新型有軌電車選型與經濟性能研究

肖功煜

(武漢光谷交通建設有限公司，湖北 武漢 430000)

0 引 言

近年來，隨著我國社會和經濟的不斷發展，我國的城鎮化建設步伐也越來越快，而與此同時，城鎮道路的交通擁堵問題也已經引發了人們的廣泛重視。在此背景下，城市軌道交通因其具備環保、節能、安全、效能高、運量大等優勢，已經成為解決交通擁堵問題的重要方式。據相關統計資料顯示，截止到2018年，我國已經有79個城市正在運營、在建或者規劃建設城市軌道交通線路，全國軌道交通運營線路超過188條。而在這些軌道交通類型當中，現代化、大容量、低地板、節能環保的現代有軌電車又被諸多城市作為首選。

1 新型有軌電車選型實例——以武漢T1線工程為例

有軌電車工程是一項以車輛設備為主導的系統工程，車輛是確保乘客安全、有效、快捷運送的關鍵設備。為此，車輛型式的確定是確定相關土建工程與設備規模的主要依據，同時也是選擇線路技術標準的基礎，而且還是線路運營和管理模式的關鍵影響因素。可以說，有軌電車的合理選型能夠有效控制項目投資、降低運行成本，提升運營效率。

武漢市東湖國家自主創新示范區有軌電車T1線工程線路全長15.908 km(含單線里程2.565 km，雙線里程13.343 km)，全線共設車站22座，平均站間距750 m，除光谷大道站位高架站外，其余均為地面站。線路由一段單環線和一段雙線組成，單環線經關山大道、珞瑜路、珞雄路、步行街北路圍合而成，線路長度為2.565 km，設站4座。雙線起點位于關山大道東側，沿關山大道東側、三環線南側、光谷一路路中、光谷大道北側走行，終點位于光谷大道北側。

本線在三環線與規劃T2線并行，并行段范圍為“光谷大道站”、“工程大學流芳站”，長約1.925 km。本線在珞雄路站、華中科技大學站、光谷大道站與軌道交通2#線接駁換乘，在雄楚大道站與軌道交通11#線接駁換乘。

1.1 走行部選型

現代有軌電車按走行部形式可分為鋼輪鋼軌有軌電車和膠輪導軌有軌電車。鋼輪鋼軌有軌電車的走行部通常由車輪、軸箱、構架、牽引以及懸掛部件等組成。在車輛運行過程中，通過車輪將車體的重量傳遞到鋼軌上，從而起到驅動、承重和導向的效果。至于膠輪導軌有軌電車，其走行部通常由橡膠輪、導向輪、構架以及懸掛等部件組成。在車輛運行過程中，如果橡膠輪在普通路面上行走，則主要起到承重、驅動的效果；如果導向輪和敷設的導向軌配合，則起到導向的效果。

從技術成熟度、節能環保、可靠性與安全性、性價比、后期運營和維護成本、整體美觀度和形象等方面來看，鋼輪鋼軌現代有軌電車的綜合評價要高于膠輪導軌列車。并且，考慮到線路最小曲線半徑及最大坡度等因素，應選擇最小轉彎半徑和最大爬坡能力滿足線路要求的車型，因此，綜合考慮，推薦該線路選用鋼輪鋼軌現代有軌電車。

1.2 低地板形式選型

100%低地板現代有軌電車有著較好的人性化設計，便于乘客上下和乘坐，能夠提高公共交通的質量，提升城市形象。而70%低地板現代有軌電車則在長春、大連等城市已有成熟的生產和運營經驗，且車輛價格相對較低。

實際上，70%和100%低地板車輛各有優缺點，100%低地板有軌電車在國外已經普及，且在國內，100%低地板有軌電車也成為了新建線路選型的主流趨勢，在充分考慮武漢T1線工程的特點及實際需求后，推薦該線路選用100%低地板鋼輪鋼軌現代有軌電車。

1.3 車輛供電系統的分類與選型

目前，在南京、寧波、淮安、高雄等城市應用的超級電容/蓄電池供電方案的優點較多，該技術不僅沿線景觀效果好，而且還可以進行快速充電，通常情況下15～30 s之內便可充滿，單次充電最大運行距離約2 km。為此，可以在車站內安裝充電設備，在車輛靠站停車間隙進行充電，從而為車輛長距離運行提供保障。不僅如此，該技術屬于非專利技術，各家車輛供應商均可生產，不影響車輛選型和招標。

鋼輪鋼軌現代有軌電車系統通常采用的供電電壓為直流750 V，其供電方式可分為接觸網供電和無觸網供電。其中，接觸網供電技術最為成熟可靠，應用廣泛，工程投資及后期維護成本低，是現代有軌電車供電技術的首選。但其對沿線特別是在交叉口處的景觀有一定影響，各種無觸網供電技術景觀效果好，但技術成熟度較差，工程投資較高，不建議全線采用。因此，為了更好地適應武漢城市發展的需求，道路及公共交通發展的需求，在加上T1線沿線對景觀要求較高，因此，在選擇和對比多項車輛供電方案后，結合本線實際情況，可考慮在接觸網布置較復雜的大路口采用儲能式供電裝置進行過渡。

綜上所述，推薦本線采用以接觸網為主，局部地段采用儲能式供電技術進行過渡。

1.4 車輛編組方案選擇

根據本工程的功能定位和客流特征，并考慮到旅客出行的舒適度，初、近、遠期采用6人/m2站立標準。其中，短編組車輛定員為300人/輛，長編組車輛定員為400人/輛。

本工程為東湖國家自主創新示范區有軌電車網絡的首期建設的示范線工程，車輛編組的選擇應從網絡規模和運營維護的角度出發，滿足預測客流和系統功能要求，盡量節省運營成本并保證為乘客提供良好服務水平。

表1 車輛編組方案比選表

方案1初開行14對/h的短編組車輛可滿足客流需求。近、遠期發車對數為18對/h，發車密度為4.3 min；初近遠期運能與客流的匹配程度及客流服務水平合理。另一方面，通過交通仿真模擬分析，發車密度在25對/h以內時，有軌電車發車間隔可以通過信號優先得到較好的控制，規避車輛排隊現象。

方案2初、近、遠期均采用長編組車輛，開行密度分別為10、15、15對/h。初期6 min的發車間隔達到一定的服務水平，近遠期的客流服務水平相對初期提升較小。另一方面，長編組方案對平高峰客流差異大的適應性較差。

綜上所述，本工程推薦編組方案1，即初、近、遠期均采用短編組車輛。考慮運營需求，建議終點站、示范線接軌站按兩輛車停靠的車度一次建成，其它車站土建預留兩輛車同時停靠的條件。

2 武漢T1線工程的經濟性能分析

經濟效益是指軌道交通項目建設完工投入運營所取得的效益，是軌道交通項目自身的直接效益。根據國家現行的財稅制度和價格體系，計算項目直接發生的財務效益和費用，編制財務報表，計算評價指標，考察項目的盈利能力、清償能力及外匯平衡狀況等，以判斷項目的財務可行性和項目的盈利能力。通過分析，得出武漢T1線工程的經濟性能如下。

2016年至2031年，初期存在資金的短缺現象。但當項目運行約十年之后，企業的現金流量較為充分，具備一定設備更新改造能力，資金缺口需通過政府財政補貼或短期貸款予以解決。綜合來看，本項目國民經濟評價可行，且具有一定的風險承受能力。

另外需要說明的是，武漢T1線項目作為屬于公共交通范疇，是城市的主要公益性基礎設施，其社會效益遠大于經濟效益。因其票價政策的公益性，若將折舊、利息完全計入成本，在相當長的一段時間內是不可能贏利的。但公共交通的建設將極大地改善城市布局、緩解交通緊張狀況，促進社會與經濟發展。

3 結束語

綜上所述，新型有軌電車的選型對于有軌電車項目的工程造價、運營成本以及運行效率有著非常關鍵的影響，為此，在新型有軌電車項目的設計和規劃過程中，應當充分考慮項目所在地的實際情況，并充分考慮各種影響因素，從而合理進行車輛選型，提升項目的經濟效益和社會效益。