城市轨道交通高架线道路条件需求及控制分析

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  【摘 要】 城市轨道交通是世界公认的低能耗、少污染的“绿色交通”,是解决“城市病”的一把金钥匙,也是城市公共交通的主干线,客流运送的大动脉,同时也是城市的生命线工程。在建成运营后,它将直接关系到城市居民的出行、工作、购物和生活。因此,城市轨道交通是的发展,对城市的全局和发展模式将产生深远的影响。而我国城市轨道交通历经了20多年的发展,从无到有,从少到多,从一个城市发展到多个城市,取得了长足的进步。但是和欧美发达城市相比,我国城市轨道交通高架线在线网中所占的比例还是比较低的,建设经验和运营经验还处在发展完善阶段,我国还没有比较详细的轨道交通高架线的发展政策、规划体系、技术标准和设计规范等。本文就通过对城市轨道交通高架线道路条件需求進行简要分析,同时也探讨了城市轨道交通高架线道路的控制措施。旨在抛砖引玉,引起业界重视,为我国早日确定科学合理的城市轨道交通高架线规划体系提供参考。
  【关键词】 城市轨道交通;高架线;道路;条件需求;控制措施
  目前,我国城市轨道交通正处于高速建设时期,越来越多的高架线已投入运营,从我国第一条2000年12月上海明珠轨道交通高架线开通运营至今,已有数十年之久。但是在此过程中,就截至2008年9月,我国已运营10座城市30条轨道交通线路769公里,在建49条城市轨道交通线路1095公里。而2008年之后,受奥运会“科技、绿色、人文奥运”理念的影响,新建成的高架轨道交通线,如北京亦庄线、昌平线、房山线,深圳3、4号线,南京2号线东延线,广州1号线等。就2008年以后成功开通运营的城市轨道交通高架线不仅仅解决了该城市的交通需求的作用,而且正是由于这些线路建成后的效果相比以往的城市轨道交通高架线有着较大改观,比如景观效果较好,使用换乘较方便,环保效果也较好等,这也就促使人们对高架线的新认识。因此,自2008年以后我国规划的城市轨道交通高架线道路要求也提升一个新的台阶,总体特征呈现相比以往更注重高架线自身的特点,提前规划,预留和控制好实施条件,综合协调,多管齐下,扬长避短,抓住高架线的适用性。也就是对高架线规划和建成要形成一个较为完整的预留和控制体系,以适应并引导和促进城市布局合理调整,有效促进沿线特别是车站附近土地的综合开发,使各城市功能、布局更加科学合理。
  1、城市轨道交通高架线道路的概述
  所谓城市轨道交通是指城市中使用车辆在固定导轨上运行并主要用于城市客运的交通系统称为城市轨道交通。在中国国家标准《城市公共交通常用名词术语》中,将城市轨道交通定义为“通常以电能为动力,采取轮轨运输方式的快速大运量公共交通的总称”。它具有运量大、速度快、安全、准点、保护环境、节约能源和用地等特点。世界各国普遍认识到,解决城市的交通问题的根本出路在于优先发展以轨道交通为骨干的城市公共交通系统。
  城市轨道交通是属于集多专业、多工种于一身的复杂系统,通常由轨道路线、车站、车辆、维护检修基地、供变电、通信信号、指挥控制中心等组成。城市轨道交通的运输组织、功能实现、安全保证均应遵循有轨道交通通的客观规律。在运输组织上要实行集中调度、统一指挥、按运行图组织行车。而为了保证列车运行安全、正点,在集中调度、统一指挥的原则下,行车组织、设备、车辆检修、设备运行管理、安全保证等均由一系列规章制度来规范。列车运行是一个多专业、多工种配合工作,围绕安全行车这一中心而组成的有序联动、时效性极强的系统。
  目前,国内针对高架线的研究主要集中在城市规划与环境协调方面,李团社的《城市轨道交通高架敷设方式与城市发展》从高架线的敷设与城市发展角度探讨了高架线沿线土地的规划与线路敷设方式之间的关系,提出城市发展与轨道交通高架线在交通线网规划中的关系是相互完善,相互补充的;而罗维的《城市轨道交通沿线空间景观规划研究》从景观方面分析了高架线与周边环境协调理论,并提出相应措施以降低高架线对城市环境的负面影响,但针对高架线与道路关系的理论还缺乏系统研究。为此,笔者从城市轨道交通高架线道路的条件需求及控制进行详细分析。
  2、城市轨道交通高架线道路条件需求
  2.1减小振动噪声,建造环境友好型城市轨道交通的需求
  高架线直接暴露于环境中,若振动和噪声控制不符合相关标准,势必会影响高架线的应用和推广。例如早期芝加哥和纽约等北美地区的城市轨道高架线桥梁以钢结构居多,由于噪声与振动的控制措施不到位,噪声很大,给人们留下了高架线的负面印象。直到20世纪60年代开始,北美和欧洲对此进行了大量研究。许多减振产品和理论及实验研究就是从降低线路振动和噪声开始的,而香港轨道交通高架线就是其成功案例。香港轨道交通高架线在其强大经济基础条件下,为减少列车运行对环境的影响采取了一系列的综合降噪措施。比如在车辆下部设隔声裙,轨道线路两侧设隔声屏障,在轨道旁设吸(隔)声矮墙,采用浮置板道床、轨道减振器及各类减振器扣件等,将距轨道线路中心线25米处的噪声等效声级降到了61分贝,号称是世界上“最宁静”的地铁(见图1)。
  同时,我国内地一些城市的高架线也由于振动和噪声问题引发了大量的争议和居民投诉,究其原因,除了与高架线本身振动与噪声的特点有关外,还与相关人员对振动与噪声规律认识不清,研究不深入有关。近年来,随着城市轨道交通的快速发展和环保意识的提高,人们开始重视高架线的振动与噪声问题研究。比如对高架线上噪声的主要来源的进行研究。目前可知的高架线上噪声主要来源是车辆动力系统、轮轨系统以及结构系统(见图2)。得出的结论则是车辆动力系统的噪声主要由牵引和辅助设备引起;轮轨系统噪声是车轮和钢轨接触处产生轮轨力作用,引起其振动而向外辐射的噪声;结构系统噪声是指由于轨道结构和桥梁结构振动引起的二次辐射噪声。
  2.2创造和谐景观,建造可持续发展的城市轨道交通的需求
  城市轨道高架线路的景观是高架线敷设方式选择的几个基本制约因素之一。城市轨道高架线路对城市空间的景观影响是无法避免的,而市民对这样的景观影响也只有被动地接受。因此,只有减少高架线路对城市景观的影响,降低对视觉障碍和视觉心理上的空间分割,才能做到与城市景观的协调,甚至可以成为城市现代化的一道交通建筑风景线。以往对城市空间景观方面的研究在具体技术层面多,政策层面少,制度层面研究更少,这是因为政策和制度层面的研究超出了传统城市设计的核心知识领域。城市轨道交通及其沿线涉及的城市内容广泛,问题复杂,沿线城市空间景观受到城市总体规划、轨道交通规划、城市总体设计、轨道沿线城市空地的开发建设等诸多因素的影响,因此,研究轨道沿线城市空间景观不能仅停留在对其沿线物质空间形态的研究上,局限于对空间景观自身的思考,而需要放在更宏观的发展背景下去考察,必须追溯其根源,从宏观层次上广义的研究轨道交通沿线的城市问题,了解轨道交通方面深层次的东西,从而才能用更整体、长远的眼光来把握轨道及其沿线的城市设计,从而更好的指导沿线城市空间景观的塑造。   2.3降低工程造价,建造资源节约型城市轨道交通的需求
  城市轨道交通的线路敷设方式,在城市中心区建筑密度大和开发成熟的地段,应首选地下线,其他地段尽量选择地面线或高架线,但其线网与构筑物建设应与周围城市环境及城市景观相协调,并符合城市总体规划对城市环境及景观的规划要求。选择高架线看似很简单,但它与城市的发展是一个辩证的矛盾关系,总体上依据城市规划,局部与细节又影响城市规划,反过来,城市发展的不同阶段又影响高架敷设方式的选择。目前从国内外经验看,城市轨道交通线路会带动以车站为核心沿线土地的高强度开发,促进沿线区域土地利用强度的大幅度增加。同時许多城市已充分认识到城市轨道交通前期规划中用地规划与控制的重要性,并深刻体会到用地规划与控制是对轨道交通线网规划的必要支持和有效延伸,稳定线网并提高线网的可实施性。线网规划中高架敷设方案一般都规划并预留了线路交通走廊和用地条件,该条件除满足城市发展规划和轨道交通系统要求外,同时也考虑了城市的环保要求。有由本文看来,城市轨道高架线路的建设首先要兼顾环保效益与景观效益的协调统一。因此,这就给城市轨道工程的工程造价埋下不小的隐患。通过近几年我国城市轨道交通发展来看,轨道交通造价贵已成为我国城市轨道交通发展之痛,这既不正常也不符合建设节约型社会的要求,甚至影响和制约着我国城市轨道交通建设和运营的可持续发展。
  3、城市轨道交通高架线道路问题的控制措施
  3.1城市轨道交通高架线道路降噪对策措施
  高架线路的减振降噪是城市轨道交通成败的关键之一,要从车辆制式、轨道、声屏障等方面采用综合措施,使之成为“经济、便捷、环保”的城市轨道交通工程。城市轨道交通噪声的来源主要有轮轨噪声、集电系统噪声、空气动力噪声、建筑物噪声等。当前,城市轨道交通形成了多种制式,如普通轮轨地铁、直线电机地铁、有轨电车、单轨交通、磁浮交通等。从制式上来说,直线电机地铁和单轨交通振动噪声较小。单轨交通是一种采用橡胶车轮的车辆跨座或悬挂在高架的轨道梁上运行的交通方式。由于车辆上采用橡胶轮胎,可以有效地降低振动和噪声。直线电机轮轨交通由于轮、轨间不传递牵引力和制动力,车辆的噪声也得到降低,因此在城区可以设置地面线、高架线,并可穿越建筑物,从而起到交通引导物业发展的重要作用。资料表明:直线电机轮轨交通以60公里/小时速度运行时,距线路中心10米处测得的声强比传统轮轨交通要低10分贝左右。同时,列车在轨面上正常运行时,车体的横向、纵向和垂向振动加速度不超过0.1g。所有振动加速度频率均在0.1~50赫兹之间。这些特性使之可以与建筑物近距离通过,甚至直接穿过已有建筑物。另外,除了采用适合高架线路的城市轨道交通车辆制式外,还可以采用浮置板轨道结构、绿化减噪、声屏障技术、桥上两侧的短墙结构等等。
  3.2城市轨道交通高架线道路景观设计要求措施
  轨道交通是城市交通体系中的骨干系统,往往被置于城市的显著位置,高架线路应与周边环境相适应,在景观定位上突出“绿色、环保、生态”的特色,突出轨道交通线的整体效果和沿线景观的“符号意义”,提高城市可识别性和可意象性。例如新加坡地铁的高架线路、加拿大温哥华世博会线的高架结构与城市周围建筑、自然景观融合在一起,形成了新的景观。因此,工程最初就应将景观纳入设计范畴,在初期对项目进行景观专项设计,在线路选择和跨径确定时,设计者需充分考虑比例的协调,在最初结构选型时针对整个线路宏观把控,依据高架线两侧规划用地,对城市街道剖面进行分析,并且结合地域性、文化性,确定适宜的桥梁结构形式,使整条高架线形成一致或渐变的风格,保证桥梁建成后的整体景观效果良好。以深圳地铁龙华线为例,采用高架桥的护板、声屏障与相邻的车站协调一致,见图3:
  3.3城市轨道交通高架线道路工程造价控制
  对于城市轨道交通高架线道路的工程造价控制,笔者认为就是合理降低工程造价和降低运营成本。首先对于降低工程造价,一般采用6辆B型车编组的高架站每座站土建投资约4000万元,与同规模的地下车站相比,1座车站节省约1亿元,高架区间一般在5.5~6.5万元/双线延米,高架区间与地下区间相比每双线延米要节省投资约3~5.5万元,高架线设备系统建设投资也比地下工程低20%~50%;其次降低运营成本。据统计,同标准同规模的轨道交通工程,高架线比地下线每年仅电费就节省约50%。高架线对沿线土地价值的影响与地下线比较区别不大,这主要与周边城市用地的规划性质和项目布局有关,香港青衣站、九龙塘站和北京西直门站等大大提高了周边的土地价值;最后是尽量选择岛式站台车站,因为岛式站台车站为一个站台,一般只需配置两组楼、扶梯和一部电梯,即可满足车站紧急疏散的需要。并且岛式站台车站可采用单线槽形梁,结构受力较好、设计可靠、易于施工,能提高结构的可靠度。总之,城市轨道交通要更加注重“以人为本”,优先考虑了方便乘客,保证客流组织顺畅,为乘客提供优质的服务及发挥有效率的运营管理。同时合理的布置站厅与站台之间的楼、扶梯,以减少设备及土建投资,这样不仅可以降低初期建设成本,而且在长期运营中还可节约大量电能,也可以降低运营成本。
  4、结束语
  随着国内各大城市道路交通拥堵问题的日益严重,轨道交通快速发展的要求愈发强烈,而高架线凭借其较为低廉的价格和更短的建设周期可较好地满足轨道交通快速发展的需要,必然获得更大的关注。因此,要突破制约高架线路发展的城市景观和环境保护两大瓶颈外,还应坚持经济适用性的原则,最终创造和谐的城市景观和友好的环境氛围,使城市轨道交通高架线成为城市中一道亮丽的风景线。
  参考文献:
  [1]万传风,夏辉,张学军.城市轨道交通高架线道路条件需求及控制分析[J].都市快轨交通,2013,04:15-19+46.
  [2]罗维.城市轨道交通沿线空间景观规划研究[D].哈尔滨工业大学,2008.
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