长治大峡谷旅游轨道系统制式选型研究

崔艳鹭

(轨道交通工程信息化国家重点实验室(中铁一院) 陕西西安 710043)

旅游轨道，是在当前“全民旅游、全季旅游、全域旅游”背景下，以轨道为载体，以产业为导向，引导和服务沿线及辐射区域旅游及相关产业发展，创造出具有“交通+旅游+N”特点的全新模式旅游产业项目[1]。

1 项目概况

长治太行大峡谷旅游轨道地处长治盆地和太行山南部地区的山西省长治市境内，行经长治市、壶关县和平顺县，规划全长约100.9 km，共三段，分别为:长治东至太行山大峡谷段，长63.9 km；太行山大峡谷至八泉峡至至川底段，长29.6 km；新城至八道水段，长7.5 km。

项目定位为长治市区至太行山大峡谷景区之间及景区内部的运输和观光通道，是国内第一条按照全产业链、全生命周期模式构建的旅游轨道项目。因其首创性、探索性特点，故其在行业内外具有很强的示范性和引领性[2-3]。

2 几种适用于旅游轨道的系统制式特点

适用于旅游轨道的系统制式，按照车辆的驱动、支撑和导向方式，主要有普通轮轨系统、单轨系统、磁悬浮系统、齿轨系统等[4]。

2.1 普通轮轨系统

普通轮轨铁路利用机车动力牵引观光车辆运行，动力牵引方式包括内燃牵引和电力牵引，一般可攀爬的线路坡度约为20‰，出于制动安全性考虑，坡度设计不宜大于30‰。

2.2 单轨系统

单轨系统包括跨座式单轨、悬挂式单轨两种[5]。

(1)跨座式单轨，属于中运量交通，适用于城市交通干线、延伸线、郊区线、联络线以及地形复杂、坡度大、半径较小的线路。

(2)悬挂式单轨，适用于中低运量的城市轨道交通，目前只在德国、日本等少数国家有应用实例。

2.3 磁悬浮系统

磁悬浮列车按系统可分为常导型磁浮列车和超导型磁浮列车，按速度等级及载客量可分高速、中低速磁浮列车和小型磁浮列车等。小型磁浮列车最高速度一般为80～90 km/h，适用于中低运量的城市轨道交通。

2.4 齿轨系统

齿轨铁路在普通轮轨的轨枕上另外设置一条特别的齿条，通过与机车上配备的一个或多个齿轮啮合，帮助机车克服粘着力不足问题，甚至可以使列车在坡度达480‰的陡峭斜坡行使，一般坡度越大编组越小。其特点主要有，齿轨铁路的攀斜能力虽不及缆索制式，但可以建成更长、更复杂的路线。特别是通过齿轨与粘着组合驱动，可以使平地及登山铁路结合，实现乘客无换乘[6]。齿轨铁路坡度大，适应能力强，能很好地适应山区铁路的需要。加大坡度可缩短展线长度，减小桥隧比例，缩短建设工期，节约建设成本[7-8]。在山地景区具有独特优势，适宜观光旅游，经济效益较好。

2.5 不同系统制式的适应性分析

不同轨道交通系统制式存在不同特点和适应性，选型研究过程中，需考虑的主要因素包括:地形条件、爬坡能力、建设成本、运行速度、运输能力等方面[9]。

(1)地形条件及爬坡能力方面。普通轮轨系统依靠轮轨粘着力牵引列车前进，线路坡度一般不超过30‰。齿轨可有效解决轮轨粘着力不足的问题，其最大坡度可超过400‰，新近研发的齿轨系统，其车体可同时在齿轨线路和粘着线路运行。其中齿轨线路最大坡度可达到250‰[10]，粘着线路段最大坡度可达到35‰；磁悬浮系统、单轨系统具有爬坡能力强及转弯能力强等特点，其最大坡度可达到70‰左右。

(2)建设成本方面。旅游轨道交通工程投资大，且投资与线路工程设置方式(路基、桥梁、隧道)紧密相关。研究同等规模及相近设置方式线路，磁悬浮系统及单轨系统建设费用较高，齿轨系统及普通轮轨系统建设费用较低。

(3)列车运行速度方面。对比目前国内外旅游轨道不同制式运营情况表明:普通轮轨系统速度约为80～120 km/h，中低速磁悬浮列车速度约为100 km/h，有轨电车80 km/h，单轨铁路速度约为70 km/h，齿轨铁路粘着线路段约80 km/h，齿轨线路段约为10～30 km/h。

(4)系统运输能力方面。中低速磁悬浮系统一般载客量不大，且编组辆数受限。普通轮轨系统、齿轨系统、单轨系统，通过动力机车牵引列车前进，可通过车辆编组有效解决运能需求。

根据以上分析研究，各种轨道交通制式系统主要特征分析见表1；运输能力、运行速度、工程投资、环境影响(噪声、振动)等方面的技术比较见表2[11]。

表1 不同制式系统特征对比

表2 不同制式系统技术经济指标对比

3 项目特点、选型原则

3.1 项目特点及要求分析

本项目作为长治市区至太行山大峡谷景区之间及景区内部的运输和观光通道，主要承担太行山大峡谷自然景区的观光客流，呈现明显的淡旺季及早晚高峰特征。为提高项目经济效益，本项目盘活利用既有废弃西安里铁路。在进入峡谷景区后，新建段落沿沟谷进行，沿线区域分布有国家级公园、风景区7处，项目在景区内建设运营，对景区景观及环境保护要求高。沿线特殊地质地貌、旅游观光的独特体验，对线路条件和车辆设备在性能、创意等方面，提出有别于传统运输型轨道交通的独特要求。

3.2 系统选型原则

根据国内外旅游轨道系统选型的经验，结合国内政策、项目实际、发展理念以及现有的车辆技术标准，提出系统选型的主要原则:

(1)满足线路功能性需求原则；

(2)满足项目可行及可持续发展的经济性原则；

(3)满足环境保护的环境友好性原则；

(4)满足观光体验的创新创意性原则；

(5)满足旅游安全的可靠性性原则。

4 本项目系统选型确定

4.1 长治东站至太行山大峡谷段

客流方面，本段主要由长治市与大峡谷景区间的游客和沿线的市域客流构成，研究测算游客量初、近、远期分别为66、106、196万人次/年，市域客流量初、近、远期分别为2、3、4万人次/年。功能方面，本段是串联长治市区至长治太行山大峡谷沿线景点及产业的纽带。轨道车辆自身是一种旅游产品的同时，也具有一定的公共交通服务功能，轨道制式选择要体现旅游和公共交通功能的协调兼顾。成本方面，盘活既有废弃铁路，充分发挥降低项目建设成本方面的显著优势。

综上分析，本段通道上既有西安里铁路长达50 km左右，必须充分利用，而且本段具有一定的公共交通服务功能，需要有一定的速度保障，同时沿线地形相对较为平缓，齿轨系统不适合，而单轨和磁浮系统虽功能可行，但不利于对既有资产盘活利用。因此本段适合选择普通轮轨系统。

4.2 太行山大峡谷至八泉峡至川底段

该段是本项目重要的旅游线路与旅游产品，线路长约30 km，沿线地势陡峻、山峦叠嶂、峡谷纵横、绝壁高悬，自然坡度一般大于50‰。本项目客流主要由大峡谷景区间的游客构成，客流量初、近、远期分别为220、307、384万人次/年。本段系统选型应突出对项目功能定位适合性、对环境保护好等特点，充分体现旅游产品的属性。在适应性方面，本段地势高峻，沟壑纵横，高差大，60‰以上坡度适应地形较好，单轨系统及齿轨系统具有较强适应性。体验性方面，乘坐相关交通工具的最佳体验时间为40 min左右，齿轨系统旅速较慢不适宜。悬挂式单轨车辆创意丰富，能充分增强游客游览体验。景观协调性方面，本段经过众多核心景区，工程建设应突出融合自然风景，减少对地块切割、景观破坏。

结合以上要求特点，本段采用悬挂式单轨对景观资源开发的适应性较强，观光效果和体验效果较好，与沿线景观契合度高，对游客吸引力最大。同时工程方案可实施性强，工程投资规模适中，具有较显著的优势。综合考虑本次研究本段暂推荐采用悬挂式单轨。

4.3 新城至八道水段

本段是长治往平顺方向旅游线路的重要组成部分，能够很好地完善太行山大峡谷景区的交通基础设施。

线路长约7.5 km，沿线为典型的山区峡谷地貌，海拔高差310 m，直线距离仅5.6 km，自然坡度55‰，所在地区地势高峻，沟壑纵横，高差大，线路纵断面见图1。本项目客流主要由长治东至八道水间的游客构成，客流量初、近、远期分别为27、44、81万人次/年；本段线路是一条连接景区内外的交通基础设施轨道，需要有很好的旅游属性和一定交通属性。

图1 新城至八道水段线路纵断面示意

选择大坡度对地形适应较好，齿轨系统可适应度最大，有轨电车次之，普通轮轨系统最小。有轨电车和双制式齿轨，在节约用地，减少商用地块切割、景观破坏和融入自然等方面较优。普通轮轨系统，大量展线和路基地段对现有景区地块切割和景观破坏严重。受适应性不同影响，线路方案需根据不同制式做较大调整，通过多方面研究，有轨电车投资最省，齿轨次之，普通轮轨系统工程投资最大。隧道对旅游轨道交通游客景观体验性影响较大，齿轨方案隧道最少，有轨电车次之，普通轮轨系统隧道最长。采用不同坡度限制，线路走向方案见图2。采用不同坡度，线路方案区别较大，对投资产生较大影响。

图2 新城至八道水不同制式线路方案示意

本段采用双制式齿轨对线路前后接续性较好，齿轨段可增加游客的体验性，对游客有一定吸引力。工程方案可实施性较强，工程投资适中。通过多方面对比分析，双制式齿轨在本段适应性及线路前后接续性方面优势明显。综合考虑本次研究本段推荐采用齿轨制式。

在系统制式与选型总体确定后，为更好适应本项目建设的实际，仍需要对本项目所选相关车辆进行必要的适应性改造。包括但不局限于机车功率、启动制动性能、车辆尺寸及定员、车型外观及内部布局等。

5 结束语

本文在对比分析不同制式系统特点的基础上，以长治大峡谷旅游轨道项目为例，对不同制式系统适应性进行深入分析，结合项目特点确定了针对不同段落分别采用轮轨式、悬挂式单轨、双制式齿轨的系统选型方案。通过建立选型原则和对比分析结构，为今后旅游轨道方案研究和系统制式选择提供了重要思路和参考。