有轨电车报搞

1、有轨电车报告 许成 有轨电车报告目录一、现代有轨电车的定义1二、现代有轨电车的功能12.1有轨电车的演变历史12.2有轨电车的兴起与蓬勃发展12.3 现代有轨电车应用实例与功能定位32.4现代有轨电车的运能与速度11三、现代有轨电车的应用技术条件223.1线路技术要求223.2车辆性能233.3路权形式323.4信号优先种类383.5车道布置403.6车站布设463.7按检票程序分类503.8现代有轨电车的轨道51四、现代有轨电车与其他公交方式比较584.1与其他城市公共交通整体比较584.2与其他城市公共交通功能比较604.3与其他城市公共交通造价比较674.4单位能耗定义及理论计算基础，与

2、其他公共交通能耗比较754.5现代有轨电车的优缺点86六、有轨电车的未来发展前景106一、现代有轨电车的定义有轨电车是采用电力驱动并在轨道上行驶的轻型轨道交通车辆。有轨电车是一种公共交通工具，亦称路面电车或简称电车，属轻铁的一种以电力推动的列车，亦称为电车。但通常全在街道上行走，列车只有单节，最多亦不过三节。另外，某些在市区的轨道上运行的缆车亦可算作路面电车的一种。 由于电车以电力推动关系，车辆不会排放废气，因而是一种无污染的环保交通工具。二、现代有轨电车的功能2.1有轨电车的演变历史有轨电车从诞生以来,曾经经历了繁荣的发展,成为了众多大中城市首选的公共交通方式;也经历了全世界范围内的拆除之风

3、,濒临“绝迹”的窘境。为何有轨电车能够卷土重来,新的现代有轨电车在城市交通中扮演何种角色,都是关乎现代有轨电车功能的问题。2.2有轨电车的兴起与蓬勃发展1879年,德国西门子公司的创始人维尔纳冯西门子(W亡merVonsiemens)在柏林工业博览会上,展示了世界上第一辆实用型的有轨电动车。当时,该车可以搭乘18人,运行速度13kln了h,车辆牵引功率为2.2kw。1888年,美国弗吉尼亚州的里兹门德市把市内的有轨马车线路改建成电气化的有轨电车线路,而成为世界上第一个投入商业运营的城市有轨电车交通系统3。此后几年内,美国的有轨马车线路都快速地改造成有轨电车线路,至1895年,有轨电车营线路已达

4、1210Okm。同时,也大量新建有轨电车线路,至1920年,美国运营有轨电车的城市共370个,线路总长达到25000kin,有轨电车拥有量近万辆,年客运量达到137亿人次,占美国全部城市客运总量的88%。在欧洲,有轨电车也以惊人的速度发展,约一半欧洲大城市的有轨电车网络从1895至1900年起兴建或改造。英国1920年的有轨电车线路总长达到5000km,有轨电车拥有量达到1.44万辆。有轨电车在日本的发展比欧美则晚了近30年,到20世纪30年代发展到高峰,在67个城市共拥有长达1400km的营业里程。至1955年,日本的有轨电车线路总长达到1436.7km,年运送乘客27.59亿人次。在我国,

5、直到1908年3月从上海英租界静安寺一外滩开出了第一辆有轨电车。在我国有轨电车的发展阶段,北京、天津、上海、哈尔滨、长春、大连、沈阳、鞍山等城市和香港也都相继建成有轨电车线路,并成为城市公共交通系统的骨干。上海有轨电车于1908年2月开通,到1959年有轨电车发展到顶点，线路总长72.4 km，车辆360辆，年运送乘客量达2.72亿人次。大连有轨电车系统建成比上海稍晚，于1909年9月正式通车，到1941年营运线路达到65 km，车辆共计144辆。在有轨电车的鼎盛期，它使城市形态发生了深刻的改变。其轨道沿线土地开发迅速，成为城市的繁荣地带。有轨电车是当时城市最重要的交通工具。2.3 现代有轨电

6、车应用实例与功能定位现代有轨电车在世界范围内的应用实例众多,各种类型的城市中线路的分布有一定的律性:在人口众多,市区内地铁系统发达的大城市,有轨电车线路一般不进入至市中心,往往是在郊区与中心城区相切或者全部位于某个卫星城内;在中小城市,有轨电车线路多穿过城市的中心区。结合现代有轨电车应用的实例及其在城市公共交通网络中发挥的作用,将其功能定位于以下5种类型。(l)在有地铁系统的大型城市,作为地铁网的加密线,将多条地铁线在城市近郊串联。图2.2为巴黎市现代有轨电车与地铁网络示意图,其中蓝、橙色的线路分别为巴黎有轨电车的Tl和T3线,Tl线与5条地铁(或RER)线路实现了换乘,而T3线更是与7条地铁

7、(或RER)线路在9个车站实现了换乘。与此类似的还有还有巴塞罗那的Trambaix线和Tr田的bes6s线。巴黎轨道交通示意图(T4线位于Tl线东侧,本图略)实现此种功能的线路一般有以下特点:(a)沿线分布着多条地铁线路的车站,各个换乘站间的客流需求适中,适合现代有轨电车的运能发挥。(b)线路分散于城市周边,有轨电车线路间的联系甚少,因此可采用不同制式的有轨电车系统(例如法国的TI、TZ、T4线分别采用了TFS、CitadiS、Avanto系列的车型8)。(c)线路与地铁系统的换乘方便,车站一般临近地铁的出口,同时在换乘站可以与地铁系统分享停车换乘设施。(d)由于线路位于城市近郊,可以利用既有

8、铁路线改造等方式建成以降低成本,同时线路的路权等级及平均旅行速度都较高。(2)服务于大城市周边的卫星城(新城)的内部交通。如图2.3所示,红框内的范围标识出服务于敦市的卫星城Cro对on的三条有轨电车线路。其中一条线路的起点接驳于地铁District线的终点站,实现城内与伦敦中心城区的交通联系;3条线路分别联接了7个国铁车站,并在2个车站可与多条郊区公交车接驳,整个有轨电车网络中形成了众多中等规模的公交枢纽。实现此种功能的线路一般有以下特点:(a)现代有轨电车作为卫星城(新城)内的公共交通骨干,主要解决区内交通问题。对于发展中的卫星城(新城),还将产生一定的TOD作用。(b)现代有轨电车在城内

9、形成一定的网络规模,资源(车辆段、运营组织人员)得到充分利用,比单条或相隔较远的几条线路的效率高。(c)城内有轨电车线网中至少有一条线路与中心城区的地铁线路接驳,沟通卫星城与中心城区的联系。(3)作为地铁、轻轨等大、中运量快速轨道交通线路在郊区的延伸、接驳线路。该类现代有轨电车线路,其功能与传统的公交接驳于地铁、轻轨等郊区车站相类似,起到将快速公交服务延伸至郊区的作用。目前我国已经建成的天津现代有轨电车泰达一号线以及规划中的上海张江现代有轨电车一期工程就是这种类型,线路的起点接驳于轻轨或地铁车站,线路向郊区方向延伸。对于线网规划中的第一条线路,接驳地铁、轻轨等大、中运量的快速轨道交通,是有其合

10、理性的。因为地铁、轻轨系统强大的客流集聚能力往往造成郊区车站大量的客流集散量,而服务能力高于常规公交的现代有轨电车可将更多的乘客以更快的速度接驳、运送至远郊。但由于现代有轨电车系统的特性,仅一条线路无法体现出其规模效益,相反导致其运营成本远高于常规公交系统,因此需要逐步完善该区域内的有轨电车网络,使现代有轨电车最终实现大城市周边的卫星城(新城)公交骨干的功能。(4)中小城市的快速公交骨干。对于没有地铁系统的中小城市,现代有轨电车往往成为城市的骨干交通模式,线路几乎全部穿过市中心。图2.4所示为哥德堡市(Gothenburg)的有轨电车线网,为明显的放射型,线路从市中心向郊区辐射,它所起的作用相

11、当于大城市的地铁系统。此类中小城市的中心城区的客运需求比大城市的中心城区小,一般客流量不超过5万人次旧(见表2.2),比较适合有轨电车运输能力的发挥。此类现代有轨电车的功能与大城市外围卫星城的现代有轨电车线路有相似之处,一般有以下特点:(a)现代有轨电车在城内形成一定的网络规模,成为公共交通骨干,线路一般在市中心密集并向郊区放射,串联城内大型的客流集散点,例如火车站、大型社区等等。(b)现代有轨电车在城内形成一定的网络规模,资源(车辆段、运营组织人员)得到充分利用。(c)网络中有部分线路共线运营,共线区段虽在一定程度上成为制约系统功能的瓶颈,但也为各线路间提供了最便捷的联系,同时节省了资源。(

12、d)线路在进入市中心区的车站可设置“停车换乘”(P十R)设施,利用现代有轨电车快捷、舒适、良好的可达性,吸引小汽车驾驶者换乘电车进入市中心。图2.4哥德堡市有轨电车线网示意图(5)特殊功能的有轨电车线路。近年,欧洲发展出了许多新的有轨电车运营模式,有着特殊的功能定位:与国铁线共线运营(Tram一train模式)开通于1992年的卡尔斯鲁厄(Karlsruhe)至布赖藤(Bretten)的G6lhausen线,是世界上最早使用双流制电车与国铁线路共线运营的现代有轨电车系统。双流制系统含义是:可以采用两种不同的电压和电流来供电,车辆上装备变压器和整流器,能将干线铁路使用的较高电压(如15kV)交流

13、电转变成有轨电车使用的较低电压(如75Ov)直流电,这就使得有轨电车能够在干线铁路的轨道上运行。由于干线铁路路权的专一性,现代有轨电车在该段的最高速度可达90一100km/h20。这种共线运营模式在德国萨尔布吕肯(saarti山eken)、卡塞尔(Kassel)、西班牙的阿利坎特(Alieante)等市也有应用42。图2.5为萨尔布吕肯市现代有轨电车与国铁共线运营的线路图,由此可以总结出此类现代有轨电车的特点:、一详(a)花费较少的基础设施建设费将现代有轨电车的服务范围扩大至郊区。(b)增加了郊区火车站与市区的联系,使两地间实现了快速公交接驳。(c)增加了不同国铁线路间的联系。(d)车辆由于牵

14、引系统较为复杂,此外还需在国铁车站停靠,因此不是100%低地板车辆。在市区内的车站若为低站台,则乘客上下车有所不便,车站若为高站台则会影响城市景观。货运有轨电车(cargo一tram模式)近年来,在德国德累斯顿、瑞士苏黎世开通了专用于货物运输的有轨电车线路。前者专门为大众公司运输制造汽车的配件及原材料,后者负责运送城市内的垃圾。它们都是由旧式有轨电车或国铁线路改造而来,线路的经过了降噪、加固等措施,更加适合货物运输的需求;同时采用的货运有轨电车车辆是技术性能较高的新型车辆(德累斯顿),因此本文将货运也算作现代有轨电车一种特殊的功能。货运有轨电车有以下特点:(a)轨道修建至厂房、堆场,实现了点对

15、点的运输。(b)运输能力强,尤其是可以运输道路不便运输的重型、大型设备。(c)与重型货车相比,节约能源、降低排放且大大减少了重型货车对道路的破坏。2.4现代有轨电车的运能与速度现代有轨电车的功能主要体现在运输能力和运输的便捷、快速性两个方面,正是这两个功能特点与城市交通需求吻合,并决定了该层次的公共交通模式能够在地铁等大运量轨道交通与小运量的常规公交间占有一席之地。现代有轨电车的运能：运能体现了公交方式运输旅客的系统容量,它对应于线路高峰小时断面的最大客流量,只有系统的运能大于客流时,该种系统刁适用于这条线路。现代有轨电车的运能的计算公式:C“PxL(2.1)其中:C一系统单方向最大运能,单位

16、人/h。P一单列车载客量,单位人。L一线路的列车通过能力,单位对爪(或单方向列车通过能力2.3.1.,载客量单列车的载客量主要与车辆的编组形式以及乘客能够接受的最大拥挤度有关。后者决定了计算载客量时所取的单位面积站立乘客数的参数。现代有轨电车的编组很灵活,短则2节单铰,最长则可达6节编组,单列车的载客量可以有非常大的灵活性,在规划线路时可综合考虑客流需求与运营的服务水平选择合适编组的车型。以法国Translohr现代有轨电车(宽2.2m)为例,单列车的载客量列于表2.3:,单位辆/h)。由于城市道路的限制、现代有轨电车的站台的长度不宜过长,因此现代有轨电车的编组一般不超过6节,车辆的总长小于S

17、Om。虽然根据车辆宽度的不同,现代有轨电车的载客量也会与上表所列数值有所差异,但在分析系统运能时按照超常荷载来计算,可将现代有轨电车的载客量定为200500人之间。2.3.1.2线路的列车通过能力列车通过能力的单位为对爪,通常以最小发车间隔(最短车头时距)来表示通过能力,显然最小发车间隔的含义为列车通过能力的倒数。对于现代有轨电车而言,影响其最小发车间隔的因素很多,包括车辆控制与信号方式、交叉口的信号处理、列车制动性能、车站的停车时间、列车折返时间等。理论情况下,在设计和运营良好的现代系统中,交叉口和折返不应该成为限制列车最小发车间隔的瓶颈。在平面交叉口,理论上能处理的列车发车间隔接近Zmin

18、。但是,实际情况中如此小的发车间隔在交叉口处可能会发生延误,系统通常采用立交交叉口。对于不与其他线路共享轨道、没有单线区段的现代有轨电车线路,具体的小发车间隔可以利用式(2.2)4计算: 其中:nos一路面运营段最小列车间隔(s);g一有效绿灯时间(S),反映了路面停车、行人移动(只在混合交通中)产生的减少性影响以及交通信号优先带来的任何影响;C一最长停站时间处的周期(s);c,nax一路面运营段最长周期(s);勺一停站时间(s);tc一列车之间的净间隔(S);由列车之间最小净距离(一般是15一205或者信号周期时间)以及列车完全驶离车站的时间(通常55/车)之和定义的,计算中取255;Z一与

19、预计故障率相应的标准正态变量,如表2.4所cv一停站时间变化系数(路面运行的现代有轨电车取60%)。假设线路沿城市次干道运行,未经过车流量很大的大型交叉口,cma、为905,经过其他参数不同取值的试算,只有在较高的预计故障率时,心+(g/C)td+Zc、,td(g/C)值才大于2Cmax,此种情况实际中也较少发生。因此按照经验,与道路平面交叉的现代有轨电车线路可行的最小发车间隔是最长交通信号周期的两倍示;运能范围：按式(2.2)将上两小节分析得到的列车载客量与列车通过能力相乘,得到现代有轨电车的运能范围,列于表2.5。由上表可知,按照理论的最小发车间隔Zmin,现代有轨电车的运能可达到6000

20、一15000人爪,而实际应用中的运能一般小于10000人小,比我国城市快速轨道交通工程项目建设标准规定的中运能的轨道交通1一3万人次瓜的单方向小时断面客流输送能力小,因此按照系统容量可将现代有轨电车定位于中低运能的城市轨道交通或城市快速公交系统。现代有轨电车的速度：速度体现了公共交通运输乘客的快捷性,现代有轨电车站间距比较密集,同时又经常遇到道路交叉口,以多快的速度到达目的地往往是乘客最为关心的问题,因此平均旅行速度直接影响到公交方式的适用性及受欢迎程度。平均旅行速度的计算公式为:其中:S一线路长度t一由起点至终点的总行程时间,其主要由如下几部分组成:=t:+t。+t、+t。+t,(2.4)t

21、s一车辆匀速行驶时间ta一车辆加速行驶时间td一车辆减速行驶时间tc一车辆在交叉口的延误时间(仅指停车时间)tP一车辆在车站的停车时间由式(23)和(2.4)可知,车辆的最高速度仅决定了匀速行驶时间,因此他不是制约系统旅行速度的最主要因素。对于有轨电车而言,车站的停车时间与交叉口的延误时间对速度的制约是决定性的,影响二者的主要因素包括平均站间距、客流量、车门数量、交叉口的优先方式等,同时这些因素还间接影响ts、t。和td。由于以上各影响因素的差异,世界范围内的现代有轨电车平均旅行速度范围在153Okln小之间(如表2.6列出的哥德堡市现代有轨电车的平均旅行速度)。为了更加深入地探讨各个影响因素

22、对现代有轨电车旅行速度的影响,下文假设一条线路(线路具体条件见附录A),通过不同影响因素的分类及分级,从而更详细地分析以上因素对有轨电车平均旅行速度的影响程度。对此线路的计算还需要作如下假设:(a)完全信号优先措施可保证列车无延误地通过交叉口;部分信号优先的措施可以保证列车在一半数量的交叉口无延误地通过,另一半数量的交叉口同无优先措施的情况。(b)若无优先措施,在任何交叉口都必须按照相同行驶方向的机动车信号通过交叉口。各交叉口的信号周期1205,有轨电车行驶方向的红灯信号805,按照平均到达的概率,将在2/3数量的交叉口产生停车延误,且当有另有1/2数量的交叉口位于车站处,不产生对车辆加减速时

23、间的影响。设平均延误时间为405。(c)现代有轨电车的正常加速度1.2耐s“,正常减速度为1.2耐S“,线路中最高运行速度为50kln/h。(d)由于车站位于交叉口处,线路转弯(小半径曲线)处的限速区正好与进出站减、加速区重叠,不考虑曲线段的限速问题。(e)车辆停车时间根据客流和车门数量有关,车门宽度1.2m可同时供2人上下车。乘客的平均登车时间为25/人。车辆开门、关门、车辆起步确认和预留的安全时间总计205。根据以上假设,按照发车对数为20对的服务水平,在不同的客流量情况下,停车时间计算列于表2.7以上理论计算的结果与哥德堡市现代有轨电车的平均旅行速度基本一致。平均旅行速度还与平均站间距等

24、因素有关,本文设定了线路的具体条件,未对此类影响因素作假设计算,但综合了实例分析和理论计算的结果,笔者认为与道路平交的现代有轨电车系统在平均旅行速度方面可达到的功能水平为15一28km爪。现代有轨电车的平均旅行速度还有以下特点:(1)若全天都按照较高的频率发车(本算例为20对瓜),则客流量较小时(非高峰期)的系统平均旅行速度较高峰期提高5拓m/h,系统的快捷性能更好的体现。但在实际中,往往非高峰期内的发车间隔也较大,车辆停站时间与高峰期接近,非高峰期的速度与高峰期相比无明显提升。(2)通常采用的部分信号优先的措施可以使现代有轨电车的平均旅行速度达到17一22km瓜,采用完全优先的信号控制方式将

25、提高速度5km爪左右;相反若不采取任何信号优先措施,现代有轨电车的速度为巧17kn亡h,无法突出体现出快速公交速度方面的优越性三、现代有轨电车的应用技术条件3.1线路技术要求现代有轨电车大多数路段都运营于城市道路之上,其车辆的性能与线路要素的需求都必须与城市道路相符合。具体体现在转弯半径小、爬坡能力强、加减速性能好、适应城市道路空间条件等。以下分析现代有轨电车车辆的性能以及由此决定的建设技术条件。3.2车辆性能现代有轨电车应用技术条件中,最为决定性的就是辆自身的限制条件。城市规划、线路规划设计、乘客舒适度要求的制约条件可以有一定的弹性,但车辆性能会受到一定时期的技术条件所制约。因为现代有轨电车

26、这个交通系统的核心是车辆,无论对系统的能力期望有多高,对其制约条件预期有多低,都不能突破当今现代有轨电车车辆所能达到的水平。经过了使用者大量成功经验的积累,己经证明了现代有轨电车可以较好地运行于城市道路之上;经过了车辆研发、制造者的不懈努力,车辆的性能也在稳步提升,越来越适应城市道路的环境。表3.1所列出的现代有轨电车的车辆参数代表了较先进车辆的基本性能,其中的一些参数为应用现代有轨电车的技术条件,可供规划设计者参考。表中所列的车辆性能与有轨电车在城市道路上的应用条件密切相关,以下分别论述。转弯半径及线路交叉口转弯：现代有轨电车多采用独立轮对的转向架结构,并且其运行速度较之于地铁系统低,因此其

27、车辆可通过的最小平面曲线半径与地铁车辆相比大为减小。现代有轨电车的最小转弯半径是否适合城市道路的形态,主要取决于道路在交叉口转弯处的最小转弯半径的制约。表3.1中显示,现代有轨电车的最小转弯半径为巧一25m,使得其在城市道路上能够实现灵活地转弯,同时还可以大大节省车辆段的用地规模。根据中华人民共和国行业标准一城市道路设计规范22(cJJ37一90,下文简称道路设计规范),对于一般的十字形交叉口路缘石的最小半径有以下建议值:主干道为20一25m;次干道为10一15m;支路为6一gm。现代有轨电车的运行路线多位于城市次干路和城市I级支路以上的道路,因此交叉口处路缘石最小半径多在gm以上。以路缘石半

28、径gm,现代有轨电车的在交叉口处的转弯半径20m为例,线路在交叉口处的转弯示意图见图3.1一图3.3。由图3.1一图3.2可见,中央布置式(车道布设方式具体见3.4节)的有轨电车线路在交叉口转弯处,无需对内侧路缘石翻挖改造。线路内侧只有一条机动车道时,现代有轨电车与机动车的转弯轨迹较为接近,机动车会侵入有轨电车的限界范围(详见3.1.3.2);线路内侧有两条机动车道时,现代有轨电车与同向转弯的机动车无干扰。由图可见,单侧布置式(对称布置式情况相同)的有轨电车线路转弯时必须对交叉口路缘石进行改造,若原街角处有建筑物还会带来一定的拆迁量。同时,由于转弯半径的影响,有轨电车停车线和位于交叉口的车站都

29、需要后移至距交叉口较远的位置。上图中未表述非机动车道的情况,若有轨电车线路转弯的内侧还有非机动车道,则交叉口形状类似于图3.2,路缘石对线路的制约更小,从有轨电车线路走向而一言是有利的(对交叉口的信号控制和管理不利)。除车辆的最小转弯半径与路缘石的关系外,还必须考虑道路横坡对曲线超高的影响。由于交叉口处的道路横坡一般为中心点最高并向四周倾斜,现代有轨电车轨道与道路标高一致,因此会导致线路在交叉口转弯处可能出现外侧轨道低内侧轨道高的“反向超高”现象的出现,通常无法通过改造交叉口横坡来解决这一问题,因此在线路该段处的限速将更低。限界：（1）直线段限界：现代有轨电车直线段的限界的分为宽度和高度两方面

30、。通过限界宽度可以分析系统占用的城市道路资源,通过限界高度可以分析城市道路净空与现代有轨电车的相互制约。由于现代有轨电车几乎没有运行于隧道和高架的情况,沿线的主要设备就是电杆与接触网,因而平直线路段的建筑限界宽度仅考虑安装电杆的需求即可,本文也仅对现代有轨电车双线的限界进行分析。现代有轨电车车辆宽度从2.12.6m不等,限界的尺寸也有较大差异。以法国肠anslohrSTE3型有轨电车为例,车宽2.2m,双线的建筑限界宽度(行车道宽度)见表3.2。当电杆在线路中间时,现代有轨电车占用的道路资源约为5.8m,而电杆位于线路一侧时,占用的道路资源更少,约为5.4m。由此推算车宽2.6m的车辆,其双线

31、的行车道宽度约为6.26.6m。城市道路的机动车车道宽度一般为3.5m,因此无论电杆的位置如何布置,选用何种车型,一条双线的有轨电车车道占用的道路空间都小于两条机动车车道的宽度。道路改造时此部分节省出的路幅宽度可用于绿化,或通过对沿线非机动车道、人行道的缩窄,增加一条机动车道。表3.2TransfohrSTE3型有轨电车直线段行车道宽度现代有轨电车车辆限界的高度主要由受电弓的正常工作时的最小收缩和推大抬升高度决定。根据各种车型车辆高度、受电弓性能的不同,受电弓最低高度一般为3.3一4m,最大高度一般为6.5一7m,这两个高度决定了现代有轨电车接触网的高度范围：根据道路设计规范的要求,运行各类机

32、动车的城市道路最小净高标准为4.5m。现代有轨电车的受电弓最低高度小于该值,因此在立交桥等处的净空满足现代有轨电车运行的条件;同时,现代有轨电车的受电弓最大高度大于该值,即接触网下的净空也满足城市道路交通通行的要求曲线段限界：与其他城市轨道交通一样,现代有轨电车的限界在曲线处也有加宽(见图3.4)。表3.3所示:在小半径曲线段,单线的现代有轨电车限加宽值0.45m,双线行车道加宽值由于线间距减小的原因并非为单线加宽的两倍,一般o.82m。由于现代有轨电车的车厢长度短、铰接部位多,因而线路转弯时的限界加宽值并不多,对其他交通的干扰较小。研究现代有轨电车曲线段的限界加宽重要的意义在于:交叉口处现代

33、有轨电车的车道不能有标线以外的其他物理隔离措施,因而必须保证在有轨电车有信号通行权时,其他机动车不得侵入有轨电车加宽后的曲线段限界。尤其对于与有轨电车同向行驶的机动车,若由于车道加宽的原因不得不侵入有轨电车行车道时,此方向行驶的机动车必须与有轨电车采用不同的信号相位。纵断面条件：城市道路对于现代有轨电车的影响主要是纵坡的制约。由于钢轮钢轨间的摩阻系数与胶轮和路面间的相比较小,因此现在有轨电车的爬坡能力与汽车相比存在天生的“缺陷”。但其单位自重下较高的牵引功率以及分散的动力(对于较短的4轴车,也至少有2个动轴),使得有轨电车通过纵坡的能力较传统轨道交通相比有较大提升。表3.1中所列的现代有轨电车

34、可通过的最大纵坡多为7%以上,有的车辆甚至可以达到8%以上。参照城市道路纵断面的设计标准,可以了解现代有轨电车运行的最大纵坡是否满足城市道路的条件。根据道路设计规范的要求,城市道路机动车车行道最大纵坡度推荐值与限制值见表3.4。由上表可见,在城市道路中计算行车速度在30km爪以上的道路,其推荐纵坡值均小于7%。根据此标准,即城市次干路I、n级,城市支路I级以上的道路都可以运行现代有轨电车。由于有轨电车中等运能的特点,很少会布设于更低等级的城市道路之上,因此可以得出结论,现代有轨电车通过纵坡的能力可以基本满足城市道路的要求。但是城市中立交桥、地道等设施在困难地段限制车型行驶、增大道路纵坡,使得部

35、分路段的纵坡超出了现代有轨电车的限制。平面曲线半径条件的制约可以通过翻挖路缘石、交叉口改造来实现,而纵坡的制约性对有轨电车的影响更大,通过对道路改造的方式达到有轨电车通行的目的往往需要增加大量的工程量,因此在规划现代有轨电车线路的阶段就需要考虑车辆的性能,将明显超出纵坡限制的路段避开,避免后期采购车辆、线路设计、施工时的重复调整工作3.3路权形式表1.1已将轻轨系统(LRT)的路权类型进行了分类,经过分析,现代有轨电车路权形式的范畴为除完全独立路权外的其他形式。但现实情况中,一条线路往往划分为多个路权形式不同的区间,其中有的区间路权等级较低,与多种其他交通方式混行,而有的区间路权等级较高,甚至

36、达到独立路权的标准,因此完全独立路权虽不是现代有轨电车的。下文分别分析各种路权形式的特点,并总结其各自的适用范围。路权分类：建设一条现代有轨电车线路主要采取的路权形式有以下3种:完全独立路权：现代有轨电车完全独立的路权形式主要体现在路段的车道独享和交叉口的立交化。这种路权形式有以下特点:(l)在大多数情况下,为现代有轨电车专用路的形式,即没有与线路并列运行的其他交通方式。(2)线路多为旧铁路线改造而成,而非在既有道路上建设。完全独立路权能够保证现代有轨电车在路段上的高速、安全地运行,但现代有轨电车线路中完全独立路权的路段很少,否则其系统制式己经接近轻轨的水平。半独立路权：半独立路权的现代有轨电

37、车线路最为普遍,在路段中有专用的路权供现代有轨电车运行,而在交叉口处与道路平交,与其他交通方式混行。半独立路权有以下特点:(1)线路多为城市道路改造而成,机动车与线路平行运行。(2)路段中通常有物理隔离措施将有轨电车车道与其他交通方式隔离。隔离措施包括绿化带、栅栏、路缘石等。其中以路缘石为隔离措施应用的十分普遍,不仅因为其造价低廉,而且其他机动车(主要指消防、急救车辆)在紧急情况下可以越过隔离措施,运行于有轨电车车道,较为畅通的行驶。(3)交叉口处一般采取一定的信号优先措施(见3.3节)以提高有轨电车的服务水平。混行路权混行路权是指在线路上除有有轨电车运行外,还有其他交通方式运行于有轨电车的车

38、道之上,按照混行交通方式的不同分为以下几种情况:(1)与社会机动车混行:现代有轨电车与机动车混行会大大降低现代有轨电车的旅行速度,而且存在一定的运行安全隐患。但在线路运营的初期,发车间隔较大,若为独立路权则线路利用率很低,此时可以首先采取混行路权的方式,并为今后改造为独立路权预留出条件。由于各种列车自动控制方式都无法解决混行车道中的机动车造成的突发事件,车辆在与机动车混行的路段中只能采取司机控制列车的方式。同时,这种混行路权需要有完善的针对现代有轨电车的交通法规为基础,限制其他机动车争抢路权、阻塞车道等不利于有轨电车运行的交通现象。(2)与行人混行:在商业区的步行街内只允许现代有轨电车进入,电

39、车与行人共享路权的形式。这种路权形式在慕尼黑、苏黎世、曼海姆、阿姆斯特丹等城市都有成功的经验。在商业区的步行街上运行现代有轨电车并没有与行人和其他机动车辆产生冲突,反而受到了乘客和行人的欢迎123。现代有轨电车运行于步行街上得到了乘客的欢迎,因为它能够运行于商业区的中心地带,将乘客尽可能运送到目的地,而不需要在步行街的入口处就下车步行过去。车站通常离大型商场的出入口、广场和餐厅较近,一方面这里是人流集散的,另一方面乘客可以在周边的休闲场所候车。对于行人而言,现代有轨电车运行于商业步行街比其他公交方式更加合适,因为:(a)与机动车相比,由于车辆精确的运行在既定轨道上,因此安全程度更高。(b)噪音

40、量相较低,并且由于使用了电力牵引,行驶过程中完全没有尾气排放(无轨电车也有这些优点)。(c)美观的车辆成为步行街上的一条风景线。通常采用白色实线划出现代有轨电车运行时的车道,以警示行人,也可以利用不同的地面铺设材料将现代有轨电车行车道和其他商业区域区及行人空间区分开来。为了确保安全,现代有轨电车在欧洲商业区内行驶的速度通常被限定在25拓m八1(15mph)。普通商业区范围不超过1一Zkin,在平均行驶速度12km小下,穿过商业区的时间为也不超过10min。(3)与公交车混行:在部分区段,现代有轨电车可与公交车共用一条独立的路权,共享车站设施。这种路权形式的特点有:(a)车站设施共享,方便有轨电

41、车与公交线路间的换乘。(b)专用路权的利用率大大提升。一种公交与现代有轨电车混行的方式是公交车运行于有轨电车车道,公交车有较大的行驶自由度。另一种方式为公交车同样运行于轨道之中,其轨道与现代有轨电车轨道重合,线路可以位于绿化带中(见图3.5)4。但在这种混行方式中,有轨电车与公交车很难实现超车,各线需严格执行时刻表才不致互相干扰;同时有轨电车的轨道与轨道槽间的联结强度需经特殊加强处理以应对公交车轮胎对该处长时间的反复荷载。路权的选择：经过以上对现代有轨电车路权形式特点的分析,总结出各自的适用范围,列于表3.5: 总之,一条现代有轨电车线路的路权形式是多变的,可以根据各个路段的实际道路状况选择对

42、其他交通方式干扰较小的方式,但是有一个准则是必须遵守的,那就是要保证有轨电车优先通行(包括在交叉口和路段中),使其旅行速度高于普通的道路交通。3.3交叉口的信号控制除完全独立路权不存在平面交叉口外,其他的现代有轨电车线路都与道路平面交叉,在这些交叉口的信号处理方式直接影响现代有轨电车的服务水平。交叉口的优先通行权是现代有轨电车系统的一大特征,只有在极少数情况下(例如横向道路为城市主干道且交叉口流量接近饱和)现代有轨电车才与交叉口机动车信号同步,不享有任何的优先通行权。3.4信号优先种类信号优先并不是指绝对的优先,不是在现代有轨电车到达交叉口时无条件地中断当前信号给予其优先通行权,因为这种优先控

43、制方式对其他相位的机动车造成的延误将大大增加,不利于整个交通系统高效、稳定地运转信号优方式先按照控制策略和原则的不同,主要分为完全优先和部分优先两种。完全信号优先措施通过调整一个信号周期内不同相位出现的时间来达到使现代有轨电车通行的目的。常用的手段包括:(a)早断:当检测器检测到现代有轨电车接近交叉口时,当前有轨电车信号若为红灯,则通过调整信号机时相,为有轨电车提前提供绿灯。(b)迟启:对当前信号为绿灯且己经接近交叉口的现代有轨电车延长其绿灯时间,使之能够顺利通过交叉口。完全信号优先措施的目的是尽可能地为到达交口的现代有轨电车提供优先通行权,当有轨电车发车间隔较高时会造成信号相位的频繁调整,对

44、同向车流和横向车流造成干扰,交叉口的秩序较为混乱。部分信号优先措施不是以现代有轨电车的优先通行为指导原则,而是需要具体的判定是否有优先通行的必要,之后显示给有轨电车驾驶员。判断是否应给予优先权的依据主要有以下几种:(a)现代有轨电车严格按照时刻表运行,只有当到达交叉口的时刻晚于时刻表的要求时刁给予信号优先。(b)高峰时期给予信号优先,其他时段不给予信号优先,鼓励市民乘坐公交出行。(c)权衡现代有轨电车延误于其他机动车的延误,确定是否给予信号优先。前两种判断依据较容易实现,因此使用范围十分广泛;后一种判断依据以交通系统的效率最大化为目标,需要基于良好的交叉口仿真、分析、处理手段,实现起来较为困难

45、。与完全信号优先相比,以上判断依据和过程需要信号控制系统提供额外的信息供处理器分析,因而系统更加复杂。信号控制方式选择：根据以上对各种信号优先措施以及实现方式的分析,将现代有轨电车交叉口信号控制方式特点列于表3.6,以供参考。3.5车道布置除了现代有轨电车专用路外,其他路权形式的现代有轨电车都要与机动车(或非机动车)平行运行于城市道路之上。现代有轨电车车道与机动车道在道路横断面的空间布置方式主要分为3种:中央布置式、两侧对称布置式、单侧布置式。中央式布置 ：在四车道或四车道以上的道路上,将有轨电车车道布置于中央的两条车道之上,这种布置方式称为中央式。该方式典型的道路横断面见图3.6和图3.7。

46、该方式有以下方面的优点:(1)路段中的行驶车速容易得到保证,体现快速、可靠的特性。(2)行人与非机动车被组织到道路的外侧,不与有轨电车相邻,产生的冲突较少,安全性高。(3)只对路口的左转交通有影响,交叉口的交通组织和信号控制较简单,交叉口通行效率高。(4)对沿线两侧的单位车辆出入干扰较小,对于需要左转的车辆而产生的冲突,可以采取先右转后在临近交叉口掉头的措施来解决。(5)车站形式灵活,可选择岛式或者侧式站台(3.5中具体说明)。(6)两条线路可以共用一套电杆。该方式也有一定的缺点:(1)车站设置在路中央,乘客上下车必须穿越马路,便捷性和安全性降低, 车站还需要设置安全护栏来保护乘客。(2)现有

47、道路的改建过程中要占用中央道路资源,对机动车有很大影响。(3)若建设有轨电车线路后道路能力不能满足机动车的需求,则需要对原路面两侧分别进行加宽改造。单侧布置式：将双线的有轨电车车道布置于道路的一侧,这种布置方式称为单侧式。该方式典型的道路横断面见图3.8和图3.9该方式有以下方面的优点:(1)站台可以设置在大型集散点集中的道路一侧,使得沿线多数乘客乘车十分方便。(2)对原有城市道路的改造比较方便,只需在一侧拓宽即可,在改造的同时对机动车行驶的影响较小。(3)车站一般为岛式站台,节省道路空间。(4)双向线路可以共用一套电杆。该方式的缺点有:(1)对布设有轨电车的一侧,单位车辆出入干扰很大。(2)

48、与同向机动车右转车流形成交织,交叉口信号控制较难处理,降低了交叉口的部分通行能力。(3)该侧的非机动车道几乎一定被占用,必须采取措施禁止该向非机动车行驶或者将非机动车与行人混行,造成一定的混乱。需要特别注意的是:当单侧式车道布设于单行线上时,需要注意:将与机动车单行方向一致的有轨电车线路靠近机动车道布置,以避免机动车与有轨电车对向行驶的冲突。两侧对称布置式：将双线的有轨电车车道对称地布置于道路两侧,这种布置方式称为双侧对称式。该方式典型的道路横断面见图3.10。该方式有以下方面的优点:(1)站台设置在人行道上,乘客上下车方便。(2)对原有城市道路的改造比较方便。该方式的缺点有:(1)对两侧的单

49、位车辆出入干扰很大。(2)与同向、逆向的机动车流冲突点多,交叉口信号控制很难处理,造成机动车延误增多。(3)线路转弯时,有一侧的转角需要拆除大量的建筑,以满足线路最小转弯半径的需求。(4)两侧线路分别需要架设电杆,造成浪费。由于该种布设方式的缺点明显多于优点,因此国外较少采用这方式,成功的案例也比较少。车道布设方式的选择：除以上三种车道布置方式外,现代有轨电车线路有可能受到道路条件的限制,还会出现一些单线区间,甚至有的路段会有高架和地下敷设的方式。总之,在规划一条线路时,要综合考虑城市道路现状及规划断面情况、对市政工程的影响、机动车流量大小、道路两侧企事业单位分布以及对城市综合交通运输能力的影

50、响等因素,经过综合技术经济分析、比较、研究后确定。3.6车站布设车站位置：沿道路横向,车站的位置主要由线路的布设方式决定。中央式布置对应的车站一定位于道路当中,单侧式和对称式布置对应的车站位于道路一侧。此处具体分析车站沿道路纵向的位置关系,具体包括路中式车站和路端式车站。路中式车站位于路段之上,其缺点较为明显:车站处占用的道路资源较多,对机动车流的影响大;乘客到达车站需要特殊的过街设施。由于以上缺点,以及城市道路交叉口间距较短的特点,路中式车站的应用较少。路中式车站一般应用于以下情况:(a)有轨电车专用路,线路两侧即为人行道,车站位于人行道之上。(b)较大的客流集散点,有设站的必要性,而恰好该

51、路段长度很长,车站范围内没有交叉口。现代有轨电车线路中的路端式车站有着广泛的应用,它的位置位于交叉口处。与路中式车站相比,由于交叉口处的道路一般都有增加进口道、交叉口加宽等既有措施,因而路端式车站无需拓宽交叉口即可满足车站的道路用地,同时乘客利用交叉口行人过街设施即可到达、离开车站。路端式车站分为近端和远端两种形式26。近端式车站位于交叉口进口道,车辆在过交叉口前进站停靠;而车辆驶过交叉口后停靠的车站为远端式车站。近端车站的特点为:(a)可在车辆进站前调整交叉口信号周期,使得车辆停站时信号为红灯,出站时信号为绿灯,信号优先措施较为简单。(b)若线路需要转弯,则必须设置专用相位,以保证有轨电车转

52、弯的同时不干扰其他车辆。(c)它一般应用于线路在交叉口没有转向的情况。远端车站的特点为:(a)较难实现车辆在交叉口处的完全优先,部分车辆在交叉口和车站处各有一次停靠延误时间。(b)站台不占用交叉口进口车道,只有有轨电车道占用了一条机动车进口道,车站对交叉口通行能力的影响小。(c)乘客利用人行横道线出站疏散以及过街换乘都较为方便。(d)线路转弯无需设置专用的信号相位,可与机动车共用一个转向相位(3.1.3.2中的情况除外)。它一般应用于线路在交叉口需要转向,或两条道路相交角度不足90。的交叉口的情况。3.5.2站台类型3.5.2.,按站台型式分类车站按照站台型式分类,基本可分为岛式与侧式两种。城

53、市轨道交通的相关文献己将这两种车站的典型布置方式及其优缺点分析的较为透彻,本文在此不做赘述,仅针对现代有轨电车的特有情况对两种车站型式的适用性进行分析。对于两侧式布置的线路情况,仅可采用侧式站台的型式。中央式单侧式布置的线路既可以采用侧式站台也可以采用岛式站台。现代有轨电车的侧式站台与地铁系统略有区别,分为两种:对称侧式站台和不对称侧式站台(见图3.11)。对称侧式站台主要用于在路段中央设站,站台对称位于线路的两侧,因此需要占用大量的道路宽度。在实际应用中,这种站台型式一般仅出现于有轨电车专用路,线两侧为人行道,站台直接布设于人行道上,对道路的影响较小,而在其他路段应尽量避免使用这种方式。不对

54、称侧式站台一般位于交叉口处,不同方向线路的站台位于交叉口的两侧。不对称式车站在交叉口处只需要多占用一个进口道的宽度,便于交叉口的改造;从车站的位置来看,两个车站同为近端站台或远端站台,便于交叉口信号的控制。现代有轨电车的岛式站台也分为两种:一种为常规的岛式站台,广泛应用于路段中和交叉口处,特点与轨道交通中的岛式站台相近。另一种为长岛式站台,主要应用于现代有轨电车系统中。长岛式站台的站台长度为前几种站台的两倍,宽度则与侧式站台一样,不同方向的车辆停靠在站台的不同列位之上(见图3.12)。它与不对称式站台的本质都是利用道路的长度换取了道路的宽度,以达到减少车站处占用路幅宽度的目的,而它更有利于不同

55、方向客流的换乘。各类站台型式的主要特点与适用范围列于表3.8。3.7按检票程序分类车站按照检票程序分类,分为封闭式车站和开放式车站。封闭式的车站为一封闭空间,站内为收费区,乘客在进入车站候车的同时完成购票检票过程,从而在车上无需买票,取消了登车购票的过程。封闭式车站的规模较大、设施全且造价高;车辆需要精确地停靠在车站处,且适用的车辆种类比较固定,与其他公交方式也较难实现站台的共享。但是这种车站减少了车辆停靠时间,对于发车间隔的缩短、线路能力的提升都有益处,很适合客流量较大的线路。开放式的车站与常规公交车站很相似,形式十分简洁,甚至站台和雨棚就可以组成一个车站,辅以电子信息牌等人性化的设施便可以

56、很好的实现车站的功能。而购票的程序可以通过公交卡的使用或者车站处设置自动售票机完成,验票则在登车的同时完成,以减少车辆停靠时间。这种车站便于快速的疏散客流,可达性更好,并且方便接驳其他公交方式,特别适合客流量相对较小的站点。纵观欧洲的现代有轨电车系统,多数采用这种车站形式,由于欧洲人口的密度较低,客流量一般不大,而这种车站十分节省造价,功能和外观对乘客而言更加“亲近”。3.8现代有轨电车的轨道轨道类型现代有轨电车的轨道类型主要分为两大类:有碴轨道和无碴轨道。采用有碴轨道的现代有轨电车线路,一般是由老式有轨电车线、国铁线路或者废弃的工业铁路改造而来。有碴轨道由于有碴道床的存在而不能与其他道路交通

57、共享路权,并且多数线路没有道路与轨道平行设置,因此为有轨电车的专用路(如图3.13a)。在与道路平交时做类似于铁路平交道口的特殊处理,使机动车可以平顺地通过轨道(如图3.13b)。有碴轨道的最大优势就是造价低廉,尤其是由铁路线改造而来的现代有轨电车线路,基础设施的造价更低,同时养护维修作业也十分方便。但由于其道碴对城市环境的影响,限制了这种轨道型式在市区内的应用现代有轨电车线路多数位于城市区域,因此采用无碴轨道能够比较好的满足城市环境的要求。无碴轨道的混凝土整体道床或基底一般灌注在道路结构中,在上面铺设轨枕、支撑块或者板式轨道。轨道的上部结构凸出于道路平面,使得机动车仍然不能运行于轨道之上,现代有轨电车必须有自己独立的路权运行(如图3.14a)。在平交道口处,同样需要将轨道埋入道路中才能使相交道路的机动车平顺通过。因此这种结构在本质上仅消除了城区中建设有碴轨道的弊端,但是线路依然要独立占用道路资源,并没解决现代有轨电车与其他交通方式共享路权的问题。现代有轨电车一种特殊的轨道型式是埋入式轨道,这种轨道将除轨顶之的全部轨道结构都埋入在道路铺面之下,轨顶与路面平齐,因此可以在轨道上自由行驶机动车。采用了这种轨道型式,使得现代有轨电车与其他交通方式共享路权的运行方式得以实现(如图3.14b)。同时,由于轨道对于道路形态和城市景观的破坏程度最低,因此在半封闭路权上尽管无其他车辆行驶,但