重慶市軌道交通三號線一期工程規劃研究摘 要 重慶市軌道交通三號線是一條貫通市中心的南北向軌道交通干線,與在建的二號線十字交叉,構成重慶市快速軌道交通基本骨架。介紹三號線一期工程的概況、總體方案、建設規模、軌道交通模式和車輛選型,并分析工程的特點。關鍵詞 重慶市 軌道交通三號線 軌道交通模式 跨座式單軌1概 述 重慶市位于長江上游的丘陵地區,1997年升格為直轄市,是西南地區和長江上游的中心城市,全國重要的工業基地、交通樞紐和貿易口岸。主城區座落在中梁山和真武山之間,被長江、嘉陵江分隔成三個部分。城市依山傍水、高低錯落,兼具山城與江城特色。 軌道交通三號線是重慶軌道交通路網中一條南北走向的骨干線路。該工程跨越了長江及嘉陵江,將重慶市南岸區、渝中區、江北區及北部新區串聯在一起,沿途經過南坪、菜園壩、觀音橋、江北客站等客流集散中心,具有很強的地區服務性和交通聯絡性,是一條十分重要的客運交通干線。它與在建的二號線(較新線)十字交叉,構成重慶快速軌道交通基本骨架。 重慶市軌道交通三號線工程全長約57ｋｍ,計劃分三期實施。一期工程:二塘至龍頭寺;二期工程:龍頭寺至江北機場(16.1ｋｍ);三期工程:二塘至魚洞(19ｋｍ)。2 線路及工程規模2.1線路走向 重慶軌道交通三號線一期工程由二塘至龍頭寺,途經南岸、渝中、江北、渝北、北部新區等五個行政區。線路走向為:二塘———四公里———南坪———工貿———銅元局———菜元壩———牛角沱———華新街———觀音橋———紅旗河溝———加州花園———獅子坪———江北客站———龍頭寺。2.2與其它軌道交通的換乘銜接 重慶市軌道交通“六線一環”的路網規劃呈以渝中半島為中心,沿城市發展軸線的方向輻射的形態。規劃線路總長>300ｋｍ。三號線與路網中的一號線、二號線、環線(四號線)、六號線相交,換乘與銜接關系分述如下:①一號線 一號線朝天門至大坪段與本線在菜園壩相交,兩線為“Ｔ”型換乘關系。②二號線 二號線是與三號線制式相同的跨坐式單軌線路,目前在建,計劃2005年通車。與本線初期在牛角沱“Ｌ”型相交,通道換乘,遠期兩線均延伸至魚洞可實現銜接。③環線(四號線) 四號線是重慶軌道交通路網中的一條環線,鋼輪鋼軌制式。與本線在四公里和江北客站相交,均為“Ｌ”型換乘。④六號線 六號線的冉家壩至五里店段在紅旗河溝與本線“Ｔ”型相交,因兩線制式不同,形成通道換乘關系。2.3工程規模 重慶市軌道交通三號線一期工程線路全長約21ｋｍ,其中地下線約8.2ｋｍ,其余均為高架線。共設17座車站,其中高架站11座,地下站6座;車輛段及綜合維修基地一座,位于童家院子立交橋附近,占地約29ｈａ。車站規模按6節編組設計,站臺有效長為90ｍ,并預留按8節編組擴建的條件。3客流預測及行車組織 重慶市軌道交通三號線一期工程通車年以及初期、近期、遠期的客流量及相關指標見表1。4 軌道交通模式及車輛選型4.1軌道交通模式類型及模式分析4.1.1城市軌道交通類型 城市軌道交通類型有地鐵、輕軌、單軌和新交通等,這幾種類型的軌道交通方式一般以運量區分為大運量和中運量兩大類。大運量的軌道交通以地鐵為主要交通工具,運量為3～6萬人/ｈ。中運量的軌道交通方式較多,有鋼輪鋼軌輕軌交通系統、單軌交通系統和新交通系統等,運量為1～3萬人/ｈ,其中,新交通系統運量僅1萬人/ｈ左右。 從重慶市軌道交通三號線客流預測結果來看,該線遠期高峰小時單向最大斷面客流量為2.48萬人,遠期向兩端延伸后,高峰小時單向最大斷面客流量為2.7萬。適合選用鋼輪鋼軌制式(含線性電機牽引)和跨座式單軌交通制式的中運量軌道交通系統。
4.1.2軌道交通模式特點 可供重慶市軌道交通三號線選用的幾種中運量的軌道交通系統模式特點分析如下:(1)鋼輪鋼軌交通系統 采用鋼輪鋼軌,牽引傳動系統可以是直流、交流,這是世界上最多采用的軌道交通方式。 該系統無論是高架形式或是地面形式,噪音和占地面積均較大。其高架區間建筑寬8～9ｍ,覆蓋面和體量較大,適合于具有寬敞道路的城市,否則影響城市景觀。相對于單軌交通系統來說,鋼輪鋼軌交通系統的曲線通過能力和爬坡能力比較差。(2)線性電機牽引鋼輪鋼軌交通系統 線性電機牽引鋼輪鋼軌交通系統已被日本、加拿大等國家采用。這種軌道交通方式具有體量小、低噪音的特點,有利于環境協調與保護,其曲線通過能力和爬坡性能比傳統的鋼輪鋼軌制式的軌道交通系統有很大的提高,與單軌交通系統相當。(3)單軌交通系統 單軌交通系統最大的特點是軌道即是橋梁結構,體型較小,占地少,高架區間僅有兩條寬0.85ｍ的軌道梁,體量較小,減少對日照的影響,有利于環境景觀的協調,對于道路狹窄的城市是比較合適的。 由于單軌交通系統采用橡膠輪胎,運行平穩,乘座舒適,噪音和振動均較低。該系統的曲線通過能力和爬坡能力大,正線最小曲線半徑為100ｍ,最大坡度可達60‰。4.2 重慶市軌道交通三號線模式選擇4.2.1 鋼輪鋼軌制式軌道交通系統 前已述及,鋼輪鋼軌制式和線性電機制式的軌道交通模式均滿足重慶市軌道交通三號線客運功能要求,但針對重慶市軌道交通三號線具體特點,分別存在以下問題:(1) 鋼輪鋼軌制式軌道交通系統 ①難以適應重慶市地形起伏大、坡陡、急彎多的地形特點。 三號線一期工程線路中,半徑小于Ｒ200ｍ的曲線線路長達1.4ｋｍ,坡度大于30‰的坡段長達8.4ｋｍ,最大坡度超過50‰。普通的鋼輪鋼軌制式軌道交通系統不能適應這一工程條件。 ②工程投資大,不經濟。若采用這種制式,地下線路長度勢必增加,高架橋梁斷面也要相應增大,工程費用將大大增加,經濟上不甚合理。 ③高架橋建筑體量和覆蓋面較大,景觀效果差,更不適應重慶市道路狹窄的特點,也不利于橋下道路機動力廢氣的排放。 ④振動噪聲較大,不利環境保護。 ⑤與在建的二號線無法實現資源共享。(2)線性電機鋼輪鋼軌制式軌道交通系統這種制式的軌道交通系統雖然曲線通過能力和爬坡能力較強,能夠適應三號線工程線路條件,但仍然存在以下問題: ①線性電機制式的軌道交通目前只有日本、加拿大等國家采用,還不是很普遍,尤其是在我國,尚沒有這方面的建設經驗,一些關鍵的技術尚未掌握。三號線采用這種制式有較大的風險。 ②與普通鋼輪鋼軌制式軌道交通一樣,高架橋建筑體量和覆蓋面同樣較大,景觀效果也不理想。 ③線性電機的車輛及相關設備國產化短期內難以實現,不能滿足國家關于軌道交通設備國產化要求。 ④與在建二號線同樣不能實現資源共享。因此,重慶市軌道交通三號線不宜采用鋼輪鋼軌制式的軌道交通系統模式。4.2.2跨座式單軌制式軌道交通系統 對于跨座式單軌交通系統,其特點和對重慶市城市特點的適應性已經過長期的反復論證,基本已有定論。對于軌道交通三號線來講,與鋼輪鋼軌制式相比,采用跨座式單軌交通系統具有明顯的優越性和適應性。(1)適應軌道交通三號線的客運量要求 重慶市軌道交通三號線屬中運量的軌道交通線,遠期客運量為2.5～2.7萬人/ｈ。采用單軌交通制式時,采用6節編組即可基本滿足客運要求。(2)適應于山城重慶市復雜地形的特點和軌道交通三號線線路條件 重慶市的城市道路彎急、坡陡、道路窄,為盡量降低造價,即可能多地采用高架線,三號線曲線半徑小、縱坡大。而單軌交通的特點之一就是爬坡能力強,通過小半徑曲線性能好。為保證與道路坡度的一致,單軌交通系統能適應復雜地形的要求。(3)有利于環境保護 跨座式單軌交通體量小、通透性好、減少壓迫感、日照影響小、振動噪聲低、無排氣污染等公害,并有利于橋下道路機動車廢氣的散發。(4)工程造價低、經濟合理 由于單軌交通對重慶山城復雜地形的高度適應性,可以增加高架線的比重,不僅工程造價低,而且,有利于節省長期的運營費用。(5)乘車舒適度大大提高 由于跨座單軌交通采用橡膠輪胎和空氣彈簧轉向架,列車運行平穩,乘客乘車舒適度提高,而且,由于提高了高架線的比重,乘客乘車還可觀賞沿線的風景,視野開闊,心情舒暢。(6)有利于軌道交通資源共享 三號線采用與二號線相同的跨座式單軌交通制式,有利于實現車輛及相關設備、檢修設施,甚至人力資源等方面的資源共享。(7)車輛及相關設備國產化均可實現 通過跨座式單軌制式軌道交通二號線一期工程(較新線)的研究、設計和建設,車輛及相關設備國產化已達到國家有關要求,隨著二號線的建成,國產化程度還將進一步提高。(8)建設力量有保證 通過二號線一期工程(較新線)的建設,重慶市已積累了相當豐富的建設經驗,具有較強的技術力量。跨座式單軌交通的一些關鍵技術問題和國產化問題均已基本解決。軌道交通三號線采用跨座式軌道交通模式,其建設力量有充分保證。 綜上所述,本次研究推薦重慶市軌道交通三號線選擇與二號線相同的跨座式單軌交通系統模式。4.3車輛選型 車輛采用與二號線(較新線)相同的跨座式單軌交通系統模式。車輛主要技術參數見表2,3。 列車編組可由4、6、8輛組成,每輛車均為動車,其中每列車動力轉向架占轉向架總數的3/4。根據三號線各設計年度的運量要求和運能儲備需要,確定編組方式。初期: *Ｍｃ1+Ｍ2+Ｍ3+Ｍｃ2 近期擴編為: *Ｍｃ1+Ｍ2+Ｍ4+Ｍ5+Ｍ3+Ｍｃ2 遠期: *Ｍｃ1+Ｍ2+Ｍ4+Ｍ5+Ｍ3+Ｍｃ2 其中,Ｍｃ1、Ｍ2,Ｍ3、Ｍｃ2,Ｍ4、Ｍ5各為一單元。Ｍｃ1、Ｍｃ2:帶司機室動車(帶有1個動力轉向架和1個非動力轉向架);Ｍ2,Ｍ3、Ｍ4:動車(帶有2個動力轉向架);Ｍ5:動車(帶有1個動力轉向架和1個非動力轉向架)。 為密接式車鉤,*為棒狀式車鉤5 機電設備配置 供電———采用110ｋＶ/35ｋＶ二級電壓集中供電方式。全線設2座主變電站,從城市電網引入兩路獨立可行的110ｋＶ電源;牽引變電所引入電壓為交流35ｋＶ,輸出電壓是直流1500Ｖ;各車站一般設一座降壓變電所,車輛段設一座降壓變電所和一座跟隨式降壓變電所,控制中心設一座降壓變電所。全線設置一套電力監控系統(ＳＣＡＤＡ)實行在控制中心對供電系統及設備進行實時監控、電力調度自動化管理。 環控———采用屏蔽門系統。 通信———采用數字集群的通信方式,傳輸系統為同步傳輸(ＳＤＨ)系列。 信號———采用ＡＴＣ系統,由ＣＴＣ和ＡＴＰ二個子系統組成,預留遠期ＡＴＯ子系統。 防災報警(ＦＡＳ)、設備監控系統(ＢＡＳ)———采用獨立集中———分散系統。 給排水與消防———給水采用城市自來水,各種污水、廢水分類集中就近排除。消防采用消火栓系統和自動噴水滅火系統,并輔以安全的滅火器,重要設備用房均設氣體全淹沒式自動滅火系統。 集檢票———采用自動售檢票系統(ＡＦＣ),票務管理采用軌道交通路網結算中心、線路控制中心和沿線各級車站三級管理模式。 控制中心———設調度控制大廳、應急中心、通信、信號機械及工區、ＡＦＣ系統、電力監控等系統設備用房、管理用房等。其選址位置在江北客站附近,建成后將服務于本線及六號線的運營管理,通過環線可與五號線控制中心實現功能互補,也可與大坪控制中心(一號線、二號線合用)實現聯網。6工程特點 重慶市軌道交通三號線一期工程有如下特點: ⑴線路走向與重慶市主城區主要客運交通走廊一致,沿線串聯了多個公交、長途汽車站、火車站,形成多處綜合交通換乘樞紐,強化了公共交通的功能。 ⑵線路走向符合城市總體規劃要求,將居住區、商業區、公共活動區、行政辦公區串聯成一體,強化了主城核心區的輻射作用。 ⑶采用跨座式單軌交通,噪聲小、污染少,對改善重慶市主城區的環境,創建“山水城市”將起重要作用,并可與二號線實現資源共享。 (4)平均造價指標低,投資控制較有效。 (5)線路跨越長江、嘉陵江兩條大江。其中過長江段采用公鐵合建的方式,節省了工程投資并有效利用了空間。
4.1.2軌道交通模式特點 可供重慶市軌道交通三號線選用的幾種中運量的軌道交通系統模式特點分析如下:(1)鋼輪鋼軌交通系統 采用鋼輪鋼軌,牽引傳動系統可以是直流、交流,這是世界上最多采用的軌道交通方式。 該系統無論是高架形式或是地面形式,噪音和占地面積均較大。其高架區間建筑寬8～9ｍ,覆蓋面和體量較大,適合于具有寬敞道路的城市,否則影響城市景觀。相對于單軌交通系統來說,鋼輪鋼軌交通系統的曲線通過能力和爬坡能力比較差。(2)線性電機牽引鋼輪鋼軌交通系統 線性電機牽引鋼輪鋼軌交通系統已被日本、加拿大等國家采用。這種軌道交通方式具有體量小、低噪音的特點,有利于環境協調與保護,其曲線通過能力和爬坡性能比傳統的鋼輪鋼軌制式的軌道交通系統有很大的提高,與單軌交通系統相當。(3)單軌交通系統 單軌交通系統最大的特點是軌道即是橋梁結構,體型較小,占地少,高架區間僅有兩條寬0.85ｍ的軌道梁,體量較小,減少對日照的影響,有利于環境景觀的協調,對于道路狹窄的城市是比較合適的。 由于單軌交通系統采用橡膠輪胎,運行平穩,乘座舒適,噪音和振動均較低。該系統的曲線通過能力和爬坡能力大,正線最小曲線半徑為100ｍ,最大坡度可達60‰。4.2 重慶市軌道交通三號線模式選擇4.2.1 鋼輪鋼軌制式軌道交通系統 前已述及,鋼輪鋼軌制式和線性電機制式的軌道交通模式均滿足重慶市軌道交通三號線客運功能要求,但針對重慶市軌道交通三號線具體特點,分別存在以下問題:(1) 鋼輪鋼軌制式軌道交通系統 ①難以適應重慶市地形起伏大、坡陡、急彎多的地形特點。 三號線一期工程線路中,半徑小于Ｒ200ｍ的曲線線路長達1.4ｋｍ,坡度大于30‰的坡段長達8.4ｋｍ,最大坡度超過50‰。普通的鋼輪鋼軌制式軌道交通系統不能適應這一工程條件。 ②工程投資大,不經濟。若采用這種制式,地下線路長度勢必增加,高架橋梁斷面也要相應增大,工程費用將大大增加,經濟上不甚合理。 ③高架橋建筑體量和覆蓋面較大,景觀效果差,更不適應重慶市道路狹窄的特點,也不利于橋下道路機動力廢氣的排放。 ④振動噪聲較大,不利環境保護。 ⑤與在建的二號線無法實現資源共享。(2)線性電機鋼輪鋼軌制式軌道交通系統這種制式的軌道交通系統雖然曲線通過能力和爬坡能力較強,能夠適應三號線工程線路條件,但仍然存在以下問題: ①線性電機制式的軌道交通目前只有日本、加拿大等國家采用,還不是很普遍,尤其是在我國,尚沒有這方面的建設經驗,一些關鍵的技術尚未掌握。三號線采用這種制式有較大的風險。 ②與普通鋼輪鋼軌制式軌道交通一樣,高架橋建筑體量和覆蓋面同樣較大,景觀效果也不理想。 ③線性電機的車輛及相關設備國產化短期內難以實現,不能滿足國家關于軌道交通設備國產化要求。 ④與在建二號線同樣不能實現資源共享。因此,重慶市軌道交通三號線不宜采用鋼輪鋼軌制式的軌道交通系統模式。4.2.2跨座式單軌制式軌道交通系統 對于跨座式單軌交通系統,其特點和對重慶市城市特點的適應性已經過長期的反復論證,基本已有定論。對于軌道交通三號線來講,與鋼輪鋼軌制式相比,采用跨座式單軌交通系統具有明顯的優越性和適應性。(1)適應軌道交通三號線的客運量要求 重慶市軌道交通三號線屬中運量的軌道交通線,遠期客運量為2.5～2.7萬人/ｈ。采用單軌交通制式時,采用6節編組即可基本滿足客運要求。(2)適應于山城重慶市復雜地形的特點和軌道交通三號線線路條件 重慶市的城市道路彎急、坡陡、道路窄,為盡量降低造價,即可能多地采用高架線,三號線曲線半徑小、縱坡大。而單軌交通的特點之一就是爬坡能力強,通過小半徑曲線性能好。為保證與道路坡度的一致,單軌交通系統能適應復雜地形的要求。(3)有利于環境保護 跨座式單軌交通體量小、通透性好、減少壓迫感、日照影響小、振動噪聲低、無排氣污染等公害,并有利于橋下道路機動車廢氣的散發。(4)工程造價低、經濟合理 由于單軌交通對重慶山城復雜地形的高度適應性,可以增加高架線的比重,不僅工程造價低,而且,有利于節省長期的運營費用。(5)乘車舒適度大大提高 由于跨座單軌交通采用橡膠輪胎和空氣彈簧轉向架,列車運行平穩,乘客乘車舒適度提高,而且,由于提高了高架線的比重,乘客乘車還可觀賞沿線的風景,視野開闊,心情舒暢。(6)有利于軌道交通資源共享 三號線采用與二號線相同的跨座式單軌交通制式,有利于實現車輛及相關設備、檢修設施,甚至人力資源等方面的資源共享。(7)車輛及相關設備國產化均可實現 通過跨座式單軌制式軌道交通二號線一期工程(較新線)的研究、設計和建設,車輛及相關設備國產化已達到國家有關要求,隨著二號線的建成,國產化程度還將進一步提高。(8)建設力量有保證 通過二號線一期工程(較新線)的建設,重慶市已積累了相當豐富的建設經驗,具有較強的技術力量。跨座式單軌交通的一些關鍵技術問題和國產化問題均已基本解決。軌道交通三號線采用跨座式軌道交通模式,其建設力量有充分保證。 綜上所述,本次研究推薦重慶市軌道交通三號線選擇與二號線相同的跨座式單軌交通系統模式。4.3車輛選型 車輛采用與二號線(較新線)相同的跨座式單軌交通系統模式。車輛主要技術參數見表2,3。 列車編組可由4、6、8輛組成,每輛車均為動車,其中每列車動力轉向架占轉向架總數的3/4。根據三號線各設計年度的運量要求和運能儲備需要,確定編組方式。初期: *Ｍｃ1+Ｍ2+Ｍ3+Ｍｃ2 近期擴編為: *Ｍｃ1+Ｍ2+Ｍ4+Ｍ5+Ｍ3+Ｍｃ2 遠期: *Ｍｃ1+Ｍ2+Ｍ4+Ｍ5+Ｍ3+Ｍｃ2 其中,Ｍｃ1、Ｍ2,Ｍ3、Ｍｃ2,Ｍ4、Ｍ5各為一單元。Ｍｃ1、Ｍｃ2:帶司機室動車(帶有1個動力轉向架和1個非動力轉向架);Ｍ2,Ｍ3、Ｍ4:動車(帶有2個動力轉向架);Ｍ5:動車(帶有1個動力轉向架和1個非動力轉向架)。 為密接式車鉤,*為棒狀式車鉤5 機電設備配置 供電———采用110ｋＶ/35ｋＶ二級電壓集中供電方式。全線設2座主變電站,從城市電網引入兩路獨立可行的110ｋＶ電源;牽引變電所引入電壓為交流35ｋＶ,輸出電壓是直流1500Ｖ;各車站一般設一座降壓變電所,車輛段設一座降壓變電所和一座跟隨式降壓變電所,控制中心設一座降壓變電所。全線設置一套電力監控系統(ＳＣＡＤＡ)實行在控制中心對供電系統及設備進行實時監控、電力調度自動化管理。 環控———采用屏蔽門系統。 通信———采用數字集群的通信方式,傳輸系統為同步傳輸(ＳＤＨ)系列。 信號———采用ＡＴＣ系統,由ＣＴＣ和ＡＴＰ二個子系統組成,預留遠期ＡＴＯ子系統。 防災報警(ＦＡＳ)、設備監控系統(ＢＡＳ)———采用獨立集中———分散系統。 給排水與消防———給水采用城市自來水,各種污水、廢水分類集中就近排除。消防采用消火栓系統和自動噴水滅火系統,并輔以安全的滅火器,重要設備用房均設氣體全淹沒式自動滅火系統。 集檢票———采用自動售檢票系統(ＡＦＣ),票務管理采用軌道交通路網結算中心、線路控制中心和沿線各級車站三級管理模式。 控制中心———設調度控制大廳、應急中心、通信、信號機械及工區、ＡＦＣ系統、電力監控等系統設備用房、管理用房等。其選址位置在江北客站附近,建成后將服務于本線及六號線的運營管理,通過環線可與五號線控制中心實現功能互補,也可與大坪控制中心(一號線、二號線合用)實現聯網。6工程特點 重慶市軌道交通三號線一期工程有如下特點: ⑴線路走向與重慶市主城區主要客運交通走廊一致,沿線串聯了多個公交、長途汽車站、火車站,形成多處綜合交通換乘樞紐,強化了公共交通的功能。 ⑵線路走向符合城市總體規劃要求,將居住區、商業區、公共活動區、行政辦公區串聯成一體,強化了主城核心區的輻射作用。 ⑶采用跨座式單軌交通,噪聲小、污染少,對改善重慶市主城區的環境,創建“山水城市”將起重要作用,并可與二號線實現資源共享。 (4)平均造價指標低,投資控制較有效。 (5)線路跨越長江、嘉陵江兩條大江。其中過長江段采用公鐵合建的方式,節省了工程投資并有效利用了空間。