城市轨道交通分类和技术特性

弯刀书斋 2019-04-25

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本文最初是2011年为注册城市规划师考试参考用书《城市规划相关知识》（2011年中国计划出版社）编写。略作删减，希望在城市轨道交通新制式层出不穷的今天，对正确认识城市轨道交通的分类和技术特性有所帮助。

作者：

秦国栋，中国城市建设研究院有限公司综合交通设计研究院、城乡规划设计研究院，院长，教授级高级工程师。中国城市轨道交通协会副秘书长、专家学术委员会副主任。

一. 城市轨道交通的定义

采用专用轨道导向运行的城市公共客运交通系统，统称为城市轨道交通。城市轨道交通的定义包含了两个层面的含义：

1）城市公共客运交通系统组成部分

城市客运交通可分为个体交通和公共交通。自行车、摩托车、小汽车等属于个体客运交通方式；公共汽车、公共电车、城市轨道交通等属于公共客运交通方式。城市轨道交通是城市公共客运交通的类型之一。

2）采用专用的轨道导向运行

构成城市轨道交通的各个类别有一个共同的特点，就是由专用的“轨道”来导向。这种轨道包括我们很熟悉的钢轮钢轨，也包括其它形式的“轨道”。

二. 城市轨道交通的分类

目前，世界上城市轨道交通的种类很多，各国对城市轨道交通的分类方法也不一致，同一轨道交通类型也存在不同的称谓。

归纳起来城市轨道交通可以从以下几个方面进行分类：

1）运营范围

2）运输能力

3）路权

4）敷设方式

5）支撑和导向方式

6）牵引方式

按运营范围分类

城市轨道交通按照在城市不同区域的运营范围划分，主要可以分为以下两类：

1）市区轨道交通：服务范围是以城区为主的城市轨道交通系统，如地铁、轻轨一般都属于此类。

2）市域轨道交通：服务范围覆盖城市市域范围的轨道交通系统。这类系统在各国的名称不尽相同，如法国巴黎的RER线（Regional Express Railway）、德国的S-Bahn（Stadt Bahn）、美国的区域快速轨道交通（Regional Rapid Rail Transit）等。

除了上述两类以外，还有一类轨道交通系统，主要服务于城市市域和邻近地区，服务区域涉及两个或多个行政区。这类轨道交通有些主要服务于大城市郊区，习惯称为市郊铁路（suburban railway）；有些则主要服务于大城市周围的卫星城与中心城之间，也称为通勤铁路（commuter railway）。这一类轨道交通在技术特性上接近于铁路或城市轨道交通。因此，可以把这一类的轨道交通与铁路系统在技术特性上基本一致的划归到铁路范畴，与城市轨道交通在技术特性上基本一致的划归到市域轨道交通范畴。

按运输能力分类

运输能力是指城市轨道交通系统单位时间内单向输送能力，通常以单向小时断面运输量表示。

我国现行的《城市轨道交通工程项目建设标准》（建标 104—2008）和《城市公共交通分类标准》（CJJ/T 114—2007）把城市轨道交通按系统运输能力划分为高运量、大运量、中运量和低运量四个量级。

1）高运量系统：单向运输能力为4.5—7万人次/小时。

2）大运量系统：单向运输能力为2.5—5万人次/小时。

3）中运量系统：单向运输能力为1—3万人次/小时。

4）低运量系统：单向运输能力小于1万人次/小时。

对于不同运能等级的城市轨道交通系统，需要在线路的路权、敷设方式、车辆选型和编组、信号等机电设备配置方面与之匹配。

按路权分类

城市轨道交通的路权可分为三种类型：

1）全封闭系统：与其它交通方式完全隔离，不受其他交通方式的干扰，具有独立路权，地铁就属于此类。

2）不封闭系统：也称开放式系统，不实行物理上的封闭，轨道交通与路面交通混合行驶，在交叉口遵循道路交通信号或享有一定的优先权，有轨电车就属于此类。

3）部分封闭系统：一般在线路区间采用物理措施与其它交通方式隔离，在全部交叉口或部分交叉口与其它交通方式混行，在交叉口设置城市轨道交通优先信号，轻轨系统大多属于此类。

按敷设方式分类

城市轨道交通按照线路的敷设方式可以划分为以下三类：

1）地下线：线路在于地下隧道内设置。最早的城市轨道交通系统的线路是设置在地下（underground）的，所以称为地下铁道（the underground），简称地铁。

2）地面线：线路设置在地面上。

3）高架线：线路设置在高架桥上。

在城市轨道交通的实际工程项目中，同一条线路可能会同时存在不同的敷设方式，也可能只有一种敷设方式。如北京地铁13号线，就存在地下、地面和高架三种敷设方式；北京地铁2号线就为全地下线。

按支撑和导向方式分类

城市轨道交通按照支撑和导向方式可以划分为钢轮钢轨系统、胶轮导轨系统和磁浮系统三类：

1）钢轮钢轨系统：导向轮与支承轮合一。车辆为电力牵引的钢轮走行系统，轨道采用钢轨为车辆支承和导向，能敷设在地面、隧道、高架桥上，承载能力大，适用范围广。如北京地铁的1号线、2号线等。

2）胶轮导轨系统：导向轮与支承轮分设，线路一般设置在高架桥上。胶轮导轨系统的走行轮为胶轮，走行在轨道梁面上，起支承作用；导向轮也是胶轮，依靠导向板或导向糟对车辆起导向和稳定作用。如重庆的跨座式单轨系统、广州珠江新城的旅客捷运系统（APM）。

3）磁浮系统：无接触的电磁悬浮（支撑）、导向。磁浮系统与传统的钢轮钢轨系统有着本质的区别，是一种新兴的交通系统。磁浮系统又分为高速磁浮与中低速磁浮两类。

按牵引方式分类

城市轨道交通按照牵引方式可分为旋转电机牵引系统和直线电机牵引系统两类。

1）旋转电机牵引系统：采用旋转电机作为车辆的驱动力，利用轮轨之间的黏着力（摩擦力）驱动车辆行驶。

2）直线电机牵引系统：采用直线电机作为车辆的驱动力，利用磁场的作用，驱动车辆运行，属于非黏着驱动系统。

直线电机可以认为是旋转电机在结构上的一种变形，可以看作是一台旋转电机沿其径向刨开，然后拉平演变而成。直线电机改变了传统电机的旋转运动方式，直线电机牵引系统不再依靠轮轨之间的摩擦力驱动，与旋转电机牵引系统相比，具有较大的爬坡能力。

三. 城市轨道交通的技术特征

虽然城市轨道交通可以从专业技术角度按照运营范围、运输能力、路权、敷设方式、支撑和导向方式、牵引（驱动）方式等多个方面进行较为细致的分类，但这对于不熟悉城市轨道交通专业的决策者和使用者来说，不容易理解和交流。此外，由于各种原因，有些名称在不同的国家形成了不同的含义。

我国现行的《城市公共交通分类标准》（CJJ/T 114—2007）将城市轨道交通划分为7种类型。下面根据我国城市轨道交通分类，简述各个类别的城市轨道交通主要特性如下。

地铁系统

采用全封闭线路、专用轨道、专用信号、独立运营的大运量城市轨道交通系统。单向高峰小时客运能力在2.5万人次以上，线路通常设在地下的隧道内，有时也延伸到地面或设在高架桥上。地铁系统的主要特点归纳如下：

1）主要服务于城区，一般适用于大城市的骨干线路。

2）单向运输能力在2.5万人次/小时以上。按照客运能力划分，又可分为高运量地铁和大运量地铁。高运量地铁的单向运输能力为4.5—7万人次/小时；大运量地铁的单向运输能力为2.5—5万人次/小时。

3）采用全封闭线路，独立专用路权。一般设置在地下隧道内，条件允许时，有时也在地面或高架桥上设置。

4）采用钢轮钢轨支撑和导向，旋转电机或直线电机牵引。我国内陆采用旋转电机牵引的地铁车辆有A型车和B型车两种；采用直线电机牵引的地铁车辆只有LB型车一种。

轻轨系统

轻轨是采用全封闭或部分封闭的线路、专用的轨道，以独立运营为主的中运量城市轨道交通系统。在部分封闭线路的平交路口采用轻轨列车优先信号，单向高峰小时最大客运能力在1—3万人次，线路一般设在地面上、高架桥上或地下的隧道内。

轻轨系统是城市轨道交通中最难定义的系统之一。一般认为，轻轨系统是在传统的有轨电车系统基础上，利用现代技术进行改造后形成的轨道交通系统（亦俗称现代有轨电车），英文名称Light Rail Transit（LRT）。我国现行的《城市公共交通分类标准》（CJJ/T 114—2007）中的轻轨系统是指钢轮钢轨体系的中运量系统，主要技术特征如下：

1）主要服务于市区，一般适用于特大城市的辅助线路或大城市的骨干线路。

2）单向运输能力一般为1—3万人次/小时。

3）采用全封闭线路或部分封闭线路，基本为独立路权。一般设置在地面或高架桥上，有时也设置在地下隧道内。

4）采用钢轮钢轨支撑和导向，旋转电机或直线电机牵引。我国内陆采用旋转电机牵引的轻轨车辆为C型车，采用直线电机牵引的地铁车辆为LC型车。

部分封闭型的轻轨交通线路敷设更加灵活，设置专用道的比例很高，基本实现路权专用。全线设独立信号系统，统一指挥列车运行；在横向通过城市道路的平面交叉处，如道路交通量较大，可设置立体交叉；如道路交通流量较小，可设置平交道口，并增加道口防护信号，使轻轨列车按设定的条件优先通过。

全封闭型的轻轨交通线路，全线随地形条件敷设，有地面、高架、地下，空间位置选择十分灵活，与所有道路交叉口全部立交，完全实现路权专用。全线设独立信号系统，统一指挥列车运行。此类线路与地铁系统的差异较小，二者之间没有清晰的界限，有时也被称为轻量级地铁。

单轨系统

单轨系统是一种车辆与特制的轨道梁组合成一体运行的中低运量胶轮—导轨系统。轨道梁不仅是车辆的承重结构，同时也是车辆运行的导向轨道。单轨系统的类型主要有两种，一种是车辆骑跨在轨道梁上运行，称为跨座式单轨系统；一种是车辆悬挂在轨道梁上运行，称为悬挂式单轨系统。胶轮－导轨系统中，无论是那种车型，其相同的特点是车辆分设走行轮和导向轮。单轨系统的主要技术特征如下：

1）单轨主要适用于：

① 城市道路高差较大，道路半径小，线路地形条件较差的地区；

② 旧城改造已基本完成，而该地区的城市道路又比较窄；

③ 大量客流集散点的接驳线路；

④ 市郊居民区与市区之间的联络线；

⑤ 旅游区域内景点之间的联络线，旅游观光线路等。

2）单向运输能力在1—3万人次/小时。车辆因采用胶轮，车轮的承载能力受到限制，橡胶轮的轴载仅是钢轮的40～50％，载客能力低。

3）采用全封闭线路，与其他交通方式完全隔离，独立路权。单轨以高架结构为主，一般使用道路上部空间设高架桥，土地占用较少，轨道梁宽度窄，占用空间小。胶轮的黏着性能好，有利于在大坡道，小半径曲线上运行，可以适应急转弯及大坡度，对复杂地形有较好的适应性，选线容易。

4）车体在走行轨上面(跨座式) 或下面（悬挂式），通过主轮支承，水平导向轮起导向和稳定作用，车辆分设走行轮，导向轮，并采用胶轮，受力分散，走行噪音低。主要采用旋转电机牵引，目前也出现了由直线电机牵引的单轨系统（莫斯科单轨系统）。

有轨电车

有轨电车是一种低运量的城市轨道交通，轨道主要铺设在城市道路路面上，车辆与其他地面交通混合运行，遵守道路交通法规。根据道路条件，又可分为两种情况：

1）混合车道、全开放型的路面有轨电车

路面有轨电车是低运量、低速度、短运距、无专用信号、无专用隔离道路权，采用钢轮钢轨体系的城市轨道交通系统。轨道全部敷设在路面、与路面平齐，该轨道虽然由有轨电车专用，但无专用路权，因此其它车辆可进其道而行驶，故被称为混合道，车辆运行可能受到一定干扰。无专用信号系统，列车运行随城市道路交通信号管制行驶，属地面公共交通层次的交通系统。旅行速度与城市公共汽车运行速度相当。