日本城市轨道的交通作用

日本城市轨道的交通作用

应日本国际铁路技术合作协会的邀请，城市公共交通研究委员会（gazprom）成员访问日本，全面研究日本城市公共交通技术的发展。现将有关情况作一介绍。1日本地铁agt日本是一个城市人口高度集中的经济发达国家,城市化进程迅速,人口超过100万的大城市就有11座,人口超过30万的中等城市也有50座之多。由于城市人口的显著增加,城市建设规模也在相应扩大,城市交通状况日益恶化也是日本城市的主要问题。在过去20多年中,日本城市致力于发展和完善城市交通网络,使铁路和其他轨道交通系统的建设取得了明显的成效。有些新型的轨道系统已发展到了实用水平,为城市交通的建设提供了最佳组合条件和多种可选方式。日本的城市轨道交通类型很多,由于在技术上保持着可持续发展的优势,因此在许多城市交通体系中发挥了重要的作用,也使得日本国就好似一座轨道交通多样化产品的“博览馆”。目前,日本全国建有地铁的城市共有9座,总计运营里程为721.5km(其中大阪、东京、神户、福冈、横浜和仙台等6座城市巳修建了7条线性电机地铁,线路总长为115.2km,单向最大客运能力可达3.5万人次/h,运营速度为30km/h,最高运行速度可达70km/h。现行铁道轨距为1435mm,供电制式为直流1500V)。各城市地铁建设规模情况见表1。日本全国建有自动导向交通系统(AGT,过去曾称其为“新交通系统”)的城市也有9座,共修建了10条线路,总计运营里程为86.7km,单向最大客运能力可达2.0万人次/h,运营速度为30km/h,最高运行速度可达50~70km/h。供电制式为直流600V或750V。修建单轨交通系统的城市有11座,共修建了16条线路,线路总长度为120.8km(其中跨座型线路10条,运营里程长度93.5km,悬挂型线路6条,运营里程长度27.3km),单向最大客运能力可达2.5万人次/h,运营速度为30km/h,最高运行速度可达60~185km/h。现行标准的轨道梁为3跨预应力砼连续梁(3×30=90m),供电制式为直流750V或1500V。建有街道电车或现代轻轨交通的城市有19座,线路总长度为276km,单向最大客运能力可达1.5万人次/h,运营速度为20km/h,最高运行速度可达40~70km/h。供电制式为直流600V。现行轨距分别为1435mm、1372mm和1067mm三种。另有2座城市正在修建磁悬浮系统。如名古屋爱知县就修建了一条称之为“东部丘陵线”的HSST-100型磁悬浮系统,其线路长度为8.9km(其中隧道部分1.4km;高架部分7.5km,按复线建设),车站9座,日客运需求量30000人次,高峰单向需求量3500人次/h。全程行驶时间约15min,最大运行速度100km/h;列车数量共9列车(每列车由3辆编组)。发车间隔,高峰期6min,非高峰期10min。运行模式为ATO无人驾驶,供电制式为直流1500V。其它还有专用道路公共汽车、客运缆车、架空索道和水上巴士等公共交通方式,广泛分布在全国的城市里,组成了协调有序的城市公共交通网络。2日本的城市交通类型2.1日本城市交通系统的分类2.2日本的城市道路交通(1)城市地下铁路城市市区与市郊的中短途客运服务,采用铁路运输是一种主要的客运模式。以东京和大阪为例,JR线和私营线铁路网络,在城市中心设立终点站,通过环状线路与市郊连接。是城市交通的主力,最大单向客运能力可达8万人次/h,运营速度为60km/h,最高运行速度可达120km/h。由于历史原因,现行铁道轨距为1067mm和1435mm两种,供电制式为直流1500V。(2)日本地铁地铁不仅具有大运量、高速和准时的优越性,还能充分利用有限的城市空间,是解决大气污染、交通堵塞等城市功能问题的重要措施。日本于1927年首次在东京建成地铁,20世纪50年代开始,地铁建设在大城市中积极推进,成为这些城市客运交通的主导力量。单向最大客运能力可达5万人次/h,运营速度为30~60km/h,最高运行速度可达70~120km/h。由于历史原因,现行铁道轨距为1067mm和1435mm两种,供电制式为直流750V或1500V。(3)线性电机地铁线性电机地铁是使用钢制车轮和钢轨作为承重和导向的客运系统,列车的驱动装置采用先进的线性电机技术。线性电机与通常的旋转电机不同,其推进和制动功能是以直线运动代替旋转运动来实现的。其结构原理如同将一台旋转型电机的一部分切开,然后展开成为直线形状,将一次侧线圈(定子)固定在车辆的转向架上,二次侧旋转线圈(转子)固定在轨道床上。当一次侧线圈接通电流后,产生磁场,通过磁力的相互作用,实现车辆的前进和制动。线性电机地铁的主要特征是:由于采用扁平线性电机驱动车辆,与采用旋转电机的地铁车相比,不需要在车厢底板下部设置占据较大空间的复杂驱动装置,可采用较小直径的车轮,实现车辆的低地板化和集约化。在确保与常规地铁车辆相同的使用条件下,使所需隧道截面积大为减少,如常规地铁的园形隧道直径为ϕ5.8m,而线性电机地铁隧道直径只需ϕ4.0~4.3m,使隧道建设成本大为降低。线性电机列车为非粘着力驱动,可实现高加速、减速运行,在坡度为6%~8%的大坡道线路上也可正常行驶。由于其采用了可自行转向的径向转向架,使列车可以在最小曲线半径为50m的弯道上行驶,这些特点扩大了地铁线路规划的自由度,无论在地上、地下或狭窄的街区环境中,均可根据既有条件进行灵活的线路设定。(4)悬挂型单轨交通单轨交通的车辆是承托在一单根轨道梁上行驶的交通工具,由采用橡胶轮胎的车辆以跨座或悬挂的方式在轨道梁上行驶。车体跨座在轨道梁上运行的称之为跨座型单轨交通,车体通过转向架连接而悬挂在轨道梁上运行的称之为悬挂型单轨交通。轨道梁的整体结构十分简单,可采用1~1.5m直径的方柱或圆柱作为支撑,并与轨道梁连成整体结构,支撑立柱可设置在道路的中央分隔带上或两侧绿化带上,占地面积小,可以充分利用原有道路的上空,与地面交通互不干扰。单轨车辆及其行驶状态始终与轨道梁成为一体,消除了脱轨的危险,并可适应强风、大雨及冰雪等恶劣自然条件。单轨车辆不仅可在10%的坡道上运行,还能适应最小曲线半径为30~50m的线路。由于车辆采用橡胶轮胎,在与转向架的空气弹簧配合下,可以获得良好的乘车舒适度。(5)专用无人驾驶车自动导向交通系统,是日本城市轨道交通具有代表性的先进技术。首条客运AGT系统于1981年在神户建成通车,当时称之为“新交通系统”。这种新型的交通方式,是在铁路与公路两大运输模式的基础上发展起来的。其车辆均采用橡胶轮胎,运行在专用的轨道线路上,车轮沿着特制的导向装置行驶,车辆运行和车站管理采用先进的计算机控制,实现了全自动化无人驾驶技术,车站也实现无人管理。可适应于在4%的坡道上和最小曲线半径为50m的线路上运行。由于车辆是以电能为动力,无废气排放等公害。使用橡胶轮胎后,振动和噪声都很小,乘坐十分舒适。(6)日本街道用电概况日本对“轻轨”的定义与欧美及亚洲各国的分类稍有不同,在城市郊区及市区内的街道上,采用混合路面、隔离式轨道或专用轨道的系统称为“街道电车”。只有当采用了现代新技术的车辆所形成的系统,才称之为“轻轨交通”。日本的第一条街道电车于1895年在京都市建成通车,20世纪40年代巳有67座城市建成了街道电车,线路总长度达1840km。在城市中心,街道电车都行驶在道路上,与其他车辆混行,到了城市郊外,则行驶在专用轨道上或道路的一侧。到20世纪80年代,街道电车开始实现现代化,车身内部和外形采用了新颖设计,车辆传动则采用斩波控制和逆变器控制,转向架也设置了空气弹簧和橡胶垫,以及装备有空调的车辆等。(7)高速磁浮列车磁浮列车没有车轮支撑,利用磁力悬浮、由线性电机驱动行驶。由于轨道和车辆不发生接触,没有轮轨磨擦关系,因而噪声很小,也不会产生铁粉和橡胶粉尘。由于车体上的固定模块是与钢轨连成一体的结构,所以不会发生脱轨和翻车等事故。磁浮列车在停车时也可悬浮,能实现平稳起动和停止的高加速、减速性能,可以方便地设定站间距离较短的线路。由于其具有很强的爬坡能力和适应小半径曲线的特点,对于地形起伏、弯道较多的复杂地形,也可进行自由度较大的线路设计。在日本,主要以研制常温电磁力悬浮系统的实用化技术,最初HSST是以200~300km/h的行驶速度为开发目标。目前则将开发重点放在以适用于城市内“客运交通”为对象的HSST-100系统,最高运行速度可达100km/h左右,现己达到了实用化水平。3日本城市轨道交通的技术创新随着世界范围的经济增长和生活水平的提高,许多城市面临着由于显著的人口增加而造成的各种严重问题。日本的城市也不例外,随着人口的膨胀,城市中的汽车迅速增加,使得交通拥挤、空气污染、能源和时间浪费,以及城市许多其他问题也日益突出。许多大城市正在努力发展和完善交通网络,即使目前还没有轨道交通系统的城市,也感到需要在不远的将来建设地铁或其他轨道交通系统。然而,城市轨道交通系统一旦建成,系统结构和路线位置将难以更改。因此对一个城市来说,选择交通系统的工作必须是城市规划的一部分,并且应根据该城市的人口增长、经济发展等预测,进行深入的分析,还要对原有交通系统的路线和市场需求等问题做充分研究后,选择最佳的客运系统方案。以上过程是日本城市客运规划的基础,将保证交通系统的社会效益(实用性),获得该系统运营的高效性和收益性。在日本,城市轨道交通系统的运营部门和供应部门都十分重视技术开发工作。当前技术开发的优先课题是包括城市轨道交通领域内己经高度发展的技术。以及一些在有关工业领域中已确立的应用技术,通常情况下,均要求对总体系统工程的各个技术领域进行全面的研究和开发,重点体现在以下几个方面:即首先改进城市交通车辆的质量,其次是改进城市交通系统的舒适性,第三是改进城市交通系统的安全性,第四则是改进城市交通系统的运营效率。为了实现技术开发成果的总体效应,需要强化技术信息的积累,加强研究开发集团之间的协作,争取公共机构的支持。通过对研究成果的评价,进行系统完善和建立相应技术标准。4城市轨道交通新技术的建设和应用现代化