中小型城市建设单轨可行性探讨

2019-10-21徐晓燕石飞

现代城市轨道交通 2019年9期

徐晓燕石飞

摘要：建设城市轨道交通是缓解交通拥堵问题的有效途径，但地铁和轻轨建设及运营成本极高，中小型城市难以负荷，因此发展新型轨道交通具有重要意义。首先探讨单轨的特点及中小型城市建设单轨的必要性;然后根据国内外的运营实例，总结其网络布局的一般模式;最后以福建长汀为例，从交通需求、线路规划、工程实施

3方面论证中小型城市建设单轨的可行性。结果表明：单轨在长汀有较好的适应性，其作为一种新型轨道交通在中小型城市也具有被广泛应用的可能性。

关键词：城市轨道交通;单轨;中小型城市;布局形式;可行性

中图分类号：U232

0 引言

随着城市化进程的高速推进及城市规模的不断扩大，交通拥堵问题日益严重，各地都在大力发展城市轨道交通。截至2018年底，城市轨道交通运营线路制式结构如图1所示，其中地铁占比最高，达75.6%。大城市以地铁为主的轨道交通骨干线基本建成，并逐渐成网，而国外发达国家的地铁占比仅30%，其他多种城市轨道交通制式并存。2018年全国城市轨道交通运营收支比为78%，仅北京、深圳、杭州、青岛4个城市超过100%。由于中小型城市的财政实力和客流水平难以支撑巨额的建设与运营成本，因此，“单轨”作为一种新型城市轨道交通方式在国内被重新提出。

国外对于单轨的研究始于20世纪中期，研究内容包括单轨系统的特性、运营实例及成效、适应性、各类评估（车辆性能、对周边环境的影响及不同规划方案的比选）等。国内研究起步较晚，主要集中在单轨发展现状及应用前景概述、单轨系统的特点介绍、工程及车辆参数、在城市中的适应性分析几个方面。综上所述，现有研究普遍停留在理论层面或是对具体工程技术的探讨上，难以从宏观层面真正指导单轨的规划建设。国内对单轨的适应性探讨大多聚焦于大城市或山地城市，实证研究不足，中小型城市公共交通的发展更是长期被忽视。本文将结合国内中小型城市的特征对单轨适应性进行实证分析，旨在更多关注中小型城市的公共交通建设（以福建长汀为例），提倡交通公平，同时为单轨的规划建设提供一定的指导。

1 单轨的概念及特点

1.1 概念

根据原中华人民共和国建设部（现中华人民共和国住房和城乡建设部）于2007年发布的《城市交通分类标准》（CJJ/T 114-2007）中的定义：单轨系统是一种车辆与特制轨道梁组合成一体运行的中运量轨道运输系统，其轨道梁不仅是车辆的承重结构，同时是车辆运行的导向轨道。它与地铁系统、轻轨系统都属于城市轨道交通。单轨分为跨座式和悬挂式2种类型，其基本原理也与地铁、轻轨相似，主要由控制系统、轨道梁、车辆和车站4部分构成。单轨将轨道移至空中，车辆依靠轨道梁在半空行驶，因此无须占用现有道路就能缓解城市的交通问题;较其他轨道交通方式而言，具有突出的优势。

1.2 特点

1.2.1 优势

单轨与其他城市交通系统完全隔离，可不受任何干扰，最高设计速度达80km/h，最高运行速度达70km/h。作为一种中运量的轨道交通方式，单轨与地铁、轻轨的对比如表1所示。

由表1可知，單轨具有如下优势。

（1）工程造价最低，对于中小型城市来说，启动建设相对容易。

（2）建设工程耗时最短，占地面积最小，能够适应复杂的地形、地质条件，也能减小拆迁量和施工期间对城市地面交通的影响。

（3）车辆由于采用外包橡胶钢轮，因此具有优越的刹车性能和较强的爬坡及转向能力。

另外，单轨还具有节能、环保、低噪声及可实现全自动化等诸多优点。

1.2.2 劣势

由于悬空运行，载客量不能过大，其运输能力远远不及地铁，中运量的特点决定了其比较适用于人口和客流较小的中小型城市，或作为大城市的辅助客运系统。单轨系统道岔结构复杂笨重，列车通过道岔时速度受限，折返时间较长。此外，虽然单轨运行安全，但遇到紧急情况时，人们在半空中无法立即逃离。

2 中小型城市发展新型公共交通的必然性

2.1 建设常规轨道交通的政策要求

为促进城市轨道交通规范有序的发展，要求申报建设地铁、轻轨的城市相关指标如表2所示。由表2可知，中小型城市难以符合申报要求，无法建设常规的城市轨道交通以缓解交通压力，因此，为适应其人口规模和经济发展水平，应该建设中运量的新型城市轨道交通。

2.2 不同规模城市的公共交通发展差异

按照城市规模划分标准，城区常住人口50万人以下的为小城市，50万人以上、100万人以下的为中等城市。根据2017年统计，全国地级及以上城市共298个，如图2所示。其中，中小型城市共137个，占比46%，数量众多，但其公共交通发展目前还处于较低水平，主要原因在于城市公交系统建设滞后，作为大多中小型城市唯一的公共交通出行方式，公交车辆较少且发车间隔较长;城市规模小也是制约公交发展的重要因素。此外，机动车保有量的迅速增加，导致道路空间被进一步侵占，公交路权缺乏保障。

不同的是，国内大城市相继建立了以城市轨道交通为骨干的公共交通系统，出行便捷。2017年11月，上海市和南京市首次被授予“国家公交都市示范城市”的称号;到2018年12月，北广深等12个城市也获此殊荣。大城市公共交通系统的建设成效有目共睹，解决中小型城市的交通问题已迫在眉睫，这也有利于协调大、中和小城市的交通发展，促进不同规模城市的交通公平发展。

3 国内外中小型城市单轨运营实例布局形式及问题

3.1 运营实例

单轨交通在我国发展尚未成熟，但在德国、日本等国家发展已相对成熟。世界上第一条单轨线路诞生于德国，至今已有100多年。此后在各国的一些城市中，为适应特定的运行条件，也采用这种交通方式;我国于2011年引入单轨交通。近几年来，本土化单轨制造技术也越来越成熟，2017年7月，国内最高速的悬挂式单轨列车在中车四方车辆有限公司下线，最高运行速度达70km/h。不少中小型城市也已有规划，如陕西韩城、四川阆中等，但只有少数建成通车，建设经验仍相对匮乏。

国内外中小型城市的单轨运营情况综合比较如表3所示。由表3可知，单轨多用作综合交通枢纽站到市中心、景区的交通接驳线，或不同景区之间的旅游观光快速干线，起到联络、沟通及观光的功能，直达性较好;线路里程一般较短，可与其他公共交通方式共同构成城市的综合交通体系。

3.2布局形式

国内外单轨的布局形式一般分为单线型结构、枝型结构和环型结构（表4），不同的布局形式可适应不同的城市空间结构和交通需求。

3.2.1 单线型结构

单轨的布局形式大多选用单线型结构，起讫点间直达性较好，一般作为综合交通枢纽站到市中心或大型景区的交通接驳线，以疏散客流;或作为若干人流密集地之间的连接线，以缓解大型客流集散点之间的交通压力，如马来西亚吉隆坡市。另外，单线型结构也比较适合带形城市，单轨可以作为城市快速交通线，加強不同组团之间的空间联系，实现各生产要素的自由流动，促进城市的协调发展，如德国乌帕塔尔市。

3.2.2 枝型结构

枝型结构是在单线型结构的基础上发展而来的，随着城市规模的扩大，老城外围会建设新城（区）。一般来说，新城的公共交通发展都比较缓慢，因而可以将原线路进行扩建，增加新的联络线以连接新城和旧城，从而提高新城的交通可达性，带动新城的发展。在中小型城市中，如果同时存在1条主要客流通廊和1条次要客流通廊，单轨的布局形式也可以采用这种结构。枝型结构是随着城市形态结构而逐步演变发展起来的，采用这种布局形式的有日本千叶县、美国杰克维尔市。

3.2.3 环型结构

在一些中小型城市中，景点分布比较密集，则适合采用环型结构。环型结构能够将人流密度大的景点（区）两两串联，使整条线路的通达性更好。同时，环型交通线路使得游客能够环行到达沿线景点（区），避免观光线路的重复性，提升了旅游交通出行体验。这种布局形式多用于游乐场、观光岛，属于旅游观光专线，一般不作通勤、接驳用，如美国阿纳海姆迪士尼乐园、新加坡圣淘沙（现已停运）。

3.3 运营问题

虽然单轨交通在德国、日本等国家都得到发展，却尚未形成一定的规模，成为真正意义上的城市公共交通工具。国内单轨建造技术日渐成熟，但建设经验明显不足。单轨历史悠久，却并没有在全世界得到普及，主要存在以下几个问题。

（1）当前城市地面交通和轨道交通线路规划已基本完成，要在现有的交通条件下建设单轨，涉及城市用地、道路交通、安全管理等诸多方面，一时难以协调。

（2）单轨交通规划未与城市总体规划相协调。2013年6月，悉尼单轨交通停运，其原因是单轨的建设未充分考虑与城市自身的融合，已经严重影响了途经地区的基础设施建设。

虽然对于大多数国家和地区来说，单轨交通的建设及运营模式仍在探索之中，但对于无力承担高额交通建设和运营费用的中小型城市，建设单轨具有紧迫的现实意义。

4 福建长汀建设单轨的实证研究

长汀县隶属福建省龙岩市，随着国家历史文化名城“一江两岸”旅游主景区的开发建设，长汀红色旅游区品质不断提升，旅游业得到快速发展。然而以山地为主的地形条件限制了城市空间的发展，导致空间布局呈现组团带状特征（图3），公共交通基础设施建设也较为落后。这显然与长汀历史文化名城、旅游城市的发展定位存在较大矛盾。

为了突破限制，需构建高效的公共交通系统以加强组团间的联系，提升旅游交通品质。2018年，长汀总人口为55万人，未达到常规城市轨道交通的建设要求，综合长汀的现状及各公共交通方式的利弊，建设单轨交通具有绝对的优越性。以下主要从交通需求、线路规划、工程实施3方面进行可行性分析。

4.1 交通需求的可行性

目前，长汀南北组团间大部分道路运行尚可，道路容量也尚未饱和，能够满足现状交通需求，但现有道路已经不能适应组团城市化的发展要求，道路宽度、通行能力也无法满足远期需求。如图4、图5，南北组团间的路网主骨架——快速路尚未形成，特别是长汀高铁南站至古城区的干道连接存在问题;远期规划中，将目前的S205和G319城区段变为快速路，长汀南站至古城的交通将集中在原G319城区段，导致其远期既要承担城区交通，又要承担大量的旅游交通，压力较大。2016年长汀古城居民出行调查数据显示，摩托车出行比例高达50%，公交仅占3%。游客从高铁南站到达古城耗时长，旅游交通体验差。单轨交通将被建设成一条旅游交通接驳线，作为南北组团间的骨干交通，有效满足高铁南站至古城及其他景区的交通需求。

根据《长汀县县城总体规划（2016—2030）》预测， 2030年长汀县域城镇常住人口总数为43万人，而中小型城市的公交分担率平均不超过10%。以10%计，远期约有4.3万人会选择公共交通作为交通出行的方式。如图6所示，近5年长汀游客数量持续增长，按此增速，至2030年，全年游客总数可达3000万人次，日均8.2万人次。远期公交客运量约12.5万人次/日，需求量较大，常规公交作为单一公共交通方式是难以负荷的，因此必须构建“单轨+常规公交”联运的模式，以提升公共交通整体服务水平和运营效率。

4.2 线路规划的可行性

4.2.1 线路规划原则

（1）线路规划应该与长汀的城市总体规划、自然环境紧密结合。

（2）利用沿线各站点设置促进高铁新城组团、电商物流城组团、历史城区组团和红军园-新庄旅游组团的整体发展。

（3）服务长汀各组团的主要客流走廊，改善内部的出行条件，优化交通结构。

（4）衔接不同公共交通方式，如常规公交、高铁，构建多元化的公共交通出行模式。

（5）站点考虑设置在大型客流集散地，如高铁南站、南屏山景区、古城区周边，方便疏散客流，并尽可能利用上层空间，与周边物业结合布置。

4.2.2 线路比选

长汀规划的2种单轨线路如图7所示。

（1）线路1。以长汀高铁南站为起点，向北至电商物流城组团，后经南屏山、古城南，最终止于红军园-新庄旅游组团，沿线风景优美。该方案全长约10 km，共设4站，分别位于高铁南站、电商物流城、南屏山景区、红军园-新庄景区，串联了长汀的重要景点，能够吸引足够的客流，并将游客迅速送至目的地。其站点布局均衡、功能明确。

（2）线路2。以高铁南站为起点，沿赣龙铁路走向经南屏山风景区，最终止于古城区。沿线共设3站，分别为高铁南站、南屏山站、古城站，全长约8.6 km。该线路主要服务于高铁南站至古城区的客流，其起讫点明确，直达性较好。

4.2.3 线路综合评价

线路2里程较短，造价较低，能直达古城区，但是对于整个区域的覆盖率较低，未考虑新规划的电商物流城组团和红军园-新庄旅游组团的远期交通出行需求，整体交通服务水平较差。而线路1里程较长，但服务范围广，不仅有利于带动新城市副中心——电商物流城组团的发展，而且在长汀重要景点南屏山景区、红军园-新庄景区均有设站，能够满足游客的出行需求。线路1虽然未在古城区设站，但古城公交线路较多，在南屏山站可换乘常规公交，10min内便可达古城区，或步行15min可达，较为便捷。

长汀单轨线路技术经济指标综合比较如表5所示。总体而言，线路1使得县城整体可达性较高，站点布局也更为均衡，因此推荐线路1。

4.3 工程实施的可行性

线路1主要沿原G319和现主干道铺设，路中绿化带较宽，空间充足，桥墩完全可结合路中绿化带进行建设，使线路走向与道路中线基本重合，以减少对路侧环境的不良影响。同时，建筑拆迁少，成本低，基本不影响现有交通与用地，可避免各管理部门之间产生矛盾。长汀地形条件复杂，其他轨道交通施工难度大，而单轨对于陡坡、急转弯的适应能力極强，最大爬坡度可以达到60‰，曲线半径最小仅50m。按线路1建设，最小转弯半径于南屏山站西，约170m，满足工程建设条件。净空方面，保证车辆下方离道路路面5m即可;汀江不通航，因此跨汀江段仅需保证车辆下端在百年洪水位以上。

综合以上可知，其工程可实施性较强。

4.4 小结

单轨交通能够很好地串联南北组团，不仅如此，构建“高铁+单轨+公交”的综合交通体系，也便于本地居民及外来游客的交通出行。这有利于升级公共交通、提升旅游形象，成为长汀综合立体交通建设新的里程碑。作为一种新型交通工具，单轨具有成本低、占地小、适应性强、环境友好等诸多优点，在长汀这样的中小型城市中发展单轨确有很大的优越性，其可以作为解决中小型城市交通拥堵问题的重要途径。

5 结语

在大力推进城市轨道交通规划建设的同时，诸多问题日益显著，如常规城市轨道交通建设运营费用极高、收支缺口巨大;以地铁建设为主的大城市公共交通模式单一，与国外公交都市典范仍存在较大差距;大城市与中小型城市的交通发展水平进一步被拉大，交通公平难以保障等。因此，发展城市轨道交通不仅要与经济运行状况及城市发展过程相适应，也要关注弱势地区的公共交通发展。在中小型城市中，单轨完全可以作为骨干交通工具。例如，在长汀发展单轨，交通需求、线路规划、工程实施可行性均较高，一旦建成，将会极大地提高公共交通服务水平和公交分担率，便于居民和游客的交通出行。对于大城市，单轨也可以作为一种辅助交通工具，成为常规城市轨道交通的补充形式;对于一些客流量大、交通拥堵，而道路面积有限、扩展难度大的地区，也可优先选择单轨。作为一种中运量的城市轨道交通方式，单轨独特的优势使其在中小型城市中有着广泛的工程适用性。但国内关于单轨的相关研究尚且不足，今后应加大研究力度，及时总结研究成果和实践经验，共同推进城市轨道交通的可持续发展。

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