城市軌道交通技術(shù)發(fā)展戰略探討

[摘要]：未來(lái)二十年，我國的城市軌道交通建設將處于規?？涨暗陌l(fā)展期，制定科學(xué)合理的、適合中國國情的城市軌道交通技術(shù)發(fā)展戰略，正確引導其健康有序地發(fā)展，意義非常重大。作者有幸參加了國家中長(cháng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規劃戰略研究之“大城市綜合交通發(fā)展規劃戰略”的編寫(xiě)，通過(guò)對目前我國城市軌道交通發(fā)展現狀的調查與分析，從政策、行業(yè)、技術(shù)等層面初步提出了我國城市軌道交通的技術(shù)發(fā)展戰略，供大家探討。

[關(guān)鍵詞]：城市軌道交通 技術(shù) 發(fā)展戰略

Abstract: In the coming twenty years， the urban rail transit construction speed of our country would have been the fastest all-time. It is vital to constitute scientific， rational and adaptable in the situation of China urban rail transit technology development stratagem for a health and orderly development. The authors attend the compilation of the comprehensive traffic development strategic planning， the part content of the national middle-long date science and technology development strategic planning research. This article put forward out the urban rail transit technology development stratagem of our country preliminarily based on the policy， industrials， and technologies etc.， through the inspection and analysis of the present development situation of the urban rail transit of China.

Keywords: urban rail transit technology development stratagem

前言 發(fā)展城市軌道交通是解決大城市交通問(wèn)題的重要手段。軌道交通建設從規劃、設計、施工到運營(yíng)，涉及建筑業(yè)、制造業(yè)及管理的所有領(lǐng)域，城市軌道交通技術(shù)的發(fā)展，不僅可推動(dòng)我國建筑業(yè)、制造業(yè)的發(fā)展，更可帶動(dòng)城市的發(fā)展。以新的戰略發(fā)展觀(guān)探討今后我國城市軌道交通的發(fā)展，在技術(shù)層面上，可提升我國城市軌道交通的整體技術(shù)水平，完成本行業(yè)的技術(shù)跨越，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展；在宏觀(guān)經(jīng)濟方面，更可引導城市布局的合理發(fā)展，創(chuàng )造出新的經(jīng)濟增長(cháng)點(diǎn)和就業(yè)機會(huì )，提升城市的國際競爭力，促進(jìn)未來(lái)城市的可持續發(fā)展。 但目前國內城市軌道交通的發(fā)展仍存在一些問(wèn)題，主要癥結有：規劃體系不健全；系統標準不統一；建設周期長(cháng)，造價(jià)高；裝備技術(shù)與發(fā)達國家仍有差距；交通設施運營(yíng)管理缺乏系統整合，管理手段落后；交通安全保障系統不健全等。健康有序地發(fā)展我國的城市軌道交通，促進(jìn)技術(shù)發(fā)展，意義非常重大。 本文即通過(guò)我國目前城市軌道交通的現狀分析，得出技術(shù)發(fā)展趨勢及技術(shù)發(fā)展特點(diǎn)，根據存在的問(wèn)題提出技術(shù)發(fā)展目標，并制定出相應的技術(shù)策略。

1 國內城市軌道交通現狀與存在問(wèn)題分析 1.1建設現狀 綜觀(guān)我國城市軌道交通建設史，從1965年北京地鐵一期工程開(kāi)工，到目前全國多個(gè)城市多條線(xiàn)的同步建設，風(fēng)雨四十年，已開(kāi)通城市軌道交通的有北京、上海、天津、廣州、長(cháng)春、大連六城市10條線(xiàn)，線(xiàn)路總長(cháng)共計約318公里，除北京地鐵一號線(xiàn)和環(huán)線(xiàn)近40公里外，其余都是九十年代后修建的。進(jìn)入新世紀以來(lái)，發(fā)展態(tài)勢更為迅猛，全國48個(gè)百萬(wàn)人口以上的大城市中已有30多個(gè)城市開(kāi)展了城市軌道交通的前期工作，在建線(xiàn)路有8個(gè)城市，17條線(xiàn)，線(xiàn)路總長(cháng)約360公里，共需總投資近1100億元，運營(yíng)初期所需車(chē)輛就達1582輛。而近期報批的幾個(gè)城市的建設規劃，更是報出了驚人的數字。 分析這些城市的特點(diǎn)，可以看出，我國200萬(wàn)人口以上的大城市和特大城市是我國今后建設城市軌道交通的重點(diǎn)。大致有四種情況： 第一種，具有建設和運營(yíng)管理城市軌道交通的經(jīng)驗，進(jìn)一步加快城市軌道交通建設，在城市內形成城市軌道交通網(wǎng)絡(luò )，在城市中發(fā)揮骨架作用；如：北京、上海、廣州等城市； 第二種，具有建成一條線(xiàn)或正在建設城市軌道交通的城市，開(kāi)始進(jìn)行第二條城市軌道交通的前期工作，盡快形成城市軌道交通客運走廊的作用，如：深圳、南京、武漢、長(cháng)春、大連等城市； 第三種，比較多的城市正在開(kāi)展城市軌道交通建設的前期工作，例如：杭州、成都、沈陽(yáng)、西安、哈爾濱、蘇州、青島、鞍山等城市； 第四種，在經(jīng)濟發(fā)達地區，如珠江三角洲地區、長(cháng)江三角洲地區、京津塘地區，正在醞釀建設城市間的軌道交通建設的前期工作，廣州至佛山，廣州至珠海的軌道交通已開(kāi)始啟動(dòng)。 初步預測到2010年，將要建設1500公里，需要投資5400多億元，初步估算新建線(xiàn)路運營(yíng)初期所需車(chē)輛就達6800輛。這樣大的需求，是世界上絕無(wú)僅有的。健康有序地發(fā)展我國的城市軌道交通，促進(jìn)技術(shù)發(fā)展，意義非常重大。

1.2技術(shù)水平 我國地鐵與軌道交通的發(fā)展雖然只有38年的歷史，與發(fā)達國家100多年的歷史相比較，設計、施工的許多方面并不落后，如明挖法、蓋挖法、沉埋法、盾構法都已達到國際先進(jìn)水平，大跨度暗挖法和平頂直墻暗挖法我國屬?lài)H領(lǐng)先水平。但在綜合交通規劃與設計及一些關(guān)鍵技術(shù)設備和運營(yíng)管理水平等方面尚有較大差距。 城市軌道交通的機械施工與國際先進(jìn)水平存在一定差距。地鐵用的盾構機目前多靠進(jìn)口。發(fā)達國家的暗挖有了新的進(jìn)展，其中有大跨度的預制塊法、預切槽法、微氣壓法等，在日本、法國、德國等國家已有應用。 城市軌道交通用的設備技術(shù)水平需要進(jìn)一步研制更新，尤其是通信及信號控制系統仍有差距。建設管理水平與發(fā)達國家比較存在差距，系統集成能力不強，缺乏具有對工程項目管理、設計咨詢(xún)、施工、運行管理全過(guò)程管理的國際型工程公司。 運營(yíng)管理方面我國與發(fā)達國家比較差距較大，主要表現在人工較多，自動(dòng)化、信息化水平較低，國外先進(jìn)國家每公里地鐵管理人員在50人以下，而我國則要使用100-300人。 受大鐵路檢修工藝思路的影響，使車(chē)輛段與檢修工藝設計落后，車(chē)輛段工藝流程不合理、確定的工藝、設備往往不能滿(mǎn)足要求，造成浪費。 在新型交通系統方面，世界各國根據城市特點(diǎn)已開(kāi)發(fā)了輪軌系統、直線(xiàn)電機系統、跨座式單軌系統、無(wú)人駕駛新交通、磁懸浮系統、空中客車(chē)等制式，并在城市交通中占有一定比例，而我國的城市軌道交通系統制式仍以大運量的輪軌交通為主，需要開(kāi)展相關(guān)新技術(shù)的研發(fā)。

1.3經(jīng)濟水平 城市軌道交通的建設承擔了大量的客流，在城市的公共交通中發(fā)揮了重要作用，有的城市隨著(zhù)運營(yíng)里程的增加與延續，軌道交通網(wǎng)已初具規模，公共交通運量的比重大幅增加。另外，城市軌道交通的建設與發(fā)展，拉動(dòng)了內需，使土地增值，促進(jìn)了沿線(xiàn)的開(kāi)發(fā)，加快了城市總體規劃的實(shí)施，促進(jìn)了城市的發(fā)展。 促進(jìn)城市軌道交通發(fā)展，有兩個(gè)途徑，其一為降低造價(jià)；其二為提高經(jīng)濟和社會(huì )效益水平。 城市軌道交通是一個(gè)規模大、造價(jià)高、技術(shù)復雜的系統工程。工程投資動(dòng)輒幾十個(gè)已甚至上百個(gè)億。據統計資料顯示，在總投資的工程費（包括建筑工程費、安裝工程費、設備及工器具購置費、預備費等）、車(chē)輛購置費、其他費用、借款利息中，工程費約占工程總投資的60%-70%，車(chē)輛購置費約占工程總投資的10%-18%，其他費用約占工程總投資的10%-18%，借款利息約占工程總投資的4%-8%。降低工程費是降低地鐵造價(jià)的主要手段，通過(guò)合理規模的確定、結構形式及施工方法的優(yōu)化等措施降低土建費用，通過(guò)設備國產(chǎn)化降低設備費用。軌道交通的投資控制由于各有關(guān)單位較為重視，已初步取得了較好的效果。 另外，由于城市軌道交通所帶有的很強的社會(huì )公益性，巨額的投資多由政府負擔或籌措，在市場(chǎng)化等方面還應進(jìn)行探索。

1.4技術(shù)交流及技術(shù)標準 城市軌道交通的建設引起國家和各地方政府及相關(guān)主管部門(mén)的重視。有相當多的設計、施工、車(chē)輛、設備制造企業(yè)和科研單位、院校積極參與地鐵和城市軌道交通的建設。已有國外的咨詢(xún)公司和一些設計施工企業(yè)開(kāi)始參與和關(guān)注我國的地鐵、城市軌道交通事業(yè)。大量國內外交流和國外技術(shù)考察推動(dòng)我國地鐵、城市軌道交通建設的發(fā)展。國外先進(jìn)的車(chē)輛設備和設計施工技術(shù)的引進(jìn)推動(dòng)了城市軌道交通技術(shù)的不斷提高。 到目前為止，建設部組織編寫(xiě)了《城市快速軌道交通工程項目建設標準》、《地鐵設計規范》、《地下鐵道工程施工及驗收規范》、《地下鐵道、輕軌交通巖土工程勘察規范》、《地下鐵道、輕軌交通巖土工程測量規范》已批準實(shí)施，使我國地鐵、城市軌道交通的設計、施工、勘察測量納入規范化、標準化建設的軌道。

2 技術(shù)發(fā)展趨勢 2.1 技術(shù)發(fā)展特點(diǎn) 綜上所述，目前我國城市軌道交通的發(fā)展突出顯示以下特點(diǎn)： 1) 由最初的一個(gè)城市發(fā)展成20多個(gè)城市同時(shí)建設，引發(fā)出對統一建設標準的需求； 2) 由一個(gè)城市的一條線(xiàn)發(fā)展成網(wǎng)絡(luò )的多條線(xiàn)，引發(fā)網(wǎng)絡(luò )化帶來(lái)的規劃、客流預測、綜合經(jīng)濟評價(jià)、樞紐換乘等技術(shù)問(wèn)題； 3) 由單一的傳統輪軌模式發(fā)展成多種制式并存，目前已在建和準備實(shí)施的制式已達6種：大運量地鐵、中運量輕軌、跨座式單軌、城際快速鐵路、磁懸浮、直線(xiàn)電機系統等，引發(fā)出對新型交通方式的成套技術(shù)研究需求。

2.2大運量、中運量、市郊線(xiàn)多種形式并存，軌道交通發(fā)展呈多樣化 從上節的統計分析可以看出，目前的城市軌道交通發(fā)展已呈多樣化發(fā)展趨勢，尤其是城際軌道交通線(xiàn)和市郊線(xiàn)的建設越來(lái)越多。 我國首條城際軌道交通線(xiàn)為廣州到佛山的廣佛線(xiàn)，線(xiàn)路總長(cháng)約34公里，貫穿佛山、南海及廣州市區的中腹地帶，速度超過(guò)120公里/小時(shí)。它的建設是綜合考慮區域發(fā)展戰略需求和整個(gè)路網(wǎng)的協(xié)調性與匹配性的基礎上進(jìn)行的功能定位，即解決佛山組團中心與廣州的交通需求為重點(diǎn)，并兼顧各組團內的交通，以城際交通功能為主，城市軌道交通為輔。廣佛線(xiàn)預期實(shí)現的主要戰略目標是：?jiǎn)?dòng)和完善區域立體化交通體系建設、實(shí)現資源共享；實(shí)現廣佛都市區協(xié)調發(fā)展戰略；增加區域性城市集聚效應，加快城市化發(fā)展進(jìn)程。廣佛城際軌道交通線(xiàn)在某種程度上已脫離了一般意義上的城市軌道交通的功能定位，由于它在珠三角區域城際快速軌道交通路網(wǎng)中的核心作用，作為國內第一條城際軌道交通線(xiàn)，其規劃與建設的經(jīng)驗，對后續城際軌道網(wǎng)的建設，具有一定的借鑒意義。珠三角城際軌道交通規劃建設線(xiàn)路長(cháng)度將達一千多公里。 目前長(cháng)江三角洲區域、大京津地區等也正在籌劃城際軌道交通線(xiàn)。 除城際軌道交通線(xiàn)外，市郊鐵路系統也逐步開(kāi)始建設。如北京正在構建的城市軌道交通網(wǎng)絡(luò )，包括連接市區與郊區的（L線(xiàn)）昌平線(xiàn)、良鄉線(xiàn)、順義線(xiàn)、亦莊線(xiàn)等將達160公里。

2.3新型城市軌道交通系統開(kāi)展研發(fā) 1） 直線(xiàn)電機系統 2003年，隨著(zhù)廣州地鐵4號線(xiàn)及北京首都機場(chǎng)線(xiàn)方案的論證，直線(xiàn)電機系統逐漸引起各方的關(guān)注。根據廣州市城市軌道交通建設規劃，其中4號線(xiàn)、5號線(xiàn)、6號線(xiàn)、7號線(xiàn)將采用直線(xiàn)電機系統，至2010年，總長(cháng)將達到107公里。 2）跨座式單軌系統 跨座式單軌系統最多應用于日本，目前馬來(lái)西亞、澳大利亞、美國也有應用。在我國首次引進(jìn)的跨座式單軌交通方式是重慶市。具有占地面積小、爬坡能力強（60‰）、轉彎半徑?。≧=100），可以因地制宜，穿遂道、爬高坡、沿著(zhù)江岸翻山越嶺運行，非常適應山城的特殊地形。單軌系統采用低噪聲和低振動(dòng)設備，車(chē)輪為充氣體橡膠輪胎，運行時(shí)噪聲遠遠低于城區交通干線(xiàn)噪聲平均聲級75.8分貝。 直線(xiàn)電機系統和跨座式單軌系統都屬于中運量系統（單向高峰小時(shí)2萬(wàn)人），因其具有曲線(xiàn)半徑小、爬坡大、噪音小、造價(jià)低的特點(diǎn)，在國內具有一定的推廣應用前景。 3）快速輪軌系統 因長(cháng)三角、珠三角及京津塘地區區域快速交通網(wǎng)正在籌劃建設，則速度大于120公里/小時(shí)的快速輪軌系統的研發(fā)勢在必行。

3城市軌道交通技術(shù)發(fā)展策略 3.1 加強宏觀(guān)領(lǐng)導和管理，構建城市軌道交通產(chǎn)業(yè) 目前我國正處于城市軌道交通的建設高潮期，是世界上最大的城市軌道交通建設市場(chǎng)，已初步形成了城市軌道交通產(chǎn)業(yè)，加強宏觀(guān)的領(lǐng)導和管理，促進(jìn)和引導其健康高速地發(fā)展，勢在必行。在產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面，建議成立國家級的協(xié)調機構，重點(diǎn)解決： 1) 制定我國大城市軌道交通系統的發(fā)展戰略、發(fā)展規劃及實(shí)施計劃； 2) 制定我國大城市軌道交通發(fā)展戰略的相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策、技術(shù)政策、建設標準。 3) 制定城市軌道交通系統的相關(guān)產(chǎn)業(yè)投融資政策，指導建設資金的籌措、管理和使用。 4) 制定相關(guān)的法規，保證城市軌道交通系統建設事業(yè)的快速、有序、健康的發(fā)展。 5) 依法規范業(yè)主行為，加強對城市軌道交通建設標準和工程質(zhì)量的監督和管理。 6) 負責城市軌道交通設備國產(chǎn)化的工作及監督、檢查。 7) 協(xié)調城市軌道交通發(fā)展中的重大問(wèn)題。 8) 加強產(chǎn)業(yè)服務(wù)，發(fā)揮行業(yè)組織作用。

3.2構建綜合交通體系，實(shí)施網(wǎng)絡(luò )規劃 1) 建立城市綜合交通一體化規劃體系，建設市郊鐵路、地鐵、輕軌及小運量的有軌電車(chē)網(wǎng)絡(luò )組成的軌道客運系統，改善城市中心區的交通服務(wù)，同時(shí)為市區邊緣集團和郊區新城的開(kāi)發(fā)建設提供強有力的交通支持，并同步實(shí)施軌道交通與其它交通方式方便快捷的銜接換乘。 2) 規劃應考慮地下、地上、長(cháng)途、短途、高速、低速、汽車(chē)、火車(chē)等多種交通工具的立體接駁、平行換乘以及加強交通樞紐的規劃設計工作。城市交通網(wǎng)絡(luò )規劃和土地資源的綜合開(kāi)發(fā)利用，形成一個(gè)地上、地下統一規劃建設的城市發(fā)展模式，最有效的利用資源，充分發(fā)揮城市軌道交通在城市建設中的輻射和帶動(dòng)作用。

3.3 促進(jìn)技術(shù)研發(fā)，提高產(chǎn)業(yè)水平 開(kāi)展城市快速軌道交通及新型交通系統成套技術(shù)的研究，提升我國城市軌道交通的整體技術(shù)水平，完成本行業(yè)的技術(shù)跨越，打破國外的技術(shù)壟斷，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。 技術(shù)研發(fā)的總體目標是：提升軌道交通的整體建造及技術(shù)裝備水平；形成標準化、模塊化的系統模式體系及標準體系；實(shí)現城市軌道交通智能化、信息化及無(wú)人駕駛衛星定位控制；建立一整套高度智能化的事故防范預警系統和應急疏散系統；建立多數據源的城市軌道交通三維數據庫；建立便捷、安全、環(huán)保、節能、低維護的新型交通體系，使城市軌道交通成為城市交通的骨干方式，并帶動(dòng)相關(guān)經(jīng)濟及產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 其主要研究?jì)热莅ǎ?1、大城市軌道交通規劃、建設與運營(yíng)重大技術(shù)研究 1) 大城市軌道交通網(wǎng)絡(luò )規劃研究； 2) 標準化、模塊化系統及標準體系研究。如車(chē)站的標準化和模塊化研究的內容集中在車(chē)站的組成內容、車(chē)站設計理念、車(chē)站合理規模、新型施工建造技術(shù)研究等； 3) 城市軌道交通運營(yíng)及乘客信息管理技術(shù)； 2、新型軌道交通制式及關(guān)鍵技術(shù)研究 開(kāi)展環(huán)保、安全、節能、經(jīng)濟的新型城市軌道交通系統研究，提升城市軌道交通的整體技術(shù)水平，建立成套的城市軌道交通體系，重點(diǎn)研究： 1) 直線(xiàn)電機成套技術(shù)系統； 2) 導向式軌道交通新技術(shù)； 主要研究?jì)热莅ㄜ?chē)輛、軌道結構、電機、感應軌、供電軌、供電和配電、列車(chē)自動(dòng)控制、通信、自動(dòng)檢票系統、站臺屏蔽門(mén)、運營(yíng)、養護維修等內容的匹配與系統集成及關(guān)鍵技術(shù)與設備研究。 3、軌道交通重大裝備關(guān)鍵技術(shù)研究 重點(diǎn)研究施工裝備技術(shù)和運營(yíng)裝備技術(shù)。包括新型車(chē)輛制造技術(shù)；列車(chē)自動(dòng)化控制技術(shù)；先進(jìn)的施工方法及裝備研究；新型軌道交通運營(yíng)管理裝備研究等。 4、城市軌道交通安全保障體系研究 綜合研究具有高度智能化、集成化的快速反應事故防范預警系統和安全疏散、救援系統，保證軌道交通乘客安全。并能對突發(fā)的事故，尤其是恐怖性事故提供緊急疏散預案。 5、城市軌道交通環(huán)境控制研究 城市軌道交通必須與周?chē)h(huán)境融為一體，相互協(xié)調，甚至提升當地環(huán)境的品位，以促進(jìn)城市的可持續發(fā)展。環(huán)境控制研究主要包括地下車(chē)站與周?chē)h(huán)境的協(xié)調、高架及地面線(xiàn)景觀(guān)、環(huán)境影響及控制對策等。 6、城市軌道交通建設投融資體制研究 構建多元化投資主體，拓寬多種投資渠道，研究探索多樣化的融資方式，為城市快速軌道交通跨越式發(fā)展提供可靠的財力支持。

3.4發(fā)展多層次的城市軌道交通 根據功能、運量、經(jīng)濟實(shí)力、城市環(huán)境特點(diǎn)，確定線(xiàn)路的功能定位，選擇不同的城市軌道交通制式，發(fā)展多層次的城市軌道交通。

3.5 進(jìn)一步實(shí)施設備和國產(chǎn)化政策，提升技術(shù)裝備水平 進(jìn)一步推進(jìn)設備國產(chǎn)化政策，開(kāi)展技術(shù)研發(fā)，解決城市軌道交通系統的國產(chǎn)車(chē)輛、設備、信號等的可靠性和先進(jìn)性。在重視整車(chē)設備國產(chǎn)化的同時(shí)，采取合資、合作方式逐步開(kāi)發(fā)研制關(guān)鍵零部件，擴大國產(chǎn)化比例，同時(shí)注意開(kāi)發(fā)易損易耗備品及耗材的研制工作，以保證設備的正常運行。建立國家城市軌道交通車(chē)輛、設備國產(chǎn)化基地，建立國家實(shí)驗室，參與國際競爭，打入國際市場(chǎng)。

總之，未來(lái)城市軌道交通的發(fā)展，要靠全體業(yè)內人士的努力。不久的將來(lái)，標準化、模塊化的系統模式體系；智能化、信息化的無(wú)人駕駛衛星定位控制系統；智能化的事故防范預警系統和應急疏散系統；便捷、安全、環(huán)保、節能、低維護的新型交通體系都將實(shí)現，城市軌道交通無(wú)可爭辯地成為城市交通的骨干方式。