空中懸掛式列車在解決交通問題的應(yīng)用與規(guī)劃

吳俊易 宋華偉 徐諾 林珊珊 許淑慧 朱衛(wèi)平

【摘要】鑒于北京、上海等大型城市存在地面交通設(shè)施密集度大，客運(yùn)量大，以及由于交通擁堵導(dǎo)致的空氣污染嚴(yán)重等多項(xiàng)交通問題，人們越來越需要一種新型公共交通來緩解運(yùn)輸壓力、改善空氣質(zhì)量。 此項(xiàng)目立足于現(xiàn)代大型城市的交通問題背景之上，引進(jìn)了空中懸掛式列車新型公共交通運(yùn)輸工具來緩解大型城市的交通運(yùn)輸問題，并且解決區(qū)域內(nèi)部、交通節(jié)點(diǎn)和樞紐、功能場館等微循環(huán)系統(tǒng)交通問題，為市民生活與出行提供了新的選擇，能解決出行難的 “最后一公里”問題。項(xiàng)目選取了舉辦多項(xiàng)大型體育賽事、演唱會(huì)賽事的標(biāo)志性體育場-北京工人體育館和以蘇州高鐵站所輻射的周圍景點(diǎn)所構(gòu)成的環(huán)狀交通運(yùn)短途輸結(jié)構(gòu)為空中懸掛式列車具體應(yīng)用試點(diǎn)，對(duì)兩處標(biāo)志性的功能場館和交通樞紐做出詳細(xì)的可行性分析。

【關(guān)鍵詞】空中懸掛式列車；技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢；蘇州高鐵站周邊景點(diǎn)；北京工人體育館

一、研究背景

空中懸掛式列車是在德國聯(lián)邦政府支持下，自從1901年在德國吳波塔爾線開始建設(shè)后開始研制的一種全新的軌道交通系統(tǒng)。在許多發(fā)達(dá)國家，空中懸掛式列車也已經(jīng)開始運(yùn)營。這種重要形式的軌道交通項(xiàng)目也已經(jīng)投入廣泛的商用的范疇。

對(duì)于我國如北京、上海等大型城市，地面交通擁堵，車站、展館等功能場館人流量大、空氣環(huán)境污染嚴(yán)重等交通現(xiàn)狀，空中懸掛式列車這種交通模式并沒有得到過多的重視與運(yùn)用，如果只對(duì)傳統(tǒng)地面道路的交通模式進(jìn)行改造換新，并不能實(shí)質(zhì)性的緩解大型城市的交通發(fā)展。因此需要一種新型的交通模式和管理方法來改善我國地面交通運(yùn)輸壓力，便利居民的交通出行，同時(shí)需要一種新模式下的交通運(yùn)輸規(guī)劃來協(xié)調(diào)現(xiàn)有地面建設(shè)和環(huán)境質(zhì)量的關(guān)系。

項(xiàng)目選取了以蘇州高鐵站所輻射的周圍景點(diǎn)所構(gòu)成的環(huán)狀交通運(yùn)短途輸結(jié)構(gòu)和舉辦多項(xiàng)大型體育賽事、演唱會(huì)賽事標(biāo)志性體育場的北京工人體育館為空中懸掛式列車具體應(yīng)用試點(diǎn)，來具體分析其周邊人流量信息與交通路線規(guī)劃。

二、設(shè)計(jì)原理

（一）設(shè)計(jì)思路

隨著空中懸浮式列車應(yīng)用的推廣，在我國尋找人流量大，交通擁堵的區(qū)域內(nèi)部、交通節(jié)點(diǎn)和樞紐、功能場館等微循環(huán)系統(tǒng)交通，分析當(dāng)?shù)氐慕煌肪€設(shè)置，人流量流動(dòng)信息，選擇合適的空中有軌電車的設(shè)施路線。通過建設(shè)這種新型的交通運(yùn)輸方式，緩解當(dāng)?shù)氐慕煌ㄟ\(yùn)輸壓力提高交通運(yùn)輸效率與承載能力，及時(shí)有效的實(shí)現(xiàn)高人流量的輸送，并且實(shí)現(xiàn)無噪音污染、無廢氣排氣、不影響周邊環(huán)境的環(huán)保效果。所以可以融入到生態(tài)自然景區(qū)中，來增加周邊的交通效率。

（二）研究方法

1.空中懸掛式列車運(yùn)行的技術(shù)可行性分析

（1）技術(shù)說明

空中懸掛式列車的高架結(jié)構(gòu)主要由軌道梁、墩柱及基礎(chǔ)組成，軌道梁及墩柱均采用鋼結(jié)構(gòu)形式，基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土鉆孔灌注樁形式。一般情況下，軌道梁的下部結(jié)構(gòu)，單線采用倒L形墩柱，雙線采用Y形墩柱。懸掛式空中列車采用外包橡膠鋼輪，橡膠輪胎的摩擦系數(shù)較大，同時(shí)設(shè)計(jì)了特殊的轉(zhuǎn)向架，這使它具有很強(qiáng)的爬坡及轉(zhuǎn)向能力，可以在半徑較小的地方轉(zhuǎn)彎，適合在任何地形上建造，在路線設(shè)計(jì)上有很大的自由度。不同于地鐵或輕軌，空中懸掛式列車將路面、軌道、供電系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、信息系統(tǒng)、隔音網(wǎng)等全部集成在一軌道梁內(nèi)，由單柱支起，軌道梁寬度很小，支柱結(jié)構(gòu)細(xì)長，因此除了車站，其他部分基本不占用地面空間。

（2）性能指標(biāo)分析

空中懸掛式列車采用全電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，沒有廢氣排放，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，耗電量為2.4千瓦時(shí)/車公里，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其他軌道交通的耗電量。空中懸掛式列車設(shè)計(jì)使用壽命為30年，實(shí)心橡膠輪胎的使用壽命大約8-10萬公里，導(dǎo)向輪大約15萬公里。其運(yùn)行平穩(wěn)性指標(biāo)小于等于2.5，且常用制動(dòng)沖擊率為0.75m/ s ^3。列車的輪子是在封閉環(huán)境下運(yùn)行的，所以不受惡劣天氣影響。無論冰凍、大雪、暴風(fēng)雪還是濃霧等惡劣天氣，列車均可照常運(yùn)行。

2.空中懸掛式列車運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)可行性分析

（1）生產(chǎn)能力分析

空中懸掛式列車造價(jià)低廉可重復(fù)使用。經(jīng)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示空中懸掛式列車系統(tǒng)每公里只需要投入0.5億～1.5億元人民幣，具有較高的性價(jià)比。空中懸掛式列車是在工廠中預(yù)先批量生產(chǎn)，再到現(xiàn)場進(jìn)行安裝調(diào)試，所以建設(shè)空中懸掛式列車從工程申報(bào)到審批，直到建設(shè)完成，只需要1-2年的時(shí)間，遠(yuǎn)快于地鐵和輕軌。并且可隨著城市發(fā)展而擴(kuò)充，即系統(tǒng)可加長、可拆卸、可移動(dòng)。

（2）市場分析

目前，包括車輛、信息控制系統(tǒng)在內(nèi)，空列國產(chǎn)化率已突破90%。據(jù)悉，“十二五”期間，北京、上海、深圳的軌道交通將新增1000多公里的運(yùn)營里程，各大城市的軌道交通加起來2500公里以上，計(jì)劃投資將超過1萬億元。2016年初，由西南交通大學(xué)牽引動(dòng)力國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室牽頭，聯(lián)合7家大型國營企業(yè)協(xié)同研制。于2016年9月30日，在成都成功掛線。

三、創(chuàng)新特色

空中懸掛式列車與常規(guī)軌道交通運(yùn)輸平臺(tái)不同的是，空軌結(jié)構(gòu)拋除混凝土橋梁結(jié)構(gòu)，僅利用索和軌道，在輔助連接基礎(chǔ)上，實(shí)際車輛高速運(yùn)行。如果說高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力材料促使預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)的成功和發(fā)展，空軌結(jié)構(gòu)得以存在需要有以下兩點(diǎn)支撐：一是高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力索的應(yīng)用；二是高速行車的應(yīng)用。前者保證系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全性，后者保證系統(tǒng)的運(yùn)輸效率。

四、應(yīng)用前景

北京工人體育館位于北京市朝陽區(qū)三里屯工人體育場北路舉辦賽事時(shí)，工人體育場周圍交通具有突發(fā)性、飽和性、不確定性等特點(diǎn)。比賽開始前，大量的交通流涌入場館；比賽結(jié)束后，大量的交通流從場館涌出，造成了瞬時(shí)的交通壓力，交通環(huán)境尤為嚴(yán)峻。

每當(dāng)舉辦大型演唱會(huì)或者比賽時(shí)，客流量將會(huì)達(dá)到8萬多人。這對(duì)周圍的交通環(huán)境造成了極大的影響。特別是出場時(shí)，人數(shù)瞬間提升。光靠地鐵或者公交車和私家車無法在短時(shí)間內(nèi)完成客流的疏散，導(dǎo)致交通擁擠堵塞。于是空中懸掛式列車可以幫助地面交通減少一部分的人員運(yùn)輸。把人流量錯(cuò)開，將一部分的觀眾送入附近地鐵站的下一站。這樣其他步行的觀眾在附近地鐵站的擁堵情況就會(huì)大大改善。

蘇州站所輻射周邊的旅游景點(diǎn)繁多，僅蘇州園林一部分景觀就吸引國內(nèi)外無數(shù)游客。高鐵蘇州站自2010年投入運(yùn)營，蘇州每年接待的游客量僅蘇州園林一部分景觀就超過800萬人次，2015年接待國內(nèi)游客超過1000萬次。單純從現(xiàn)有數(shù)據(jù)及客流分析，蘇州近幾年每年接納人數(shù)在6000萬人次左右，蘇州站所輻射周邊旅游景點(diǎn)每年接納人次超過一半，這其中幾乎全為外來客流，其中選擇公共交通的人數(shù)超過70%，選擇軌道交通為公共交通的一半，蘇州站附近僅有軌道交通2號(hào)線，則其中每年有超過2000萬人通過地鐵2號(hào)線，這對(duì)地鐵2號(hào)線造成極大的客流壓力，且近幾年游客人數(shù)在不斷上漲，蘇州站周邊對(duì)公共交通的需求量也在不斷上升，這就需要有新的交通線路的出現(xiàn)。

通過引進(jìn)消化與國產(chǎn)化，空中懸掛式列車在我國大中小城市有廣泛應(yīng)用與發(fā)展空間，并形成研發(fā)、生產(chǎn)、建設(shè)、運(yùn)營的全面發(fā)展，具有可預(yù)見性的“百億設(shè)備、千億投入、萬億拉動(dòng)”的廣闊發(fā)展前景，未來可作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)進(jìn)行全產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]崔麗媛.世界首列新能源“空鐵”懸掛在空中 “熊貓”空鐵試跑起來了！[J].交通建設(shè)與管理，2016（24）：76～79.

[2]羅向明.全國首列新能源懸掛式空中列車掛線[N].四川日?qǐng)?bào)，2016-10-01（002）.

[3]空軌：城市交通的新寵[J].現(xiàn)代班組，2015（12）：16～17.

[4]周美艷.懸掛式空中列車的應(yīng)用發(fā)展[J].國外鐵道車輛，2014（02）：10～14.

[5]沈文敏.懸掛式空中列車系統(tǒng)的特點(diǎn)和優(yōu)勢[J].中國工程咨詢，2013（06）：65.

[6]丁志華.新型交通方式在城市交通中的適用性研究[D].南京：南京林業(yè)大學(xué)，2012.

[7]李方元，張宇，劉棟杰.空中軌道結(jié)構(gòu)車-軌耦合模型試驗(yàn)研究[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），201（02）：186～190.

[8]節(jié)能省地少噪音 “空中行車”不是傳說 - 新華科技 - 新華網(wǎng)

[9]北京工人體育館-體育場館.中國文化產(chǎn)業(yè)藝術(shù)網(wǎng)[Z].

[10]牛玉，汪德根.城市交通與高鐵站接駁系統(tǒng)特征及模式——以蘇州和上海為例[J].旅游學(xué)刊，2016（03）：106～113.

★指導(dǎo)老師：朱衛(wèi)平

作者簡介：吳俊易，男，福建人，本科在讀，研究方向：交通管理研究；宋華偉，上海工程技術(shù)大學(xué)；徐諾，上海工程技術(shù)大學(xué)；林珊珊，上海工程技術(shù)大學(xué)；許淑慧，上海工程技術(shù)大學(xué)；指導(dǎo)老師：朱衛(wèi)平。