城市缆车系统对城市公共交通意义的探讨——德国莱茵美因大都市区城市缆车方案实践

Jürgen Follmann，虞笑晨

达姆施塔特应用科技大学

0 引 言

交通运输一直以来都是社会最主要的基本需求，也是国民经济发展的命脉。目前人口密集的大城市，其交通运载能力将要达到极限，预计到2030年交通需求将会再增加20%～30%。因此，必须从交通的环境保护层面和经济效益层面出发去考虑新的交通项目。

德国法兰克福莱茵美因大都市区是德国发展最快的城市群，伴随着外来人口的涌入和就业机会的增加，该地区的经济更加繁荣，地区吸引力也日趋提升。过去几年的发展表明，由于该地区的迅速发展，公共交通系统的扩建也迫在眉睫。

因此，需要进一步发展新的交通运输模式。作为城市公共交通，缆车可以成为法兰克福莱茵美因大都市区普通公共交通的一种增补形式，因为它能够通过悬浮和几乎无噪的运行方式跨越诸如公园、工业区、铁路、道路与河流等障碍物，实现无平面交叉的连接模式。缆车的建造时间和建造成本远低于扩建地铁和有轨电车等基础设施，且在约10km范围内能达到各方向5000人/h的运量。

1 缆车的理论基础

在欧洲，缆车运营必须对设施的安全性以及运营商的合适性进行检验。欧洲共同体通过了欧洲议会和理事会于2016年3月9日颁布的关于缆车产品安全的（EU）2016/424法规。为了实施《欧盟缆车法规》，德国联邦政府于2017年6月30日通过了联邦层面的《缆车实施法》。联邦《缆车实施法》的基本内容被纳入于2006年生效的《黑森州缆车法》。

根据《黑森州缆车法》第二条规定，“缆车被定义为由多个设计、建造、拼装以及运行部分组成的用于载客的设施。通过由沿固定线路移动和悬挂的车厢或者吊椅运输乘客。具体包括：由车轮支承并沿钢丝绳移动的地面缆车、沿钢丝绳承载移动的空中索道、通过一根钢丝绳移动的上山吊椅。”

缆车系统由缆车车厢，两个缆车站（至少），钢丝绳和支架等多个基本元素组成。根据需要可以建立中间站（换乘）。

在城市公共交通中特别适合采用悬浮式的空中索道，根据运营方式不同分为循环式和往复式（见表1）。其中，循环式索道除了运营开始和结束时间外不需要固定的运行时刻表，每间隔几十秒（一般至少10s）就有下一个车厢到达，理论上不需要很长的等候时间；车厢的数量和运营速度可以根据交通需求进行调整；分离上下客流也保证了运营不受影响，尤其对于新冠疫情等传染性疾病爆发期间，这样的运行模式大幅度减少了人与人之间接触的可能性（见图1）。

图1 循环式索道系统简图[2]

表1 空中索道系统不同类型比较表[1]

现代的循环式索道能在很大程度上保证运行安全和抗风稳定性。运行稳定性不仅涉及到安全性问题，也关系到舒适度问题。相比公交巴士在拥挤的城市交通中不断地停车和重新启动，缆车的运行更为稳定。因此，对于老年乘客，缆车是更为舒适、可预防摔伤的交通方式。

同时，交通安全也很重要。根据2011年德国联邦统计局的数据，缆车（每1710万km发生1例事故）是继飞机（每1.13亿km发生1例事故）之后最安全的交通方式，相比之下，铁路（每131万km发生1例事故）、公共汽车（每61.6万km发生1例事故）和有轨电车（每22.5万km发生1例事故）的安全性远低于缆车[3]。

缆车支架的数量与钢丝绳的高度，也与所选择的缆车类型（单线索道或三线索道）有关（见图2）。增加支架数量（减少之间距离）可以减少钢丝绳的垂度以及降低钢丝绳的高度（支架高度）。每个支架的用地（10m高的支架占地2.6 m2，24m高的支架占地6.8m2[4]）很少，因为它的占地仅仅取决于支架基础的大小，而不必像铁路或新建道路需开辟新的“使用空间”。

图2 单线索道支架间距与钢丝绳高度的关系[4]

缆车低噪音是另一个加分项。因为缆车车厢本身没有驱动，仅有的噪声主要来自缆车站以及支架部分。对于车站的噪声源问题可以通过选择在对噪音不敏感的区域设站来解决，而支架部分的噪音约为40db，这个值远小于居住区的平均噪音水平以及道路交通中一天500辆车辆所产生的噪音[5]。

2 城市交通中缆车1此处及后文提到的城市缆车如不作特殊说明主要指的是空中索道。的意义

缆车不仅是旅游区的重要公共交通工具，在城市范围内，缆车也发挥着重要的作用，国内最典型的例子便是重庆长江索道。城市缆车能够提供以下优势：与现有铁路和道路用地不冲突；可以简单地跨越河流、道路、铁路轨道以及工业区等障碍；可以利用两点间的直线距离以减少出行时间。

因此，缆车特别适合在人口密集区连接公交线路不合理或者不足的城市区域，比如保留用地、活动场所、机场、工业区以及大学。城市缆车最理想的投入情况是：在城市中心与城市周边区域的连接路段上，当缺少公交系统或现有公交系统已经达到运载容量上限时采用缆车，即将上下班通勤客流通过缆车直接从城市周边（经过P+R设施）运送到城市中心和城市的公共交通枢纽站后，再通过城市轨道交通将通勤客流运输到城市各地（见图3）。

图3 缆车在城市范围内的使用范围[7]

从经济角度来看，缆车具有建造速度快、建造成本低（一般是有轨电车的1/2，地铁的1/10）的特点[6]，且相比传统铁路其运营成本也较低。此外，缆车的拆建也比较迅速，因此，它也可以被看作铁路系统能够扩建之前的过渡或中间方案。

从承载能力角度来看，缆车的运载容量十分灵活：钢丝绳的运营速度以及车厢之间的距离（车厢数量）可以根据交通需求进行相应地调整。根据设备的不同，基本可以达到每小时每个方向5000人的运量。城市缆车（循环式索道）的速度（25～30km/h）大约和交通量接近道路通行能力时的公交汽车平均运行速度相近。但是它的运行是在起点和终点之间的直线距离，既没有红灯的限制，也不受上下班高峰交通拥堵的影响。

坐轮椅、推婴儿车的乘客以及自行车骑行者可以通过与地面齐平、足够宽的车厢入口以及车站处极其缓慢的运行速度来实现无障碍地上下客。在极端情况下，车厢可在车站处暂时停止。车厢内的座位设置和有轨电车类似，放置轮椅的位置与方式也相近。从推进慢行交通的角度来说，不同的车厢空间也允许骑行者将自行车带上缆车（见图4）。

图4 科布伦茨缆车无障碍上下车[6]

缆车通过新的视野和视角也给乘客带来了极佳的乘坐体验。如同法兰克福的摩天大楼天际线或者莱茵河谷科布伦茨的德意志之角等有趣的城市剪影都对旅游者充满了极大的吸引力。对于作为城市公交系统的缆车来说，旅行者对其运载容量的影响并不大，因为旅行者的出行时间通常和通勤交通在时间上构成错峰，相反，他们可以被看做是对城市缆车系统（低峰运营时期）的一种客流补充。

此外，运营的方面也不可忽视。缆车车厢不需要乘务员，检票等可以通过自动闸机简单地完成，保证客流持续不断地进入车站。每段线路只需要1名负责人和1～2名车站工作人员即可。

当然，作为城市交通，缆车系统的缺陷也不能忽视。由于缆车的车站有限，缆车仅适用于直接连接两个交通需求较大的点（有限的车站密度）的运行模式。这是因为缆车在车站的运行速度会急剧减小，较多的车站设置会增加运行时间（理想状态下缆车每隔400～800m设置一个车站）。同时，有限的车站也限制了缆车的区域覆盖和区域内拓展功能，在一定情况下人们需要通过步行、自行车或者其他公交作为出行链的一环而完成整个出行。缆车的选线一般采用直线，因此曲线段的实现较为困难。缆车最大运行速度为30km/h（一般25km/h），缆车的运行范围在8～10km左右。此外，缆车系统不适合任何的网状结构，交叉点只有通过换乘来实现。缆车站的占地面积也很大，车站的造价也通常比一般的有轨电车车站贵，因此车站的“落地”存在一定的困难。

另外存在的一个最大挑战是缆车的线路可能从私人住宅区顶部穿过。如果缆车乘客能够俯视到居民的花园或者露天晒台，那么许多居民会对缆车项目产生反感。目前法律层面对于缆车高空穿越私人用地的条文还未明确，所以缆车选线应尽可能考虑在公共用地或道路上空。同时，缆车车厢的阴影也会对下方的居民等造成一定的影响。

3 城市缆车案例

在德国，已有不少城市缆车的案例。位于德国科布伦茨的长约900m的城市缆车是德国最著名的缆车项目之一，每年可容纳约200万乘客（见图5）。该缆车当时是为了2011年联邦花园展建造的，一条三线循环索道架设在莱茵河上空运行，通过可容纳35名乘客（每车厢）的16个车厢将德意志之角与埃伦布赖特施泰因要塞连接在一起。该缆车线路很难通过其他公交线路来实现（见图6），因为其他公共交通线路方案的评估结果（尤其是出行时间）远没有缆车方案理想。目前缆车每小时每个方向可运送3800名乘客。根据需要运输能力可以提高到每小时每个方向5000名乘客。缆车由Doppelmayr缆车公司建造并负责运营。

图5 2011年联邦花园展在科布伦茨建造的缆车[7]

图6 科布伦茨缆车与公交大巴线路比较[7]

在柏林，同样为了在Marzahn休闲公园举办的2017年国际花园展览会，Leitner缆车公司建造了长度为1.5km的由可容纳10人的64个车厢组成的单线索道。自花园展览结束以来，Leitner公司一直负责经营缆车，但核心问题是缆车未来的运营模式。对此，其中一个提议是“联票形式”，即普通公共交通的乘客可以以优惠的价格乘坐缆车；另一个可能性是，缆车转化为由柏林政府承担的国营模式，并逐渐融入当地的公共交通系统。

在科隆，每年有超过50万的乘客乘坐930m的缆车跨越莱茵河，仅用6min时间就可以欣赏到科隆老城、莱茵河畔等周边地区的全景。这条单线（索道）缆车当时是为了1957年的联邦花园展首次投入使用，期间经过多次改型。尽管目前缆车由科隆当地的交通公司负责运营，但缆车并未完全并入普通公交系统，即乘客持普通公交车票无法乘坐缆车。

国际上，南美洲是城市缆车的主要应用地区。由于坡度，地铁系统在当地是不太可行的。在那里，缆车系统被纳入到普通公共交通运营体系中（即普通公共交通车票可乘坐缆车），以补充现有的城市公共交通网络，其主要客源是本地人口。最著名的缆车线可能是2014年在玻利维亚拉巴斯建设的城市缆车网络。2019年春季第十条线路在拉巴斯这世界上最大的城市缆车网络中投入运营。33km的缆车网络现已成为拉巴斯和埃尔奥托两个大都市群之间的主要交通工具（见图7）。现在，最后一条线路将整个缆车网形成了一个闭合圈，从而连接了所有缆车线。每个车厢最多可容纳10名乘客，因此每小时每方向运载容量可以达到3000人。缆车运营速度为18km/h，从一个市中心到另一个市中心的车程约11min。而如果机动车走地面道路的话，该12km行程由于堵车通常要1h。每天约有30万人利用缆车上班、购物、上学或用作为休闲交通方式。

图7 玻利维亚拉巴斯城市缆车网络图[8]

从上述例子来看，很多城市缆车的例子都源于类似联邦花园展等特殊活动或事件，或者用于拥有特殊地形的城市结构（例如大高差的城市地形）中，城市缆车对于普通公共交通网络的功能还未全方位的考虑；其次，大多数的缆车运营模式还是类似于旅游区的独立购票模式，无论从经济和方便程度来说，都对吸引客流、对希望借此改变人们出行方式构成很大的阻碍，但是如果纳入公交系统中，谁来运营、谁来养护以及营业额分配模式等一系列问题将成为主要矛盾。

4 法兰克福莱茵美因大都市区的缆车方案

针对城市缆车的发展，自2019年以来，德国联邦交通部的“城市交通运输和空气净化项目部门”组织了多次城市缆车研讨会，目的在于总结现有缆车项目的经验，并探讨了今后缆车项目的机会和风险。

在法兰克福莱茵美因大都市区，以法兰克福为枢纽的缆车方案的可行性成为探讨与研究的核心。通过上述指标和因素的讨论主要回答下列三个核心问题：

·城市缆车是否能代替或者补充现有的公共交通在交通供给方面的不足？

·城市缆车的投入是否和周边的自然环境和历史人文景观相符？

·相比传统的公共交通，城市缆车在此处投入使用的优缺点有哪些？

这三个问题是缆车能否顺利纳入普通公交系统，被乘客接受的核心点。上述三个问题与缆车运营速度、运营频率、车厢大小、与其他公交换乘，以及上述因素所影响的运载容量成为对缆车选线和车站选址的前提评判标准。在这其中，该地区是否缺乏合适的公共交通线路、是否有足够的交通源（交通需求）、大规模停车的可能性、承载力足够的交通枢纽等都成为了考量的因素。

根据上述因素的考量，目前最具潜力的选线方案则是从法兰克福3号航站楼出发，经过新伊森堡、法兰克福足球场一直到路易撒通捷快运火车站的线路（见图8、图9）。这条城市南部切线也经过大量森林区域，缆车的使用可以大幅度减少对自然的侵入。同时，也为不愿进入法兰克福市区的乘客提供城市外部的公交线路。该线路结合有轨电车、通捷快运车站以及法兰克福球场的P+R设施实现与现有交通的连接。该方案既能实现即将完工的法兰克福机场3号航站楼的客流的承运，也能对2024年在法兰克福球场进行的欧洲杯进行客流分流。

图8 莱茵美因地区可能的缆车选线

图9 法兰克福机场三号航站楼到法兰克福路易撒站的缆车线路以及换乘的可能性

目前，对选线方案潜在交通需求进行了预测。交通预测模型基于以交通出行次数以及交通出行行为（如交通方式选择）为核心参数的莱茵美因地区基础交通模型（VDRM）来实现（居民出行次数为3.1次/d；（外部）通勤交通或访问者出行次数为2.0次/d；机场乘客出行次数为1.0次/d）。莱茵美因地区基础交通模型是以法兰克福以及周边地区的交通行为数据为后台的交通模型，其主要用于预测该地区工作日和周末的道路交通的交通量以及不同公共交通系统的乘客量。缆车的交通需求主要来源于缆车站5km范围内的通勤交通、购物交通、休闲交通以及机场出发和到达的乘客。除此以外，还有来自其他公交出行链和换乘设施换乘的乘客。

表2综合描述了各种不同类型的客流来源，而图10系统描述了选线方案附近各个车站换乘到缆车站的交通需求。据预测，其一年的交通出行可以达到1600万～2000万次。当然，由于新冠疫情的影响，法兰克福机场的出行量发生了极大的变化。进一步的研究必须等航空旅客恢复正常以后才可以进行。

图10 现有公交系统中换乘到各缆车站的出行次数 （根据文献[9]绘制）

5 总结与研究展望

在诸如法兰克福莱茵美因大城市群的地区，现有交通方式将在长时期保持超负荷状态。道路和铁路基础设施已达到其运载容量极限。同时，考虑到对人、自然和环境造成的影响，现有交通设施可扩建的范围十分有限。因此，迫切需要找到创新的方法，即在考虑到空间、时间和经济成本等因素的基础上，满足未来城市发展和保证生活质量的交通方式。 每条新的交通路线都需要与居住、休闲等基本功能所需的空间进行竞争与协调。此外，可持续发展的大型交通设施的项目需要消耗大量的时间（大部分为十年）和金钱成本用于诸如可行性研究、项目实施方案、公众参与、招标和建造等工作步骤。

在这种情况下，“城市缆车”作为一种可能的解决方案引起了关注。缆车原来被认为是冬季运动地区的一种有效的交通工具，也是重大活动（如联邦花园展等）的一种有吸引力的交通工具。

近年来，在德国主要城市已经对城市缆车的可能路线进行了研究。越来越多的媒体参与还表明，城市缆车越来越受到关注，其在新型和可持续的出行方式领域发挥着核心作用。但是，尽管近年来在德国越来越多地讨论和研究了城市缆车的使用，但将新型的交通方式完全纳入到这些城市现有的公共交通系统中并非十分成功。原因包括：

·缆车系统在旅游区之外的交通潜力和可能的用途没有完全被认知。

·尽管在地铁、区域铁路以及其他道路公共交通上也经常发生故障，缆车系统的故障还是会降低缆车系统的吸引力。

·受影响的人群担心个人隐私保护问题，并有安全方面的考量。

·资金分担的担心，目前为止日渐紧缺的用于公共交通的资金会因为新交通方式的参与变得更加紧缺。

总体来说，对于使用城市缆车的接受以及使用意愿已显而易见。为了提高对新型交通方式的接受程度并获得其相关优缺点和效益方面的全面信息，迫切需要在德国进行相关的试点项目。通过试点项目可以展示城市缆车是“高品质”交通方式，是完全可以和现有的公共交通融合的综合运输工具。如果没有这些相应的正面例子，缆车系统只能一直保留着作为旅游交通使用的旧形象。

迄今为止的工作表明，还需要进一步研究和存在未解决的问题包括[10]：

·在方案选择和方案研究中，必须建立新的评价体系以确定缆车项目的成本效益因素，从而肯定缆车在可持续、城市吸引力等方面的重要意义。当前标准化的评价形式对于改善气候变化或控制空气污染等要求没有足够的重视，以此评价未来交通是不符合时宜的。

·城市缆车的标准化的规划程序到目前为止在很大程度上是未知的，因为，在德国没有足够与城市缆车有关的规划实践。

·由于上述评价体系的空缺，这就造成了缆车项目与其他交通方式的比较存在一定的困难和不确定性。

·还必须考虑缆车在旅游交通方面的因素。

·城市缆车只有在纳入到公共交通系统中才能发挥更大的作用。技术上，而主要取决于人们对第一条线路的接受程度。 缆车是否作为普通公共交通被接受且被使用，取决于每个乘客对其用户友好性、安全性以及对个人隐私保护等限制方面的个人感观。从当前基础设施项目的负面例子来看，一些交通基础设施项目的参与者并未完全展示交通基础设施的优势，这就加深了人们对新事物的排斥和不信任。缆车目前的公众形象是十分良好的，必须以此为基础进一步推进缆车项目。