城市轨道交通种类简介

城市轨道交通发展不但呈现速度快、数量多，而且呈现类型多样化、设施更先进、管理更科学、整体效益更佳的趋势，随着城市发展与城市化进程的发展，轨道交通的地位与作用正被重新估量。

1.按基本技术特征分类

根据轨道交通系统基础技术特征的不同，城市轨道交通系统主要有市郊铁路、有轨电车、地下铁道、轻轨铁路、独轨系统、磁悬浮系统和自动导向系统等。

（1）市郊铁路

市郊铁路是指把城市市区与郊区，尤其是远郊区联系起来的城市轨道交通系统。它们极大地扩展了城市的空间，降低了城市中心区的人口密度，减缓了地铁拥挤的程度，提高了都市的生活质量。这些城市，地铁的长度往往不是很长，也就是200～400 km，但是却拥有着上千甚至几千km的市郊铁路。坐上市郊铁路，30分钟左右可以到达市中心的某个换乘站，再转乘地铁，十几分钟就可以顺利到达办公室。下班以后，坐着市郊铁路回家，又能远离市中心的高房价与喧嚣。

图1.2　北京市郊线路

图1.3　京津城际铁路

铁路参与城市交通建设在我国有着优良传统。我国市郊铁路的建设起步较早，北京、天津、上海、南京、武汉、郑州、重庆、沈阳、哈尔滨等大城市都开行有市郊铁路列车，而且在20世纪80年代之前承担了一定的客运量，为城市和郊区居民的上下班提供了便利。只是随着我国城市经济迅速发展，特别是公路交通的快速发展，市郊铁路的优势越来越弱，站点与城市交通衔接不紧密，加之车次少、间隔大，车况较差，使人们感到了乘坐的不便。目前多数市郊铁路列车主要为通勤的铁路职工及其家属服务，已丢失了应有的客运市场。

而如今，随着城市规模的扩大，城市中心环境容量饱和，地价上升，致使人口不断向郊区的乡镇扩散。那些相对独立的卫星城镇与中心城市间存在着巨大的潜在客运市场，这为市郊铁路重新发展客运业务提供了契机。由于郊区客流量小，不宜采用地铁、轻轨等轨道交通所采用的高密度运作经营模式，而应运行小密度的市郊列车，这也是铁路参与城市轨道交通建设和运营的机遇。市郊铁路联系着大城市外围的卫星城镇，反过来又影响着卫星城镇的布局。与此同时，铁路运输能力大、旅行速度快，而且投资省、见效快，工程费只相当于高架线的1/2、地铁的1/5，环境污染和能耗又较低，因此非常符合城市可持续发展的目标。

奥运前夕，北京开通了从北京北站到西北新城延庆站的S2线市郊铁路。该铁路既方便了市民出行，又使得国内外游客能快捷地前往八达岭长城等景区游览，还能带动首都西北部地区社会经济的快速发展。据悉，除S2线之外，北京在2020年前还将建设通往门头沟、密云、大兴、房山等地的5条市郊铁路，形成市郊铁路网。

城市群的城际列车也可算作市郊铁路的一种。我国京津冀、长三角、珠三角等城市分布密集区域由于经济的快速发展，城市之间的联系更加紧密，来往非常频繁。城市的市郊铁路已经相互交融连接，形成了城际轨道交通系统，甚至修建专用的城际高速列车线路。运营管理公交化，极大地方便了城市之间的交流交往。甚至出现了家住A城市，上班B城市的情况，城市之间的分界已经变得愈加模糊，形成了共依存的城市群。

2016年6月，苏昆沪市域快线（S1线）初步规划出炉。全长约71.3 km，可与上海轨交11号线花桥站对接换乘。

图1.4　苏昆沪市域快线（S1线）

东莞地铁规划中4号线增加4号线支线，衔接深圳城市轨道4号线。

国际上，拿东京来说，其地铁总长约为301 km，但是其JR等市郊铁路，在东京通勤区内总长有2 300余km，出东京的5个方向，都修了4线电气化铁路；巴黎地铁长度214 km，而市郊铁路RER（Réseau Express Régional）长度587 km，设站246座，日客运量逾214万人次，法兰西岛区域铁路1 280 km，设站385座，日客流168万人次；德国柏林S-bahn，市郊铁路，长331 km，设站166座，日客流超过106万人次，在S-bahn的列车上，几乎每人手里都捧着一本书，成为一道独特的风景线；纽约市，每天乘坐市郊铁路——大都会北方铁路和长岛铁路来上班的旅客超过500万人。

（2）有轨电车

有轨电车是一个由电力牵引、轮轨导向、单车或多车铰接运行在城市路面线路上的低运量城市轨道交通系统。

有轨电车亦称路面电车或简称电车，属轻铁的一种（以电力推动的列车，亦称为电车）。但通常全在街道上行走，列车只有单节，最多亦不过三节。另外，某些在市区的轨道上运行的缆车亦可算作路面电车的一种。由于电车以电力推动，车辆不会排放废气，因而是一种无污染的环保交通工具。

图1.5　珠江三角洲地区城际轨道交通同城化规划初步方案构想

图1.6　奥地利有轨电车

图1.7　苏黎世有轨电车

路面电车在20世纪初的欧洲、美洲、大洋洲和亚洲的一些城市风行一时。随着私家汽车、公共汽车及其他路面交通在20世纪50年代起的普及，不少路面电车系统于20世纪中叶陆续拆卸。路面电车网络在北美、法国、英国、西班牙等地几乎完全消失。但在瑞士、德国、波兰、奥地利、意大利、比利时、荷兰、日本及东欧等国，路面电车网络仍然保养良好，或者被继续现代化。

中国大陆最早的有轨电车出现于北京，时间是1899年，由德国西门子公司修建，连接郊区的马家堡火车站与永定门。1904年香港开通有轨电车，此后设有租界或成为通商口岸的各个中国城市相继开通有轨电车，天津、上海先后于1906年、1908年开通。日本和俄国相继在大连、哈尔滨、长春、沈阳、抚顺开通有轨电车线路。北京的市内有轨电车在1924年开通。20世纪20年代，南京曾修建市内窄轨火车线路。

（3）地下铁道（地铁，Metro Rail Transit）

地铁泛指高峰时单向客运量在3万～7万人次/h左右的大容量、以地下运行为主的城市轨道交通系统。简称地铁，亦称为地下铁。地铁狭义上专指在地下运行为主的城市铁路系统或捷运系统；但广义上，由于许多此类的系统为了配合修筑的环境，可能也会有地面化的路段存在，因此通常涵盖了各种地下与地面上的高密度交通运输系统。有地下、地面和高架三种形式。

地铁的建设需要大量用户来证明隧道开挖的可行性。因此，50万人口以下的城市很少能建地铁。苏联曾有一项政策，城市只有达到100万人口以上才能建地铁。

图1.8　上海早期中门型有轨电车

图1.9　大连新型有轨电车

世界上首条地下铁路系统是在1863年开通的伦敦大都会铁路（Metropolitan Railway），是为了解决当时伦敦的交通堵塞问题而建。当时电力尚未普及，所以即使是地下铁路也只能用蒸汽机车。由于机车释放出的废气对人体有害，所以当时的隧道每隔一段距离便要有和地面打通的通风槽。到了1870年，伦敦开办了第一条客运的钻挖式地铁，在伦敦塔附近越过泰晤士河。但这条铁路并不算成功，在数月后便关闭。现存最早的钻挖式地下铁路则在1890年开通，亦位于伦敦，连接市中心与南部地区。最初铁路的建造者计划使用类似缆车的推动方法，但最后用了电力机车，使其成为第一条电动地下铁。早期在伦敦市内开通的地下铁亦于1906年全数电气化。

中国第一条地铁线路始建于1965年7月1日，1969年10月1日建成通车，使北京成为中国第一个拥有地铁的城市。

（4）轻轨铁路（Light Rail Transit）

轻轨泛指高峰时单向客运量在1万～3万人次/h的中等客运量轨道交通系统。因其车辆轴重较轻和对轨道施加的载荷轻而得名。轻轨交通车辆轴重较轻，施加在轨道上的荷载相对于市郊铁路或地铁的荷载来说比较轻，故称轻轨。它是一种介于有轨电车和地铁之间的中运量的轨道交通工具。

图1.10　旧式北京地铁

图1.11　新式北京地铁

图1.12　广州地铁

图1.13　上海轨道交通3号线线路

轻轨可分为两类：车型和轨道结构类似地铁，运量较地铁略小的轻轨交通称为准地铁；另一类为运量比公共汽车略大，在地面行驶，路权可以共用的新型有轨电车。

图1.14　大连轻轨

图1.15　日本轻轨

轻轨系统的雏形是城市有轨电车，后者由于与道路交通间的冲突而被淘汰和改造为与道路交通具有一定程度隔离的轻轨系统。一般而言，轻轨要求有至少40%的股道与道路完全隔离，以避免拥挤，这也是它区别于有轨电车之处。轻轨运输系统可以在地面、地下或高架建设，其最大运送能力根据列车编组确定，每列车2节编组时每小时单向能力可达13 500人。

轻轨与地铁区别：划分两者区别的依据是所选用列车的规格。按照国际标准，城市轨道交通列车可分为A、B、C三种型号，分别对应3 m、2.8 m、2.6 m的列车宽度。凡是选用A型或B型列车的轨道交通线路称为地铁，采用5～8节编组列车；选用C型列车的轨道交通线路称为轻轨（上海轨道交通8号线除外），采用2～4节编组列车，列车的车型和编组决定了车轴重量和站台长度。在我国的规范中是指，轴重相对较轻，单方向输送能力在1万～3万人次的轨道交通系统，称为轻轨；每小时客运量3万～8万人次的轨道交通系统，称为地铁。以重庆为例：重庆轻轨（单轨）和重庆地铁都是重庆轨道交通的重要组成部分，在重庆目前运营和动工的四条轨道交通线路中一号线（重庆地铁一号线）和六号线（重庆地铁六号线）是地铁，二号线和三号线是单轨（俗称轻轨），重庆轻轨即指重庆轨道交通二号线和三号线。二号线一期工程投资概算35.51亿元，建设工期4年半，于2004年建成通车。二期工程设4座高架车站，1座车场，于2005年建成通车。

图1.16　上海轨道交通6号线（轻轨）

图1.17　重庆轻轨

（5）独轨系统

独轨铁道是指车辆在一根轨道上运行的一种城市轨道交通系统。独轨系统又称单轨系统，是种全线高架的轨道交通系统，其基础结构是架空的T形或I形轨导梁，同时起承载、导向和稳定作用，占用空间小，可以适应急弯及大坡度，其投资小于地铁系统。独轨系统可分为跨座式和悬挂式两种：车辆由若干节车厢组成，在轨道梁上部行驶的称为跨座式独轨交通，在轨道梁下部行驶的称为悬挂式独轨交通。独轨交通的运送能力在5 000～2万人/h，运送速度在30～40 km/h。

图1.18　跨座式独轨系统

1820年，英国在伦敦北部建成世界上最早的一条用于货物运输的独轨铁路。1901年，法国伍珀塔尔市在巴门和埃尔伯费尔德间，建造用于客运的独轨铁路。

1964年，日本在东京建成了一条13 km的跨座型单轨系统，即东京的滨松町—羽田机场间的系统；1970年又开通了大船—湘南江之岛间的悬挂式单轨系统。

图1.19　悬挂式独轨系统

（6）磁悬浮系统

磁悬浮交通系统是指一种非粘着、用直线电机驱动列车运行的新型轨道交通系统。磁悬浮列车是一种采用无接触的电磁悬浮、导向和驱动系统的磁悬浮高速列车系统。它的时速可达到500 km以上，是当今世界最快的地面客运交通工具，有速度快、爬坡能力强、能耗低、运行时噪声小、安全舒适、不燃油、污染少等优点。并且它采用高架方式，占用的耕地很少。磁悬浮列车意味着这些火车利用磁的基本原理悬浮在导轨上来代替旧的钢轮和轨道列车。磁悬浮技术利用电磁力将整个列车车厢托起，摆脱了讨厌的摩擦力和令人不快的锵锵声，实现与地面无接触、无燃料的快速“飞行”。

根据吸引力和排斥力的基本原理，国际上磁悬浮列车有两个发展方向。一个是以德国为代表的常规磁铁吸引式悬浮系统——EMS系统，利用常规的电磁铁与一般铁性物质相吸引的基本原理，把列车吸引上来，悬空运行，悬浮的气隙较小，一般为10 mm左右。常导型高速磁悬浮列车的速度可达每小时400～500 km，适合于城市间的长距离快速运输；另一个是以日本的为代表的排斥式悬浮系统—EDS系统，它使用超导的磁悬浮原理，使车轮和钢轨之间产生排斥力，使列车悬空运行，这种磁悬浮列车的悬浮气隙较大，一般为100 mm左右，速度可达每小时500 km以上。这两个国家都坚定地认为自己国家的系统是最好的，都在把各自的技术推向实用化阶段。

图1.20　磁悬浮列车

2001年8月，中国第一辆国产磁悬浮客车在长春客车厂竣工下线，这标志着我国继德国和日本之后，成为第三个掌握磁悬浮客车技术的国家。上海磁悬浮列车设计时速为430 km/h，实际时速约380 km/h，转弯处半径达8 000 m，肉眼观察几乎是一条直线，最小的半径也达1 300 m，乘客不会有不适感。轨道全线两边50 m范围内装有目前国际上最先进的隔离装置。磁悬浮列车的车窗是减速玻璃，乘客可以更好地观赏窗外的风景。

图1.21　上海磁悬浮

磁悬浮列车分为高速和中低速两种类型。一般认为，高速磁悬浮适合远距离交通，而中低速磁悬浮适合近距离交通，特别是城市轨道交通。中低速磁悬浮具有环保、噪音低、无辐射、安全性高、转弯半径小、建设成本低等优点。其中爬坡能力尤其突出，可达到70‰的水平，而且对地面震动影响较轻，更加适合在城市复杂线路运行，并可大幅降低线路建设拆迁成本。2014年8月，中国中低速磁悬浮列车技术在常州实现新突破：西南交通大学牵引动力国家重点实验室与西南交大常州轨道交通研究院联手，自主研制出时速可达140 km的磁悬浮列车车架。2016年5月6日，中国首条拥有完全自主知识产权的中低速磁浮铁路在长沙开通运营。该线全长18.55 km，连接高铁长沙南站和黄花机场，设计时速为100 km/h。

（7）自动导向系统（Automatic Guideway Transit，AGT）

自动导向系统是一种通过专用轨道引导列车运行的新型无人驾驶轨道交通系统。自动导向系统轨道采用混凝土道床、车辆采用橡胶轮胎，有一组导向轮引导车辆运行，列车运行自动控制，可实现无人驾驶，自动化程度较高，适用于城市机场专用线或城市中客流相对集中的点对点运送乘客，必要时，中间可设少量停车站。

2.按路权及列车运行控制方式分类

城市轨道交通主要有以下三种类型：

图1.22　中国首条中低速磁悬浮列车

图1.23　自动导向系统

（1）路权专用、按信号指挥运行

该类型轨道交通线路与其他城市交通线路没有平面交叉，路权专用。由于路权专用及按信号指挥运行，行车安全性好，行车速度也高。属于该种类型的轨道交通系统有市郊铁路、地铁、高技术标准的轻轨、单轨和自动导向交通等。

（2）路权专用、按可视距离间隔运行

该类型轨道交通线路与其他城市交通线路没有平面交叉，路权专用。行车安全性较好，但由于不设信号、按可视距离间隔运行，行车速度稍低。属于该种类型的轨道交通系统主要是中等技术标准的轻轨。

（3）路权共用、按可视距离间隔运行

该类型轨道交通线路允许其他车辆和行人占用，与其他城市交通线路有平面交叉，交叉口设置信号进行控制，其余线路段按可视距离间隔运行、行车安全稍差，行车速度较低。属于该种类型的轨道交通系统主要是低技术标准的轻轨。

3.按高峰小时单向运输能力分类

城市轨道交通主要有以下3种类型：

（1）大运量轨道交通系统

该类型轨道交通系统的高峰小时单向运输能力为30 000人以上，属于该种类型的轨道交通系统主要有重型地铁和轻型地铁。

（2）中运量轨道交通系统

该类型轨道交通系统的高峰小时单向运输能力为15 000～30 000人，属于该种类型的轨道交通系统主要有微型地铁、高技术标准的轻轨和单轨。

（3）小运量轨道交通系统

该类型轨道交通系统的高峰小时单向运输能力为5 000～15 000人，属于该种类型的轨道交通系统主要有低技术标准的轻轨和自动导向交通。

应当强调，以上对城市轨道交通系统的分类并不是绝对的。事实上，在某些类型的轨道交通系统之间并没有明确的、清晰的界限，这就可以解释为什么在不同的技术文献资料中有时存在将同一轨道交通系统归入不同的轨道交通类型的情况。此外，决定轨道交通系统高峰小时单向运输能力的基本参数是列车间隔时间、车辆定员和列车编组数等。通常是根据这些参数的常用取值来决定某个轨道交通系统应纳入何种运能类型，但由于这些参数的取值并不是唯一的，因而上面所提出的按运能分类也是有条件的。