我国城市轨道交通车辆选配实践及建议

吴林科 刘卡丁

(深圳市地铁集团有限公司 广东 深圳 518026)

轨道交通以运量大、环保、安全、准时、快捷等优势，成为解决当今城市交通难题的首选方式。截至目前，我国已有31个城市的轨道交通规划通过审批，“十二五”期间，城市轨道交通投资将超过1万亿元。巨额的资金投入带来行业发展的高风险，怎样避免粗放式的“大跃进”，是摆在我们面前的重要课题。

一个良好的城市轨道交通系统不仅能够提高城市的运作效率、引导城市空间结构优化、缩小城乡差距，还能够优化资源配置、改善城市环境、降低综合拥有成本、支持城市可持续发展。

下面从车辆选配的角度，谈如何建设良好的城市轨道交通系统。

1 车辆选配的现状

城市轨道交通车辆系统贯穿于城市轨道交通系统全寿命周期的始终，制约着轨道交通项目的规模、投入与效益。从目前运营的状况来看，有持续亏损、故障频发、服务水平等问题，困扰着城市轨道交通的顺利发展。这些暴露出来的问题，或多或少与车辆选配有关。特别是近期个别城市地铁故障，矛头更是直指车辆过于拥挤。“客流高峰时拥挤是车选小了”，基于这种判断，本来适配B型车的被要求改配A型车，本来适配6辆编组的被改配7辆、8辆，甚至12辆编组。而实际上，无论选择哪种车型都有承载能力极限的问题，不可能100%满足局部站段客流峰值的需要，也不可能保持全网全天候理论上的舒适度。

国内正在运营的轨道交通线路，其车辆制式主要有常规的地铁轻轨(A、B、C型车)、单轨、自动导向轨、磁悬浮、直线电机、有轨电车等系统(见表1)，其中常规的地铁轻轨(A、B、C型车)系统通车里程数占据总通车里程数的90%以上，特别是常规轮轨B型车在我国应用时间最早、涵盖城市范围最广、线路数最多、运营里程最长。

不可否认，多数城市对轨道交通车辆选配这个重大决策都非常重视，在线网规划之初都会做专项研究，车辆选配的最终决策也是基本科学和相适应的。但国内车辆制式与型式的基础研究仍比较薄弱，没有形成一套科学的方法，一些城市在进行城市轨道交通系统的选择和决策时无章可循，导致在决策过程中主观意识浓厚、互相攀比思想严重。

同时，一些可研只是论证事先主观定下的方案，而不是对各种替代技术方案(如地铁、轻轨、快速公交)和替代路线作出严格细致的分析比较。有些规划的轨道网络过于庞大，与现实交通走廊的交通需求量和投资能力严重脱节;有些线路的选择是从容易建设的角度考虑，哪里容易就在哪里建，而不是着眼于需求量最大的线路。

因此，迫切需要根据国内城市轨道交通车辆发展的现状，在各种观念交织的背景中寻出规律、找出方法，以指导新时期的轨道交通车辆选配工作。

表1 国内已运营部分线路轨道交通制式及车型*

2 可选车型及影响车辆选配的主要因素

要做好车辆选配工作，首先要了解有哪些制式车型可选，熟悉可选车辆类别。由于轨道交通车辆特征丰富、分类指标众多，如轨道交通的运输能力、线路专用程度、系统技术、运营方式、牵引方式、支承与导向方式等，都可以作为分类标准，各种分类方法、分类学派也非常多。其次，要分析影响车辆选配的因素，分清楚哪些是主要因素，哪些是次要因素，并权衡它们之间的影响及利弊得失。

2.1 车辆种类及常规车型部分技术参数

根据原国家建设部2007年颁布实施的CJJ/T 114—2007《城市公共交通分类标准》，从车辆的制式与型式、运能等方面将城市轨道交通分为地铁系统、轻轨系统、单轨系统、有轨电车、磁浮系统(见图1)、自动导向轨道系统(见图2)、市域快速轨道系统等七大系统。

常规地铁轻轨系统主要包括A、B、C三种车型，技术参数分为体积、速度、轴重、运能、曲线及线路坡度等多个方面，这里只列出影响该三种车辆选型且存在差异化的指标(见表2)。如车厢尺寸影响限界、运能，轴重影响能耗，转向架中心距影响轮对、轨道的偏磨耗及行车的安全性，曲线半径影响工程施工及建设成本等。

从表2中可以看到，A型车6辆编组以单向每小时4.5万～7万人次为运能最大，C型车以建设投入少与运营损耗低、安全性能高等方面为优势，B型车则兼顾两者之间。

表2 常规车型的部分技术指标

2.2 影响车辆选配的主要因素

一般车辆选配的基本原则可以概括为“安全可靠、技术成熟、快捷舒适、经济适用”，这也是人们通常所说的安全性、适应性、社会性、经济性和舒适性。其中舒适性是扩展需求，应该根据城市的自身经济条件与可持续发展要求适当兼顾;其他“四性”是基本需求，也是影响车辆选配的主要因素。下面将重点分析A、B、C型车满足基本需求的情况。

2.2.1 安全性

安全性不仅包括运行平稳、性能可靠，而且还包括弯道通过能力、爬坡能力、牵引制动能力，还包括供电、信号、通信等关键技术的成熟度，以及国内是否有成功的应用模式与市场，是否存在完整的产业链，是否在突发事件情况下具备二次救援的能力等。

2.2.2 适应性

车辆选配需要适应客流、线路特征、线网协调性、工程实施等。首先，车辆选配需要适应客流，即所选配的车辆客运能力需要满足高峰小时的运量要求，还需提高客流预测的准确性，进行客流稳定性分析。其次，所选配的车辆需有适应困难地段的能力，适应线路的平缓与急转、坡度大小变化等情况。一般来说，车辆转向架中心轴距与线路曲线吻合度越好，所选配的车辆线路适应性就越好。此外，车辆选配还需适应线网的规划，以及由车辆选配决定的限界、坡度、曲线在不同的地质条件下工程的可实施性。

2.2.3 社会性

车辆选配对环境的影响、服务市民的水平和促进城市的发展及国产化方面是其社会性。对环境的影响包含噪声、振动和景观3个方面，一般车型体量越小(轴重小)对环境的影响越小;服务市民水平包括行车间隔、接驳与换乘的便利性、准点率等方面;车辆国产化有利于引导城市相关产业的发展，降低车辆的综合拥有成本。据有关报道，B型车现已批量采用国产化核心装备，整车国产化率达85%，创下地铁列车国产化率的新高，社会效益相对明显。

2.2.4 经济性

考察车辆选配的经济性，应关注车辆的综合拥有成本，包括土建成本、车辆购置成本和运营成本等。

车辆选配决定了车辆限界、轴重、适应的曲线半径及授电方式，影响隧道和高架的体量;影响线路是否更容易避开障碍，减少不必要的线路长度、占地和拆迁工程，这些都直接影响土建成本及工程造价，而轴重的不同则更长远地影响着运营能耗。至于车辆本身的购置成本(见表3)，因车辆类型不同，造价也相差比较大，如最低B型车人均定员车价2.2万元，最高APM车人均定员车价9.42万元。

表3 国内轨道交通车辆购置费用

3 车辆选配实践中的几个倾向

随着我国轨道交通的深入发展，在规划前期开展车辆选配的专项研究已成惯例，大量的车辆选配实践积累了很多经验，也包括遗憾。事实上，每个城市都在按照自己的思路进行车辆选配，没有广泛的共识。下面归纳的在车辆选配实践过程中出现的几个倾向，值得商榷。

3.1 追求线网既有制式车型的延续性与选型的单一化，忽视适度规模问题

根据《轨道交通工程项目建设标准》的条文说明，“从线网运营管理进行综合考虑，不宜采用多种制式，应尽量一致，或一种类型车辆宜形成一定数量级规模”。这个非强制性要求，人们往往只看到前半句，忽视适度规模问题。诚然，延续性与单一化战略容易形成规模，达到资源共享的目的。资源共享有很多好处，如维护维修资源的共享、备品备件的共享、人力资源的共享等，对于节约成本减少投资很有必要;但同时需求的多样性得不到满足，如要求轨道交通线路布置灵活、要求适应各种地形地貌与水文地质特征、要求适应客流的不均匀分布等;线路的安全性、适应性、社会性与经济性也不一定最优，并且过度单一、过大规模可能引发管理失控，导致边际成本大于边际效益、进取与创新能力下降、退出成本上升。

3.2 过于依赖预测的远期高峰小时最大断面客流

人们在做车辆选配专项研究时，客流预测报告是主要依据之一。所谓预测并不完全等同现实，况且影响客流预测的因素很多，如轨道交通沿线土地利用性质及开发强度与速度、城市交通发展政策特别是机动车发展政策、线网规模、票价政策、服务水平和轨道交通的分担率及与常规公交的接驳等。这些因素存在不确定性、不独立性，增加了预测的难度和误差(见表4)，特别是近年来为了便于立项等原因，需要“证明”大客流的存在，使得客流预测更是掺杂了主观因素。表4中大部分线路的预测客流比实际客流大。相反，也有人列出国内个别城市主干线实际客流超过预测客流的情况，又从另一个侧面证明了“测不准”的现实。

表4 部分城市轨道交通线路客流预测情况

如果高误差的预测客流用来指导车辆选配及其线站规模，势必造成运能不足或铺张浪费。运能不足可以弥补，如在规模效应与可持续发展的前提下，可适当增加线网的密度，另外可通过城市综合交通政策来协调，毕竟任何交通工具都有承载极限和最优化的问题;而铺张浪费则带来资源的无谓消耗，使线路沦为城市无法卸载的包袱或弃之可惜的鸡肋。

2011年6月28日，深圳地铁共开通了5条线，分别为1～5号线，通车里程177.4 km。截止到目前，日均客运量基本稳定在183.1万人次(见图3、表5)，客运强度为1.03万人次/km;而首尔客运强度1.92万人次/km，香港2.34万人次/km，东京 2.76万人次/km，莫斯科3.32万人次/km。从线网效率与效益考虑，线网客运强度最好不要低于1.5万人次/km。

客运量方面(见图3)，2011年7—11月间，深圳地铁全线网最高日客流量为10月1日的250.72万人次;1号线客流明显大于其他4条线，客流稳定在每日约73万人次;3号线客流处于第2位，为38万人次;而其他3条线的客流曲线几乎重合，日均客流约24万人次。

客运强度方面(见表5)，2011年7—11月间，深圳地铁1号线的客运强度最大，为1.85万人次/km，4号线客运强度1.21万人次/km，位居第2，其他3条线均低于1万人次/km。

图3 2011年7—11月深圳地铁各线路日客运量

表5 2011年7—11月深圳地铁各线路客运强度

深圳地铁目前每天高峰时段(早上8∶00—9∶00，晚上6∶00—7∶00)保持在2 h以内，即能够保持满载，占全天17 h运营时间的11.8%，其他88.2%时段则保持较高的空载率。

在车辆选配时，如果太注重低概率事件的预测尖峰客流，刻意缩短高峰时段，完全依赖预测的远期高峰小时最大断面客流，这样的车辆选配应是值得商榷的。

3.3 过于强调车辆型式的运能裕量

如果过于强调车辆型式的远期高峰运能裕量，会使车辆选型工作本末倒置，陷入远期永远运力不足的死胡同。轨道交通不是城市公共交通的全部，应该定位为城市高端交通走廊，应该吸引更多的乘坐私家车出行的人们，以减少路面交通压力和污染的排放。一味强调运能裕量，结果高配车型;同时又为了避免服务水平太低，不得不承受高空载率，使得运营亏损加剧，左右为难。

深圳轨道交通现运营的5条线，车型配置仅3号线采用B型车，另外4条线均为A型车。其主干线与次主干线客运周转量差距较大(见表6)，2011年7—9月间客运周转量平均数，排列第1的1号线为第2位3号线的1.7倍、为第5位2号线的3.89倍。2011年7—9月间5条线的运营电耗(见图4)，2号线人均公里电耗9月份为0.283 kW·h，最高;1号线人均公里电耗8月份为0.094 kW·h，最低。从图4中还可以看出，1号线与3号线的人均公里电耗相近，4号线与5号线的人均公里电耗接近，而两两之间人均公里电耗相差约0.02 kW·h。以此计算，如果3号线同样采用A型车，则每月耗电量至少增加250万kW·h，每年耗电量增加3000万kW·h以上。

表6 2011年7—9月深圳地铁各线路客运周转量 万人千米

图4 2011年7—9月深圳地铁各线路人均每千米电耗

3.4 地方财政日益捉襟见肘，车辆选配却求新求大求全

世界银行在2009年的一份报告中指出，城市轨道交通是花费巨大且风险很大的项目，在大多数城市，可支付能力已经是或者将会是一个严重的问题，不好的地铁项目可能会耗尽经济。原来轨道交通工程建设每公里投入人民币4亿～6亿元，现在个别线路已到达7亿～8亿元。什么制式新上什么，什么车型大上什么，有条件上，没条件创造条件也要上。

不富裕的城市举全城之力修建地铁，如某市2009年全年的财政收入是231亿元，一条线路的建设几乎要耗尽全年的财政收入，更别说多条线路的同时开工，地方财政无力承担，就靠融资、举债，寅吃卯粮。

根据深圳上报国家的轨道交通三期建设规划，2011—2016年间建设轨道交通6～9、11号线共5条线路，总长约170 km，接近一、二期的总里程178 km。三期工程建设总投资估算约1256亿元，远超过一、二期700多亿元的总投资额。

除了修建时投资巨大，地铁还因其公共属性，几乎全世界的地铁运营都在亏本。北京市每年补贴地铁运营亏损20亿元左右;深圳地铁已亏损近10亿元，2012年至2016年预计地铁折旧和利息亏损额约220亿元。

深圳地铁除3号线采用6B车辆编组、港铁深圳公司经营的4号线采用4A车辆编组外，其他线路均为6A车辆编组，据有关资料对2012、2013年运营利润预计，3号线分别为1.25亿元、2.88亿元，在所有线路中相对较高。因此，合乎客观实际的车辆选配，是有利于企业与城市可持续发展的。

4 城市轨道交通车辆选配的建议

近年来，我国一直在推行可持续发展战略、实践科学发展观，坚持把建设资源节约型、环境友好型社会作为加快转变经济发展方式的主要着力点。为避免走发达国家被石油绑架的老路，需要大力发展绿色交通，需将“节能减排”由生产领域向消费领域拓展。面对能源危机，一方面应该积极寻找和发展清洁能源，另一方面应该厉行节约，提高能源利用的有效性。

作为绿色交通的城市轨道交通工程，在大力建设的同时，更应该选择经济节约、技术成熟、国产化率高的系统设备。具体到城市轨道交通车辆系统的选配，就是要汲取过去的成功经验，并结合新的历史条件，探索新的选型路径，要有可持续发展的责任感。

为此，对新时期的城市轨道交通车辆选配提出如下建议:

1)在客流预测可信度有限的条件下，要根据影响轨道交通车辆选配的主要因素进行综合评估，不能陷入预测客流决定论。对于地铁设计规范中，关于“地铁的设计运输能力，应满足预测的远期单向高峰小时最大断面客流量的需要”本身正确，但作为强制性实施条文就值得商榷。

2)进行城市轨道交通车辆选配时，首先需要对城市轨道交通线网作层级划分，分清楚哪些是主干线，哪些是次干线，哪些是支线、辅助线;哪些是主城区，哪些是城市副中心，哪些是边缘城区;哪些是连接城市的交通枢纽、区域交通枢纽或是国际交通枢纽。一般可划分为2个层次或3个层次，每个层次对应选配地铁A型车、B型车或轻轨C型车，有条件的或有特殊要求的也可以考虑配置其他制式。

3)从前述远期高峰小时断面预测客流、影响车辆选配的“四性”(经济性、安全性、社会性和适应性)及各种制式车型比较分析，结合工程实践经验，如果远期客流量级属大运量以上，并且客流量在4.0万人次/h以下可选配B型车;客流量在4.5万人次/h以上可选配A型车;客流量在4.0万～4.5万人次/h之间时，则应综合考虑，或尽可能配置B型车，方便向上、向下衔接兼容，也避免城市间盲目、过度攀比，减少政府投融资及运营补贴的压力。

4)对于客流量的确超过运能极限的运营线路，应优先考虑增加线网密度，通过增建复线、辅助线或轻轨，以及综合交通策略(常规交通协调、票价政策等)运用来疏解;其次才是考虑原线路车辆的改造和扩充。

5)城市轨道交通制式、型式应避免单一化或多样化，应适度组合、适度规模，兼顾效率与需求。

5 结语

自1969年开通第1条地铁线路，我国城市轨道交通发展已走过了40多年。各种轨道交通车辆制式与型式在我国得到了广泛的应用，特别是常规的地铁轻轨(A、B、C型车)系统占据了国内90%以上的市场。通过如此大量的应用实践，不断检验与完善了车辆产品，也加快了车辆产品的国产化进程，其中尤以B型车最为突出。

我国轨道交通车辆选配工作走过一些弯路，没有一套基本的思路框架与选配方法是主因，同时也存在不同程度的盲目性、相互攀比性。笔者通过研究分析国内轨道交通车辆选配的现状，并结合部分城市车辆选配的实践，提出了轨道交通按线网层级划分的车辆选配方式、方法以及优先发展策略，为今后的城市轨道交通车辆选配提供清晰的思路及合理的工作路径，使我国城市轨道交通走上一条良性循环的发展之路。

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