淺談城市軌道交通技術(shù)發(fā)展戰略

[摘要]：未來(lái)二十年，我國的城市軌道建設將處于規?？涨暗钠?，制定合理的、適合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)展規劃戰略之“大城市綜合交通發(fā)展規劃戰略”的編寫(xiě)，通過(guò)對我國城市軌道交通發(fā)展現狀的調查與，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

前言 發(fā)展城市軌道交通是解決大城市交通的重要手段。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)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，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，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。 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，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于日本，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)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。 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，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)及產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 其主要研究包括： 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。