摘 要:结合城际轨道交通的特点,文章对比分析了轮轨、磁浮制式运用于城际轨道交通的差异,认为城际轨道交通不宜采用磁悬浮制式。
关键词:城际轨道交通 轮轨 磁悬浮
1 问题的提出 磁浮铁路脱离了轮轨系统的传统概念,将陆上有接触交通系统改变为无接触交通系统。这一构想由德国人赫而曼·肯佩尔于 1922 年首先提出,历经漫长的研究、试验,目前全世界建成的有德国埃娒斯兰 31.5km、日本山
梨 18.4km 和中国上海 30km 试验线。速度高是磁悬浮铁路最突出标志,常导磁悬浮可达 400~500km/h,超导磁悬浮可达 500~600km/h。我国对磁浮运输系统的研究始于 1990 年京沪高速铁路采用轮轨或磁浮的学术争鸣,在珠三角、长三角城际轨道交通研究中,也对广深港、宁沪杭磁浮城际线进行过规划论证。经过多年的争议、论证,京沪高速铁路不宜采用磁浮制式已基本定论,那么磁悬浮铁路能否运用于城际轨道交通线上呢?以下结合城际轨道交通的特点,从服务功能、运输适应性等方面分析对比轮轨制式与磁浮制式的差异,探讨磁悬浮铁路在城际轨道交通领域运用的可行性。
2 磁悬浮铁路的局限性分析2.1 设计理念不同 城际轨道交通是不同于一般客货共线铁路,也不同于高速客运专线铁路,与城市轨道交通(轻轨、地铁)也有明显差异的一种新型的轨道交通运输方式。是城市化发展水平高地区的基础交通设施,是体现以人为本,方便沿线各个城市、主要中心城镇、城市组团、次中心城镇之间旅客出行的公交化服务设施。由于轮轨与磁浮制式的差异,必然导致设计理念的不同。城际轮轨线是在突出体现城际交通的特点,充分考虑与城市的融入性、系统性前提下确定合适的建设标准及规模;而城际磁浮线是在突出体现高速度、高标准前提下,尽量考虑与城际交通特征的适应性。2.2 车站设置少,兼顾客流面小 车站设置与速度目标值息息相关。城际轨道交通速度目标值的选择除了要考虑时间目标值的要求、工程投资、对客流的吸引力等因素外,更要重的考虑车站间隔与运行速度的适应性。按列车从启动-目标速度-停止的走行距离以及列车在区段以目标速度运行距离不小于 80%的经济比计算,轮轨列车选用速度目标值 120km/h,则车站间距不宜小于 3.3km;140km/h 则不小于5.3km,160km/h 则不小于 9.5km。由于城际线为扩大吸引客流,设站较多,因此其站站停列车速度目标值一般不宜超过 160km/h。拟建广珠城际线推荐的是 140km/h,沪宁城际线推荐的是160km/h。磁悬浮铁路若选用较低的速度目标值,因其造价高和不兼容的特性,将与轮轨铁路无比较价值,我国建设磁悬浮商业运营线,其速度目标值不应低于 400km/h,为适应 400km/h 以上速度运行,磁悬浮铁路的车站间距一般认为不宜小于40km。 以沪宁城际为例:在国家磁浮交通工程技术研究中心编制的《长江三角洲地区城际高速磁浮交通网规划研究报告》中建议修建宁沪杭甬磁浮铁路骨干网,最高速度 450km/h,沪宁磁浮城际线从上海虹桥机场至南京,全长约 300km,沿线设虹桥、昆山、苏州、无锡、常州、镇江、南京7 站,平均站间距离 50km。沪宁轮轨城际线从上海铁路站至南京铁路站,全长 300km,设站 30个,平均站间距离 10.3km。沪宁轮轨城际线设站多,基本与沿线客流中心的分布相适应,兼顾客流面广;而磁浮城际线主要承担大城市间客流,难以兼顾沿线中小城镇的客流。2.3 服务频率低 便捷性体现在服务的频率和旅客出行在途时间的长短。轮轨制式的发车频率技术上可以达到 2min 间隔,实际运输组织可以为旅客提供 3~5min 发车频率的服务水平。而磁浮制式的追踪间隔受供电制约长达 10min,上海磁浮线行车间隔为20min。轮轨制式服务频率是磁浮制式的 3~5 倍。2.4 便捷性相对较差、服务范围小 出行时间是旅客选择交通方式的首要因素之一,旅客出行时间包括旅客出家门到铁路车站、换乘及待站时间、铁路线上旅行时间、出铁路车站至目的地时间。轮轨线车站分布密,旅客出行可就近选择城际车站便捷换乘。磁浮制式的优势仅仅体现在可缩短旅客的线上旅行时间,因其车站分布在 40km 以上,且车站难以深入客流中心区,必然增加旅客周转时间。 根据长三角城际线网规划,沪宁城际苏州、无锡间磁浮线设苏州、无锡站,间隔 40km;轮轨线可设 6 站。 若旅客从苏州外跨塘铁路南侧 5km 某地至无锡东铁路南侧 5km 目的地,出行距离 40km,磁浮制式选择苏州、无锡磁浮站换乘,轮轨制式选择外跨塘、无锡东换乘站站停轮轨列车,路面公交旅行速度按 30km/h 考虑,出行总时间分别如下: 磁浮系出行时间=出发地到苏州 24min+苏州候站时间5min+线上旅行时间7min+无锡至目的地 24min=60min,轮轨系出行时间=出发地到外跨塘 10min+外跨塘站时间 1min+线上旅行时间 23min+无锡至目的地 10min=44min 根据以上分析,当旅客出行距离在 30~60km时,仅有磁浮车站 5km 圈内旅客出行便捷性磁浮方式优于轮轨方式;当出行距离在 30km 以内时,乘坐磁浮列车将增加旅客出行旅程磁浮线上多走10km 以上,再换乘地面公交 10km 以上,重复走行且便捷性差,旅客将不会选择磁浮交通。简单推算,城际轨道交通若采用磁浮制式,其服务范围将较轮轨制式减少 50%以上。2.5 票价高 城际轨道交通作为城市群区域的基础交通工具,其公交化服务水平主要体现在服务面广、便捷、便宜等方面。由于磁浮铁路车站设置少、工程造价高,其服务范围将交轮轨铁路减少 50%以上,票价将高出城际轮轨铁路 1 倍以上。对于城际间中短途出行距离尤其是通勤、通学旅客,磁浮出行方式将不是其首要的选择,而这部分旅客正是城际轮轨铁路的主要服务对象。可以认为,磁浮铁路不适宜作为城市群地区提供公交化服务的基础交通设施。2.6 运输适应性差 磁浮列车的编组国外研究均在 8 辆以下,最大可扩至 10 辆尚有待进一步研究,磁浮线路不具备与轮轨列车共线运行的兼容性,一但建成则不便于扩容。轮轨线路可以根据客流需求选择合适的车辆编组,可以考虑与城际客运铁路网的联轨跨线运行,其功能上也具备必要时相邻干线铁路跨线运输的条件,具备路网调节的灵活性。 按照编组辆数及定员标准计算,磁浮线路单向输送能力为 6000 人/小时,城际轮轨单向输送能力可达 20000 人/小时以上,是磁浮线路的 3 倍多。修建城际铁路是面向公共交通的土地开发(TOD),是经济发达地区可持续发展的必然选择,是实现路面交通向轨道交通逐步转移的战略需要。根据沪宁城际客流预测,沪宁通道城际客流高峰小时客流量 2010 年无锡~苏州间超过6000 人次,2020 年镇江~苏州各区段均超过 1万人次,2030 年全线各区段均超过 1 万人次,最大达 1.6 万人次。若修建沪宁城际磁浮铁路,其能力不能满足城际客流高峰小时出行的需求,40~60%的旅客出行将仍然依赖于高速公路运输。显然,城际铁路采用磁浮制式不是公交化服务运输方式的合适选择。2.7 效益差、风险大 技术上的不成熟和投资效益差是磁浮铁路最大的风险。磁浮技术起步最早的德国、日本,也正是基于其风险太大而尚未推广于商业运营。德国建成的 31.5km 试验线,原计划投资 1.5 亿马克,后来包括研究经费在内,竟追加至 7.8 亿马克。柏林—汉堡线 1997 年预算为 89 亿马克,第二年就追加 10%,达到 98 亿马克,1999 年重新核算表明,起码还要增加 30 亿马克,造价昂贵及没有经济效益是导致该工程下马的直接原因。上海磁浮线最高速度 430km/h,每公里造价高达 3亿元左右,根据“863”计划研究,磁浮铁路运用于长大干线,单位造价可望控制在 2 亿元/公里。即便如此,磁浮铁路的投资仍比轮轨铁路高 2 倍左右,而运输能力仅为轮轨铁路的 60%左右,在磁浮铁路未有大幅度降造的有效措施之前,其项目评价将难以可行。
3 城际轨道交通不宜采用磁悬浮制式 磁浮铁路是集多种高新技术于大成的先进技术,速度高,造价高,系统独立性强,运输能力小且不便于扩容,风险大。其制式特点导致其为城际客流服务的功能受到局限,在城际轨道交通上选择磁浮制式不能充分发挥其高速的优势,不能有效地满足城镇间广大旅客经济、便捷、公交化出行的要求。磁悬浮铁路的特点更接近于高速铁路,其服务对象应为中长距离点到点客流,不适宜运用于城际公交运输方式,城际轨道交通不宜采用磁悬浮制式。