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交通科技大赛作品——城市交通拥挤下的空轨列车计划
时间:2013-03-18   点击量:

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关于济南市空轨列车交通的研究.ppt

关于济南市空轨列车交通的研究.doc

 

 

 

城市交通拥挤下的空轨列车计划

【摘要】

 济南是一座以泉城著称的美丽的城市,但是正因为济南地下有着珍贵的泉水资源,使得济南即使交通拥堵也不能修建地铁来减轻交通压力。而空轨列车就是针对针对济南这样特殊的城市而设计的悬挂式单轨交通系统,将地面交通移至空中,在无需扩展城市现有公路设施的基础上可缓解城市交通难题。

 

【关键词】

      空轨列车、交通、安全、拥堵

【正文】

    城市交通拥堵作为一个社会问题对人们的影响越来越大。交通拥堵不仅给出行者造成时间上的延误、经济上的损失,还给整个社会造成了巨大的无谓损失和资源的浪费、环境的污染。

    改革开放以来,中国百姓的衣食住行发生了很大变化,中国的道路建设里程成倍增加,城市规模也不断扩大。但是,城市中的交通拥堵状况却越来越严重,行路难、乘车难已成为群众反映最大的社会热点。目前,我国大多数城市不同程度的存在着交通拥堵现象。全国667个城市中,约有三分之二的城市交通高峰时段主干道机动车车速下降,出现拥堵。一些大中城市交通拥堵严重。交通环境脆弱,路网通行效率下降,主/次干道车流缓慢,常发大面积、持续时间长的拥堵。而空轨列车就是针对针对济南这样特殊的城市而设计的悬挂式单轨交通系统,将地面交通移至空中,在无需扩展城市现有公路设施的基础上可缓解城市交通难题。

     空轨列车即悬挂式空中轨道城市公交系统,它可以很低的代价将地面的交通移到空中,从而改善城市交通和污染问题。具有投资少、工程快、技术成熟安全可靠、环保节能无噪音等特点,该项技术在中国具有很大的市场前景。据了解,目前地铁和轻轨的造价昂贵,每公里在58 亿,甚至达到10 亿。而实施空中列车的悬挂式单轨交通模式,每公里造价前期为1.5 亿,实施国产设备后,每公里成本可以达到5000 万,低于高速公路。空轨列车作为新型的轨交系统,适用于大城市繁华区、居民密集区的局部交通工具,或者作为大城市地铁的辅线、连接线,也适用于中小城市、机场、旅游区、经济技术开发园区作为地域性微循环交通或景观标志,是一种以低投入解决城市交通拥堵及污染问题的有效途径。

 1、 功能定位

  空轨列车是悬挂式单轨交通系统。这种悬挂式城市公交系统是有别于地铁、轻轨和磁悬浮的一种新的城市轨道交通系统。列车高峰小时输送能力为15000人,相当于城市轨道交通中低动量标准,系统适合中小城市或大城市非客流主通道的城市轨道交通。它的研制始于上世纪80年代,由德国首先提出并加以试用。它要实现的目标是环保,即无废气排放无噪音污染,能融入已有的公共交通系统中,是可以随着城市发展而扩充的,也就是可加长、可拆卸、可移动的。 轨道在列车上方,由钢铁或水泥立柱支撑在空中。由于将地面交通移至空中,在无需扩展城市现有公路设施的基础上可缓解城市交通难题。又由于它只将轨道移至空中,而不是像高架轻轨或骑坐式单轨那样将整个路面抬入空中,因此克服了其他轨道交通系统的弊病,在建造和运营方面具有很多突出的特点和优点。

  当然,提出在济南建立悬挂式单轨交通系统有着充分的实用性,并且有很好的依据可循。德国的dortmund市和dusseldorf市的两条线路投入使用多年运转率几乎高大100%,我们可以以此作为依据在济南是建立相应的轨道线路。

2、空轨的适用范围

空轨列车属于轻型,中等速度的交通运输工具。特别适宜于济南这类城市做为城市轨道交通。空轨也可以为到达市中心的风景旅游区、博物馆,提供联线,亦可作为城市繁华区、居民聚集区等的交通工具,替代地铁完成大运量交通任务。

3、空轨设计的主要理念

不同于地铁或轻轨,空轨将路面、轨道、供电系统、通信系统、信息系统、隔音网等全部集成在一轨道梁内,在工厂中批量生产完成。建设成本和运行成本都很低(均约为地铁的1/41/5左右)。空轨列车占地面积极小,外形整洁美观。空轨的所有部件都封闭在钢制轨道梁中,占地面积很小,外形简洁美观,不遮挡光线。现场施工工程也非常简单快捷。

4、空轨运行的讨论

  在载客数量数量上说, 根据城市轨道交通建设标准、地铁设计规范规定,以及现有德国车辆设计标准,每辆列车可运载75-100人左右。按一列车4辆列车编组,每列车旅客人数约为280-390人。

从发车间隔来说, 本系统最高运行速度为50km/h,其速度风险远低于地铁系统的80km/h,列车编组4辆的长度为36.8m,不足地铁B型车2辆编组长度,且为胶轮系统,加上先进的刹车性能,使其制动距离远低于地铁的钢轮钢轨系统。因此发车间隔可以缩短。有一下几种发车间隔可供选择:

  a、采用90秒发车间隔

  站间平均速度按40km/h计算,两列车间距大约为1000m,完全能保证安全运行。其运输能力为11000-15800人次/小时左右。

  b、采用72秒发车间隔

  站间平均速度按40km/h计算,两列车间隔距离大约为800m,完全能保证安全运行。其运输能力为14300-19800人次/小时左右

空中轨道列车设计最小追踪时间为40秒,最短追踪距离为400m。上述发车间隔已有很大的安全。

二、空轨列车的优点

1、建设成本最低

  地铁或轻轨由于牵涉到大量的拆迁问题,隐性的成本要高得多,施工时间也长得多。相比之下H-Bahn 空轨的建设成本是最低的。而空轨系统引入中国后,经过吸收、创新,目前国产化率已经达到了80%以上,随着国产化率不断提高和规模生产,制造成本将进一步降低。并且, 根据客户需求,不同的控制系统也可以采用人工驾驶降低工程造价。 统综合平均每公里工程造价在1-1.5亿元之间。(和跨坐式单轨系统造价基本一样啊。但跨坐式单轨系统载客能力高)

2、工程建设最快

  

空中轨道交通列车不像地铁或轻轨,需要在现场进行大量的建造工程。所有的部件包括轨道梁、支柱等全是在工厂中批量完成的,现场施工十分简单快捷。支柱施工仅需在地下打孔,然后植入混凝土基础,不需要专用的机械设备。一般每处施工几天即可完成,全线只要几个月,即可将空轨竖杆组装完毕。整个系统建设周期在1-2年之间。

 3、 占地面积最小

  空轨占地面积极小,形象地说只要将马路上的照明灯杆加粗,即可支撑起整个空轨。空轨系统除了车站需要占用一定地面空间外,轨道基础占地面积非常小,由于轨道曲线半径设计比较灵活,工程几乎不涉及既有建筑物的拆迁。商务区、机场和火车站还可以利用既有建筑或过街天桥作为车站。

  4、可拆卸可移动

  空轨可从一处很容易拆卸后移至另一处。这对于济南的发展极为有利,在人流少的地方没必要建大流量的轨道交通,可先建空轨列车,等商圈繁华、地价升高、人流增大后,再以大流量轨道交通替代,空轨可拆卸移走,用到它处。

5、全过程自动化

空轨为全程全自动无人驾驶系统。它采用自动列车控制(ATC)系统,全程由计算机控制。西门子公司开发的定位系统能保证在任何时间、任何情况下3公分的列车定位精度。列车全程自动运行(ATO),高效、节能、准时,消除人为错误。而自动列车保护(ATP)子系统能保证列车不会超时、冒进,发生追尾等事故。

6、环保低噪节能

  空轨为全封闭电力驱动,无噪音,无任何污染,占地面积极小, 是最为环保的交通工具。一旦建成,可极大地缓减城市拥挤的交通,大量地降低汽车对空气的污染。 空轨的轨道全封闭在轨道梁内,行驶时几乎不产生噪音。所有的输电线、通信线也全部封闭在轨道梁内,外观整洁、美观。

  在全球空前重视气候变暖和减少温室气体排放的今天,空轨系统是最为环保的交通工具,可以从根本上改变城市空气污染问题,有着非常广阔的应用前景。

 7、适应复杂地形

  

空轨车辆采用外包橡胶钢轮,爬坡能力强,转弯半径小。道岔可在弯道处,对复杂地形有较好的适应性,因此选线自由度大。从而可以减少拆迁量和施工期间对地面交通的影响。

  一些城市有特殊地质结构,如地下泉水、硬质岩层等,无法开挖地铁。这些城市建造空轨更应成为首选。 

  空轨的轮子是在封闭环境下运行的,所以不受恶劣天气影响。当遇到大雪、冰冻等恶劣天气其它公交工具无法行驶时,空轨可照常运营。

  8、外型美观整洁

  空轨的建设不会给城市美观带来影响,也不会将城市切割为凌乱的单元,相反还会增加城市美感。沿古城的河道,随山城的起伏,沿风景海湾,空轨与自然景观相得益彰,可以为城市中一道亮丽的风景线。现代化、智能化成为城市的又一明显标志。 空轨的车站有多种形式。一种是在过街天桥处,在街中央天桥处略微加长后可建成一现代化的空中车站。空轨亦可建成直接开进商业或办公中心。这样,空轨车站与建筑连在一起。当然,路边的简易小站也是一种选择。

8、绝对安全保障

  德国公共交通系统的安全指标可以说是全世界最严厉的,而空轨所有安全性能指标均超过国家标准。 空轨的轨道在封闭的钢梁内,所以绝对没有出轨的可能性。另外,在空中运行,不会发生与其它物体相撞行为。H-Bahn空轨系统是世界上最为安全的交通工具之一,运行已有多年,运行率几乎高达100%,无一起交通事故。

  空轨系统采用自动列车控制(ATC)系统,全程由计算机控制。西门子公司开发的定位系统能保证在任何时间、任何情况下3公分的列车定位精度。列车全程自动运行(ATO),高效节能准时,消除人为错误。而自动列车保护(ATP)子系统能保证列车不会超时、冒进,发生追撞等事故。

  车辆转向架上装有走行轮和导向轮,走行机理与钢轮钢轨系统完全不同,在列车运行过程中,走行轮和导向轮始终在箱形轨道梁内部,因此充分保障了系统的运营安全。

  空中轨道列车由于重心低及机械构造的特点,绝无出轨的可能。普通轨道列车重心高,列车前方有障碍物时或弯道处速度异常,有出事故或出轨的可能。

  9、舒适视野开阔

  空轨为全程无人驾驶计算机自动控制ATO系统的速度控制使得在任意满载或空载的情况下都能以最佳加速度起动或停车,在任何弯道以最佳速度通过。特殊定制的包橡胶钢轮,人性化设计的大玻璃窗车厢,使乘客享受到世界上最先进舒适的乘车系统。与地铁环境的封闭、憋闷相比,乘客在空轨列车上感觉舒适,还可凭高远望,景色尽收眼底。

  10、快捷高效便利

  空中轨道列车每节车厢定员75人,以每72秒一列车的速度,四节车厢可承运15000人次/小时,如果是重型设计,运载量可达30000人次/小时,足可以满足人流高峰的运载要求。

  在喧哗热闹的城市上空,在拥挤的高速公路上方,空中轨道列车以每小时50公里的时速,无声息地穿梭而过。安全、经济、快捷、舒适、无噪音、无污染。

  无论是冰雪还是暴雨天气,都不能阻止空中轨道列车的运行。由于空中轨道的特殊设计,在不需要加热的情况下即可抵挡北方的风雪。

 三、空轨的缺点以及解决方法

  1、承载量有限

  由于是建在空中的,而且是靠下面的钢柱来支撑的。因此它的承载量是有限的。我们目前所看的资料都两节编组,更能说明这一点。如果编组多的话,钢柱就支撑不起来。为了减轻重量只能是小编组运行。对于这一问题,由于空轨列车的发车间隔十分短可采用增加发车频率的方法解决乘客量的问题。

  2、突发状况无法快速处理

  一旦遇到突发状况的时候,只能原地停留等待救援设备到来。不能像地铁或者轻轨,一旦遇到突发状况乘客就可以打开车门或者砸开车窗逃生。由于是挂在空中的,即使打开车门或者砸开车窗也无法逃生。只能在里面干等救援设备到达现场。这在救援的前面的时间里是十分重要的,而且乘客焦急等待会产生焦虑不安的情绪和心情。对此,可以再车上备有救生梯,紧急情况乘客可通过梯子落至地面。

  3、运营业绩有限

目前我们看到的只能在德国几个小城市里小规模的运行。并没有像地铁和轻轨在全世界范围里大面积的广泛运营。因此运营管理这套系统的人才相对匮乏。可选的供应商特别狭窄,有的零部件只能从一家购买,因此设备的维修维护成本相对会高点。对此,可以联系特定厂家,长期的业务沟通可适量减少成本,并且随着空轨系统的逐渐发展,成本也会逐渐降低。

 

结束语

悬挂式空轨交通系统在国内运用的实例还很少,还需对本地地形加以考察研究才能确切的应用济南的交通系统中,但我相信随着济南经济和交通事业的发展以及科研人员的努力,空轨列车的使用终会在济南实现。

 

【参考文献】

1】第0760号关于采用空中轨道交通系统缓解城市交通困难的提案  提 案 人:冯幸耘,刘乃兰,刘云生,袁希钢,王永正,王书平,刘登岗,刘长喜,沈奎林,李占通,王玉佩,李勇,曹小红,韩忠朝,董维忠,孙太利,欧成中,柴宝成,潘庆林,何悦,王执礼,华梅,苑春鸣

  主 题 词:城市,交通,建设
  

2】德国H-Bahn空中轨道列车进入中国 作者:定军

 21世纪经济报道 20113

3】国内热盼空轨 德国推行百年 作者:程严 德国法兰克福 20120312

4】上海等7城市有意建空轨列车 造价为地铁1/5

 郑州晚报 20120310

5】空轨列车:破解城市拥堵的良方?  作者:张保淑  20120407

 

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