关于我国发展轻轨与铁路共轨运行系统的探讨

摘要: 轻轨与铁路共轨运行系统是城市轨道交通发展的新模式与新思路。介绍了国外发展共轨运行系统的经验和国内的现状, 并结合我国的实际情况, 在技术、经济、政策等三方面分析了在国内发展共轨运行系统的可行性, 可为我国大城市发展轨道交通提供参考。

关键词: 城市轨道交通; 共轨运行系统; 轻轨发展模式

1　引言
发展快速轨道交通是解决大城市交通问题的根本途径, 这一点已为我国多数大城市所共识。但是, 由于城市轨道交通项目(特别是地铁) 的投资巨大, 许多城市难以解决建设资金问题, 这在很大程度上制约了城市轨道交通的发展。同样的问题也曾困扰过欧洲和北美的一些大城市。近二十年来, 这些城市通过采用轻轨与市区铁路共轨运行的新模式, 充分利用既有铁路资源发展城市轨道交通, 大幅度降低了系统造价, 较好地解决了城市交通问题, 其成功经验值得借鉴。
2　国外发展轻轨与铁路共轨运行系统的经验
轻轨与铁路共轨运行是指轻轨车辆与铁路车辆共同利用既有铁路轨道运行, 是一种有别于传统轻轨的新的运营模式。目前, 美国、德国、法国等国家的十多个城市拥有这种共轨运行系统。其中比较有代表性的是德国的卡尔斯鲁厄和美国的圣迭哥。下面分别对这两个城市的共轨运行系统进行介绍。
211　德国卡尔斯鲁厄的共轨运行系统
卡尔斯鲁厄是德国巴登-符腾堡州的一个重要的工业城市, 市区人口27 万, 其中就业人口1417 万。为了解决市区与郊区间的通勤出行问题, 卡尔斯鲁厄提出了将现有的铁路线路与市内轻轨线路接通的计划, 这样就可以从市区直接通过轨道交通方式到达城市外围地区[ 1 ] 。
1992 年9 月, 卡尔斯鲁厄轻轨与铁路共轨运行的计划实现。整个计划的投资很低, 只有8000 万马克, 其中购置车辆费用为3600 万马克。德国西门子等公司为这条线路专门设计了双系统轻轨车辆, 可以在原有轻轨的750v 直流电和电气化铁路15kv 交流电两种供电模式下运行[ 2 ], 卡尔斯鲁厄因此也成为了世界上第一个采用双电流制轻轨系统的城市。
这条轻轨线路的运营时间从早上4: 30 到次日凌晨1: 00, 行车间隔为20m in, 运营速度约为40km 65533; h。共轨运营系统对原有铁路信号系统进行了改造, 同时线路沿线所有的交叉口都采取信号管制措施, 以保证行车安全。这条线路开通以后, 成为通勤出行的理想方式, 吸引了大量的乘客。系统运营初期的客流量为2 000 人次65533;日, 1999 年末, 客流量增加了600% , 达到14 000 人次?日。
共轨运行系统在卡尔斯鲁厄的成功可以称为是城市交通与铁路相结合的新时代的开端。这种运行方式在欧洲被称为“ 卡尔斯鲁厄模式”, 并引起了其他欧洲城市的广泛关注[ 3 ] 。
212　美国圣迭哥的共轨运行系统
圣迭哥是美国加里福尼亚州南部重要的港口城市和工商业中心, 人口110 万。1979 年, 圣迭哥市购买了从圣迭哥市区到墨西哥边境的一条货运铁路的产权, 这条铁路从1976 年被飓风破坏后一直废弃。圣迭哥市于1979 年1 月开始对其按照轻轨技术规范进行电气化改造, 1981 年7 月通车运营。整个轻轨线路全长2517km , 工程总投资仅为8 600 万美元, 其中购买铁路产权1 800 万美元, 轻轨车辆购置费为1 140 万美元[ 4 ] 。圣迭哥轻轨系统采用的是u2 和sd100 型轻轨车辆, 供电模式为600v 直流电。线路的行车间隔为 h, 市区20km ? 15m in, 平均运行速度为郊区60km ?h。1982 年的客运量为1115 万人次65533;日, 周末可达到117 万人次65533;日。
1984 年, 这条线路增设了短途铁路货运服务。货运列车由内燃机车牵引, 因此不必进行轻轨车辆和线路供电设施的改造就实现了共轨运行。在两者运行时间划分上, 轻轨运行时间为早上5: 00 到次日凌晨1: 00, 其余时段为铁路运行时间。圣迭哥市通过采用上述方式发展轻轨系统, 成为美国修建轻轨的第一座城市。目前圣迭哥的轻轨网络已达到4618km , 平均日运送乘客80 000 人次。除了圣迭哥, 美国的巴尔的摩、盐湖城、斯克兰顿等城市也通过利用已有的市区铁路线路发展了共轨运行的轻轨系统[ 5 ] 。 213　国外共轨运行系统的特点
通过对前述两个典型共轨运行系统的介绍, 可以看出国外的共轨运行系统具有如下特点:
(1) 投资少, 建设周期短。共轨运行系统能充分利用既有铁路线路的用地、轨道等设施, 土建工程非常有限, 平均造价一般不到常规轻轨线路的1? 而且工期大幅度缩短, 可以迅速地发挥轨道交通的效用。
(2) 充分发挥既有铁路资源的潜能。一般的城市都具有一定数量的铁路货运线路, 但运量不大或已完全废弃。共轨运行的方式使轻轨与铁路共享线路资源, 在不影响铁路货运的前提下, 充分发挥了铁路的运量潜能。
(3) 改善城市公共交通状况。共轨运行系统具有轻轨速度快, 客运量较大的优点, 可以有效地改善城市公共交通的状况。同时共轨运行系统本身具有铁路运输的特点, 有利于与城际铁路、市郊铁路等交通方式的换乘, 是城市周边地区到市区通勤出行的理想方式。
(4) 双系统轻轨车辆购置和维护费用较高。如表1 所示, 共轨运行系统如果使用双系统轻轨车辆, 则车辆购置与维护的费用较高。如果采用在铁路沿线架设电缆, 使用常规轻轨车辆的方式, 则不存在这类问题。系统名称建设日期线路全长? 利用线路总投资日平均共轨运行模式 km 客运量卡尔斯鲁厄轻轨1991～ 199219 24 运营中的8000 万14 000 采用双系统(德国) 电气化铁路德国马克轻轨车辆废弃的8600 万客货车(美国) 圣地亚哥轻轨197911～ 198117 2517 货运铁路(未电化) 美元11 500 分时段运行通过上述的分析可以看出, 轻轨与铁路共轨运行是一种经济的运行方式。虽然它还存在一定缺陷, 但欧美各国的成功经验表明它是一种较理想的城市交通方式, 有巨大的发展潜力。
3　国内利用铁路资源开发轨道交通系统的现状
我国利用铁路资源开发城市轨道交通系统的实践开始于1997 年建设的上海轨道交通明珠线。明珠线一期工程利用了已废弃的淞沪铁路和沪杭铁路内环线的走廊, 采用高架方式敷设线路; 北京于1999 年开工建设的城市铁路13 号线, 利用了铁路京包线、东北内环线以及望和支线的走廊, 平行修建轨道交通线 路; 正在建设的武汉轻轨1 号线, 则是利用已废弃的京汉铁路旧线走廊, 修建了全高架的轻轨系统。表2 所示的是这三条线路的基本建设情况。

表2　　国内利用铁路资源开发的城市轨道项目

可以看到, 由于合理地利用了铁路资源, 三条线路的平均造价比地铁要低, 每千米在115～ 310 亿元, 建设周期也相对较短。这三条线路对铁路资源的利用方式主要是铁路走廊的利用, 而对于利用铁路轨道建设共轨运行的轻轨系统, 国内目前还没有先例。

4　国内发展轻轨与铁路共轨运行系统的可行性分析
结合国外发展共轨运行系统的经验和国内的现状, 从技术、经济、政策三个方面对在我国发展轻轨与铁路共轨运行系统的可行性进行简要的分析。
411　技术可行性分析
我国的多数大城市都拥有一定规模的专用线、联络线、支线等铁路线路。随着地方工业企业结构性调整和铁路生产布局的调整, 这些线路的利用率在逐年下降, 有的甚至已经完全处于闲置状态[ 6 ] 。我国铁路专用线通常是按照能满足年货运量150 万吨的要求进行设计的, 其线路允许轴重、平纵断面条件、线路允许速度、限界等均能满足城市轻轨的设计标准[ 7 ] 。对这些线路加以技术改造后, 完全可以建设成共轨运行的轻轨系统。在这方面, 国外共轨运行系统以及国内利用铁路资源开发轨道交通的成功经验可供借鉴。
另一方面, 我国的铁路部门在勘测设计、施工建设、机车车辆、通信信号、运输组织、技术规章、教育培训等方面具有全面的专业优势和丰富的实践经验, 完全能保证共轨运行系统的技术需要。事实上, 铁路的一些设计院、工程局等单位已经为许多城市的轨道交通工程作出过卓越的贡献。
成功实施共轨运行的关键是车辆技术, 这也是整个系统投资较多的一个方面。如果采用德国模式的双系统轻轨车辆, 我国现阶段的技术力量还不能完全自行解决。在这方面, 应该以提高轨道交通设备国产化程度为原则, 通过自主研发、技术引进、合资生产等多种方式努力提高国产轻轨车辆的制造水平。如果车辆的问题能够得到妥善解决, 那么我国发展共轨运行系统在技术方面将是可行的。
412　经济可行性分析
国内已有的地铁建设项目造价一直居高不下, 最高的平均造价已达到每千米8 亿元人民币。如此高昂的投资, 国家和所在城市的财政很难负担, 这在很大程度上制约了我国城市轨道交通的发展。一般来说, 土建工程的投资占整个城市轨道交通项目总投资的60% 左右[ 8 ], 地铁难以大幅度降低造价的主要原因就是土建工程的投资过大。而利用既有铁路线路建设共轨运行系统, 沿线拆迁量小, 线路与结构工程的投入也很有限, 因此整个系统的投资可以大幅度降低。同时共轨运行系统还具有建设速度快、工期短的优点, 能够适应城市交通发展的迫切需要。
此外, 由于铁路对城市的分割作用, 铁路沿线一般都是城市中经济相对欠发达、居住环境较差的地带。修建与这些铁路线路共轨运行的轻轨系统, 对于沿线土地开发、旧城改造和经济发展等都会起到积极的促进作用。
国外的经验表明, 共轨运行系统以其快捷、舒适、安全的优点, 能够吸引大量的乘客, 特别是城市周边地区到市区的通勤乘客。如果制定合理的票价, 可以保证正常运营乃至赢利。共轨运行轻轨是运量介于地铁和公共汽车之间的一种中运量轨道交通系统, 其客运量相比地铁要小。但由于其投资少, 建设周期短, 可以有效地缩短投资回收期, 降低投资风险, 项目筹资的可能性也更大。对于一些经济并非十分发达, 又具有较大交通压力的城市来说, 共轨运行系统无疑是更理想的选择。
413　政策可行性分析
受传统管理体制影响, 我国的城市轨道交通作为城市建设的一个方面, 一般由城市政府和建设部门管辖。而城市的铁路网络则属国家所有, 由铁路系统的路局、分局经营。如果铁路部门能利用资源优势介入大城市的公共交通系统, 则既能盘活铁路资产, 创造新的经济增长点, 又能实现交通资源的整体优化配置, 促进城市交通的发展。在这方面, 上海轨道交通明珠线的建设是一个成功的先例。明珠线由上海市政府和上海铁路局等共同组建的股份制公司建设运营。上海铁路局成立工程指挥部负责工程实施, 为城市轨道交通项目的快速启动创造了良好的条件; 而以18km 的两条旧铁路线作价入股的5 亿元股权, 也使上海铁路局成为上海轨道交通明珠线发展有限公司的第二大股东[9] 。
在目前的体制转轨阶段, 这种合作对于充分利用现有条件启动城市轨道交通建设, 节省投资成本, 调动多方积极性加快建设进程, 都很有必要。如果地方政府和铁路部门能在政策上加以推动, 消除一些现存体制、技术标准、管理等方面的障碍, 打破“ 条块分割”的局面, 那么我国发展共轨运行系统在政策方面将是可行的。
5　结语
通过上述的分析, 结合国外的成功先例和我国的实际情况, 现阶段在我国发展轻轨与铁路共轨运行系统具有一定的可行性。城市交通的可持续发展, 首先应该是经济的可持续发展, 共轨运行系统以其投资小、建设周期短、快捷舒适、运量较大等突出的优点, 为经济并非十分发达的大城市发展快速轨道交通提供了一条新的途径。
以石家庄市为例, 作为典型的由铁路枢纽发展起来的城市, 其市区内拥有颇具规模的专用线、联络线等铁路线路。由于多方面的原因, 石家庄市区内的货运专用线运量在逐年下降, 部分专用线能力过剩, 设备闲置, 已对铁路部门的整体效益造成一定影响[10] 。而另一方面, 石家庄市目前的城市公共交通状况却不容乐观。为解决这一问题, 2010 年的石家庄市城市交通规划提出了优先发展大容量快速轨道交通系统的发展战略[11 ] 。但在现阶段, 石家庄市还不具备发展这类轨道交通的经济实力。本文探讨的轻轨与市区铁路共轨运行的发展模式, 对石家庄市短期内建设快速轨道交通系统, 尽快缓解城市交通拥挤状况, 具有重要的参考价值。

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