關于我國發展輕軌與鐵路共軌運行系統的探討
摘要: 輕軌與鐵路共軌運行系統是城市軌道交通發展的新模式與新思路。介紹了國外發展共軌運行系統的經驗和國內的現狀, 并結合我國的實際情況, 在技術、經濟、政策等三方面分析了在國內發展共軌運行系統的可行性, 可為我國大城市發展軌道交通提供參考。關鍵詞: 城市軌道交通; 共軌運行系統; 輕軌發展模式1 引言
發展快速軌道交通是解決大城市交通問題的根本途徑, 這一點已為我國多數大城市所共識。但是, 由于城市軌道交通項目(特別是地鐵) 的投資巨大, 許多城市難以解決建設資金問題, 這在很大程度上制約了城市軌道交通的發展。同樣的問題也曾困擾過歐洲和北美的一些大城市。近二十年來, 這些城市通過采用輕軌與市區鐵路共軌運行的新模式, 充分利用既有鐵路資源發展城市軌道交通, 大幅度降低了系統造價, 較好地解決了城市交通問題, 其成功經驗值得借鑒。
2 國外發展輕軌與鐵路共軌運行系統的經驗
輕軌與鐵路共軌運行是指輕軌車輛與鐵路車輛共同利用既有鐵路軌道運行, 是一種有別于傳統輕軌的新的運營模式。目前, 美國、德國、法國等國家的十多個城市擁有這種共軌運行系統。其中比較有代表性的是德國的卡爾斯魯厄和美國的圣迭哥。下面分別對這兩個城市的共軌運行系統進行介紹。
211 德國卡爾斯魯厄的共軌運行系統
卡爾斯魯厄是德國巴登-符騰堡州的一個重要的工業城市, 市區人口27 萬, 其中就業人口1417 萬。為了解決市區與郊區間的通勤出行問題, 卡爾斯魯厄提出了將現有的鐵路線路與市內輕軌線路接通的計劃, 這樣就可以從市區直接通過軌道交通方式到達城市外圍地區[ 1 ] 。
1992 年9 月, 卡爾斯魯厄輕軌與鐵路共軌運行的計劃實現。整個計劃的投資很低, 只有8000 萬馬克, 其中購置車輛費用為3600 萬馬克。德國西門子等公司為這條線路專門設計了雙系統輕軌車輛, 可以在原有輕軌的750V 直流電和電氣化鐵路15kV 交流電兩種供電模式下運行[ 2 ], 卡爾斯魯厄因此也成為了世界上第一個采用雙電流制輕軌系統的城市。
這條輕軌線路的運營時間從早上4: 30 到次日凌晨1: 00, 行車間隔為20m in, 運營速度約為40km 65533; h。共軌運營系統對原有鐵路信號系統進行了改造, 同時線路沿線所有的交叉口都采取信號管制措施, 以保證行車安全。這條線路開通以后, 成為通勤出行的理想方式, 吸引了大量的乘客。系統運營初期的客流量為2 000 人次65533;日, 1999 年末, 客流量增加了600% , 達到14 000 人次?日。
共軌運行系統在卡爾斯魯厄的成功可以稱為是城市交通與鐵路相結合的新時代的開端。這種運行方式在歐洲被稱為“ 卡爾斯魯厄模式”, 并引起了其他歐洲城市的廣泛關注[ 3 ] 。
212 美國圣迭哥的共軌運行系統
圣迭哥是美國加里福尼亞州南部重要的港口城市和工商業中心, 人口110 萬。1979 年, 圣迭哥市購買了從圣迭哥市區到墨西哥邊境的一條貨運鐵路的產權, 這條鐵路從1976 年被颶風破壞后一直廢棄。圣迭哥市于1979 年1 月開始對其按照輕軌技術規范進行電氣化改造, 1981 年7 月通車運營。整個輕軌線路全長2517km , 工程總投資僅為8 600 萬美元, 其中購買鐵路產權1 800 萬美元, 輕軌車輛購置費為1 140 萬美元[ 4 ] 。圣迭哥輕軌系統采用的是U2 和SD100 型輕軌車輛, 供電模式為600V 直流電。線路的行車間隔為 h, 市區20km ? 15m in, 平均運行速度為郊區60km ?h。1982 年的客運量為1115 萬人次65533;日, 周末可達到117 萬人次65533;日。
1984 年, 這條線路增設了短途鐵路貨運服務。貨運列車由內燃機車牽引, 因此不必進行輕軌車輛和線路供電設施的改造就實現了共軌運行。在兩者運行時間劃分上, 輕軌運行時間為早上5: 00 到次日凌晨1: 00, 其余時段為鐵路運行時間。圣迭哥市通過采用上述方式發展輕軌系統, 成為美國修建輕軌的第一座城市。目前圣迭哥的輕軌網絡已達到4618km , 平均日運送乘客80 000 人次。除了圣迭哥, 美國的巴爾的摩、鹽湖城、斯克蘭頓等城市也通過利用已有的市區鐵路線路發展了共軌運行的輕軌系統[ 5 ] 。 213 國外共軌運行系統的特點
通過對前述兩個典型共軌運行系統的介紹, 可以看出國外的共軌運行系統具有如下特點:
(1) 投資少, 建設周期短。共軌運行系統能充分利用既有鐵路線路的用地、軌道等設施, 土建工程非常有限, 平均造價一般不到常規輕軌線路的1? 而且工期大幅度縮短, 可以迅速地發揮軌道交通的效用。
(2) 充分發揮既有鐵路資源的潛能。一般的城市都具有一定數量的鐵路貨運線路, 但運量不大或已完全廢棄。共軌運行的方式使輕軌與鐵路共享線路資源, 在不影響鐵路貨運的前提下, 充分發揮了鐵路的運量潛能。
(3) 改善城市公共交通狀況。共軌運行系統具有輕軌速度快, 客運量較大的優點, 可以有效地改善城市公共交通的狀況。同時共軌運行系統本身具有鐵路運輸的特點, 有利于與城際鐵路、市郊鐵路等交通方式的換乘, 是城市周邊地區到市區通勤出行的理想方式。
(4) 雙系統輕軌車輛購置和維護費用較高。如表1 所示, 共軌運行系統如果使用雙系統輕軌車輛, 則車輛購置與維護的費用較高。如果采用在鐵路沿線架設電纜, 使用常規輕軌車輛的方式, 則不存在這類問題。系統名稱建設日期線路全長? 利用線路總投資日平均共軌運行模式 km 客運量卡爾斯魯厄輕軌1991～ 199219 24 運營中的8000 萬14 000 采用雙系統(德國) 電氣化鐵路德國馬克輕軌車輛廢棄的8600 萬客貨車(美國) 圣地亞哥輕軌197911～ 198117 2517 貨運鐵路(未電化) 美元11 500 分時段運行通過上述的分析可以看出, 輕軌與鐵路共軌運行是一種經濟的運行方式。雖然它還存在一定缺陷, 但歐美各國的成功經驗表明它是一種較理想的城市交通方式, 有巨大的發展潛力。
3 國內利用鐵路資源開發軌道交通系統的現狀
我國利用鐵路資源開發城市軌道交通系統的實踐開始于1997 年建設的上海軌道交通明珠線。明珠線一期工程利用了已廢棄的淞滬鐵路和滬杭鐵路內環線的走廊, 采用高架方式敷設線路; 北京于1999 年開工建設的城市鐵路13 號線, 利用了鐵路京包線、東北內環線以及望和支線的走廊, 平行修建軌道交通線 路; 正在建設的武漢輕軌1 號線, 則是利用已廢棄的京漢鐵路舊線走廊, 修建了全高架的輕軌系統。表2 所示的是這三條線路的基本建設情況。
表2 國內利用鐵路資源開發的城市軌道項目
4 國內發展輕軌與鐵路共軌運行系統的可行性分析
結合國外發展共軌運行系統的經驗和國內的現狀, 從技術、經濟、政策三個方面對在我國發展輕軌與鐵路共軌運行系統的可行性進行簡要的分析。
411 技術可行性分析
我國的多數大城市都擁有一定規模的專用線、聯絡線、支線等鐵路線路。隨著地方工業企業結構性調整和鐵路生產布局的調整, 這些線路的利用率在逐年下降, 有的甚至已經完全處于閑置狀態[ 6 ] 。我國鐵路專用線通常是按照能滿足年貨運量150 萬噸的要求進行設計的, 其線路允許軸重、平縱斷面條件、線路允許速度、限界等均能滿足城市輕軌的設計標準[ 7 ] 。對這些線路加以技術改造后, 完全可以建設成共軌運行的輕軌系統。在這方面, 國外共軌運行系統以及國內利用鐵路資源開發軌道交通的成功經驗可供借鑒。
另一方面, 我國的鐵路部門在勘測設計、施工建設、機車車輛、通信信號、運輸組織、技術規章、教育培訓等方面具有全面的專業優勢和豐富的實踐經驗, 完全能保證共軌運行系統的技術需要。事實上, 鐵路的一些設計院、工程局等單位已經為許多城市的軌道交通工程作出過卓越的貢獻。
成功實施共軌運行的關鍵是車輛技術, 這也是整個系統投資較多的一個方面。如果采用德國模式的雙系統輕軌車輛, 我國現階段的技術力量還不能完全自行解決。在這方面, 應該以提高軌道交通設備國產化程度為原則, 通過自主研發、技術引進、合資生產等多種方式努力提高國產輕軌車輛的制造水平。如果車輛的問題能夠得到妥善解決, 那么我國發展共軌運行系統在技術方面將是可行的。
412 經濟可行性分析
國內已有的地鐵建設項目造價一直居高不下, 最高的平均造價已達到每千米8 億元人民幣。如此高昂的投資, 國家和所在城市的財政很難負擔, 這在很大程度上制約了我國城市軌道交通的發展。一般來說, 土建工程的投資占整個城市軌道交通項目總投資的60% 左右[ 8 ], 地鐵難以大幅度降低造價的主要原因就是土建工程的投資過大。而利用既有鐵路線路建設共軌運行系統, 沿線拆遷量小, 線路與結構工程的投入也很有限, 因此整個系統的投資可以大幅度降低。同時共軌運行系統還具有建設速度快、工期短的優點, 能夠適應城市交通發展的迫切需要。
此外, 由于鐵路對城市的分割作用, 鐵路沿線一般都是城市中經濟相對欠發達、居住環境較差的地帶。修建與這些鐵路線路共軌運行的輕軌系統, 對于沿線土地開發、舊城改造和經濟發展等都會起到積極的促進作用。
國外的經驗表明, 共軌運行系統以其快捷、舒適、安全的優點, 能夠吸引大量的乘客, 特別是城市周邊地區到市區的通勤乘客。如果制定合理的票價, 可以保證正常運營乃至贏利。共軌運行輕軌是運量介于地鐵和公共汽車之間的一種中運量軌道交通系統, 其客運量相比地鐵要小。但由于其投資少, 建設周期短, 可以有效地縮短投資回收期, 降低投資風險, 項目籌資的可能性也更大。對于一些經濟并非十分發達, 又具有較大交通壓力的城市來說, 共軌運行系統無疑是更理想的選擇。
413 政策可行性分析
受傳統管理體制影響, 我國的城市軌道交通作為城市建設的一個方面, 一般由城市政府和建設部門管轄。而城市的鐵路網絡則屬國家所有, 由鐵路系統的路局、分局經營。如果鐵路部門能利用資源優勢介入大城市的公共交通系統, 則既能盤活鐵路資產, 創造新的經濟增長點, 又能實現交通資源的整體優化配置, 促進城市交通的發展。在這方面, 上海軌道交通明珠線的建設是一個成功的先例。明珠線由上海市政府和上海鐵路局等共同組建的股份制公司建設運營。上海鐵路局成立工程指揮部負責工程實施, 為城市軌道交通項目的快速啟動創造了良好的條件; 而以18km 的兩條舊鐵路線作價入股的5 億元股權, 也使上海鐵路局成為上海軌道交通明珠線發展有限公司的第二大股東[9] 。
在目前的體制轉軌階段, 這種合作對于充分利用現有條件啟動城市軌道交通建設, 節省投資成本, 調動多方積極性加快建設進程, 都很有必要。如果地方政府和鐵路部門能在政策上加以推動, 消除一些現存體制、技術標準、管理等方面的障礙, 打破“ 條塊分割”的局面, 那么我國發展共軌運行系統在政策方面將是可行的。
5 結語
通過上述的分析, 結合國外的成功先例和我國的實際情況, 現階段在我國發展輕軌與鐵路共軌運行系統具有一定的可行性。城市交通的可持續發展, 首先應該是經濟的可持續發展, 共軌運行系統以其投資小、建設周期短、快捷舒適、運量較大等突出的優點, 為經濟并非十分發達的大城市發展快速軌道交通提供了一條新的途徑。
以石家莊市為例, 作為典型的由鐵路樞紐發展起來的城市, 其市區內擁有頗具規模的專用線、聯絡線等鐵路線路。由于多方面的原因, 石家莊市區內的貨運專用線運量在逐年下降, 部分專用線能力過剩, 設備閑置, 已對鐵路部門的整體效益造成一定影響[10] 。而另一方面, 石家莊市目前的城市公共交通狀況卻不容樂觀。為解決這一問題, 2010 年的石家莊市城市交通規劃提出了優先發展大容量快速軌道交通系統的發展戰略[11 ] 。但在現階段, 石家莊市還不具備發展這類軌道交通的經濟實力。本文探討的輕軌與市區鐵路共軌運行的發展模式, 對石家莊市短期內建設快速軌道交通系統, 盡快緩解城市交通擁擠狀況, 具有重要的參考價值。
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原作者：閆小勇, 張萬勝
