的3.9%;磁浮交通30公里,占总里程的1.2%;市域快轨67公里,占总里程的2.6%。”

      而这只是起步。根据交通部《交通运输“十二五”发展规划》,“十二五”期间将加快综合交通运输枢纽的建设,以高速铁路、轨道交通等建设为契机,重点建设一批集多种运输方式于一体的综合客运枢纽。未来十年,中国轨道交通市场将建7395公里地铁线,总价值达3万8千亿元,截至2020年,中国将有33个城市配有177条地铁线。

      中国城市轨道交通发展的黄金时代已经到来。

城市轨道交通的优势

      与传统的交通工具相比,城市轨道交通的优势主要体现在以下七个方面:

      第一,运输能力大。城市轨道交通由于高密度运转,列车行车时间间隔短,行车速度高,列车编组辆数多而具有较大的运输能力。地铁单向高峰每小时的运输能力最大可达到6万~8万人次,轻轨运力达1万~3万人次,有轨电车达到1万人次。城市轨道交通的运输能力远远超过公共汽车。

      第二,运载效率高。城市轨道交通由于在专用行车道上运行,不受其他交通工具干扰,不产生线路堵塞现象并且不受气候影响,是全天候的交通工具。车辆有较高的运行速度,有较高的启、制动加速度,多数采用高站台,列车停站时间短,上下车迅速方便,换乘方便。除偶尔发生的设备故障或人为导致的阻碍外,列车均能按计划运行,具有可信赖的准时性,有效缩短了出行的时间。

      第三,舒适性较好。与常规公共交通相比,城市轨道交通由于运行在不受其他交通工具干扰的线路上,城市轨道车辆具有较好的运行特性。比如,车辆、车站等装有空调、电视、提示屏等设备,车站内装有电梯扶梯、引导装置、自动售票等辅助设施。列车运行期间,能基本保持匀速,加减速阶段也不会出现如其舒适性优于公共电车、公共汽车。

      第四,安全系数高。城市轨道交通由于运行在专用轨道上,没有平交道口,不受其他交通工具干扰,并且有先进的通讯信号设备,由监控平台统一调度,全程监督。因此,极少发生交通事故。

      第五,运营费用低。城市轨道交通由于主要采用电气牵引,而且轮轨摩擦阻力较小,与公共电车、公共汽车相比节省能源,运营费用较低。

      第六,空间利用率高。城市轨道交通由于充分利用了地下和地上空间的开发,不占用地面街道,能有效缓解由于汽车大量发展而造成道路拥挤、堵塞,有利于城市空间合理利用,特别有利于缓解大城市中心区过于拥挤的状态,提高了土地利用价值,并能改善城市景观。

      第七,环境污染低。城市轨道交通由于采用电气牵引,与公共汽车相比不产生废气污染。由于城市轨道交通的发展,还能减少公共汽车的数量,进一步减少了汽车的废气污染。由于在线路和车辆上采用了各种降噪措施,一般不会对城市环境产生严重的噪声污染。

      基于以上七大方面优势,城市轨道交通正逐步成为解决城市居民出行问题的首选方案。

城市轨道交通的种类

      城市轨道交通种类繁多,技术指标差异较大,世界各国评价标准不一,并无严格的分类。一般说来,若按运能、车辆类型及主要技术特征作为划分标准的话,城市轨道交通则主要体现为“有轨电车、轻轨交通、地下铁道、单轨道交通、市郊铁路、磁悬浮交通”六类。分述如下:

      第一类,有轨电车(Tram或Streetcar)。有轨电车是最早发展的城市轨道交通之一,使用电车牵引、轻轨导向,一般采用1~3辆编组运行在城市中心人流量大的区域路面上,运量较低,上下车方便。

      但旧式有轨电车由于运能、挤占道路、噪声等问题,世界各大城市纷纷在20世纪50-60年代拆除了有轨电车线路,改建运量大的地铁或轻轨道交通。中国的有轨电车在20世纪50年代末也已拆得仅剩大连、长春两处。大连还对有轨电车进行了改造,使其成为城市的一张名片。可以说,有轨电车已经基本上完成了它的历史使命,逐渐被“轻轨道交通”——现代有轨电车所替代。

      第二类,轻轨交通(Light Rail Transit,简称LRT)。这是在有轨电车的基础上改造发展起来的城市轨道交通系统。之所以叫“轻轨”,是因为它在轨道上的荷载相对于铁路和地铁的荷载较轻。公共交通国际联会(UITP)关于轻轨运营系统的解释文件中提到:轻轨是一种使用电力牵引、介于标准有轨电车和快运交通系统(包括地铁和城市铁路),用于城市旅客运输的轨道交通系统。而在中国《城市轨道交通工程项目建设标准》(试行本)中,把每小时单向客流量为0.6万~3万人次的轨道交通定义为中运量轨道交通,即轻轨。

      轻轨一般采用地面和高架相结合的方法,列车编组采用3~6辆,铰接式车体建设,路线可以从市区通往近郊。由于轻轨采用了线路隔离、自动化信号、调度指挥系统和高新技术车辆等措施,最高速度可达60km/h,克服了有轨电车运能低、噪声大等问题。

      由于轻轨具有投资少(每公里造价在0.6亿~1.8亿元人民币)、建设周期短、运能高、灵活等优点,因此发展很快。纵观各国情况,大致有以下三类发展模式:一是改造旧式有轨电车为现代化的轻轨。这种模式以德国、前苏联及东欧各国为典型代表;二是利用废弃铁路线路改建成轻轨路线。这种方式以美国圣迭戈轻轨为代表,上海轨交5号线、武汉轨交1号线一期工程也属于这种方式;三是建设轻轨新线路的方式,诸如马尼拉、鹿特丹、香港等城市。

      第三类,地下铁道,即简称地铁(Metro或Underground Railway或Subway或Tube)。地铁也是城市快速轨道交通的先驱,由电力牵引、轮轨导向,一般采用6-8节车辆编组,轴重较重、具有规模运量、按运行图在地下隧道运行(或根据城市的具体条件,在地面或高架线路上运行)。地铁的运能,单向在3万人次/小时,最高可达6~8万人次/小时。最高速度可达120km/h,运行最小间隔可低于1.5分钟。地铁造价昂贵,每公里投资在5~10亿元人民币,尽管建设成本高,建设周期长,但却具有运量大、建设快、安全、准时、节省能源、不污染环境、节省城市用地的优点。一般认为,人口超过百万的大城市就应该考虑修建地铁。

      由于大部分线路在地下或高架通行,因此技术水平要求高,可靠性和安全性要求也很高。目前,地铁系统与国家干线铁路一样,主要由线网、轨道、车站、车辆、通信信号等设备构成,对参与的各方面协同要求较高。

      第四类,单轨道交通,也称作独轨(Monorail)。中国应用城市包括重庆、上海等。单轨交通是通过单一轨道梁支撑车厢并提供导引作用而运行的轨道交通系统,其最大特点是车体比承载轨道要宽。以支撑方式的不同,通常分为跨座式和悬挂式两种:顾名思义,“跨座式”是车辆跨座在轨道上方;“悬挂式”是车辆悬挂在轨道下方。单轨的车辆一般采用橡胶轮,由电气牵引,最高速度可达80 km/h,由4~6辆编组,单向运能为1-2.5万人次/小时。

      单轨道交通历史悠久,可追溯到将近两个世纪前。1821年,英国人Dalmer开发了单轨铁路,获得发明专利。1888年,法国人在爱尔兰铺设了约15 公里的跨座式单轨铁路,采用蒸汽机车牵引,使单轨走向实用化阶段。1893年,德国人Langen发明了悬挂式单轨车辆,并在1901年于伍珀塔尔开始运营一条全场13公里的线路,其中10 公里跨河架设,成为利用街道上空建设独轨铁路的先驱。这条线路至今仍在使用,成为当地的一个历史景观。

      单轨有很多突出的优点。比如,由于采用特制的橡胶车轮,所以振动和噪声大为减少;高架单轨因轨道梁窄,不需要很大空间,可适应复杂地形的要求;造价低、建设工期短,工程建筑费用仅为地铁的1/3。此外,由于占地小,因此对日照和城市景观影响也小。当然,单轨也有一些缺点:橡胶轮与轨道梁摩擦产生橡胶粉尘的现象,对环境有轻度污染;列车运行发生事故时救援比较困难。

      中国首条跨座式单轨线路是在山城重庆修建的。重庆轨道交通2号线一期工程于2004年建成,2006年全线贯通,运用从日本引进的单轨客车技术,在长春客车厂制造成功。跨座式单轨十分适合重庆市的坡陡、弯急、窄路,同时由于结构轻巧、简洁,很好地融于山城景色之中。

      第五类,市郊铁路。一般而言,城市铁路通常是分成城市快速铁路和市郊铁路两部分。市郊铁路是指建在城市郊区,把市区与郊区,尤其是与远郊联系起来的铁路,它以服务短途、通勤旅客为主的交通方式。

      市郊铁路一般和干线铁路设有联络线,设备与干线铁路相同,线路大多建在地面,部分建在地下或高架。市郊铁路是伴随着城市规模的扩大、卫星城的建设而发展起来的。通常使用电力牵引和内燃牵引,列车编组多在4~10辆,最高速度可达100~120km/h。但由于站距较地铁长,市郊铁路运行速度超过地铁,可达80 km/h以上。目前重庆建设东环线和西环线市郊铁路,就是一个典型的例子,届时将能将“重庆一小时经济圈”串联起来。

      第六类,磁悬浮交通。磁悬浮交通是一种非轮轨黏着传动,悬浮于地面的交通运输系统,利用常导磁铁或超导磁铁产生的吸力或斥力使车辆浮起,用磁力复合技术产生导向力,用直线电机产生牵引动力,使其成为高速、安全、舒适、节能、环保的新一代交通运输工具。

      磁悬浮概念的设想,早在1842年就由英国物理学家Earnshow提出。1934年德国的赫尔曼·肯佩尔首次申请获建造磁悬浮铁路的专利。20世纪70、80年代,磁悬浮列车系统继续在德国蒂森亨舍尔测试和实施运行,并被命名为“磁悬浮”。

      1970年以后,随着世界工业化国家经济实力的不断加强,德国、日本、美国、加拿大、法国、英国等发达国家相继开始筹划进行磁悬浮运输系统的开发。2000年,中国与德国签订合作建设上海磁悬浮列车的协定,2001年动工建设并于2003年1月起正式开始商业运营。该线全长约30公里,旅程只需8分钟,成为世界第一条商业运营的磁悬浮专线。

轨交发展带动电气市场

      城市轨道交通是属于集多专业、多工种于一身的复杂系统,通常由轨道路线、车站、车辆、维护检修基地、供变电、通信信号、指挥控制中心等组成。而这一系统的正常运作,都离不开电气设备与自动化控制系统。

      轨道交通系统中,有大量采用电子计算机处理技术为核心的各种自动化设备,从而代替人工的、机械的、电气的行车组织、设备运行和安全保证系统。如ATC(列车自动控制)系统可以实现列车自动驾驶、自动跟踪、自动调度;SCADA(供电系统管理自动化)系统可以实现主变电所、牵引变电所、降压变电所设备系统的遥控、遥信、遥测和遥调;BAS(环境监控系统)和FAS(火灾报警系统)可以实现车站环境控制的自动化和消防、报警系统的自动化;AFC(自动售检票系统)可以实现自动售票、检票、分类等功能。这些系统全线各自形成网络,均在OCC(控制中心)设中心计算机,实现统一指挥,分级控制。

      正泰集团旗下的上海新华控制技术(集团)有限公司,就是专业致力于工业自动化、信息化的高新技术企业。新华集团所设计的电力监控系统可完成对城市轨道交通全线各种变电所、接触网设备运行的远程实时控制、监视及测量,处理供变电系统的各种事故及报警事件,实现供变电系统的运行、维修调度管理自动化,提高供电质量,保证供电系统安全、可靠。十几年来,新华的产品与技术为上海轨交16条线300多站点提供了优质可靠的电气监控服务,成为行业翘楚。

      如今,我们迎来了轨交大发展时代。正泰既有提供全套电气产品的硬件优势,又具备新华集团配套提供自动化控制系统的软件优势,更有稳定的专业团队提供持续优质技术支持的服务优势,前景广阔。希望能抓住时代的机遇,顺势发展,开拓一片更广阔的天地!

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