淺析燈泡線在現(xiàn)代有軌電車中的應(yīng)用

張 會(huì)， 王文紅， 李 凱

(1.北京市工程咨詢公司， 北京 100031； 2.北京城建設(shè)計(jì)發(fā)展集團(tuán)股份有限公司， 北京 100045)

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淺析燈泡線在現(xiàn)代有軌電車中的應(yīng)用

張 會(huì)1， 王文紅2， 李 凱2

(1.北京市工程咨詢公司， 北京 100031； 2.北京城建設(shè)計(jì)發(fā)展集團(tuán)股份有限公司， 北京 100045)

依據(jù)有軌電車靈活、開(kāi)放、以地面敷設(shè)為主及在線路選線、設(shè)計(jì)、運(yùn)營(yíng)階段與地面交通局部段共用路權(quán)等特性，有針對(duì)性地探索路段資源分配、站點(diǎn)設(shè)計(jì)、交叉口控制方案等，特別是交通節(jié)點(diǎn)的組織方式，實(shí)現(xiàn)有軌電車與其他城市交通方式的和諧共存. 根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)得出線路選線中的要點(diǎn)，并嘗試將燈泡線應(yīng)用至線路布設(shè)中，解決車輛的折返問(wèn)題，有效地組織道路交通以減少有軌電車對(duì)道路網(wǎng)及交通節(jié)點(diǎn)的交通影響.

有軌電車； 燈泡線； 線路選線； 單行線； 交通組織

0 引言

20世紀(jì)中后期，現(xiàn)代有軌電車攜科技而歸，以其良好適應(yīng)性和車輛性能為大中小城市提供不同解決方案. 現(xiàn)代有軌電車能充分利用地面資源，緊密的與地面交通相耦合，并能進(jìn)一步延展地鐵的服務(wù)范圍. 其未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)是規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)化、車輛人性化、運(yùn)營(yíng)公交化、供電無(wú)網(wǎng)化. 基于以上發(fā)展趨勢(shì)，國(guó)內(nèi)學(xué)者也展開(kāi)了一系列研究，包括針對(duì)現(xiàn)代有軌電車在我國(guó)的適應(yīng)性分析、線網(wǎng)編制方法、線站設(shè)計(jì)、交叉口配時(shí)方案等規(guī)劃與設(shè)計(jì)方面. 本文針對(duì)有軌電車路面布設(shè)、開(kāi)放靈活、與道路交通局部段共用路權(quán)等特性，論述了現(xiàn)代有軌電車在機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車、行人等常規(guī)城市交通環(huán)境中，開(kāi)展交通一體化選線工作的必要性，尤其是在車輛終點(diǎn)站處的折返問(wèn)題，新增支線的銜接問(wèn)題等，避免其與路網(wǎng)規(guī)劃和交通組織設(shè)計(jì)割裂. 因此，為實(shí)現(xiàn)空間上統(tǒng)籌考慮有軌電車線路與道路交通之間的關(guān)系，本文嘗試將燈泡線應(yīng)用到我國(guó)有軌電車線路布設(shè)和交通組織中，從而使有軌電車充分融入城市，減少車輛折返對(duì)道路交通的影響.

燈泡線(Balloon Loop)又稱單向循環(huán)線，用以供列車掉頭而無(wú)需轉(zhuǎn)軌甚至無(wú)需停車. 在地鐵領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛，利用燈泡線組織可避免車輛調(diào)頭，較單渡線或交叉渡線方面，可減少列車單側(cè)車輪的磨損，使兩邊車輪的磨損程度盡可能達(dá)到平衡，在地鐵1號(hào)線古城、八通線土橋和5號(hào)線太平莊等車輛段均有所應(yīng)用.

燈泡線應(yīng)用在以地面布設(shè)為主的有軌電車領(lǐng)域，可減少車輛折返時(shí)對(duì)道路交通的影響，在香港的筲箕灣電車總站、連接紐約和新澤西的紐新捷運(yùn)之世貿(mào)中心站、瑞士日內(nèi)瓦萬(wàn)國(guó)廣場(chǎng)站等都有應(yīng)用. 然而，燈泡線在我國(guó)的應(yīng)用較少，建設(shè)方往往更關(guān)注工程規(guī)模、道路改造量、投資等因素，而較少考慮運(yùn)營(yíng)的便捷性和高效性等. 本文的研究對(duì)于推動(dòng)現(xiàn)代有軌電車在我國(guó)科學(xué)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義.

1 有軌電車特性

有軌電車介于地鐵與常規(guī)公交層面之間，既是地面公交骨干的提升與優(yōu)化，高效穩(wěn)定、節(jié)能環(huán)保、舒適包容的快速地面公交[1]，又是地鐵網(wǎng)絡(luò)的補(bǔ)充與延續(xù). 現(xiàn)代有軌電車能充分融入城市，與地面交通耦合聯(lián)動(dòng)，其所獨(dú)具的適應(yīng)能力為城市提供了一種先進(jìn)高效、靈活開(kāi)放的解決交通問(wèn)題方案，具有如下特性：

1) 運(yùn)營(yíng)靈活、開(kāi)放：有軌電車基本采用不封閉路面布線[2]，車道布設(shè)在道路路中或者路側(cè)，是一個(gè)開(kāi)放性空間，與相對(duì)封閉的地鐵設(shè)計(jì)存在明顯不同. 公交化共線運(yùn)營(yíng)，且線路適應(yīng)城市道路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；

2) 綠色環(huán)保：系統(tǒng)采用電力牽引，是綠色交通方式[3]；

3) 地面資源利用充分：可沿道路一側(cè)或中間綠化帶設(shè)計(jì)，或利用既有天橋設(shè)站，可在草坪等特殊路面行駛，極大程度上減少用地，能充分利用城市空間；

4) 以人為本：采用低地板結(jié)構(gòu)，上下車非常方便；車輛技術(shù)先進(jìn)，平穩(wěn)舒適，準(zhǔn)時(shí)安全；乘坐環(huán)境優(yōu)化，交通品質(zhì)高，提升城市形象.

基于上述特性分析，有軌電車與城市道路設(shè)施的關(guān)聯(lián)性極大，因此，無(wú)論是在線路規(guī)劃、工程設(shè)計(jì)還是在運(yùn)營(yíng)管理階段，均需統(tǒng)籌考慮沿線路段和交叉口車輛運(yùn)行效率，協(xié)調(diào)有軌電車車道與社會(huì)車輛車道之間的關(guān)系[4]，針對(duì)有軌電車技術(shù)特點(diǎn)和運(yùn)行特性進(jìn)行線路選線和交通組織綜合分析，特別是在交叉口時(shí)空資源的分配以及車輛折返等交通節(jié)點(diǎn)的處理.

圖1 典型特性示意圖

2 線路選線分析

在有軌電車線網(wǎng)的規(guī)劃階段，主要是針對(duì)線路的功能定位、線網(wǎng)關(guān)系、客流需求等宏觀層面的分析和把握；有軌電車設(shè)計(jì)階段主要是將線網(wǎng)加以實(shí)現(xiàn)，且在設(shè)計(jì)中會(huì)遇到一系列微觀層面的細(xì)節(jié)性方案的探討. 通過(guò)有軌電車項(xiàng)目的設(shè)計(jì)實(shí)踐，交通組織與分析工作應(yīng)當(dāng)在宏觀規(guī)劃之后、設(shè)計(jì)之前介入，才能保證線路選線能與道路網(wǎng)絡(luò)相適應(yīng). 線路設(shè)計(jì)通常針對(duì)線路長(zhǎng)度、用地條件、客流需求、控制要素等方面論證線路方案的優(yōu)缺點(diǎn)，而往往忽略了有軌電車對(duì)城市交通產(chǎn)生的影響和阻隔. 在交通分析過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)城市現(xiàn)狀和城市總體發(fā)展規(guī)劃、綜合交通規(guī)劃統(tǒng)籌考慮.

2.1 明確功能定位

研究城市發(fā)展趨勢(shì)，契合城市空間和用地布局，分析城市規(guī)劃結(jié)構(gòu)，沿線土地利用情況和相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展. 結(jié)合各城市有軌電車自身特點(diǎn)，明確其功能定位、線路特點(diǎn)、線網(wǎng)布局，在此基礎(chǔ)上尋找可達(dá)性和機(jī)動(dòng)性之間的平衡點(diǎn).

2.2 路網(wǎng)規(guī)劃與道路影響

基于區(qū)域路網(wǎng)規(guī)劃，選取適當(dāng)?shù)木€路方案，分析途徑道路和相交道路在路網(wǎng)規(guī)劃中的功能定位. 盡量避免線路橫穿城市主干道，造成對(duì)道路交通的阻隔；有軌電車在路面上布設(shè)，在一定程度上占用道路資源，對(duì)于交通流量大、飽和度高的城市道路不適宜建設(shè)[5].

2.3 行車組織影響

道路選線過(guò)程中也應(yīng)考慮設(shè)計(jì)與運(yùn)營(yíng)結(jié)合的緊密性. 未來(lái)行車交通方案在滿足系統(tǒng)運(yùn)能的情況下，分析運(yùn)營(yíng)方案對(duì)既有道路系統(tǒng)的影響[6]. 特別是在線路首末處的車輛折返問(wèn)題以及交叉口處理等，既要滿足未來(lái)交通需求，同時(shí)也應(yīng)盡量提高運(yùn)行效率，可適時(shí)考慮燈泡線形式的單向組織方案用以處理車輛的折返問(wèn)題.

2.4 既有線路改造

建設(shè)有軌電車線路或新增支線時(shí)，應(yīng)充分考慮其對(duì)已建成線路、站臺(tái)的影響，統(tǒng)計(jì)所需改造工程量，盡可能提出較好的實(shí)施方案. 線路的設(shè)計(jì)無(wú)論何種規(guī)模，均應(yīng)系統(tǒng)地梳理，考慮必要的交通因素，避免因?yàn)楣て诘脑蚝雎跃€路的運(yùn)行效果.

圖2 線路選線要點(diǎn)

3 燈泡線的延伸應(yīng)用

燈泡線應(yīng)用最初是取代渡線道岔折返，解決列車磨損而出現(xiàn)的一種線路形式，適用于軌道起終點(diǎn)站，結(jié)合路側(cè)用地或廣場(chǎng)設(shè)置折返和停車等. 而在國(guó)外，為解決有軌電車在地面折返對(duì)道路交通，特別是交叉口的影響，將燈泡線應(yīng)用至有軌電車領(lǐng)域，主要是利用單行、環(huán)線的組織思路，減少車輛在路口的折返次數(shù)以及對(duì)道路資源的占用.

日內(nèi)瓦是瑞士第二大城市以及法語(yǔ)區(qū)第一大城市，毗鄰日內(nèi)瓦湖西岸，東、西、南三面均與法國(guó)接壤，是歐洲的交通咽喉. 由于瑞士和法國(guó)收入水平和生活成本的差異，導(dǎo)致了日內(nèi)瓦市大量的通勤客流. 大量的上班族早上涌入日內(nèi)瓦市區(qū)工作，而傍晚又會(huì)到周邊郊區(qū)居住. 20世紀(jì)80、90年代，由于私家車的大量出現(xiàn)造成的空氣污染以及交通擁堵現(xiàn)象日益嚴(yán)重，市政府修訂了恢復(fù)和擴(kuò)大電車線路的計(jì)劃，公共汽車和有軌電車網(wǎng)絡(luò)遍布全州，并延伸至周邊的法國(guó)城鎮(zhèn)[7]. 在有軌電車線網(wǎng)中的萬(wàn)國(guó)廣場(chǎng)站(Place des Nations)應(yīng)用了燈泡線的組織方案，進(jìn)行車輛的折返. 萬(wàn)國(guó)廣場(chǎng)是聯(lián)合國(guó)的前總部所在地，現(xiàn)為聯(lián)合國(guó)駐日內(nèi)瓦辦事處，又稱聯(lián)合國(guó)歐洲總部. 有軌電車站臺(tái)與折返的設(shè)置在完全保存城市風(fēng)貌的同時(shí)，減少了對(duì)周邊景觀和交通的不利影響.

圖3 日內(nèi)瓦有軌電車線網(wǎng)圖

圖4 日內(nèi)瓦有軌電車萬(wàn)國(guó)廣場(chǎng)站

4 燈泡線應(yīng)用實(shí)例

本文以某城市有軌電車新增支線的設(shè)計(jì)實(shí)例論述交通分析在線路選線中的重要性，避免出現(xiàn)線路對(duì)城市道路的分隔現(xiàn)象.

4.1 既有方案分析

新增線路是在既有的有軌電車線網(wǎng)中增加1條支線，用以實(shí)現(xiàn)中心區(qū)、各功能片區(qū)與高鐵南站之間的緊密聯(lián)系. 周邊用地性質(zhì)是以商業(yè)和市政交通設(shè)施為主的高密度開(kāi)發(fā)，定位為經(jīng)濟(jì)區(qū)交通輻射核心. 高鐵南站未來(lái)將規(guī)劃建設(shè)成為地區(qū)規(guī)模最大的綜合交通樞紐，計(jì)劃2030年發(fā)送旅客4 054萬(wàn)人/年，與2011年北京西站的發(fā)送旅客量相似. 可見(jiàn)，此站周邊作為一個(gè)緊密聯(lián)系區(qū)域的交通節(jié)點(diǎn)，對(duì)應(yīng)大量的商務(wù)和觀光人流，需道路網(wǎng)絡(luò)和各交通方式的高效支撐.

在線路方案比選中，推薦的線路起點(diǎn)位于高鐵南站，沿東廣場(chǎng)北側(cè)綠化帶內(nèi)地面敷設(shè)，向東至白塔大街折向南、北與既有1號(hào)線通過(guò)曲線道岔相連，線路長(zhǎng)度0.83 km. 白塔大街為主干道，其功能定位為貫通母城與新區(qū)之間的南北向聯(lián)系通道，推動(dòng)城市向雙心結(jié)構(gòu)發(fā)展. 線路橫向切割白塔大街西側(cè)半幅路，車輛通行效率難以保證，甚至波及其他相交道路，成為路網(wǎng)的瓶頸. 線路造成路網(wǎng)上新增3個(gè)平交路口，且需增設(shè)信號(hào)燈保證各向通行秩序，額外增加交叉口的相位相序數(shù)量.

分析線路對(duì)行車組織影響，道路選線過(guò)程中也應(yīng)考慮未來(lái)行車交路方案，由于運(yùn)營(yíng)初期地鐵還未建成，因此要求有軌電車的發(fā)車對(duì)數(shù)較高，線路與白塔大街路口有軌電車的運(yùn)行方向包括3路車上下行、6路車上下行、1路車上下行，共計(jì)6個(gè)方向，而頻繁的橫切城市主干道必定會(huì)造成運(yùn)行效率的低下. 此路口的信號(hào)控制方案，既要協(xié)調(diào)小汽車與有軌電車的關(guān)系，又要權(quán)衡直行有軌電車和轉(zhuǎn)向有軌電車的關(guān)系.

圖5 新增線路與白塔大街交叉口平面圖

4.2 線路方案優(yōu)化

考慮線路方案一對(duì)城市道路的阻隔作用影響較大，因此推薦沿城市道路布設(shè)的線路優(yōu)化方案：起點(diǎn)位于高鐵南站，單向線路布設(shè)，形成燈泡線路中式布局. 發(fā)車線路沿28號(hào)路、站前南路布設(shè)后，在白塔大街與1號(hào)線相接，可向南、北向發(fā)車；收車線路在白塔大街與站前北街交匯處，沿站前北街自東向西行駛后沿28號(hào)路駛回. 此線路的特點(diǎn)是最大化利用既有交叉口、城市道路通行，減少線路對(duì)城市道路網(wǎng)布局的影響.

圖6 原線路方案示意圖

4.3 線路與道路網(wǎng)關(guān)系分析

分析原線路方案、優(yōu)化線路方案與道路網(wǎng)的關(guān)系，對(duì)比二者優(yōu)缺點(diǎn)集中體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

1) 改造工程量：原線路方案較優(yōu)化線路方案的道路改造工程量??；

2) 道路網(wǎng)影響：原線路方案對(duì)白塔大街(主干道)、28號(hào)路(站前重要集散次干道)產(chǎn)生橫向阻隔，影響車輛正常通行，且造成白塔大街路段間距過(guò)小，不滿足500 m以上間距的要求，影響有軌電車及其他車輛的運(yùn)行效率；優(yōu)化線路方案對(duì)白塔大街(主干道)、28號(hào)路的影響降至最小.

3) 交叉口組織方式：原線路方案新增3個(gè)平交路口，且需增設(shè)信號(hào)燈等控制設(shè)備. 在路口信號(hào)設(shè)置上，需增設(shè)有軌電車方向的專用相位，造成相位數(shù)增大、延誤增多；優(yōu)化線路方案有軌電車在既有交叉口處通行可隨從無(wú)沖突交通流一同通行，無(wú)需單獨(dú)增設(shè)信號(hào)設(shè)施和信號(hào)相位(如圖8、9所示)，也不會(huì)增加路網(wǎng)交叉口數(shù)量.

基于上述分析，線路優(yōu)化方案在與道路交通的融合上更為協(xié)調(diào)，同時(shí)也體現(xiàn)出交通分析在道路選線等前期工作、線路設(shè)計(jì)過(guò)程中的重要性.

圖8 原線路方案(線路與白塔大街)相位相序圖

圖9 優(yōu)化線路方案(線路與站前北路)相位相序圖

5 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)有軌電車設(shè)計(jì)項(xiàng)目的積累，愈加體會(huì)有軌電車與城市道路設(shè)施的關(guān)聯(lián)性、多專業(yè)配合協(xié)調(diào)的重要性[8]、設(shè)計(jì)與運(yùn)營(yíng)結(jié)合的緊密性. 總之，為保證有軌電車的高服務(wù)品質(zhì)，對(duì)于現(xiàn)代有軌電車系統(tǒng)設(shè)計(jì)，應(yīng)體現(xiàn)全生命周期綜合分析的理念，根據(jù)工程現(xiàn)狀條件和技術(shù)水平靈活的確定沿線交通設(shè)計(jì)方案，適時(shí)合理利用燈泡線方案. 本文的研究成果是對(duì)燈泡線應(yīng)用的初步嘗試，對(duì)城市發(fā)展和交通運(yùn)輸發(fā)展起到一定的積極作用.

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Study on the Balloon Loop Design for Modern Tram

ZHANG Hui1, WANG Wen-hong2, LI Kai2

(1.Beijing Municipal Engineering Consulting Corporation, Beijing 100031, China; 2.Beijing Urban Construction Design and Development Group Co., Ltd., Beijing 100037, China)

Tram is a flexible, open and new mode of transport mainly lying on the ground. In the line route selection, design and operation stages, we should give full consideration to the relations with surface transportation, and focus on exploring the road resources allocation, bus stations design, signal phasing scenarios, etc, especially for the traffic node organization to realize the coordination with other modes of transport. This paper concluded the main point of line route selection based on the practical engineering experience, and attempted to apply the balloon loop to line route arrangement. The result showed the balloon loop could organize the road traffic effectively, and solve the problem of the tram’s turn back, reduce the influence on road network.

modern tram; balloon loop; line route selection; one-way road; traffic organization

10.13986/j.cnki.jote.2015.06.003

2015- 06- 17.

張會(huì)(1985—)， 女， 中級(jí)工程師， 碩士， 研究方向?yàn)榻煌ㄟ\(yùn)輸規(guī)劃與管理. E-mail:642368156@qq.com.

U 268.6

A

1008-2522(2015)06-11-05