单轨交通的地位、作用和适应性研究
摘 要:本文在全面分析国外单轨交通发展现状的基础上,研究了单轨交通在城市综合交通体系中的地位和作用,研究了单轨交通的各种使用条件和单轨交通在我国应用的适应范围。
关 键 词:单轨交通 地位 作用 适应性
一、 我国城市轨道交通发展现状及存在的问题
我国的城市轨道交通建设,经过40余年的发展,到目前为止,已有10个城市的18条线、425km的轨道交通系统投入运营;7个城市有城市轨道交通项目正在施工建设,建设项目总长度416km;15个城市规划提出,至2010年左右,新建城市轨道交通项目总长度近1300 km,估算总投资5000多亿元。
从总体上看,我国内地城市的轨道交通建设仍处于起步阶段,还没有一个城市形成较为完整有效的网络系统,运营里程最长的北京也只有114km。虽然城市轨道交通总体规模较小,但已经体现出了比常规的公共交通更高的运输效率,在城市客运交通系统中初步显示了难以替代的作用。我国城市轨道交通系统不仅为缓解城市交通问题发挥了重要作用,而且在节约土地资源、维持城市中心区的活力、引导城市的空间布局和土地开发,促进城市和城市交通的可持续发展方面也发挥了巨大作用。随着建设城市轨道交通的城市逐步增加,城市轨道交通系统的类型也出现多样化趋势,城市轨道交通系统已不仅仅是大运量的地铁系统,各城市针对自身的需要,选择了不同运量等级的轨道交通系统。
多年来我国城市轨道交通建设主要集中在常规的钢轮钢轨系统上,,城市轨道交通技术的研究和开发也主要围绕着常规的钢轮钢轨系统进行。与发达国家100多年的城市轨道交通发展历史相比较,我国在设计、施工的许多方面并不落后,但一些施工机械以及机械化施工技术与国际先进水平还存在一定的差距;常规钢轮钢轨轨道交通系统的车辆及设备系统经过多年的研究和国产化工作,基本可满足城市轨道交通的建设和运营要求,但在信号控制系统以及车辆的一些关键技术上仍有差距。在新型城市轨道交通系统研究开发上,世界各国根据城市特点已开发了直线电机系统、单轨交通系统、磁悬浮系统、空中客车系统、直线电机牵引的跨座式单轨交通系统等新型城市轨道交通系统,并在城市交通中占有一定比例。
二、 城市轨道交通的分类
自1863年英国建成世界上第一条地铁线路以来,在这140余年的发展过程中,随着科学技术的进步,在满足多种需求的条件下,形成了门类繁多的城市轨道交通系统。
广义的城市轨道交通包括以各种形式的导轨为导向方式的交通系统。随着现代技术的发展,出现了许多城市轨道交通方式,除了我们一般概念上的地铁和轻轨以外,还有线性电机系统、跨座式(悬挂式)单轨系统、空中客车等缆索系统以及磁悬浮系统等。从总体上看,不同的轨道交通方式主要区别一是支撑和导向方式不同,二是牵引方式不同;三是运输能力不同。即主要可以从以下三个方面进行分类。
1.按支撑导向方式分类
城市轨道交通按照支撑和导向方式分类,主要有钢轮/钢轨系统、胶轮系统,索道系统和磁悬浮系统。
钢轮/钢轨系统中,通常是导向轮与支承轮合一,由旋转电机或直线电机牵引;胶轮系统中以单轨交通系统为主,导向轮与支承轮分开,一般为旋转电机牵引,最近也出现了由直线电机牵引的单轨交通系统;索道系统一般采用胶轮,导向轮与支承轮合一;磁悬浮系统由直线电机电磁驱动,无接触的电磁悬浮,导向和驱动分开。
2.按牵引方式分类
城市轨道交通按牵引方式可分为旋转电机牵引、直线电机牵引和内燃发动机牵引。
旋转电机牵引一般导向轮与支承轮合一轮,靠黏着力驱动;直线电机牵引一般导向轮与支承轮合一,非黏着力驱动;近年来,也出现了用线性电机牵引的导向轮与支承轮分开的轨道交通系统。
3.按客运量分类
按运量等级将城市轨道交通分为大运量、中运量和低运量系统。我国城市轨道交通建设标准将单向断面高峰小时客运量3万人以上称为大运量系统;1~3万人之间的称之为中运量系统。通常大运量以上的系统采用全封闭线路;中运量采用全封闭或部分封闭线路;低运量系统一般采用不封闭线路。
表- 1 不同运量等级城市轨道交通系统的技术特征
三、 单轨交通系统的发展
单轨交通的历史很悠久,早在1821年P. H. Palmer就因单轨的设计获得英国专利。1824年在伦敦船坞为运送货物建设了世界上第一条单轨交通。这比1825开通的蒸气机车牵引的铁道线路还早。
1961年日本引进了单轨交通技术,并利用1964年东京奥运会的契机,建设了羽田机场到浜松町间的单轨线路。单轨交通由观光旅游交通工具,第一次成为城市公共客运交通的一种新的交通方式,单轨交通作为城市公共交通系统得以完善。
单轨交通作为城市公共交通方式具有一系列优点,在功能上具备城市骨干交通工具的特征,在一定的使用条件下能满足城市公共交通的需要,是一种现代化公共交通工具。
1.单轨交通系统的统计分析
从1824年第一条单轨交通线路在英国出现以来,到2004年的180年间,全世界共建设了74条单轨交通,线路总长约333km。据不完全统计,目前有32条线路正在运营,运营线路总长186km;有19条线路撤除,有23条线路没能得到确切资料。
按使用目的区分这74条线路,可以分为五种类型:
展示用单轨:主要用在展览会、博览会或公园里展示用;
货运单轨:早期用以运货用;
实验研究用:用作单轨实验开发用;
旅游娱乐用:主要用在公园、动物园、博览会上,约占总数22.9%;
旅客运输用:仍然是各国开发的主要目标,占总数40.5%。
单轨交通以美国建设的最多,共有26条线路,但美国线路均较短,而且以旅游、娱乐为主,作为公共交通客运的较少。英法加等国只是停留在实验研究上。日本单轨交通线路总长已超过100km,且用途广泛。
据不完全统计,在世界各国作为客运交通工具运营的单轨交通线路主要由22条,其中有7条线路在日本,是运营单轨最多、线路最长的国家。
表- 2 单轨交通系统运营线路统计
2.日本单轨交通发展的启示
单轨交通从上世纪60年代传入日本,多年的引进、吸收、再开发,使单轨从旅游、娱乐工具,成为城市公共客运交通系统中一种型式,而且建成7条线路,总长度约103km,成为世界上单轨交通数量最多、线路最长的国家,单轨交通技术日趋成熟。
1)成立协会组织,统一研发单轨交通
1964年6月,具有独立法人资格的日本单轨协会正式成立,它是在日本单轨研究会的基础上,在运输省支持下成立的,日本单轨协会吸收了单轨建设、车辆、电气、信号等企业,政府和高等学校等多方面人员组成。
日本单轨协会的宗旨和任务归纳起来主要有:开展单轨技术、经济研究、确定单轨交通作为城市交通工具的地位、组织制定单轨交通构造标准、组织单轨交通学术交流、组织创办单轨杂志等。
单轨协会成立后,首先开展了“适合城市交通的单轨交通的开发研究”课题,在运输省支持下,从系统组成、线路构造、车辆等多方面开展研究,其成果成功应用到1970年大阪国际博览会单轨上。1972年,国会关于促进城市单轨整备的法律议案全票得以通过,这可以说是日本单轨协会的最突出成绩。单轨协会成立的40年间,进行大量、有关单轨关键技术经济的研究,沟通政府和单轨行业的关系,作到沟通信息、交流技术、介绍经验、研讨问题的作用,促进了单轨交通的发展,起到了单轨行业的龙头作用。
2)建立完善法律、法规——政府积极介入
1972年关于促进城市单轨整备的法律的通过,正式以法律的形式确立了单轨在城市交通中的地位和作用,为单轨在城市的应用铺平了道路。1974年又通过了用于单轨建设的补助制度,按这一法律作为一种特殊街道的轨道梁、支柱墩柱、站舍等基础部分,由国家、地方自治体按国家道路整备特别会计法、以补助金形式支付,而车辆、车站及内装、供电、通信信号、站务设备、自动售检票、安全设备等则由经营者民间出资。单轨基础部分的补助制度无疑将促进单轨的更快速度发展。
3)建立单轨的各种标准——规范了单轨的发展
日本单轨建设补助制度的建立,是基于认为单轨是道路交通辅助交通工具,基础部分的墩柱、轨道梁等敷设轨道的高架结构、是道路的一部分,补助金由道路准备金支付。在这种情况下,日本道路协会出面,组成单轨构造基准调查特别委员会,于1974年提交单轨设置标准。1975年提交单轨构造标准调查报告书。
20世纪60年代,为了缓和极度恶化大城市交通拥堵,维持城市机能,日本对现有道路交通进行进一步开发,出现一些新交通系统,单轨也是其中一种型式,为适应这种形势,运输省组织中运量轨道交通系统及单轨构造物标准研究会,于1978年提出了中运量轨道交通系统及单轨构造物设计标准研究报告,1985年制定中运量轨道交通系统及单轨构造物设计标准。
标准的制定,规范了单轨型式、规格,促进了单轨的发展和建设。
4)各大企业积极参与单轨的研制开发和建设——促进了单轨向商业化转化
单轨传入日本的40多年间,日本政府、各城市、各大企业,围绕单轨关键技术开展了大量试验研究工作,使单轨技术日渐成熟,并成为城市客运交通工具的一种新形式。日本轨道交通一直很发达,这和日本许多大企业竞相参与开发分不开,许多著名的大企业如日立、三菱、川崎,甚至包括日本航空等都比较重视参与开发新型交通系统。由于这种开发已为许多公司带来丰厚的回报、获得巨大的商机,更加鼓励了各大企业的参与,这对促进单轨的商业化和发展起到了非常重要的作用。
四、 单轨交通的地位、作用
1.已有单轨线路的作用——以日本为例
1)用于机场专用通道的单轨系统——羽田线
浜松町——羽田——羽田机场,线路全长16.9 km,羽田机场——新东终点站 0.7km。
羽田机场乘客运输过去主要依靠京浜急行线,但该线因各种原影,只到达海老取河左岸,到机场还有相当远距离,需用公汽接驳。第一京浜国道、产业道路、8号环线等均依靠公共汽车、出租和私有车为主的道路,30年代随着产业复兴,东京机动车快速增长,道路出现严重阻塞,从东京站到羽田机场需1.5-2小时,十分不方便。在这种情况下决定建设机场专用单轨交通线路。
2004年,单向高峰小时最大客流10500人次,日最大客流量29.43万人次。
2) 缓和城市交通拥堵的通勤通学单轨——小仓线
1963年九州地区的门司、小仓、若松、八幡和户畑等5城市合并成为北九州市,该市人口103万。北九州市的交通以东西向为主,交通比较顺畅,并市后,中心城区小仓的南部、西南部里崎地区进行大规模住宅开发,南北向交通显著增加。这个地区虽有JR日丰本线、日田彦山线和筑丰电铁在运行,但运输主体仍然是汽车。随着经济发展,日本进入机动车快速发展阶段,原来狭窄的道路已不适应,交通拥堵越来越严重,并伴随发生噪声,排气污染,单纯的道路整备已不能解决问题,为使有限的城市空间能得到充分有效的利用,减少交通拥阻和汽车污染,促进城市居民生产提高,需考虑引入安全、准时、舒适、具有高效的新型交通工具。而且由于城市快速发展,城市各中心、副中心间联系密切,城市人口和功能开始向郊区转移,城市中心与郊区、各中心之间产生大量运输需求。如何解决南北向交通已成为急待解决的问题,在这种形势下规划了北九州市的单轨交通,线网由3条线组成,即小仓线、黑崎线及东西线,线路总长约30km。首期建设是小仓线,而且该线路是日本第一个享受到国家补助的项目。线路全长8.8km,预测运送人员每天6.5万人,开通后实际运送人员平时3.0万人,休息日达到6.0万,平均3.3万人。
3)联系新城镇间的单轨——多摩线
东京为了从单中心大城市向工作和居住均衡发展的多中心城市发展,从60年代开始在城市周边建设许多新城镇,用以疏解城市人口和其它功能。多摩地区是东京未来的卫星城之一,是东京的新城镇,该地区规划人口30万。
多摩新城呈细长状,东西长约14km,南北约2-3km,整个城市沿东西向铁路中央线和京王线发展。多摩市北部相邻八王子市、日野市、立川市和东大和市等,就该地区交通设施,东西走向较为顺畅。北有中央线、京王线,南部有小田急多摩线、相模原线、南武线和井之头线,均与东京有联系,但南北方向5个城市已连绵成一片,,急需解决多摩为中心的南北的联络通道,以缓解道路交通紧张局面。南北方向贯通5个中小城市和6条轨道交通线路的多摩单轨的建设,能极大的方便与城镇及沿线的出行,促进沿线各区域的交流和发展。为东西向6条轨道交通的换乘提供最大的方便。
多摩线1998年11月通车(上北台・立川北),到2000年1月(立川北——多摩中心)共开通16km。营运开始每日平均客流1.9万人,2001年达到9.3万人,2002年增加到11.6万人,累计乘车人数已超过1亿人次。
4)环线的单轨——大阪机场线
大阪都市圈是以大阪市为中心的单极集中型城市结构,从20世纪初至今逐渐形成,由JR铁道和私营铁道组成的轨道交通网络以放射型线路为主,仅北部到东部就有8条私铁和国铁线、2条地铁线,东北方向还有东海道本线2条干线通过。除轨道交通外还有大量的快速路、主干道,在给城市提供便捷的交通的同时,也给城市交通带来许多新的问题:
过度集中的放射型轨道交通和道路引发都心部交通过分集中,人口过于密集。
放射线间对轨道交通利用不足,过分依赖汽车运输,随着城市范围扩大,这种倾向越大,线路间、城镇间联系薄弱,道路交通拥堵、事故和污染严重。
不利于形成多核多中心城市结构,外围新城镇间的联系不便,不利于城市圈的发展。
在城市外围地区产生较多的迂回交通量。内部环状铁路半径过小,在城市发展到一定阶段,解决迂回交通量的作用减少,加重了城市交通的负担,也加重了放射线负担,不利于放射线运输能力的提高。
“大阪府综合规划”提出,为了建设多轴、多核型城市结构,在地域结构扩大、城市机能分散过程中应考虑建设周边地区环状交通联络线,以提高整备水准,加速土地利用的转换,提高土地利用价值。并规划与土地开发相适应的单轨交通线路,大阪机场——门真,1997年8月开通,全长21.2km。
大阪机场线单轨交通系统建设,对大阪的发展已经起到作用:
减少了迂回交通量;
缓解了中心区交通量;
为机场乘客和沿线居民出行提供方便条件;
促使部分机动车向单轨交通转移,缓解机动车拥阻;
有利多核型城市结构的形成和发展。
大阪机场线单向高峰小时最大客流8600人次,日客流量7.8万人次。
5)与城市建成区再开发一体化建设的单轨——千叶线
千叶市从历史上就是千叶县的商业和行政中心城市,上个世纪50年代以后,随着东京圈的不断发展,千叶市人口和产业急剧增加,1965年人口约30万,1975年60万,1992年作为政令指定城市人口达到85万人。在城市中心区,特别是JR千叶站附近,人口、商业集中,使千叶成为典型单中心城市,由于道路狭窄、机动车过多,高峰期拥阻比较严重。
千叶的新町地区,在JR千叶站、京城电铁千叶站的南侧,位于城市建成区和临海业务区的中间部位,占据分散千叶中枢机能重要位置,在千叶这个业务中心城市中,是开展业务、商业的黄金地段。1977年在经过对需求、线路、类型及经营等方面的研究,包括对经济性、安全性、环境、舒适、景观等综合研究,决定选用悬垂式单轨,作为城市公共运输工具在千叶实施。从城市规划角度,期望单轨交通与新町再开发一体化建设。
千叶单轨交通规划线路总长度,40km,现已建成通车1号线3.2km,2号线12km,合计15.2km。到2020年,单向高峰小时客流量为9200人次,日客流量4.43万人次。
7)中等城市的单轨通勤线路——那霸线
那霸市位于日本南部冲绳岛南端,城市人口30万,以那霸为中心的城市圈人口102万,拥有机场和海港,是冲绳县的政治、经济、文化中心。
由于人口不断增加,城市不断向外扩大,由于那霸市的交通完全依靠公共汽车、出租车和私人汽车解决,随着汽车快速增加,那霸市汽车总出行占冲绳都市圈总出行量近40%,交通堵塞严重。作为城市客运交通系统的唯一仿制,公共汽车出现拥堵,准时性大大降低。从而引发私有汽车的快速增加,造成交通进一步拥堵的恶性循环。正是在这种形势,促进单轨交通的建设。那霸单轨全长13km,从机场到首里,通过城市中心区,是中等城市典型的通勤线路,也是机场快速专用通道。
那霸线单向高峰小时客流量为1664人次,日客流量为3.13万人次。
8)丘陵地区城镇的专用通道——彩都线
1982年根据城市综合规划,大阪预定在其北部地区,距大阪城市中心约20km,茨木、箕面丘陵地区,距千里新城镇北部约5km的地方建设一个国家文化公园新城——北大阪地区,该地区将建设成一个集工作、居住、学习和游乐于一体的自然和城市协调发展的复合型新城市,占地面积743公顷,规划人口5万人,规划设施利用人口2.4万人。该区开发是否成功取决于各种基础设施和服务设施建设,其中最重要地是作为专用客运通道的交通设施的建设。
从轨道交通型式、投资、交通量、经济、运营等多方面研究和规划,决定采用中等运量的单轨交通,其理由如下:
北大阪地区为丘陵地区,与南部地区高差达到280m(标高从42m到320m)。纵向坡道可达35‰,在丘陵地带利用自然地形建设与环境自然协调一致的交通系统,可以减少大规模建设结构设计,单轨具有这种特性。
北大阪地区按规划居住和设施利用人口7.5万人,按估算客流采用中运量轨道交通比较合适。
采用单轨可以充分利用道路上部空间,可减少征地费。
大阪有建设单轨经验,未来的彩都线可在万博纪念公园站向北开岔,比较方便。
彩都线全长9km,分两期执行,南端2.6km万博纪念公园—新大阪病院前1992年作为一期工程,现已建成通车,新大阪病院前—国际文化公园城市(西部中心)作为二期工程。
2.单轨交通的技术特征
1)能有效利用城市空间
单轨交通是一种全线高架的轨道交通系统,可以利用普通道路之上的空间,因此不会干扰其他交通。由于单轨交通运行在既有道路上方,只需在城市街道中心采用单柱式支墩,很少占用地面道路,因此占地面积小,可以有效利用现有路面交通上部空间。单轨空间轨道梁宽度小,使拆迁面积大为减少,大大节省建设费用。
2.运行安全
在轨道梁上行驶的城市单轨车辆转向架上装有三种轮胎:走行轮、导向轮和稳定轮。它的走行机理与钢轮钢轨系统完全不同,在列车运行过程中,走行轮始终与轨道梁顶面接触,轮胎的弹性主要缓冲车辆竖向振动,导向轮和稳定轮则起到缓冲车辆横向振动的作用,因此充分保障了系统的运营安全;单轨车辆的最高运行速度为80km/h,具有运行速度快、加减速性能好的优点,可满足乘客在出行时对节省乘车时间的要求;由于系统的运行采用全封闭模式,与其它交通形式不相互干扰,因此单轨列车的运行稳定、安全、正点。
3.适应地形能力强
单轨列车由于使用橡胶轮胎和特殊转向架,对于陡坡、急弯适应性强,对地形无严格要求。列车具有较强爬坡能力(最大坡度可达100‰),能通过较小弯道(曲线半径最小可达30m)。它可以很好地适应城市多变的地形、地貌和复杂地理环境,可避开既有建筑物,以避免不必要的拆迁,在城市中选线比较容易,从而大大降低工程造价。单轨交通在规划和选线上的适应性,是其他城市轨道交通无法比拟的。
4.环境效应优越
单轨列车由于采用橡胶轮胎和空气弹簧转向架,因此获得了理想的减振降噪效果,其噪声低,振动小,据在日本小仓线实测,当列车时速为60Km时,距轨道中心线10m、离地面高1.2m处的噪声值为74dB(A);由于采用电力牵引,列车运行中无排气污染,有利于保护城市环境;由于单轨交通采用的轨道结构窄、梁柱细、对城市日照和景观影响小,与其他高架轨道交通和高架道路相比,其遮挡日光照射的影响要小得多,在市区不会造成遮阳和压抑感;由于列车走行平稳,乘车舒适。乘客在车上视野宽广,眺望条件好,能起到游览观光的作用。
5.速度快,运量适中
大中城市应建立高效率的大运量交通系统,公共汽车、有轨电车虽对乘客比较方便,但在运输能力上有一定的局限性,当超过其运输能力时,就得寻求大运量的交通工具。过去只能修建价格昂贵的地铁系统,当运量不足时,运营效率较低,将造成经济上的不合理。
单轨交通最高速度可达80公里/小时,平均旅行速度约30公里/小时。其运量在公共汽车和地铁系统之间,属于中等运量交通系统。
6.施工简便,工程造价低
单轨交通轨道为模块结构,标准轨道梁便于工厂预制,现场拼装,既保证了精度又便于施工,从而可以缩短工期。单轨交通的工程造价比较低,单轨交通的工程造价仅为地铁造价的1/2~1/3之间。
五、 单轨交通的适应性
为了满足城市化和机动化快速发展的需要,促进城市的发展,大城市需要构建城市综合交通体系。所谓城市综合交通体系,是多种交通工具,在适宜的应用范围内,充分发挥其各自的特性,并提供不同的运输服务水平和票价,供乘客自由选择,以满足城市居民多样化的出行需求。合理的综合交通体系,是不同交通方式,满足乘客不同需求的最理想组合。
城市轨道交通作为大运量、快速公共交通工具,不但能为中长距离集中出行客流,提供便捷的服务,有助于缓解城市交通拥堵。而且轨道交通对城市布局结构和发展方向有着很大影响。在特大城市发展以轨道交通为骨干的公共交通系统,已成为包括我国在内的世界各国特大城市的首要选择。
国外大城市轨道交通建设经验表明,一个城市或一条线路选择何种类型的轨道交通方式,需要根据城市发展需求、城市结构特征、客流特征、城市人口和经济的发展等条件,结合城市轨道交通特点,经技术经济分析,研究,才能做出正确的结论和决策。
1.单轨交通的使用条件
1)单轨交通的使用目的
单轨由于运量大、速度快、准时,因此更适于通勤、通学运输,这也是多年来各城市寻求的主要目的,1964年东京羽田线单轨建设前,单轨之所以发展缓慢,主要就是未能作为公共交通工具而解决其使用问题。
1970年东京都交通出行调查表明,按出行目的划分,在大城市中通勤通学是出行的主要部分,单轨交通只有以通勤、通学出行为目的,才能成为真正的公共交通工具,才能得到发展。
2)单轨交通的线路条件
单轨由于具有较强爬坡能力、可以通过较小曲线半径,占用面积少,基本的高架封闭系统等一系列特点,因此单轨可以通过地形地貌比较恶劣地区,可以布设宽度较小的道路上,有较强的适应性。东京都多摩线地处丘陵地区,线路北部与南部高差70-80m,最大坡道达35‰,在这样地区选用单轨是比较合适的。
3)运输能力
按日本的研究
单轨运输能力主要受橡胶轮胎承担载荷和列车通过道岔所需时间的限制,最终由最小行车间隔及车站的规模决定。橡胶车轮因高速运行而反复变形、发热而导致老化,发热温度升高程度与运行速度成比例,因此橡胶车轮允许载荷由运行速度和运行时间决定,日本单轨旅行速度40km/h以下时,每个橡胶车轮允许荷载为5.5吨,每轴允许载荷为11吨,则4轴单轨车总载荷为44吨。
单轨车辆每车270人。列车行车间隔时间为3分钟。编组辆数为6辆。最大运输能力达32520人。
日本单轨交通实际运输能力
按日本已经通车的单轨线路分析,实际客流量均较低,其中客流量最大的羽田线日客流量29.43 万人次,单向高峰小时最大客流量为1万人次左右。
按我国标准计算
线路通过能力是系统综合能力的反映,决定于行车密度,从而影响运输能力,通常线路通过能力由区间追踪能力、中间站通过能力和折返站折返能力组成。其中折返能力往往是限制线路通过能力的主要因素。
根据车站折返能力计算,并考虑一定余量,6辆编组时,在目前条件下,单轨线路通过能力可达到26对/h。最小行车间隔时间为2分18秒。最大运输能力可达3.5~3.8万。
如果考虑系统应留有一定余量,以及乘车的不均匀性,单轨交通在运营时应按中等运量轨道交通使用。
5)单轨的建设条件
单轨交通是一种全高架系统,具有标准尺寸预应力混凝土轨道梁,既是承重结构又是轨道结构,既承担车辆及载客重量,又具有车辆运行导向功能,可充分发挥材料性能,是一种最合理的工程结构,是单轨交通的技术特点之一。
轨道梁的使用使单轨不需单设道床结构,减少上部载荷,对墩柱等下部结构设计十分有利。轨道梁结构简单、自重轻,可工厂化生产,其质量和精度可以得到保证,生产费用也低,能节省工期,方便施工,降低成本。
6)单轨的环境条件
单轨交通主要在城市上空或街道上部运行,因此其环境影响就成为一个很受关注的问题。
单轨车辆由于采用橡胶车轮和空气弹簧转向架,运行中振动小,噪声低是主要特点之一,而且又无排气污染,为单轨在城市街道上空运行创造了条件,即使通过学校、住宅区和实验研究单位附近,也不会产生新的噪声污染。因此,对噪声振动要求较高的地区单轨也可使用。
7)单轨的规划条件
单轨交通由于使用橡胶车轮,车辆尺寸较小,运行高架结构上,与其它交通工具相比是全隔离全立交的一种独立运输系统,可以通过较小曲线半径和较大坡道,不但能在较窄的街道上也可通行,也可在较为恶劣的地区布线,使得单轨更容易在旧城区进行规划,在其它交通工具不宜使用的地区如地形起伏较大的丘陵地区、较窄的街道、对噪声振动要求较高地区、河道旁、海边等可以建设单轨,单轨的规划条件较好,不但容易规划,而且可以减少拆迁、降低工程费用。
8)单轨建设的城市条件
根据单轨运用实例,可以分析,单轨不但可在特大城市使用,也可在中等城市使用,可在城市中心区使用,也可在城市郊区使用,可以设计成通勤通学线路,也可以设计成两点式客运专用通道,从运量上,可以在客流较大的线路,也可用在客流较小的线路,因此,可以说单轨建设对城市规模没有特殊要求,适应性还是比较强的,但在什么范围使用单轨,在不同城市、地区还是有差异的。
跨座式单轨铁路具有比地铁成本低、建设工期短,比轻轨高架线占地少、污染小、能有效利用道路中央隔离带、适于建筑物密度大的狭窄街区的优点。此外,单轨交通的车辆和轨道容易检查和维修养护,轨道使用寿命长。相对于上述优点而言,单轨的缺点影响不是很大,不足以妨碍其使用。因而,它不失为大城市客流中等的交通线路和中等城市主要交通线路的较好选择。特别是在地形条件复杂,利用其它交通工具比较困难的情况下,更能体现其优越性。可以认为,建设和发展单轨铁路是改善我国城市交通状况的一个有效途径。
2.单轨交通的使用范围
根据单轨交通的技术特征及使用条件,结合单轨交通应用实例,可知单轨交通的适用范围还是比较广泛的。
1)连结特大城市放射型轨道交通的环形线路
随着城市发展,人口和城市范围都在增加,放射型线网出现新问题,大量向心客流,包括部分相向出行客流集中在城市中心区,使得城市中心区客流过度集中,加重中心区换乘负担。同时,远离中心区部分,由于轨道交通覆盖面积不足,新城镇、副中心间的联系不便而过分依赖机动车、出现新的拥阻。这种情况下,需要建设新的环状线路强化新城镇、副中心间的联系,进一步推动城市向多中心结构发展,由于运量中等,选择单轨交通比较适合。
2)连结城市中心与城市郊区、大型住宅区和新城镇
由于城市建设的不均横性,在城市发展过程中,会出现一些新的大型住宅区和新城镇,伴随机动车的大量发展,道路拓宽改造适应不了的时候,会出现新的阻塞和拥挤,在这种情况下,选择中等运量的单轨交通,由于占用道路面积少,可以在较窄的街道上布设,通过较大的坡道和较小的曲线半径,噪声又小,造价又低等等原因,单轨交通是非常适应,比轻轨还受欢迎。
新的线路将成为城市向外发展的通道和新的轴线,有助城市发展。
3)连结对外交通枢纽与新城镇、大型住宅区的末端线路
对那些远离大城市中心区的新城镇、大型住宅区等,为进一步加强与城市的联系,需有新的线路与现有轨道交通车站,或者是干线铁路车站联系,由于客流中等、造价便宜,特别在地形复杂的丘陵地带,坡道较大、较长的地区,选择单轨交通也是非常适宜的。布设线路时,可以联系附近的大学、研究单位、体育中心、旅游景点等,为地区出行创造良好条件。作为轨道交通的接驳交通系统,单轨车站与轨道交通车站或铁路车站间的换乘规划设计变得十分重要。要尽量减少换乘距离和时间,采用合理的换乘方法。同时应开展票制研究,如统一票制,则可减少构票时间。
4)在特大城市中心和城市副中心间的直接连接
考虑城市间的差异,在某些城市中心到副中心间,如果客流达不到建设地铁的标准,可以建设中等运量的轨道交通系统。具体选择中运量轨道交通型式时,根据城市具体情况,如地形是否复杂、街道宽度、以及城市经济实力,可以选择单轨交通。
5)机场、港口、高速铁路车站的客运专用通道
通常机场、海港和高速铁路车站,不在城市中心区,距城市较远,为保证乘机、乘船、乘高速铁路的准时性,减少这些通道上汽车数量,建设轨道交通是必要的。与建设高速公路相比,具有少占用土地面积、保证准时、可以缩小出行时间、减少出行费用等优点,如果随着轨道交通建设,乘机前的行包托运、登机手续可以前移到轨道交通始发站,可以节约更多时间。因此建设机场、海港和高速铁路车站客运专用通道,特别机场专用通道已为各国所接受而得到较快的发展。世界知名机场都有轨道交通专用通道,如成田机场、戴高乐机场、香港机场等,全世界有数十个机场专用轨道交通,仅日本就有7个机场建有10条轨道交通,近年来我国也重视机场专用通道建设,上海浦东机场磁悬浮线路是我国第一个机场快速轨道交通线路。可以说建设机场轨道交通专用通道是城市交通发展方向之一。
6)大城市的主要客运通道
大城市由于城市规模的限制,客流量通常达不到地铁的建设标准,从节约投资和选型的合理性,可以选用中等运量的单轨交通,采用高架形式,特别适合于街道比较狭窄的老城区的改造。
7)特殊地区城市的客运通道
对一些城市,地势起伏较大,道路狭窄,曲线半径较小,由于受河流、山脉、沟渠等地形影响,用地比较困难的城市,可以选用单轨交通,以充分发挥该系统爬坡能力较强,通过较小曲线半径,线路容易规划等方面的优势。