日本城市軌道的交通作用

日本城市軌道的交通作用

應日本國際鐵路技術合作協(xié)會的邀請，城市公共交通研究委員會（gazprom）成員訪問日本，全面研究日本城市公共交通技術的發(fā)展?，F(xiàn)將有關情況作一介紹。1日本地鐵agt日本是一個城市人口高度集中的經(jīng)濟發(fā)達國家,城市化進程迅速,人口超過100萬的大城市就有11座,人口超過30萬的中等城市也有50座之多。由于城市人口的顯著增加,城市建設規(guī)模也在相應擴大,城市交通狀況日益惡化也是日本城市的主要問題。在過去20多年中,日本城市致力于發(fā)展和完善城市交通網(wǎng)絡,使鐵路和其他軌道交通系統(tǒng)的建設取得了明顯的成效。有些新型的軌道系統(tǒng)已發(fā)展到了實用水平,為城市交通的建設提供了最佳組合條件和多種可選方式。日本的城市軌道交通類型很多,由于在技術上保持著可持續(xù)發(fā)展的優(yōu)勢,因此在許多城市交通體系中發(fā)揮了重要的作用,也使得日本國就好似一座軌道交通多樣化產(chǎn)品的“博覽館”。目前,日本全國建有地鐵的城市共有9座,總計運營里程為721.5km(其中大阪、東京、神戶、福岡、橫浜和仙臺等6座城市巳修建了7條線性電機地鐵,線路總長為115.2km,單向最大客運能力可達3.5萬人次/h,運營速度為30km/h,最高運行速度可達70km/h?，F(xiàn)行鐵道軌距為1435mm,供電制式為直流1500V)。各城市地鐵建設規(guī)模情況見表1。日本全國建有自動導向交通系統(tǒng)(AGT,過去曾稱其為“新交通系統(tǒng)”)的城市也有9座,共修建了10條線路,總計運營里程為86.7km,單向最大客運能力可達2.0萬人次/h,運營速度為30km/h,最高運行速度可達50~70km/h。供電制式為直流600V或750V。修建單軌交通系統(tǒng)的城市有11座,共修建了16條線路,線路總長度為120.8km(其中跨座型線路10條,運營里程長度93.5km,懸掛型線路6條,運營里程長度27.3km),單向最大客運能力可達2.5萬人次/h,運營速度為30km/h,最高運行速度可達60~185km/h?，F(xiàn)行標準的軌道梁為3跨預應力砼連續(xù)梁(3×30=90m),供電制式為直流750V或1500V。建有街道電車或現(xiàn)代輕軌交通的城市有19座,線路總長度為276km,單向最大客運能力可達1.5萬人次/h,運營速度為20km/h,最高運行速度可達40~70km/h。供電制式為直流600V?，F(xiàn)行軌距分別為1435mm、1372mm和1067mm三種。另有2座城市正在修建磁懸浮系統(tǒng)。如名古屋愛知縣就修建了一條稱之為“東部丘陵線”的HSST-100型磁懸浮系統(tǒng),其線路長度為8.9km(其中隧道部分1.4km;高架部分7.5km,按復線建設),車站9座,日客運需求量30000人次,高峰單向需求量3500人次/h。全程行駛時間約15min,最大運行速度100km/h;列車數(shù)量共9列車(每列車由3輛編組)。發(fā)車間隔,高峰期6min,非高峰期10min。運行模式為ATO無人駕駛,供電制式為直流1500V。其它還有專用道路公共汽車、客運纜車、架空索道和水上巴士等公共交通方式,廣泛分布在全國的城市里,組成了協(xié)調有序的城市公共交通網(wǎng)絡。2日本的城市交通類型2.1日本城市交通系統(tǒng)的分類2.2日本的城市道路交通(1)城市地下鐵路城市市區(qū)與市郊的中短途客運服務,采用鐵路運輸是一種主要的客運模式。以東京和大阪為例,JR線和私營線鐵路網(wǎng)絡,在城市中心設立終點站,通過環(huán)狀線路與市郊連接。是城市交通的主力,最大單向客運能力可達8萬人次/h,運營速度為60km/h,最高運行速度可達120km/h。由于歷史原因,現(xiàn)行鐵道軌距為1067mm和1435mm兩種,供電制式為直流1500V。(2)日本地鐵地鐵不僅具有大運量、高速和準時的優(yōu)越性,還能充分利用有限的城市空間,是解決大氣污染、交通堵塞等城市功能問題的重要措施。日本于1927年首次在東京建成地鐵,20世紀50年代開始,地鐵建設在大城市中積極推進,成為這些城市客運交通的主導力量。單向最大客運能力可達5萬人次/h,運營速度為30~60km/h,最高運行速度可達70~120km/h。由于歷史原因,現(xiàn)行鐵道軌距為1067mm和1435mm兩種,供電制式為直流750V或1500V。(3)線性電機地鐵線性電機地鐵是使用鋼制車輪和鋼軌作為承重和導向的客運系統(tǒng),列車的驅動裝置采用先進的線性電機技術。線性電機與通常的旋轉電機不同,其推進和制動功能是以直線運動代替旋轉運動來實現(xiàn)的。其結構原理如同將一臺旋轉型電機的一部分切開,然后展開成為直線形狀,將一次側線圈(定子)固定在車輛的轉向架上,二次側旋轉線圈(轉子)固定在軌道床上。當一次側線圈接通電流后,產(chǎn)生磁場,通過磁力的相互作用,實現(xiàn)車輛的前進和制動。線性電機地鐵的主要特征是:由于采用扁平線性電機驅動車輛,與采用旋轉電機的地鐵車相比,不需要在車廂底板下部設置占據(jù)較大空間的復雜驅動裝置,可采用較小直徑的車輪,實現(xiàn)車輛的低地板化和集約化。在確保與常規(guī)地鐵車輛相同的使用條件下,使所需隧道截面積大為減少,如常規(guī)地鐵的園形隧道直徑為?5.8m,而線性電機地鐵隧道直徑只需?4.0~4.3m,使隧道建設成本大為降低。線性電機列車為非粘著力驅動,可實現(xiàn)高加速、減速運行,在坡度為6%~8%的大坡道線路上也可正常行駛。由于其采用了可自行轉向的徑向轉向架,使列車可以在最小曲線半徑為50m的彎道上行駛,這些特點擴大了地鐵線路規(guī)劃的自由度,無論在地上、地下或狹窄的街區(qū)環(huán)境中,均可根據(jù)既有條件進行靈活的線路設定。(4)懸掛型單軌交通單軌交通的車輛是承托在一單根軌道梁上行駛的交通工具,由采用橡膠輪胎的車輛以跨座或懸掛的方式在軌道梁上行駛。車體跨座在軌道梁上運行的稱之為跨座型單軌交通,車體通過轉向架連接而懸掛在軌道梁上運行的稱之為懸掛型單軌交通。軌道梁的整體結構十分簡單,可采用1~1.5m直徑的方柱或圓柱作為支撐,并與軌道梁連成整體結構,支撐立柱可設置在道路的中央分隔帶上或兩側綠化帶上,占地面積小,可以充分利用原有道路的上空,與地面交通互不干擾。單軌車輛及其行駛狀態(tài)始終與軌道梁成為一體,消除了脫軌的危險,并可適應強風、大雨及冰雪等惡劣自然條件。單軌車輛不僅可在10%的坡道上運行,還能適應最小曲線半徑為30~50m的線路。由于車輛采用橡膠輪胎,在與轉向架的空氣彈簧配合下,可以獲得良好的乘車舒適度。(5)專用無人駕駛車自動導向交通系統(tǒng),是日本城市軌道交通具有代表性的先進技術。首條客運AGT系統(tǒng)于1981年在神戶建成通車,當時稱之為“新交通系統(tǒng)”。這種新型的交通方式,是在鐵路與公路兩大運輸模式的基礎上發(fā)展起來的。其車輛均采用橡膠輪胎,運行在專用的軌道線路上,車輪沿著特制的導向裝置行駛,車輛運行和車站管理采用先進的計算機控制,實現(xiàn)了全自動化無人駕駛技術,車站也實現(xiàn)無人管理?？蛇m應于在4%的坡道上和最小曲線半徑為50m的線路上運行。由于車輛是以電能為動力,無廢氣排放等公害。使用橡膠輪胎后,振動和噪聲都很小,乘坐十分舒適。(6)日本街道用電概況日本對“輕軌”的定義與歐美及亞洲各國的分類稍有不同,在城市郊區(qū)及市區(qū)內的街道上,采用混合路面、隔離式軌道或專用軌道的系統(tǒng)稱為“街道電車”。只有當采用了現(xiàn)代新技術的車輛所形成的系統(tǒng),才稱之為“輕軌交通”。日本的第一條街道電車于1895年在京都市建成通車,20世紀40年代巳有67座城市建成了街道電車,線路總長度達1840km。在城市中心,街道電車都行駛在道路上,與其他車輛混行,到了城市郊外,則行駛在專用軌道上或道路的一側。到20世紀80年代,街道電車開始實現(xiàn)現(xiàn)代化,車身內部和外形采用了新穎設計,車輛傳動則采用斬波控制和逆變器控制,轉向架也設置了空氣彈簧和橡膠墊,以及裝備有空調的車輛等。(7)高速磁浮列車磁浮列車沒有車輪支撐,利用磁力懸浮、由線性電機驅動行駛。由于軌道和車輛不發(fā)生接觸,沒有輪軌磨擦關系,因而噪聲很小,也不會產(chǎn)生鐵粉和橡膠粉塵。由于車體上的固定模塊是與鋼軌連成一體的結構,所以不會發(fā)生脫軌和翻車等事故。磁浮列車在停車時也可懸浮,能實現(xiàn)平穩(wěn)起動和停止的高加速、減速性能,可以方便地設定站間距離較短的線路。由于其具有很強的爬坡能力和適應小半徑曲線的特點,對于地形起伏、彎道較多的復雜地形,也可進行自由度較大的線路設計。在日本,主要以研制常溫電磁力懸浮系統(tǒng)的實用化技術,最初HSST是以200~300km/h的行駛速度為開發(fā)目標。目前則將開發(fā)重點放在以適用于城市內“客運交通”為對象的HSST-100系統(tǒng),最高運行速度可達100km/h左右,現(xiàn)己達到了實用化水平。3日本城市軌道交通的技術創(chuàng)新隨著世界范圍的經(jīng)濟增長和生活水平的提高,許多城市面臨著由于顯著的人口增加而造成的各種嚴重問題。日本的城市也不例外,隨著人口的膨脹,城市中的汽車迅速增加,使得交通擁擠、空氣污染、能源和時間浪費,以及城市許多其他問題也日益突出。許多大城市正在努力發(fā)展和完善交通網(wǎng)絡,即使目前還沒有軌道交通系統(tǒng)的城市,也感到需要在不遠的將來建設地鐵或其他軌道交通系統(tǒng)。然而,城市軌道交通系統(tǒng)一旦建成,系統(tǒng)結構和路線位置將難以更改。因此對一個城市來說,選擇交通系統(tǒng)的工作必須是城市規(guī)劃的一部分,并且應根據(jù)該城市的人口增長、經(jīng)濟發(fā)展等預測,進行深入的分析,還要對原有交通系統(tǒng)的路線和市場需求等問題做充分研究后,選擇最佳的客運系統(tǒng)方案。以上過程是日本城市客運規(guī)劃的基礎,將保證交通系統(tǒng)的社會效益(實用性),獲得該系統(tǒng)運營的高效性和收益性。在日本,城市軌道交通系統(tǒng)的運營部門和供應部門都十分重視技術開發(fā)工作。當前技術開發(fā)的優(yōu)先課題是包括城市軌道交通領域內己經(jīng)高度發(fā)展的技術。以及一些在有關工業(yè)領域中已確立的應用技術,通常情況下,均要求對總體系統(tǒng)工程的各個技術領域進行全面的研究和開發(fā),重點體現(xiàn)在以下幾個方面:即首先改進城市交通車輛的質量,其次是改進城市交通系統(tǒng)的舒適性,第三是改進城市交通系統(tǒng)的安全性,第四則是改進城市交通系統(tǒng)的運營效率。為了實現(xiàn)技術開發(fā)成果的總體效應,需要強化技術信息的積累,加強研究開發(fā)集團之間的協(xié)作,爭取公共機構的支持。通過對研究成果的評價,進行系統(tǒng)完善和建立相應技術標準。4城市軌道交通新技術的建設和應用現(xiàn)代化