现代有轨电车设计中的几个技术问题分析

现代有轨电车设计中的几个技术问题分析石宏【摘要】在介绍现代有轨电车国内外发展现状的基础上，分析了现代有轨电车与地铁、轻轨、BRT等现代交通方式相比在技术经济方面的特点。

针对现代有轨电车工程在设计中的实际技术问题，分析探讨了现代有轨电车在功能定位、线站位布置形式、供电方式和交叉口信号控制等四方面的技术措施，并以苏州高新区有轨电车2号线工程为例，进行了实证分析。

【关键词】现代有轨电车功能定位线站位布置供电方式信号控制（中铁第四勘察设计院集团有限公司城地院武汉４３００６３）1引言现代有轨电车是由电气牵引轮轨导向的低地板式电动车辆，运行在专用轨道上，具有多种路权方式，与地面交通以平交为主的中低运量的轨道交通系统。

现代有轨电车是在传统有轨电车的基础上发展起来的，其技术性能介于常规公交和轻轨之间，具有舒适、节能、环保等特点。

从世界第一条有轨电车线路1881年在德国里希特菲尔德建成以来[1]，国外有轨电车的发展大致经历了快速发展阶段、衰落阶段和现代有轨电车的接续发展三个阶段，我国的有轨电车经历了和国外大致相似的发展历程。

截至2014年，国内拥有有轨电车运营线路的城市仅有大连、长春、天津等7个城市，其运营线路的概况如表1所示。

表1国内开通运营有轨电车线路概况城市运营线路技术条件大连运营有轨电车线路共2条，线路总长23.5km，设站37座，线路以路中敷设为主，采用70%低地板车辆，轨道采用钢轮钢轨制式。

长春投入运营的线路共2条，其中一条经过轨道和车辆更新，运营线路总长约40km，设站49座，线路采用半封闭路权形式，两线采用架空接触网供电。

天津有1条现代有轨电车线路在滨海新区投入运营，线路全长7.86km，设置14个车站，最高运行速度70km/h，均为地面站，采用胶轮导轨系统制式。

上海1条线路在张江高科园区投入运营，一期线路全长约9km，设站15座，平均站间距600m，采用与天津滨海新区现代有轨电车相同的系统制式。

沈阳沈阳浑南新区是目前国内唯一成网运营现代有轨电车的城市，运营线路4条，总长60km，设站73座，平均站间距820m，采用钢轮钢轨系统。

南京南京河西有轨电车线路全长约7.76km，设站13座，采用车载储能供电方式，采用钢轮钢轨系统。

苏州苏州高新区有轨电车1号线工程全长18.8km，共设站22座，初期设立10个站点，采用架空接触网供电，钢轮钢轨系统。

相比于地铁和轻轨交通，现代有轨电车具有工期短，运能和造价适中的比较优势。

目前地铁的建设周期一般为4～5年，而现代有轨电车的工期为2年左右，能较快的投入使用，能促进城市交通问题和解决方案在时间上的有效匹配；现代有轨电车的运能在1～1.8万人次/小时，适中的运能能够填补地铁、轻轨和常规公交等交通方式运能频段的空白，对于构建一体化的城市公交体系具有不可替代的作用；在造价方面，地铁平均每公里造价达5亿/公里以上，现代有轨电车的造价仅为1～1.5亿/公里，投资成本大幅减少，项目更具有现实的可实施性。

相比于BRT，现代有轨电车的低地板、对开门设计使得其具有更高的乘坐舒适性和交通服务品质，其接触网/第三轨能源供应形式，使得现代有轨电车成为零尾气排放的环保交通方式，现代有轨电车的线路股道间的绿化措施使得其相比于BRT具有更好的景观和环境效益。

要实现现代有轨电车的上述比较优势，需要分析研究有轨电车设计中的下列关键技术问题。

2现代有轨电车工程设计中的关键技术问题2.1功能定位在发展现代有轨电车系统时，必须确定其在城市公共交通系统中的功能定位，只有功能定位清晰，才能确定与之相匹配的设计技术标准，以保证功能定位的顺利实现。

在不同的城市规模、规划区域和客运背景条件下，有轨电车系统的功能定位存在以下几种模式[2]：（1）在没有地铁系统的中小城市，作为城市快速客运骨架和客运走廊。

（2）作为大运量轨道交通线路在郊区的延伸，在地铁的末端出现客流明显下降的条件下，建设有轨电车线路，在保证服务水平相差不大的情况下，可以节约大量的工程投资。

（3）作为大运量轨道交通在城市外围组团间的切向联络线，可以加密城市地铁网络，将多条地铁线路在城市外围串联起来，加强组团间的横向联系。

（4）服务于大城市卫星城和新城的内部交通，作为新城区内部的公共交通骨干，主要解决区内的交通问题，同时沟通新城与中心城区间的联系。

（5）作为特色公共交通服务中心城区，在中心区功能定位，协调布局各文化景点和有轨电车的空间关系，充分发挥有轨电车低地板和景观绿化方面的优势，提供高品质的观光、游览服务，提升城市文化内涵。

2.2线站位布置形式线路的线站位布置形式需要考虑道路红线的宽度，道路两侧的建、构筑物的情况、交通组织等因素，综合确定线路的敷设方式、路权形式、车道布置和站台形式。

（1）敷设方式现代有轨电车的敷设方式主要以地面敷设为主，在途经城市快速路、河流和建筑物时，可以根据需要在局部路段采取高架和地下敷设方式。

（2）路权形式有轨电车线路的路权形式主要包括完全独立路权形式、半独立路权形式和混合路权形式三种[3]。

在实际工程设计中，一条线路的路权形式往往不是单一的，而是划分为不同路权形式的多个区间。

有轨电车的完全独立路权形式主要体现在区间的车道独享和交叉口的立交化。

这种路权形式一般出现在现代有轨电车专用路上，无与线路并列运行的其它交通方式，这种完全意义的独立路权形式的有轨电车线路工程造价高昂，在实际工程中较少应用。

半独立路权形式在现代有轨电车线路中应用最为普遍，这种路权形式在区间正线上有专用的车道供有轨电车行驶，车道通过绿化带、路缘石和栅栏等隔离措施与机动车道实现物理隔离，在交叉口与道路平面交叉，和其他交通方式混和运行。

混合路权形式是指在车道上允许除有轨电车外的其他机动车和非机动车交通方式在车道上运行的路权形式。

例如在商业步行街内，只允许现代有轨电车进入，行人与有轨电车共享路权；在部分区间内，可以与公共交通方式共享路权,提高车道利用效率，方便不同公共交通方式间的换乘。

（3）车道布置现代有轨电车在道路横断面上的空间布置形式主要有路中式布置、单侧式布置和两侧式布置，其典型的布置形式如图1所示。

（4）站台形式根据客流组织、道路资源和线间距等不同条件，有轨电车的站台形式大致包含整体岛式站台、分离岛式站台、对称侧式站台和错位侧式站台等四种不同形式，如图2所示。

设计（规划）道路中心线设计（规划）道路中心线路中式布置两侧式布置单侧式布置图1典型断面车道布置形式图2有轨电车站台布置形式2.3供电方式有轨电车的供电方式大致分为：架空接触网供电，第三轨供电和车载储能供电，以及混合供电方式[4]。

其中车载储能供电包括超级电容和蓄电池储能电源两种形式，混合供电方式主要为线路区间采用架空接触网供电，在交叉路口采用车载储能供电的供电方式。

目前已经建成通车的沈阳浑南新城有轨电车系统采用架空接触网供电+快速充电超级电容的供电方式，南京河西有轨电车采用车载储能供电方式供电，采用“进站充电”模式保障列车常运行，珠海现代有轨电车系统则采用世界先进的意大利“创威”模块化地面供电技术，供电模块、诊断装置、外接电源及回流装置等都安装在地面两轨之间的导槽内,有轨电车利用地面轨道之间的供电模块与电车转向架下的车载磁性集点靴接触性激活供电，具有安全、环保、持续供电、便于安装和维修等特点。

2.4交叉口信号控制根据有轨电车信号系统特点，信号系统主要由运营调度、正线道岔控制、交叉路口信号控制和车辆段联锁控制等4个子系统构成[5]，其中交叉路口的信号控制不仅影响有轨电车系统本身，还会对社会机动车交通和行人交通产生相互影响，因此有轨电车系统在交叉路口的信号控制是影响有轨电车运营效率和服务水平，决定城市交通高效运行的重要环节。

有轨电车线路与道路相交处的控制方式受多种因素综合决定，主要包括有轨电车线路在道路中的布置形式，线路的敷设方式，相交路口的道路等级，交叉路口社会机动车辆排队长度等因素。

根据相交道路等级的不同，信号控制有不同的策略，如表2所示。

表2交叉口信号控制策略相交路口等级信号控制策略策略描述主－主常规信号控制采用常规信号控制手段，但是需要保证有轨电车方向的绿灯信号时间大于有轨电车通过交叉路口所需的最小绿灯时间。

主－次条件信号优先采用有条件的绿灯延长信号控制手段，当有轨电车通过交叉路口时，如果有轨电车信号为红灯，则停车等候，如果为绿灯信号且有效绿灯通行时间小于最小绿灯时间，则采用延长绿灯时间策略。

主－支绝对信号优先采用持续对有轨电车方向优先通行的绿灯信号，当在交叉路口一定范围内检测到支路上有机动车到达时，才为支路方向分配绿灯信号。

3苏州高新区有轨电车2号线相关技术方案苏州市高新区有轨电车2号线工程位于苏州高新区内，功能定位为苏州高新区内的骨干交通网络的重要组成部分，线路连接了高新区两片一心：湖滨、浒通两个片区，以及阳山绿心。

线路全长约18.666km（主线全长约17.139km，支线长约1.527km），其中地面线12.931km，高架线5.735km。

共设站20座，其中高架站3座，平均站间距0.892km，最大站间距1.395km，最小站间距0.396km。

全线一次性建成，车站逐期加密。

初期设站8座，远期设站20座，分主支线运营。

全线共设1段1场，分别为建林路车辆段和阳山西路停车场[6]。

3.1苏州高新区2号线线站位布置2号线线路采用半独立路权形式，主要沿高新区内部主干道路敷设，线路在龙康路和普陀山路路段，采用沿道路路中布置，沿线交叉口采用平交方式，在科正路、阳山西路和通浒路路段，利用道路路侧绿化带，采用路侧布置，线路过虎疁路站后，受既有文昌路路幅宽度限制，采用路中高架布置形式，接近线路主、支线终点落地采用沿道路路中布置，全线站台布置形式的统计情况如表3所示。

表3车站布置形式车站形式车站数量（个）整体岛式2分离岛式0对称侧式13错位侧式53.2苏州高新区2号线供电方式与交叉路口控制苏州高新区有轨电车2号线采用与1号线相同的供电制式，即采用架空接触网供电方式，供电方式经济合理，能源供应的稳定性较好，供电的故障率低，但是在交叉口处接触网立柱对道路景观和社会机动车辆的行车安全有一定影响。

有轨电车2号线沿线共计32个交叉口，其中“T”形路口8个，“十”字形路口24个，其中主-主相交路口5个，主-次相交路口8个，主-支相交路口9个，次-次相交路口2个，次-支相交路口2个，支-支相交路口6个。

现以龙康路-太湖大道（主-主交叉口）为例，计算其交叉口信号控制方案。

参照《城市道路交叉口设计规程》（CJJ152-2010），平面交叉口内的设计速度在保证安全的前提下，直行车和转弯车均按限速30km/h计算。

有轨电车在交叉口的启动与加速通过呈现间断性变化：在v=0～30km/h（0～8.3m/h）时，－a=1.0m/s，行驶时间为t1；v=30km/h（v>8.3m/h）匀速行驶时间为t2。