第1章 軌道交通概述

1.1 軌道交通的定義、分類及特征

1.1.1 軌道交通的概念與內涵

1.軌道交通的定義

軌道交通最初源于城市經濟的發(fā)展和道路擁擠問題的產生。作為城市公共交通系統(tǒng)重要的組成部分，軌道交通在城市公共交通發(fā)展過程中扮演著重要的角色。因此，人們習慣將其稱為城市軌道交通。我國在GB/T 5655—1985《城市公共交通常用名詞術語》中，將其稱為快速軌道交通，并定義為“通常以電能為動力，采取輪軌運轉方式的快速大運量公共交通的總稱。”城市軌道交通一般包括城市地鐵、輕軌列車、有軌電車等。在國際上，對軌道交通沒有統(tǒng)一的定義。在我國，隨著區(qū)域經濟和城市群的發(fā)展，人們又把連接這些地區(qū)的城際鐵路和鐵路客運專線也慣稱為軌道交通。因此，從應用角度講，軌道交通又包括城際鐵路和鐵路客運專線。另外，由于鐵路客運專線既應用于城際鐵路之間，又應用于中長干線上，又稱為準高速鐵路。

2.軌道交通的內涵

軌道交通是一種獨立的有軌交通系統(tǒng)，它提供了資源集約利用、環(huán)保舒適、安全快捷的大容量運輸服務，能夠按照設計的能力正常運行，與其他交通工具互不干擾，具有強大的運輸能力、較高的服務水平和顯著的資源環(huán)境效益。因此，軌道交通的應用首先出現(xiàn)在經濟發(fā)達的城市中，并且在城市中有140多年的應用歷史，于是人們也習慣地把軌道交通稱為城市軌道交通。其實，根據(jù)軌道交通的特性，從廣義上講，車輛運行在導軌上的交通都應稱為軌道交通。但是在軌道交通發(fā)展的歷史進程中，人們又把鐵路運輸稱為大鐵路，與軌道交通區(qū)別開來。因此，軌道交通不包括大鐵路。

任何事物在發(fā)展的不同時期都有它不同的內涵與定位，軌道交通也同樣遵循此規(guī)律。在世界軌道交通發(fā)展的今天，各國對軌道交通都有不同的應用和理解，同時也賦予了不同的內涵。在我國，自改革開放以來，經濟增長和城市化水平都有了迅速發(fā)展，并且向都市圈和城市群方向邁進。要建設都市圈和城市群，必然要以某種科學合理的交通方式將它們連接起來，而軌道交通具有快速、安全、舒適、無污染、運量大的特性，比較符合建設都市圈和城市群的要求。因此，我們把這種城際間的有軌交通系統(tǒng)稱為軌道交通。

1.1.2 軌道交通類型劃分

軌道交通有多種形式，按應用地理范圍劃分，可分為城市軌道交通和城際軌道交通。應用在城市內的軌道交通稱為城市軌道交通；應用在城際間的軌道交通稱為城際軌道交通或客運專線。如果按技術特征劃分，軌道交通主要有地鐵、輕軌、有軌電車、磁懸浮列車、高速鐵路等形式。

1.城市軌道交通

（1）國內外城市軌道交通類型劃分 城市軌道交通是以電能為動力，采取輪軌運轉方式的快速大運量城市公共交通的總稱。它是一種快捷高效、安全舒適、節(jié)能環(huán)保的城市公共客運交通方式。城市軌道交通經過一個多世紀的發(fā)展，形成了多種多樣的城市軌道交通方式。

各國對城市軌道交通的分類各有差異，常用的分類方式有以下幾種：

1）按構筑物的形態(tài)或軌道的鋪設方式劃分，城市軌道交通可分為三類：

①地下鐵路：位于地下隧道內的那部分鐵路稱為地下鐵路。

②地面鐵路：位于地面的鐵路稱為地面鐵路。

③高架鐵路：位于地面之上的高架橋的鐵路稱為高架鐵路。

2）根據(jù)城市軌道交通系統(tǒng)高峰小時單向運輸能力的大小，城市軌道交通系統(tǒng)可分為三類：

①高運量城市軌道交通：高峰小時單向運輸能力達到30000人以上，屬于該種類型的城市軌道交通系統(tǒng)主要有重型地鐵、輕型地鐵及中低速磁懸浮系統(tǒng)等。

②中運量城市軌道交通：高峰小時單向運輸能力為15000～30000人，屬于該種類型的城市軌道交通系統(tǒng)主要有微型地鐵、高技術標準的輕軌和獨軌鐵路。

③低運量城市軌道交通：高峰小時單向運輸能力為5000～15000人，屬于該種類型的城市軌道交通系統(tǒng)主要有低技術標準的輕軌、自動導向交通系統(tǒng)和有軌電車。

3）以導向方式劃分，城市軌道交通可分為兩類：

①輪軌導向：一般鋼輪鋼軌系統(tǒng)，如地鐵、輕軌、有軌電車等，均屬于輪軌導向方式。

②導向輪導向：單軌和新交通系統(tǒng)的膠輪車輛屬于導向輪導向系統(tǒng)。

4）以輪軌的材料劃分，城市軌道交通系統(tǒng)可分為鋼輪鋼軌系統(tǒng)和膠輪鋼筋混凝土城市軌道交通系統(tǒng)。地鐵、輕軌、有軌電車屬前者，單軌和新交通系統(tǒng)屬后者。

5）按運能范圍及車輛類型劃分，城市軌道交通可分為市郊鐵路（Suburban Railway）、地下鐵道（Metro，the Underground，在德國稱為U-Bahn）、輕軌交通（Light Metro，Light Rail Transit）、獨軌交通（Monorail）、有軌電車（Tram，Tram-way）、自動導向交通（Automated Guided Transit）、小斷面地鐵（Mini-Metro）、膠輪地鐵（ Rubber Tyred Metro）、索道（Aerial Tramway）等類型。

（2）主要城市軌道交通形式 目前，國內外城市軌道交通常采用的形式主要包括：城市地下鐵路（地鐵）、輕型軌道（輕軌）、單軌交通、有軌電車、高速磁懸浮列車和市郊（郊區(qū)）列車、通勤列車等。

1）地鐵。地鐵（Metro或Underground Railway或Subway）是地下鐵道的簡稱，是城市快速軌道交通的先驅。地鐵是由電氣牽引、輪軌導向、車輛編組運行在全封閉的地下隧道內，或根據(jù)城市的具體條件，運行在地面或高架線路上的大容量快速軌道交通系統(tǒng)。它是一種獨立的有軌交通系統(tǒng)，不受地面道路情況的影響，能夠按照設計的能力正常運行，從而快速、安全、準時、舒適地運送乘客。地鐵效率高，無污染，能夠實現(xiàn)大運量的要求，具有良好的社會效益。在目前城市地面交通嚴重擁擠的情況下，有效地減少了道路機動車的流量，從根本上解決了人均道路面積少、路網密度低與過多的機動車出行之間的矛盾，同時地鐵可以充分利用地下空間，對于緩解城市用地緊張，帶動區(qū)域經濟發(fā)展起到了一定的作用。

從發(fā)展上看，地鐵已是一個歷史名詞，如今其內涵與外延均已有相當大的變化，并不局限于運行在地下隧道中這一種形式，而是泛指高峰小時單向運輸能力在3萬～6萬人，地下、地面、高架運行線路三者結合的一種大容量軌道交通系統(tǒng)。紐約、舊金山以及中國香港也稱其為“大容量軌道交通系統(tǒng)”（Mass Rail Transit）或“高速交通系統(tǒng)”（Rapid Transit System）。這種軌道交通系統(tǒng)的建設規(guī)律是在市中心為地下隧道線，市區(qū)以外為地面線或架空線例如漢城（現(xiàn)稱首爾）在1978—1984年建造的地鐵2號、3號、4號線總長105.8km，其中地下線路長83.5km，高架部分長22.3km，占全長的21%。

資料顯示為了降低工程費用，地鐵系統(tǒng)中地面和高架線路所占的比重越來越大。在世界范圍內，地下鐵道地下部分約占70%，地面和高架部分約占30%，甚至有的城市地鐵系統(tǒng)全部采用高架形式，只有部分城市地下鐵道系統(tǒng)是完全在地下的。地下鐵道是歷史遺留下來的一個專有名詞。地鐵系統(tǒng)如圖1-1所示。

目前，隨著地鐵技術的不斷發(fā)展，地鐵車輛主要向“動車組”方向發(fā)展。動車組不同于干線鐵路車輛，其主要特征在于動車組具有較好的增速、減速性能，起動快、停車制動距離短，平均運行速度高；具有較大的載客容量，車門數(shù)多，便于乘客上下車，以縮短停站時間；車型小，適合隧道內運行；車輛采用不易燃材料制成，不容易發(fā)生火災；自動化程度較高。

2011年，中國南車四方車輛有限公司成功研制出A型地鐵車輛并出口到新加坡（圖1-2），標志著我國地鐵車輛正式進入世界地鐵技術準入標準最高的國家之一。車輛采用四個動車兩個拖車的編組形式，最大載客量2138人，安全防火標準達到世界先進水平。車體采用先進的輕量化鋁合金，剛度大，承載性能好。車輛大量采用隔聲、隔熱、高阻燃、低毒性等新材料，具有優(yōu)異的環(huán)保性能。車輛采用“通用包容”的人性化設計理念，使乘客具有親和感。

地鐵路網的基本形式有：單線式、單環(huán)線式、多線式、蛛網式。每一條地鐵線路都由區(qū)間隧道（地面上為地面線路或高架線路）、車站及附屬建筑物組成。

根據(jù)地鐵主要在地下運行、運量大、造價高的特點，比較適合在大城市的中心區(qū)客流密集度高的路段建設。

2）輕軌。輕軌從舊式有軌電車系統(tǒng)發(fā)展演變而來。20世紀20年代，美國有軌電車系統(tǒng)總長達25000km,20世紀30年代，歐洲各國、日本、印度和我國的有軌電車有了很大發(fā)展。但舊式有軌電車行駛在城市道路中間，行車速度慢、噪聲大、舒適度差。隨著汽車的迅速發(fā)展，私人小汽車大量涌上街道，于是各城市又紛紛拆除有軌電車，到1970年西方只剩下8個城市還保留著有軌電車。20世紀70年代以來，歐洲和北美的許多國家又對20世紀30年代后紛紛拆除的城市舊式有軌電車系統(tǒng)產生了濃厚興趣，它們通過對舊式有軌電車系統(tǒng)的技術改造，建成了一種全新的輕軌交通系統(tǒng)。

輕軌交通系統(tǒng)（Light Rail Transit或Light Rapid Transit,LRT）是一個范圍比較寬的概念，它是在有軌電車的基礎上發(fā)展起來的電氣牽引、輪軌導向、車輛編組運行在專用行車道上的中運量城市軌道交通系統(tǒng)。1978年，國際公共交通聯(lián)合會（UITP）在比利時布魯塞爾召開的會議上，把在有軌電車基礎上發(fā)展而成的中等運量的新型有軌電車交通方式統(tǒng)一名稱，定為“輕軌交通”，縮寫為LRT。輕軌交通是一種使用電力牽引，介于標準有軌電車和快運交通系統(tǒng)（包括地鐵和城市鐵路），用于城市旅客運輸?shù)能壍澜煌ㄏ到y(tǒng)。

輕軌交通原來的定義是指采用輕型軌道的城市交通系統(tǒng)。當初使用的是輕型鋼軌，而如今的輕軌已采用與地鐵相同質量的鋼軌。所以目前國內外都以客運量或車輛軸重（每根輪軸傳給軌道的壓力）來區(qū)分地鐵和輕軌。輕軌現(xiàn)在指的是運量或車輛軸重稍小于地鐵的輕型快速軌道交通。

輕軌系統(tǒng)有好幾種類型，一種是德國的輕軌系統(tǒng)，基本上是從有軌電車改造過來的，例如斯圖加特輕軌；第二種輕軌大部分是新建的，例如碼頭區(qū)輕便鐵路；第三種是利用原有城市間鐵路或城市市郊鐵路線路，如梅株凌克輕軌、洛杉磯輕軌等。新建的輕軌中，越來越多地采用部分或者全部隔離的地面線路來穿過市中心。這些線路在路口擁有先行權，路權形式也有多種。倫敦把輕軌路權分為三種：LRT1，指與其他交通及行人共享路面；LRT2，線路固定于道路上，在緊急情況下其他車輛可駛入其路面，類似公共汽車專用道；LRT3，路權專用，線路與其他交通及行人全部隔離，或是立交化的地面鐵路，或是地下或高架鐵路。

3）獨軌交通。獨軌交通系統(tǒng)也稱單軌系統(tǒng)（Monorail），是指通過單一軌道梁支撐車廂并提供導引作用而運行的軌道交通系統(tǒng)，其最大特點是車體比承載軌道要寬。獨軌交通系統(tǒng)是一種把單軌鋪設在高架橋上的新型鐵路，以支撐方式的不同，單軌一般包括跨坐式單軌和懸掛式單軌兩種類型。

跨坐式是車輛跨坐在軌道梁上行駛，懸掛式是車輛懸掛在軌道梁下方行駛。單軌車的走行輪采用特制的橡膠車輪，以減少振動的噪聲。單軌車的兩側還裝有導向輪和穩(wěn)定輪，控制列車轉彎，保證列車運行穩(wěn)定可靠。這種交通工具有占地少、造價低、噪聲小等優(yōu)點。高架獨軌因軌道梁僅為85cm寬，不需要很大空間，可以適應復雜地形的要求，適宜在狹窄街道的上空穿行，可減少拆遷，降低造價。高架獨軌結構簡單，易于建造，建設工期短，它的工程建設費用只有地下鐵道建設費用的1/30，國外獨軌列車一般由4～6輛組成，列車運輸能力為5000～20000人次/h，因此十分適合山區(qū)城市與郊區(qū)之間的交通使用。

目前，我國重慶市軌道交通采用的就是獨軌交通系統(tǒng)，如圖1-3所示。1961年日本第一條跨軌式獨軌鐵路建成，并于當年投入運營，截止目前已建成多條獨軌交通線路，其中小倉線是日本獨軌鐵路的典型代表。此外，德國的烏伯塔在1901年建成了世界上第一條懸掛式獨軌線路。

4）線性電動機列車系統(tǒng)。線性電動機列車系統(tǒng)（Linear Motor Car）是由線性電動機牽引、輪軌導向、車輛編組運行在小斷面隧道、地面和高架專用線路上的中運量軌道交通系統(tǒng)。20世紀80年代，加拿大成功地開發(fā)了線性電動機驅動的新型軌道交通車輛。它采用線性電動機牽引、徑向轉向架和自動控制等高新技術，綜合造價節(jié)約近20%。它與輪軌系統(tǒng)兼容，便于維護救援，具有較大的爬坡能力。

之所以將線性電動機牽引的城市軌道交通系統(tǒng)列為獨立的系統(tǒng)，是因為該系統(tǒng)與地下鐵道、市郊快速鐵道、輕軌有明顯的區(qū)別。它是利用線性電動機在磁場相互作用下，直接產生牽引力，屬于非黏著驅動，車輪只起到支撐和導向作用。從運輸能力上分析，因采用小型車輛，屬于中運量系統(tǒng)，使用在地鐵中可以稱為小斷面地鐵，也可以用在高架線路上。線性電動機車輛輪徑小，可以明顯降低車輛臺面高度和縮小車輛尺寸而不減小內部空間，如圖1-4所示。

線性電動機技術在加拿大、日本、美國都取得了較大的成功，由此研制的線性電動機列車也投入了使用。線性電動機列車在我國的廣州和北京也有應用。由于線性電動機列車具有車身矮、重量輕、噪聲小、通過半徑曲線小和爬坡能力強等優(yōu)點，可以輕便地鉆入地下，爬上高架，是地下與高架接軌的理想車型。以線性電動機作為動力，其意義還在于它引起了軌道車輛牽引動力的變革。

5）自動導向交通系統(tǒng)（橡膠輪胎鐵路）。自動導向交通系統(tǒng)在一些文獻中被稱為新交通系統(tǒng)。這種交通系統(tǒng)的主要技術特征是軌道采用混凝土道床，車輛采用橡膠輪胎，有一組導向輪引導車輛運行，列車運行自動控制，可實現(xiàn)無人駕駛等，如圖1-5所示。

自動導向交通系統(tǒng)采用全高架運行，不占用地面道路，具有振動小、噪聲小、爬坡能力強、轉彎半徑小、投資較少等優(yōu)點。當前的獨軌、新交通系統(tǒng)和VAL系統(tǒng)均屬自動導向交通系統(tǒng)。

一般說來，凡是適應地區(qū)多樣化的交通需求，使線路和車輛提供最高的運輸效率和良好的服務質量的公共運輸系統(tǒng)和設備都是自動導向交通系統(tǒng)。狹義的自動導向交通系統(tǒng)則是指由電氣牽引，具有特殊導向、操縱和轉折方式的膠輪車輛，以及單車或數(shù)輛編組運行在專用軌道梁上的中運量軌道運輸系統(tǒng)。自動導向交通系統(tǒng)的研究起源于1968年美國一個名為“Tomorrow's Transportation”（未來的運輸）的報告。這種軌道運輸是20世紀70年代先后建成投入運營的自動導向交通系統(tǒng)，有美國達拉斯沃斯堡機場的People Movers系統(tǒng)和摩根城的Personal Rapid Transit系統(tǒng)等。經過20世紀70年代的研制，進入20世紀80年代后，日本、法國和德國等國家也建成了自動導向交通系統(tǒng)，其中尤以日本發(fā)展最快，在神戶、大阪等城市先后建成7個自動導向交通系統(tǒng)，線路總長達到48km。

6）有軌電車。有軌電車（Tram或Streetcar）是使用電力牽引、輪軌導向、1輛或2輛編組運行在城市路面線路上的低運量軌道交通系統(tǒng)。

有軌電車起源于公共馬車，為了多載客，人們把馬車放在鐵軌上，這樣做是為了減少旅客人均牽引力。隨著電動機的發(fā)展和牽引電力網的出現(xiàn)，電動機取代了馬匹。在20世紀20年代，美國的有軌電車線總長達2.5萬km。至20世紀30年代，歐洲的一些國家、日本、印度和我國的有軌電車有了很大發(fā)展。1908年，我國第一條有軌電車交通線在上海建成通車，如圖1-6所示，之后，我國的北京、天津、武漢、沈陽、哈爾濱、長春、鞍山等城市都相繼修建了有軌電車，在當時的城市公共交通中發(fā)揮了骨干作用。舊式有軌電車行駛在城市道路中間，與其他車輛混合運行，又受到路口紅綠燈的控制，運行速度很慢，正點率低而且噪聲大，加、減速度性能較差，但仍不失為居民出行的便捷交通工具。

有軌電車單向運輸能力一般在1萬人次/h以下，這很難滿足急劇增長的城市客流。另外，隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，大量的汽車涌上街頭，城市道路明顯出現(xiàn)擁擠，于是世界上各大城市都紛紛拆除有軌電車線路，改修運量大的地鐵或輕軌交通。我國在20世紀50年代末，有軌電車拆除得所剩無幾，僅剩下長春、大連和鞍山3座城市的有軌電車沒有拆除，并一直保留至今，繼續(xù)分擔著正常的公共客運任務，如圖1-7所示。

7）磁懸浮列車。磁懸浮列車是根據(jù)電磁學原理，利用電磁鐵產生的電磁力將列車浮起，并推動列車前進的高速交通工具。由于它運行時“懸浮”于軌道上面或下面，因而沒有輪軌的摩擦，突破了輪軌粘著極限速度的限制，并且具有起動快、停車快和爬坡能力強等優(yōu)點,成為人們理想的現(xiàn)代化高速交通工具。

磁懸浮列車分為常導型和超導型與永磁懸浮三大類。常導型也稱常導磁吸型，以德國高速常導磁懸浮列車transrapid為代表，它是利用普通直流電磁鐵電磁吸力的原理將列車懸起，懸浮的氣隙較小，一般為10mm左右。常導型高速磁懸浮列車的速度可達400～500km/h，適合于城市間的中長距離快速運輸。而超導型磁懸浮列車也稱超導磁斥型，以日本MAGLEV為代表。它是利用超導磁體產生的強磁場，列車運行時與布置在地面上的線圈相互作用，產生電動斥力將列車懸起，懸浮氣隙較大，一般為100mm左右，速度可達500km/h以上。這兩種磁懸浮列車各有優(yōu)缺點和不同的經濟技術指標，德國集中精力研制常導型磁懸浮技術；而日本則全力投入研制高速超導型磁懸浮技術。永磁懸浮技術是以我國為代表。

①德國的常導型磁懸浮列車。常導型磁懸浮列車的構想由德國工程師赫爾曼·肯佩爾于1922年提出，其工作原理與電動機的工作原理完全相同。常導型磁懸浮列車工作時，首先要調整車輛下部的懸浮和導向電磁鐵的電磁吸力，與地面軌道兩側的繞組發(fā)生磁鐵反作用將列車浮起。在車輛下部的導向電磁鐵與軌道磁鐵的反作用下，使車輪與軌道保持一定的側向距離，實現(xiàn)輪軌在水平方向和垂直方向的無接觸支撐和無接觸導向。車輛與行車軌道之間的懸浮間隙為10mm左右，是通過一套高精度電子調整系統(tǒng)得以保證的。此外，由于懸浮和導向實際上與列車運行速度無關，所以即使在停車狀態(tài)下列車仍然可以進入懸浮狀態(tài)。

常導型磁懸浮列車的驅動運用同步直線電動機。車輛下部支撐電磁鐵線圈的作用就像是同步直線電動機的勵磁線圈，地面軌道內側的三相移動磁場驅動繞組起到電樞的作用，它就像同步直線電動機的長定子線圈。從電動機的工作原理可以知道，當作為定子的電樞線圈通電時，由于電磁感應而推動電動機的轉子轉動。同樣，當沿線布置的變電所向軌道內側的驅動繞組提供三相調頻調幅電力時，由于電磁感應作用承載系統(tǒng)連同列車一起就像電動機的轉子一樣被推動做直線運動。從而在懸浮狀態(tài)下，列車可以完全實現(xiàn)非接觸的牽引和制動。

由于常導型磁懸浮技術的懸浮高度較低，因此對線路的平整度、路基下沉量及道岔結構方面的要求較高。

上海市磁懸浮列車示范運營線是采用德國常導型高速磁懸浮技術在世界上第一條投入示范商業(yè)運營的磁懸浮交通線路。該線全長約30km（為雙行線，上行線長29.908km，下行線長29.873km），西起地鐵2號線龍陽路站，東至浦東國際機場，雙線上下行折返循環(huán)運行，設2個車站、2個牽引變電站、1個運行控制中心和1個維修基地，初期配車3列，各5輛編組。磁懸浮列車設計最高運行速度43Okm/h，單向運行時間為7min2Os左右，最小發(fā)車間隔10min。如圖1-8所示。

②日本的超導型磁懸浮列車。超導型磁懸浮列車的最主要特征，就是其超導元件在相當?shù)偷臏囟认?，所具有的完全導電性和完全抗磁性。超導磁鐵是由超導材料制成的超導線圈構成，它不僅電流阻力為零，而且可以傳導普通導線根本無法比擬的強大電流，這種特性使其能夠制成體積小、功率強大的電磁鐵。

超導型磁懸浮列車的車輛上，裝有車載超導磁體并構成感應動力集成設備，而列車的驅動繞組和懸浮導向繞組均安裝在地面導軌兩側，車輛上的感應動力集成設備由動力集成繞組、感應動力集成超導磁鐵和懸浮導向超導磁鐵三部分組成。當向軌道兩側的驅動繞組提供與車輛速度頻率相一致的三相交流電時，就會產生一個移動的電磁場，因而在列車導軌上產生電磁波，這時列車上的車載超導磁體就會受到一個與移動磁場相同步的推力，正是這種推力推動列車前進。其原理就像沖浪運動一樣，沖浪者是站在波浪的頂峰并由波浪推動他快速前進的。與沖浪者所面對的難題相同，超導型磁懸浮列車要處理的也是如何才能準確地在移動電磁波的頂峰運動的問題。為此，在地面導軌上安裝探測車輛位置的高精度儀器，根據(jù)探測儀傳來的信息調整三相交流電的供流方式，精確地控制電磁波的波形以使列車能良好地運行。

超導型磁懸浮列車也是由沿線分布的變電所向地面導軌兩側的驅動繞組提供三相交流電，并與列車下面的動力集成繞組產生電感應而驅動，實現(xiàn)非接觸性牽引和制動。但地面導軌兩側的懸浮導向繞組與外部動力電源無關，當列車接近該繞組時，列車超導磁鐵的強電磁感應作用將自動地在地面繞組中感應電流，因此在其感應電流和超導磁鐵之間產生了電磁力，從而將列車懸起，并經精密傳感器檢測軌道與列車之間的間隙，使其始終保持100mm的懸浮間隙。同時，與懸浮繞組呈電氣連接的導向繞組也將產生電磁導向力，保證了列車在任何速度下都能穩(wěn)定地處于軌道中心行駛。

超導型磁懸浮技術由于渦流效應，懸浮能耗較常導型磁懸浮技術更大，冷卻系統(tǒng)較重，強磁場對人體與環(huán)境都有影響，這個問題還有待解決。

日本從1962年開始著手研究超導型磁懸浮鐵路。1972年，日本鐵道研究所在日本國內首次試驗成功了磁懸浮運行，并于1977年在九州的宮崎縣建成了日本第一條磁懸浮試驗鐵路線，但宮崎縣的試驗線僅能夠進行超導型磁懸浮鐵路的最基本的性能試驗，既無隧道和上下坡路，也無彎路運行，而且是單線行駛。因此，盡管其速度在無人乘坐時能夠達到517km/h的世界最高速度，卻基本上停留在勾勒未來前景階段。

1989年，日本決定在山梨縣建設磁懸浮鐵路試驗線，如圖1-9所示。1990年11月，日本開始著手建設這段試驗線。1997年3月，日本完成一條長18.4km的先行試驗線（試驗線全程長42.8km）。1997年12月，該試驗線上磁懸浮車輛行駛速度最高達到了550km/h。1999年2月，磁懸浮列車由原來的3輛編組擴大為5輛編組，并于1999年4月再創(chuàng)載人速度552km/h的新紀錄。

③永磁懸浮列車。永磁懸浮技術是采用永磁補償式懸浮技術研制出的磁懸浮交通系統(tǒng)，在我國和美國等國家均有研究。永磁懸浮技術是利用軌磁與翼磁形成斥懸浮工作機構，補磁與導磁板軌形成吸懸浮工作機構，兩者協(xié)同工作，提供懸浮力，實現(xiàn)永磁懸浮列車的運行。永磁懸浮具有懸浮能力大，耗能少，控制簡捷，運行安全、可靠，成本低的特點。

2004年12月26日，我國永磁懸浮技術驗證車“中華06號”輕型吊軌列車在大連運行成功，如圖1-10所示。大連永磁懸浮課題組研究成果表明，與傳統(tǒng)技術相比，永磁懸浮列車具有六大優(yōu)勢：一是節(jié)能、環(huán)保，懸浮耗能少，列車在運行過程中噪聲小，與同步直線電動機驅動技術相比，磁動機驅動技術可節(jié)能50%左右；二是超強的運載能力，永磁懸浮的凈懸浮能力可達4t/m，運輸能力相當于現(xiàn)行火車；三是安全，由于永磁懸浮采用車、路一體化結構與控制設計，杜絕追尾、撞車、脫軌和翻車事故的發(fā)生，安全系數(shù)大于傳統(tǒng)輪軌列車的250倍；四是路、車綜合造價最低，綜合造價遠低于國外，與國外磁懸浮技術相比，沿路不鋪設定子線圈及鐵心，可節(jié)省建設投資2000萬～4000萬元/km；五是運行成本最低，國外磁懸浮列車的運行成本略低于飛機，而永磁懸浮列車的運行成本低于現(xiàn)行火車，是運行成本最低的磁懸浮列車；六是節(jié)約土地資源，永磁懸浮列車線路占用的土地量少于高速公路和火車，效能資源比是國外磁懸浮列車的16倍。

8）市郊鐵路?，F(xiàn)代城市發(fā)展呈現(xiàn)聚散雙向運動的特征，造成大量人口在郊區(qū)或衛(wèi)星城居住而在市中心工作，從而產生流向集中且時間性差異明顯的大量客流。運能大、速度快、污染輕的市郊鐵路應運而生，它以市中心為核心，覆蓋周圍地區(qū)，承擔市中心與郊區(qū)及郊區(qū)間長距離、大運量的運輸。市郊鐵路編組靈活，可適應通勤出行的時間集中性和方向性，實現(xiàn)高效運輸；另外，它還具有大站高速的特點，因而可顯著縮短中遠途出行時間。城市市郊快速鐵道是由電氣或內燃牽引、輪軌導向、車輛編組運行在城市中心與市郊、市郊與市郊、市郊與新建城鎮(zhèn)間，以地面專用線路為主的大運量快速城市軌道交通系統(tǒng)。通常其所有權不屬于所在的城市政府，而由鐵路部門經營。

2.城際軌道交通

城際軌道交通（Urban Railway）是由電氣或內燃牽引、輪軌導向、車輛編組運行在城市內部和城市群之間，線路技術、設施與干線鐵路基本相同，以提高市民旅行速度為目的的公交型軌道交通。城際軌道交通屬于軌道交通的一個新興類別，介于鐵路和城市軌道交通之間，主要用于解決城市與城市之間的交通問題。

城市的發(fā)展離不開區(qū)域的支撐，區(qū)域、城市一體化進程，能更好地促進中心城市與城市次中心、周邊主要城鎮(zhèn)之間的協(xié)調發(fā)展。城際軌道交通主要服務于城市之間的快、高速交通，以加強城鎮(zhèn)一體化的進程，促進區(qū)域經濟的發(fā)展。

城際軌道交通的特點是大能力、高密度、公交化。它主要服務于城際間的旅客，為公務出行、假日旅游、休閑旅游、探親訪友等客流提供快速的旅行。

城際軌道交通的作用是促進本地區(qū)社會經濟全面快速的發(fā)展，加快區(qū)域融合，促進區(qū)域經濟一體化，促進現(xiàn)代工業(yè)、旅游事業(yè)快速發(fā)展。

目前，我國已經建成北京至天津、南京至上海、廣州至珠海等城際軌道交通。京津地區(qū)、長江三角洲、珠江三角洲等城市群都規(guī)劃了城際軌道交通，城際軌道交通的發(fā)展將成為改變我國區(qū)域發(fā)展格局的重要方式。

京津城際鐵路是我國最早開工建設并最先建成的第一條高標準鐵路客運專線，全長約120km，連接首都北京和天津兩大直轄市。該線路采用高新技術的系統(tǒng)集成。于2005年7月4日開工建設，2007年12月15日全線鋪通，如圖1-11所示。

1.1.3 軌道交通的社會經濟屬性

1.軌道交通具有排他性和非競爭性

從經濟學角度看，軌道交通項目兼具公共產品（Public goods）和私人產品（Private goods）的特性，即軌道交通運輸服務具有消費的非競爭性和有一定排他性的基本特征，屬于準公共產品。這種特征決定了軌道交通服務既可以由政府部門提供，也可以由企業(yè)（私人部門）提供，還可以由政府部門和企業(yè)合作進行提供，從而決定了軌道交通融資問題的復雜性，既可能通過公共財政的方式解決，也可能通過市場化融資的方式解決，以及各種融資渠道和方式的搭配和協(xié)調。

軌道交通是城市公共交通的一個重要組成部分，它所提供的產品（即客運服務）可以通過設置收費口輕易地排除不付費的消費者，而在特定運能以內增加一個消費者的邊際成本為零，顯然軌道交通具有排他性和非競爭性。因此，從社會生產消費物品的性質角度劃分，軌道交通可以視作準公共產品。此外，它還具有三個主要特點：第一，軌道交通是可經營的產品，因為它有收入來源；第二，軌道交通是可替代的產品，它面臨著來自地面其他公交方式和個體交通的替代；第三，軌道交通所帶來的利益由直接使用者和間接使用者共同分享，即軌道交通運營在使乘客享受高質量公共交通服務的同時，更能夠帶來沿線區(qū)域的級差地租、物業(yè)和商業(yè)收益的提高、其他生產活動的成本下降等巨大收益。

2.軌道交通具有規(guī)模經濟特征

軌道交通發(fā)揮作用以網絡規(guī)模為前提，覆蓋面越大，運輸密度越高，軌道交通服務質量越高，則競爭力越強。通常在一個結構良好的傳輸網絡上，節(jié)點和連接的增多意味著線路數(shù)或者網絡的交易量將以幾何級數(shù)遞增。因此，相對于極高的固定成本，網絡傳輸?shù)倪呺H成本極低，隨著載客量（運量）的持續(xù)上升，網絡全壽命周期的平均成本將持續(xù)下降。所以，軌道交通業(yè)的規(guī)模經濟和網絡化經營的關聯(lián)度極強，這就決定了軌道交通建設通常都要經歷“單線—多線—網絡”這樣一個產業(yè)成熟過程。這種特征同時也決定了其資金動員機制的復雜性，即初期投資資金需求量大，財務效益低，商業(yè)吸引能力差，需要政府介入的幅度大。當發(fā)展到一定規(guī)模后，商業(yè)價值得以體現(xiàn)，同時又面臨資本集中、壟斷和監(jiān)管等復雜問題。

3.高沉淀成本和資產保值增值能力

由于軌道交通的規(guī)模經濟特性，其資產專用性極強，沉淀成本大。同時，極高的固定成本和巨額運營成本，使得單線生產的平均成本居高不下，平均成本和邊際成本相差懸殊。加之較強的社會公益性，要求低票價，導致主營業(yè)務的內部收益率差，拉長了項目的靜態(tài)和動態(tài)投資回收期，形成軌道交通行業(yè)的進入壁壘。這就決定了商業(yè)資本投資于軌道交通往往面臨巨大風險，不能按照一般商業(yè)性項目的運作模式來考慮軌道交通的投融資模式，更多地要依靠政府背景，通過政府信用支撐龐大的資金需求，完全純粹商業(yè)化融資往往難度很大。軌道交通的網絡資產價值具有放大性，保值增值能力相對較強。隨著社會發(fā)展、人口流動增大、路網增加，以及服務水平的提高，軌道交通將吸引更多的客流，票款收入，從長期看，具有一定的增長趨勢。而且軌道交通的洞體使用年限長達百年，隨著時間的推移，其資產的升值潛力很大。因此從長期看，軌道交通網絡資產的權益可以不斷放大，資產具有較強的保值增值能力。這就說明軌道交通行業(yè)具有明顯的自然壟斷性特征，一般企業(yè)難以進入該領域進行投資建設，而且網絡的初期建設代價很大，一般企業(yè)難以承載如此巨大的財務壓力。但從長遠看，軌道交通投資的期權價值明顯，如果處理好巨額投資所形成的期權價值及外部效益內部化的問題，解決好基礎設施投資的補償機制問題，軌道交通投資具備商業(yè)化融資運作的條件。

4.軌道交通具有較強的正外部性

作為低能耗、低污染、低交通事故率的新型交通方式，軌道交通的正外部性主要表現(xiàn)為對交通壓力的緩解、對消費的刺激和對投資需求的拉動，同時也可以拉動相關產業(yè)發(fā)展，增加就業(yè)機會，帶動整個國家經濟的發(fā)展。

軌道交通可以顯著改善區(qū)域交通條件，誘發(fā)沿線土地升值，促進沿線房地產、商業(yè)等行業(yè)的加速發(fā)展。從這一意義上講，軌道交通能增加城市的社會經濟福利，包括城市軌道交通到達地區(qū)房地產升值的部分，軌道交通的暢通給人民群眾帶來時間成本的節(jié)約，軌道交通的建成對城市交通及環(huán)保的貢獻等，帶來巨大的正效應。盡管軌道交通也會引起噪聲等污染問題，但通過隔聲設施基本能得到控制。正外部性表明軌道交通項目所帶來的經濟價值大部分流向了其他主體，從而使得項目效益的內部化面臨困難。軌道交通投資本身的補償機制如何建立，成為軌道交通融資必須解決的問題。

1.1.4 軌道交通的技術經濟特征

1.軌道交通技術經濟特征整體性描述

與城市道路和區(qū)際公路相比，軌道交通具有運量大、準時、安全、占地面積小、節(jié)能、污染少、運營成本和社會總成本低、造價水平高、沉淀成本大等特點；與傳統(tǒng)鐵路相比,軌道交通具有速度快、發(fā)車密度高、單位運量成本低等特點。軌道交通能大幅度地縮短旅行時間，為旅客提供方便、快捷的旅行。

（1）軌道交通在城市公共客運系統(tǒng)中優(yōu)勢突出 軌道交通的顯著特征之一是其運量大。按運輸需求規(guī)?；蚋叻逍r單向斷面通過的客運量分類，軌道交通可分為高運量、大運量、中運量、小運量等基本類型。高運量通常大于或等于5萬人次，主要適用于城際軌道交通系統(tǒng)、城市快速軌道交通系統(tǒng)、磁懸浮交通系統(tǒng)等；大運量一般大于或等于3萬人次，主要適用于地鐵系統(tǒng)；中運量一般為1萬～3萬人次，主要適用于各種輕軌、單軌、新交通系統(tǒng)、線性電動機列車等；小運量一般小于或等于1萬人次，適用于有軌電車等。

軌道交通的另一個顯著特征是其速度快。城市內地鐵和輕軌比公共汽車的速度要快，并且相對準時；城際軌道交通比傳統(tǒng)鐵路速度要快，方便且快捷。與其他公共交通相比，軌道交通更加準時、快速、安全、舒適、占地面積小、節(jié)能、污染少，單位運量營運成本低。城市內各類交通工具的技術經濟特征比較見表1-1。

（2）軌道交通初始投資大，建設周期長，投資回收期長 軌道交通一般工程造價較高，項目的初始投資大。目前，全國百萬人口以上的中心城市已經超過了30個，根據(jù)其客流量以及交通擁擠狀況早已具備興建鐵路的客觀條件，但絕大部分城市只能望“規(guī)劃”而興嘆，最主要的原因是地鐵3億～6億元/km的巨額投資，已超出國內城市的承受能力。根據(jù)原建設部的測算，地鐵的綜合造價大約在5.5億元人民幣/km，鐵路線路長度經濟規(guī)模為15km，造價約為83億元人民幣。

此外，軌道交通建設周期長，投資回收期長。目前，國內一條地鐵線的平均建設時間為5年，相對于其他交通設施建設，地鐵的建設周期長。建設周期長將導致資金利息積累多，資金成本高。對軌道交通項目，還本付息問題將是項目融資方案研究中需要考慮的重要因素之一。軌道交通投入運營后，不會立即產生顯著的經營效益。因為人們出行習慣需要慢慢地改變，運營票務收益只能是逐年提高。而且軌道交通經營的一個特點是規(guī)模效益，當軌道網絡還不成規(guī)模時，乘坐軌道交通并不一定很方便，也會影響票務收入，導致資金回收慢。

（3）不同類型的軌道交通技術經濟特征差別較大 按交通工具考慮，不同形式的交通系統(tǒng)，其運輸能力、性能指標有較大的區(qū)別。表1-2總結了城際列車、輕軌和地鐵等的基本技術經濟特征比較。

目前，世界上擁有軌道交通的城市有320多個，其中有地鐵和輕軌的占60%，它們在城市中發(fā)揮著骨干客運交通作用。世界各主要城市地鐵的技術經濟特征見表1-3。

2.不同城市軌道交通技術特征比較分析

城市公共交通是由地鐵、輕軌、有軌電車、市郊鐵路、常規(guī)公共交通系統(tǒng)等共同組成的一個功能多樣化和結構合理的現(xiàn)代化城市客運體系。不同類型的城市軌道交通系統(tǒng)綜合技術指標及比較見表1-4。

不同城市在城市軌道交通系統(tǒng)選型時，應因地制宜，根據(jù)不同類型城市軌道交通系統(tǒng)的技術經濟特征，綜合考慮城市的經濟、地理及發(fā)展、建設的實際情況，最終確定城市軌道交通的類型。

（1）地鐵 地下鐵道通常采用專用線路，沒有平面交叉。線路除修建在地下隧道外，部分修建在地面或高架橋上。一般采用雙線，個別城市也有四線地鐵的情況。正線的最大坡度一般為3%，最小曲線半徑一般為300～400m。軌道較多采用焊接長鋼軌，混凝土整體道床。

地鐵車站按其運營功能劃分有終點站、中間站和換乘站。由出入口、站廳、通道、樓梯、自動扶梯、站臺、售票房、行車作業(yè)用房和機電設備用房等組成。車站設備的通過能力根據(jù)遠期高峰客流量以及考慮留有余量進行確定。車站的站臺設計為高站臺，有側式、島式和混合式等形式。早期地鐵多為側式站臺，現(xiàn)在較多選擇的是島式站臺，但高架中間站的站臺宜采用側式站臺。站臺長度應滿足遠期列車編組長度的需要。

地鐵車輛寬度為2.8～3m。車輛設計除具有大容量的特點外，在牽引控制、調速制動以及故障診斷等方面廣泛采用了各種先進技術，具有自動化程度較高的特點。車輛坐席有縱向和橫向兩種布置。車輛定員為200～320人。車輛的最高速度可達80～100km/h，運營速度為35～40km/h。單向小時最大運輸能力在30000～60000人之間。

地鐵列車在信號系統(tǒng)控制下運行?？刂品绞街饕胁捎蒙珶粜盘?、自動閉塞設備、調度集中控制和采用列車自動控制系統(tǒng)、計算機集中控制兩種類型。列車自動控制系統(tǒng)（ATC）由列車自動防護（ATP）、列車自動駕駛（ATO）和列車自動監(jiān)督（ATS）三個子系統(tǒng)組成。列車編組輛數(shù)通常為4～8輛，但也有10～12輛編組的情況。列車運行的最小間隔時間可達到75s。

各國地鐵系統(tǒng)的建設標準并不完全一致。根據(jù)日本的統(tǒng)計資料，地鐵系統(tǒng)的技術經濟參數(shù)主要有：

1）最小運行時間間隔，2min。

2）每節(jié)車廂的乘客人數(shù)，280人（按0.14m²/人計算）。

3）每列車編組車廂節(jié)數(shù)，6～10。

4）每小時單向最大運送能力，50000～80000人。

5）時刻表速度，30～60km/h。

6）建設投資（包括車廂），250～300億日元/km。

7）運營費用，6.66億日元/（km·年）。

8）最低經濟運輸量，12200人/（km·d）（假定平均票價為150日元/人）。

地鐵領域還有一種技術稱為線性地鐵（小斷面地鐵）。根據(jù)傳統(tǒng)的電動機原理，它將轉子、定子的半徑設計成無限大，轉子、定子即相對為平行的平面，將轉子和定子平面相對安裝在車輛底部和軌道中間，通電之后即可如電動機原理一樣驅動車輛在線路上運行。與傳統(tǒng)電動車輛相比，線性電動機驅動方式具有車輛自重輕、爬坡能力強（60%～80%）、線路曲線半徑?。ㄗ钚〕叽?0m）等優(yōu)點。這種地鐵的特點是斷面較一般地鐵斷面小，從而降低了建設成本；它還采用了較小的曲線半徑和較大的坡道，可以高架，維護容易。其主要參數(shù)有：

1）最小運行時間間隔，2min。

2）每節(jié)車廂的乘客人數(shù)，142人（按0.14m²/人計算）。

3）每列車編組車廂節(jié)數(shù)，4～8。

4）每小時單向最大運送能力，17000～34000人。

5）時刻表速度，35km/h。

6）建設投資（包括車廂），200億～210億日元/km。

7）運營費用，6.66億日元/（km·年）。

8）最低經濟運輸量，12200人/（km·d）（假定平均票價為150日元/人）。

日本東京都12號線就是小斷面地鐵，可實現(xiàn)小時輸送能力達29000人次。該線路的最小曲線半徑為正線100m，側線80m，最大坡度5.5%，采用機車多相位信號，綜合了ATC、ATO和CTC（調度集中系統(tǒng)），車廂定員90～100人，每列車編組6節(jié)，直流1500V供電，剛體吊架方式。列車的最高速度可達70km/h。地下鐵道其他的技術經濟特點還包括安全準點、節(jié)約土地、節(jié)省能源、環(huán)境污染小、對城市景觀影響小以及綜合造價高、修建周期長等。

（2）輕軌 輕軌系統(tǒng)是傳統(tǒng)的有軌電車的現(xiàn)代化形式，一般用于中等城市或交通狀況較好的大城市內高密度地區(qū)間的交通出行或特大城市市區(qū)外圍衛(wèi)星城、旅游景區(qū)、經濟開發(fā)區(qū)等與市區(qū)聯(lián)系的交通干線。多采用電氣牽引方式，不會產生直接的廢氣污染，同時又吸引了大量的機動車客流，減少了機動車廢氣排放，且輕巧美觀，影響城市景觀程度小。與地鐵相比，輕軌造價低、工期短，適應城市發(fā)展的迫切需要，適于城市人口介于50萬～200萬的中小型城市，因地制宜，可適應平面曲線半徑小及坡度大的狹窄道路區(qū)，環(huán)境污染小，能源使用率高。

輕軌線路的設計方案較多，沒有固定的模式。線路修建往往是因地制宜，既可修建在市區(qū)街道上，也可修建在地下隧道或高架橋上。地面輕軌線路可分為：無平面交叉的專用行車線路、有平面交叉的專用行車線路和與其他機動車輛共用行車線路三種類型。輕軌線路大多是雙線，但支線、短程區(qū)間或道路用地較為緊張的地段也有設計為單線的情況。線路最大坡度可達8%，最小曲線半徑可達30m。

輕軌鐵路車站按其運營功能劃分有終點站、中間站和換乘站。終點站和位于中心商業(yè)區(qū)的中間站應具備集散較大客流的能力。車站的站臺大多設計為低站臺，有側式、島式和混合式等布置。側式站臺又有橫列式、縱列式和單列式幾種形式。

輕軌車輛是由老式有軌電車發(fā)展而來的，舊式輕軌車輛寬度為2.2～2.4m，新式輕軌車輛為適應客運量增加的需求，有向長和向寬發(fā)展的趨勢，寬度為2.5～2.6m。車輛設計除采用大容量外，還有輕型化、鉸接式、低地板和寬敞舒適等特點。車輛坐席有縱向和橫向兩種布置。橫向又分兩邊雙人座、兩邊單人座和一邊雙人座、一邊單人座等布置形式。近年來各國制造的新型輕軌車輛有4軸車、6軸單鉸接車和8軸雙鉸接車三種車型，車輛定員在130～270人之間，而舊型輕軌車輛定員一般在100人左右。輕軌車輛的最高速度可達60～80km/h。

輕軌列車的運行控制有人工/視覺控制、列車自動防護系統(tǒng)（ ATP）控制和列車自動控制系統(tǒng)（ ATC）控制三種類型。

一般LRT的主要技術特征指標大致如下：

1）最小運行時間間隔，2min。

2）每節(jié)車廂的乘客人數(shù)，225人（按0.14m²/人計算）。

3）每列車編組車廂節(jié)數(shù)，2～4。

4）每小時單向最大運送能力，6000～13000人。

5）時刻表速度，20～25km/h。

6）建設投資（包括車廂），33億日元/km及以下。

7）運營費用，1.13億日元/（km·年）。

8）最低經濟運輸量，2100人/（km·d）（假定平均票價為150日元/人）。

德國在輕軌交通的技術標準研究方面處于領先水平，先后頒布了《德國聯(lián)邦輕軌運輸系統(tǒng)建設和運行規(guī)范》等技術標準。德國輕軌交通系統(tǒng)的等級及其主要特征見表1-5。

輕軌鐵路其他的技術經濟特點還包括修建周期短，工程投資少，運營成本低，運行噪聲小，能適應陡坡急彎，旅客乘坐舒適等。

（3）獨軌鐵路 獨軌交通系統(tǒng)的發(fā)展有近百年歷史，現(xiàn)存最早的獨軌鐵路是德國烏帕塔爾市在1901—1903年間修建的一條約13km的懸掛式獨軌鐵路，牽引動力為電力驅動，該條軌道現(xiàn)仍在運營中。當時主要用于游樂，作為城市交通，由于其本身局限，發(fā)展緩慢。20世紀60年代以來，由于地面交通十分擁擠，一些城市將目光轉向對空間的利用。目前，日本是獨軌鐵路最多的國家，此外，德國、美國、意大利、澳大利亞和烏克蘭等國家也建有獨軌鐵路。

國外已建成的城市交通獨軌鐵路的長度通常為10km左右，單、雙線均有，但以單線為主。最大坡度可達6%，最小曲線半徑可達60m。

軌道由軌道梁、支柱與道岔三部分組成。軌道梁為預應力鋼筋混凝土結構，起承載、運行、導向與穩(wěn)定車輛的作用?？缱姜氒壍能壍懒喉斆媸橇熊嚨倪\行軌道，兩側面的上、下部分分別是導向輪與穩(wěn)定輪軌道。支柱的主要形式有“T”形、倒“L”形和“門”形等。道岔的基本原理是軌道梁的一部分為可活動部分，通過活動部分的移動使一條線路與其他線路連接，達到車輛過岔的目的。

車站為高架設計，常見結構由下至上，一層為道路面、二層為集散廳、三層為站臺，乘客由自動扶梯和電梯上下。站臺為島式，長約100m，站臺兩側安裝柵欄或屏蔽門，站臺頂棚與邊墻連在一起。

跨坐式與懸掛式兩種類型獨軌的車輛形式是不同的，但兩種形式的獨軌車輛都是在走行軌道上采用膠輪行駛的電動客車。車體的寬度，跨坐式獨軌車輛較寬，約為3m，懸掛式獨軌車輛在2.6m左右。受橡膠輪胎載重的限制，車輛采取輕型化設計。車輛定員，跨坐式獨軌車輛為140～190人，其中坐席為30～40人；懸掛式獨軌車輛為100～160人，其中坐席為40～50人，有駕駛室車輛的定員為下限值。車內坐席可以根據(jù)客流量情況設計成縱向、橫向和混合排列等不同布置。車輛的最高速度可達80km/h，運營速度約為30km/h。列車運行、供電、車站設施、防災報警裝置、站臺監(jiān)視及對乘客廣播均由控制中心的計算機系統(tǒng)集中控制。

獨軌列車通常為4輛編組，由于受站臺長度限制，最多為6輛編組。獨軌鐵路的道岔轉換時間較長，從而延長了列車的折返時間。

在日本，一般獨軌系統(tǒng)的主要技術特征指標如下：

1）最小運行時間間隔，2min。

2）每節(jié)車廂的乘客人數(shù)，140人（按0.14m²/人計算）。

3）每列車編組車廂節(jié)數(shù)，2～6。

4）每小時單向最大運送能力，8000～25000人。

5）時刻表速度，30 km/h。

6）建設投資（包括車廂），65～145億日元/km。

7）運營費用，2.21億日元/（km·年）。

8）最低經濟運輸量，4000人/（km·d）（假定平均票價為150日元/人）。

獨軌交通有噪聲小、振動小、對城市的景觀及日照等影響小、通過小半徑曲線能力和爬坡能力強等優(yōu)點。但是，獨軌車還有運能小、速度慢、能耗大、粉塵污染等缺點。由于橡膠輪與混凝土軌面的滾動摩擦阻力比鋼軌大，所以其能耗要比普通鋼輪鋼軌的城市軌道交通約大40%；橡膠輪與軌道間的摩擦會形成橡膠粉塵，對環(huán)境有輕度污染；列車運行在區(qū)間發(fā)生事故時，面積狹小的軌道梁難以安設救援設施，疏散和救援工作都比較困難。該系統(tǒng)適宜于在市區(qū)較窄的街道上建造高架線路，目前一般多用于運動會、體育場、機場和大型展覽會等場所與市區(qū)的短途聯(lián)系。

（4）自動導向交通系統(tǒng)（橡膠輪胎鐵路）在走行方式上，將傳統(tǒng)的鋼輪-鋼軌系統(tǒng)改變?yōu)橄鹉z-混凝土（或鋼板）系統(tǒng)的交通系統(tǒng)稱為自動導向交通系統(tǒng)（Automatic Guide Way Transit，AGT）。線路與街道的交叉可通過地下或高架方式。一般情況下，車輛都是電力驅動的。1964年，日本建成了一條橡膠輪胎鐵路；1981年，日本神戶首先建成了一條自動導向系統(tǒng)。目前,日本已有10余條線路在運行。1983年，法國里昂也建成AGT系統(tǒng)，法國人稱之為VAL系統(tǒng)。上述兩個系統(tǒng)的改變，最大的優(yōu)點是減少列車運行的噪聲，進一步優(yōu)化了城市環(huán)境。

自動導向交通系統(tǒng)的線路長度通常在5～15km之間，以雙線為主，但也有環(huán)形單線和網狀線路。最大坡度可達7%～10%，最小曲線半徑可達10～30m。軌道多為混凝土高架結構，車輛在導軌上行駛，導向方式有中央凸型導向、中央內側導向和兩側側面導向三種。線路分岔以混凝土軌道側面分岔道岔的沉浮方式進行。自動導向交通系統(tǒng)（橡膠輪胎鐵路系統(tǒng)）如圖1-12所示。

自動導向交通系統(tǒng)的車站分為終點站、中間站和管理站，站間距較短。有的中間站也鋪設側線。管理站有停留備用車、空車以及緊急待避等設施。

自動導向交通系統(tǒng)車輛為輕小型，車體寬度在2m左右，長度多為4～8m。電力驅動，動力從側面供給，交、直流電均可以。車輪采用橡膠輪胎。車輛定員在20～80人。最高速度在60km/h左右。

自動導向交通系統(tǒng)的列車運行采用自動控制，ATC系統(tǒng)按列車運行圖集中調度，自動控制列車上的限速裝置和駕駛裝置，兼管車站作業(yè)。列車通常采用短編組，大多為2輛編組，但也可以單車運行或6輛編組運行，以適應運輸需求。此外，列車在按列車運行圖運行的同時，也可按乘客要求的方式運行。

根據(jù)日本已有系統(tǒng)情況，一般條件下，AGT的技術經濟指標如下：

1）最小運行時間間隔，2min。

2）每節(jié)車廂的乘客人數(shù)，70人（按0.14m²/人計算）。

3）每列車編組車廂節(jié)數(shù)，4～12。

4）每小時單向最大運送能力，8000～25000人。

5）時刻表速度，30km/h。

6）建設投資（包括車廂），65億～145億日元/km。

7）運營費用，2.33億日元/（km·年）。

8）最低經濟運輸量，4300人/（km·d）（假定平均票價為150日元/人）。

自動導向交通系統(tǒng)其他的技術經濟特點還有工程造價低，運行噪聲小，占地面積少，旅客乘坐舒適，能適應陡坡急彎等。但同時存在以下缺點：

1）輪胎承重不如鋼軌，故不適合運量太大的客運系統(tǒng)。

2）高速運營時會導致輪胎過熱，說明實際速度不能太高，目前最大速度一般在60～70km/h。

3）輪胎運行阻力大于鋼軌系統(tǒng)，故其能耗較鋼軌系統(tǒng)要大。

4）軌道干燥時，輪胎的摩擦系數(shù)將3倍于鋼軌；但潮濕時，與鋼軌相差不多。

5）由于輪胎車輛由導軌引導，其技術較鋼軌鐵路更復雜。

6）軌道交叉與折返較鋼軌系統(tǒng)更復雜，所需時間也更多。

7）輪胎車輛由于需要1個導向軌，這使得車輛結構更為復雜。

輪胎鐵路系統(tǒng)的輸送能力可以通過增加列車編組來提高。不過，由于其車輛承重有限，折返能力難以提高，其最終能力一般小于鋼軌鐵路系統(tǒng)。一般說來，橡膠輪胎鐵路的輸送能力為鋼軌鐵路的1/2～1/3，單向小時輸送能力最大為20000～30000人。

（5）市郊鐵路系統(tǒng) 市郊鐵路一般利用國家鐵路干線進行市郊運輸，主要承擔城市功能的擴展，溝通城市中心邊緣與市郊地區(qū)之間的聯(lián)系。它與城市軌道交通系統(tǒng)均為公交化客運的軌道系統(tǒng)；但也有根本差別，如運營模式和管理體制不同，對乘客服務的地域和運距目標不同，產權歸屬和制式不同，列車運行密度的服務水平不同。

市郊鐵路主要為通勤者提供運輸服務，有時也稱為通勤鐵路（Commuter Rail）或地區(qū)鐵路（Regional Rail）。倫敦、巴黎都有較大規(guī)模的市郊鐵路運輸網絡。在加拿大、澳大利亞和一些歐洲國家、亞洲國家也都有一些市郊鐵路。市郊鐵路的線路和軌道形式與常規(guī)的鐵路形式相同。線路長度一般在40～80km，雖然市郊鐵路的終點站可引入市中心區(qū)，但大多數(shù)車站仍在郊區(qū)。市郊運輸?shù)奶攸c是裝備重型化，其最高運行速度比干線鐵路低，一般在120km/h左右，但起、制動加速度高于干線列車，略低于地下鐵道列車，站間距離為1000～4000m。平均運行速度可達40km/h以上。市郊列車通常由機車牽引，也可以采用動車組（電力或內燃）。有些列車還采用雙層客車來增加座位數(shù)量。

市郊鐵路分兩種類型：一種是市中心連接城市邊緣和20km左右的居民區(qū)（近郊區(qū)），站間距離?。?000～1500m）；另一種是連接市中心與衛(wèi)星城市，距離可達40～50km，甚至更長，其站間距離較長（3000～4000m）。單向小時最大運輸能力在40000～80000人。

市郊鐵路的其他技術經濟特點還包括投資少，見效快，工程費只相當于高架的1/2、地鐵的1/5，環(huán)境污染少，能耗低等。由于速度快、線路長，市郊鐵路每客公里成本相當?shù)?。研究市郊鐵路服務于城市的重點在于建立一體化的快速旅客運輸系統(tǒng)，保證乘客能夠迅速到達目的地。在過去只能跑貨運列車的既有線路開展新的服務已經成為發(fā)展的方向。