第三节 地下铁道的发展历程
一、地铁和轻轨的发展历程
1863年1月10日,用明挖法施工的世界上第一条地铁在伦敦建成通车,列车用蒸汽机车牵引,线路长约6.4km。1890年12月8日伦敦首次用盾构法施工,建成用电气机车牵引的5.2km的另一条线路。从此,城市交通进入轨道交通时代,因此可以说轨道交通的历史比汽车还悠久。
1892年6月6日,芝加哥建成世界上第二条蒸汽机车驱动地铁,1895年5月6日建成世界第二条电气化地铁;1895年5月8日,布达佩斯建成世界第三条、欧洲大陆第一条电气化地铁;1897年9月1日,波士顿建成世界上第四条电气化地铁;1898年5月9日维也纳也建成蒸汽驱动地铁。
1900年7月9日,巴黎建成世界上第六、欧洲第二条电气化地铁;1901年12月10日,纽约建成第七条蒸汽驱动地铁,该条铁路直到1904年10月27日才实现电气化。1902年2月18日柏林建成世界第八,欧洲大陆第三条电气化地铁。20世纪上半叶,东京、莫斯科等几座城市相继修建地铁。截至1963年,世界上建有地铁的城市共有26座。1964年到1980年的17年中又有30座城市修建了地铁,到1985年世界大约共有60座城市正在有计划地修建地铁,当时全世界地铁运营的里程总计3000km。据1994年7月德国出版的《地铁世界》一书统计资料,到1990年世界有98个城市约5300km轨道交通投入运营,另有29个城市,94条线约1000km在建。现在全世界约有120多个城市建有地铁。从1985~2005年增加的线路是1863年到1963年一百年建成地铁总长度的3倍。
城市轨道交通的发展经历了一个曲折的过程,大致可以分为以下4个阶段。
1.初步发展阶段(1863~1924年)
在这一阶段,欧美的城市轨道交通发展较快,其间13个城市建成了地铁,还有许多城市建设了有轨电车。20世纪20年代,美国、日本、印度和中国的有轨电车有了很大的发展。这种旧式的有轨电车行驶在城市道路的中间,运行速度慢,正点率很低,而且噪声大,加速性能低,乘客舒适度差,但在当时仍然是公共交通的骨干。
2.停滞萎缩阶段(1924~1969年)
二次世界大战的爆发和汽车工业的发展,促使了城市轨道交通的停滞和萎缩。汽车的灵活、便捷及可达性,一度成为城市交通的宠儿,得到飞速发展。而轨道交通因投资大,建设周期长,一度失宠。这一阶段只有五个城市修建了有轨电车,到1970年受拆除风的影响,只剩下8个城市保留有轨电车。
3.再发展阶段(1949~1969年)
汽车过度增加,使城市道路异常堵塞,行车速度下降,严重时还会导致交通瘫痪,加之空气污染、噪声严重、大量耗费石油资源,市区汽车有时甚至难以找到停车的地方,于是人们又重新认识到,解决城市客运交通必须依靠电力驱动的轨道交通。轨道交通因此重新得到了重视,而且从欧美发展到亚洲的日本、中国、韩国、巴西、伊朗、埃及等国家,这期间有17个城市新建了地铁。
4.高速发展阶段(1970~2015年)
世界上很多国家都确立了优先发展轨道交通的方针,立法解决城市轨道交通的资金来源。世界各国城市化的趋势,导致人口高度集中,要求轨道交通高速发展以适应日益增加的客流运输,各种技术的发展也为轨道交通奠定了良好的基础。近几年又有四十几个城市修建了地铁、轻轨或其他轨道交通。
世界各国地铁各具特色。莫斯科地铁是世界上最豪华的地铁,有欧洲“地下宫殿”之称,天然的料石、欧洲的传统灯饰与莫斯科气势恢宏的各类博物馆交相辉映,简直是一座艺术的博物馆。市区11条地铁线路纵横交错,充分体现了前苏联城市交通规划和建筑业的一流水平。上海是当今世界运行线路最长的城市,至2015年底,共有线路15条,全长588km。巴黎地铁是世界上最方便的地铁,每天发出4960列车,在主要车站的出入口,均设电脑显示应乘的线路,换乘的地点等,一目了然。巴黎地铁也是当今世界上层次最多的地铁,包括地面大厅共有6层(一般为2~3层)。法国里尔地铁是当今世界最先进地铁,全部由微机控制,无人驾驶,轻便、省钱、省电,车辆行驶中噪声振动很小,高峰时每小时通过60列车,为世界上行车间隔最短的全自动化地铁。美国旧金山地铁是当今世界地铁速度之冠。香港地铁使用密度高达10万人次/km·日,平均每天223.5万人次,1999年圣诞节创新高300万人次/日。香港地铁1994年总收入51.3亿港元,扣除经营开发、拆除、利息和财务开支后,当年利润为10.38亿港元。世界各国地铁均依靠政府补贴,唯独香港地铁既能解决市区出行,同时又可创利。新加坡地铁又叫“大众捷运系统”,由3条干线组成“锚”形,东西长,南北短,运营总长101km,共设49个车站,平均站距1.59km,日均客运量80万人次,占新加坡公交总客运量的60%。新加坡地铁车站和线路清洁明亮,一尘不染,是世界上最安全、最清洁、管理最好的地铁。新加坡像莫斯科地铁一样考虑了战时的防护掩蔽,车站出入口设置防护门、密闭门等防护设施。
21世纪的地铁,以高速、正点、低能耗、少污染、安全、舒适等功能吸引大中城市客运交通的80%以上。美国、日本、德国、法国等经济发达国家不断加大地铁的科技投入,许多新材料、新技术、新工艺运用在地铁工程中。
新一代轨道交通要采用可调式转向架,使列车在运行时适应不同轨距的变化。开发地铁轻轨智能运输系统(ITS),满足各种乘客的旅行需要。研制新的橡胶减震轨道系统,减少噪声、振动,降低能耗,改进车体设计,保证时速350km/h情况下,噪声控制在75dB以下。开发新一代自动信号控制系统(ATC),实现列车的自动运行、自动保护、自动监控。车辆材料推广采用国际先进的拉伸铝合金型材为基础的结构轻型车体,保证车辆运行中的稳定性,新的地铁轻轨列车应装有IGBT智能模块和VVVF交流变频调压传动技术。主传动为鼠笼式感应电动机,采用现代微机处理电子控制技术,对运行列车轨道、各类设备和仪器故障自动诊断显示,自动修复。
二、中国地铁的发展
我国的第一条地铁于1965年在北京修建,第一期工程全长22.17km,1971投入运营。天津地铁一号线1970年动工,1980年通车。上海在20世纪90年代初即已开始大力发展轨道交通,地铁一号线1995年建成通车。国内很多大中城市在20世纪80年代未、90年代初都在积极筹备修建地铁的工作,但由于造价高昂,国家在1996年、2002年先后两次“急刹车”,冻结了许多城市的地铁项目。2005年再次解禁,除了缓解城市交通拥堵的迫切需要外,还与我国宏观经济调控政策有关系,此后许多城市的地铁和轻轨纷纷上马。
目前,我国城市轨道交通建设正处于高速发展期,据统计,到2014年底,全国共有22个城市的轨道交通投入了运营,线路总里程约为2934km,共有35个城市126条线路(含续建)正在紧张建设中,总里程超过3000km。已发展和规划发展城市轨道交通的城市总数超过54个,全部规划线路超过480条,总里程超过23000km。
1.北京地铁
在20世纪50年代末期,中国开始规划在北京、沈阳、上海三座重要城市修建地铁以作为平战结合的战备防御手段。北京地铁首先开工。一期工程于1965年7月1日开工建设,其线路自西向东贯穿北京市区,连接西山的卫戌部队驻地和北京站,采用明挖回填法施工,全长23.6km,1969年10月1日建成通车,1971年投入运营,使北京成为中国第一个拥有地铁的城市。北京地铁二期工程开始于1969年,其线路沿北京内城城墙自建国门至复兴门,呈倒U字形,线路全长为17.2km。1981年9月15日,北京地铁正式对外运营。北京地铁复八线于1992年6月24日开工建设,1999年9月28日通车试运营,2000年6月28日与1号线地铁全线贯通。北京地铁13号线(城市铁路)于2002年9月起分段开通,将霍营、回龙观和北苑等城北住宅区和上地信息产业基地与中心城区联系起来。八通线于2003年开通,对改善通州交通环境起重要作用。2005年6月14日北京地铁开通运营35年,总客运量达89亿人次,日均开行列车1235列,间隔3min。北京地铁已在城市交通中发挥了重要的作用。
2007年10月7日,北京地铁5号线正式开通试运营,是第一条南北轨道交通大动脉。5号线全长27.6km,也是北京第一条加装屏蔽门的路线。
2008年7月19日,在北京奥运会召开前夕,北京地铁10号线一期、奥运支线(北京地铁8号线一期)和机场线三条轨道新线正式通车。至此,北京轨道交通运营里程达200km,运营线路达8条,北京轨道交通的网络效应已经初步呈现。
2009年9月28日,随着地铁4号线的开通,北京地铁开通运营的线路包括1号线、2号线、4号线、5号线、8号线、10号线、13号线、机场快轨、八通线,运营总里程达到228km。
2010年12月30日,北京地铁开通亦庄线、大兴线、房山线(苏庄至大葆台)、15号线(顺义线,一期首开段望京西到后沙路)和昌平线(一期西二旗到南邵),北京地铁总长度达到336km。亦庄线与5号线连通后,总长达50km,有35个站,是国内最长的地铁线。同年5月,北京地铁全线线网都开通了手机信号。
2011年,原先没有安装屏蔽门的线路(1、2、13、八通线)安装了屏蔽门。年底8号线二期北段(森林公园南门到回龙观东大街)、9号线南段、15号线一期东段已开始试运营。
2012年底,6号线一期、8号线二期南段北土城至鼓楼大街段、9号线北段和10号线二期开通试运营。
2013年底14号线西段、10号线二期剩余区段等4条开通试运营。
2014年底6号线二期、7号线、14号线东段、15号线一期西段4条开通试运营。预计2015年底运营里程达到560多公里。图1-3-1为北京地铁运营线路图。
2.上海轨道交通
上海轨道交通第一条线路于1995年4月10正式运营。是继北京地铁、天津地铁建成通车后中国内地投入运营的第三个城市轨道交通系统,也是当时中国线路最长的城市轨道交通系统。
1958年,上海市就开始地铁建设的前期准备。当时苏联专家表示上海处软土地层,含水率高,不宜建设隧道工程。1963年于浦东塘桥采用盾构法用钢筋混凝土管片衬砌试挖了直径4.2m的隧道,用于验证粉砂性土质和淤泥质黏土中建设隧道的可能性。20世纪70年代末在漕溪公园的地下,又尝试了第二条试验隧道的掘进,采用地下连续墙施工(方形隧道),现在这段线路作为上海轨道交通1号线的正式线路使用。1989年5月,上海地下铁道工程1号线新龙华站(今上海南站)至上海新客站(今上海火车站)开工兴建。1号线一期16.4km于1995年建成通车,后又陆续实施了南延伸段和北延伸段工程,全长约37km。2000年底,地铁2号线一期14.6km建成通车。2003年明珠轻轨线22.14km建成通车。截至2005年底,上海地铁运营里程已达120km。
2005年以后相继建成并开通了3、6、7、8、9及11号线和1、2、4号线的延长线。世博专线的开通为举世瞩目的上海世博会提供了方便的交通条件。到2010年末,上海已建成11条轨道交通线,运营总里程达到420km,280座车站,年运送旅客19亿人次,居国内之首。从2010年至今的五年时间,上海地铁再掀新的建设高潮。2012年11月,16号线全线贯通;2012年12月,9号线南延段和13号线一期西段建成通车;2013年8月,11号线北段二期建成通车;2013年10月,11号线花桥段开通运营;2013年12月,12号线东段建成通车;2014年12月,13号线(金沙江路—长寿路)和16号线(龙阳路—罗山路)开通。图1-3-2为上海地铁运营线路图。
图1-3-1 北京地铁运营线路图
图1-3-2 上海地铁运营线路图
到2015年底,上海地铁将形成15条运营线路,总里程(不含磁悬浮)达到588km的轨道交通基本网络。
3.天津地铁
天津地铁始建于1970年4月7日,是继北京后中国第二个建设城市轨道交通系统的城市。由于中国当时实行的是停缓建政策,再加上资金限制被迫停建。1981年重新启动,于1984年12月28日建成通车(最初一段于1976年开通)。2001年10月9日停止运营,进行既有线路改造,改造工程于2002年11月21日正式开工,并于2005年12月28日建成通车。截止到2014年底,天津市已经投入运营的线路有天津地铁1号线、2号线、3号线、9号线(津滨轻轨)及开发区洞庭路新交通试验线。1号线全长26.187km,沿途共设22座车站;2号线于2012年7月1号开通试运营,全长27.142km,共设20座车站;3号线于2013年8月21日全线贯通,全长33.608km,共设26座车站,其中南延线至南站为3座高架站。9号线二期工程于2012年10月15日开通试运营,全长52.759km,共设19座运营车站。天津开发区洞庭路新交通试验线全线长7.86km,设有14座车站。
2013年8月,天津市人民政府批复天津市轨道交通线网规划,批复明确天津市城市轨道交通网线规划远景控制规模为1380km,由4条市域线和24条城区线组成。其中,中心城区线网为环放式结构,由13条城区线(含津滨轻轨)组成;滨海新区核心区为中心放射式结构,由8条城区线(含津滨轻轨)组成;海河中游地区由4条城区线组成。
4.广州地铁
广州地铁于1997年8月开工兴建,截止到2014年底,1号线(西朗—广州东站)、2号线(嘉禾望岗—广州南站)、3号线(机场南—体育西路、天河客运站—番禹广场)、4号线(黄村—金渊)、5号线(滘口—文冲)、8号线(凤凰新村—万胜园)、广佛线(魁奇路—西朗)及APM线(赤岗塔—林和西)正在营运中。广州地铁营运总里程约为236km(含佛广线佛山段),其中地铁1号线是广州市地铁规划网的东西干线,长18.47km,沿线共设16座车站、车辆段控制中心和2座主变电站,已于1999年建成通车。地铁2号线为广州市快速轨道交通系统中客流量最大的基本骨干线,是新线线网中的南北轴线。该线从国际机场至珠海区后窑,全长46.5km,第一期长23.21km,其中高架10.68km,地下线长11.10km,地面线长0.27km,过渡线长1.16km,全线共设20座车站。地铁2号线工程于1997年7月28日在海珠广场率先开工,用3年的时间建成,3年半时间实现开通运营,这在国内的建设速度是较快的。
广州地铁(包括APM线,广佛线除外)大部分线路及车站都建在地下,但4号线往金渊方向的后8座车站全为架空车站,1号线以及5号线各有2座车站不在地下(其中1号线为地面车站,5号线为架空车站)。
亚运会后,广州地铁进入了新的建设阶段。2012年7月,国家通过了《广州市城市轨道交通近期建设规划(2012—2018年)》,根据规划,至2018年广州将建设4号线南延段、8号线北延段、13号线首期、11号线、14号线一期及其支线、21号线,总里程约228.9km,共设车站数量92座。截止目前广州城市轨道交通在建的有广佛线后通段、4号线南延线、6号线二期、7号线一期、8号线(凤凰新村—文化公园段)、8号线北延段、9号线、13号线首期、14号线一期及支线和21号线。
5.深圳地铁
深圳地铁始建于1999年,于2004年12月28日正式通车,随着深圳地铁的开通,深圳已成为大中华地区继北京、香港、天津、上海、广州及台北之后第七个拥有地铁系统的城市。深圳地铁已开通的5条线路包括罗宝线(原1号线)、蛇口线(原2号线)、龙岗线(原3号线)、龙华线(原4号线)以及环中线(原5号线)。每条线路均可换乘其他线路,分两期建成。深圳地铁与港铁东铁线均接驳到罗湖站。罗湖口岸为深圳经济特区与香港特别行政区边界的陆路口岸之一,乘客可通过铁路到达该口岸,过关后可换乘港铁东铁线。同时,深圳地铁“福田口岸”站与港铁东铁线落马洲站也实现接驳。截止到2014年底深圳市正在建设的城市轨道交通规划线路有3条,分别是机场线(11号线)、西丽线(7号线)和梅林线(9号线)。
随着深圳人口的不断增加,路面交通压力不断加大,堵车情况经常发生,轨道交通需要进一步发展。2014年3月,深圳市主持召开了《深圳市城市轨道交通近期建设规划调整(2011—2016)》评估会在原有已批三期建设规划线路基础上拟增加2号线东延线、3号线南延线、3号线东延线、4号线北延线、5号线南延线、6号线南延线、9号线西延线和10号线共8条轨道线路。远期方案规划至2030年,共有16条地铁线路,总长585.3km,设站357座。其中组团快线4条、干线6条、局域线6条。
6.沈阳地铁
沈阳地铁是沈阳城建史上投资最多、规模最大的重点工程,也是备受社会关注的民生工程。沈阳市快速轨道交通线网规划由“四横、四纵、两L,一弦线”共11条线路组成,总长约400km。沈阳站、沈阳北站和新沈阳站都有3条线路经过,各新城于母城之间有两条以上的线路连接,通过两个L线构成环线。网线基本覆盖了城市大型客流集散点及主要客流走廊,一环内密度1.7km/km2,二环内站点覆盖率100%,二环外站点覆盖率60%。
沈阳2号线是连接浑河南北的骨干路线,经由于洪区、皇姑区、沈河区、和平区、东陵区及浑南高新技术开发区。线路全长27.143km,全部为地下线路,设车站19座,设主变电所2座、车辆段1座,与沈阳地铁1号线合用一个控制中心。该工程2006年11月18日开工建设,2011年12月30日正式通车试运营。
7.南京地铁
南京地铁1号线一期于2005年9月正式投入商业运营,使南京成为中国内地第6个,世界上第136个拥有地铁的城市,1号线二期也于2010年5月开通运营。地铁2号线一期于2010年5月开通运营。
南京市的地铁及快速轨道交通网,主要承担主城区客运交通及主城区至城市圈外围城镇间的快速客运走廊的客流运输。主城区地铁线网由四条线组成:地铁1号线(南北线)、地铁2号线(北—东南线)、地铁3号线(东西向)和地铁4号线。1号线总长39.7km,设27座车站,1个车辆段。南京地铁在吸收国外先进技术经验的同时,坚持走国产化道路,一期工程确保总体国产化率70%。南京市轨道交通网规划城市轨道交通和城际轨道交通共计22条线路,782km,其中城市轨道交通14条,496km,城际轨道交通8条,286km,规划轨道交通车站286座(换乘站70座),控制中心5座。
8.重庆轨道交通
2014年,重庆轨道交通已开通运营的线路有重庆轨道交通1号线、2号线、3号线、6号线(含国博线),总长为198km。《重庆市主城区轨道交通线网调整规划(2007—2020)》对重庆市远景线网规划为17线1环,共820km。重庆市的轨道交通1号线一期自朝天门至沙坪坝,全长16.56km,14个车站,于2011年7月开通运营;二期工程(沙坪坝—大学城)于2012年12月开通运营。2号线一期自较场口至新山村,全长19.15km,设18个车站,采用跨座式单轨交通,以高架为主,部分在地下,该线2005年6月投入运营,这是我国西部地区第一条城市轨道交通线,也是我国第一条跨座式轻轨,二期工程于2006年7月开始试运行,南延伸段也于2014年底建成通车。重庆轨道交通3号线南起鱼洞,北至江北机场,全长55.5km,设车站39座,为南北方向的轨道交通骨干线路,采用单跨座式单轨交通系统。3号线于2011年9月29日通车。
9.青岛地铁
青岛市地下铁路网初步规划由南北线、东西线和环线组成,总长约54km。主城区与外围城镇的轨道交通由3条轻轨和1条市郊线组成。2010年3月地铁3号线一期可研报告获得国家批复,6月正式开工;2012年建设有3号线一期、2号线一期,2013年11月,经国务院同意,国家发改委批准了青岛市城市轨道交通近期建设规划(2013—2018年)。至2018年,将建设1号线、4号线、6号线一期3个项目,全长约109.1km。到时全市将形成5条运营线路,总长159.1km的轨道交通基本网络。
10.台北轨道交通
台湾省台北市都会区快速轨道系统(台湾习惯称捷运系统)初期线网一共有9条线路,线路长度106.4km,运营长度101.9km,设有89个站,服务于台北市12个行政区及新北市8个区,现已成为台北都会区的交通骨干。这9条路线中,依其完工时程排序分别是文山内湖、淡水、中和、新店、南港、板桥线、土城、芦洲及小南门等线。
台北捷运又按颜色来区分营运线路,其中红线、橘线、蓝线、绿线为高运量系统;棕线、黄线为中运量系统。捷运系统建造形式分高架、地面、地下三种路段。中运量系统中文山内湖线列车使用胶轮系统,行驶于胶轮系统专用轨道上。其余列车用钢轮轨系统,用标准轨距。
11.香港地铁
香港地铁原称地下铁路,是香港的通勤铁路线,自1979年起为乘客提供市区列车服务。地铁系统全长168.1km,由9条市区线共80个车站组成。1975年动工修建的中环至观塘线将香港岛中环与九龙的主要住宅及工业区连接起来,1980年2月通车,成为香港首条过海铁路。1978年11月开工的荃湾线由太子站至荃湾站,1982年5月通车,分流了来往香港岛及荔景以北的大批乘客。1982年动工修建的东隧延线,由观塘经东区海底隧道至蓝田,于1989年10月开启使用。连接市区与机场的铁路分机场快线及东涌线两部分。1998年新机场启用时修通使用。香港地铁与九龙至广州的铁路共有尖沙咀等4个连接转车站。往返迪斯尼乐园及亚洲国际博览馆的地铁线路也已连通。香港地铁于2006年3月每日乘客量已达245万人次,成为世界上最繁忙的地铁系统之一。
香港地铁于1979年开通。港铁共营运九条路线,网络覆盖香港岛、九龙及新界;港铁被公认为世界级的公共交通运输机构,无论在可靠性、安全及效率方面,均一直保持在国际级最高水平。
12.其他城市
到2014年底,我国先后有北京、天津、上海、广州、深圳、武汉、南京、大连、重庆、沈阳、成都等22个城市或地区的地下铁道正式投入运营。其他在建城市有青岛、东莞、合肥、南昌、南宁、福州、贵阳、厦门、石家庄、太原、兰州、乌鲁木齐、温州和常州等。根据武汉市城市轨道交通近期建设规划(2014—2020年),至2020年将形成总规模390km的轨道交通网络体系,纳入规划的有轨道交通5号线、7号线南段、8号线二期、2号线北段等共10条线路(总长173.5km)。武汉轨道交通1号线一期已于2004年7月投入试运营,二期于2010年7月开通试运营;2号线和4号线已开通运营;3号线将于2015年底试运营。于2004年9月全线建成通车的大连市轨道交通线路3号线全长约为49.15km。此外,大连市轨道交通运营线路还有8号线、有轨电车201路和有轨电车202路。在2014年公布新一轮城市轨道交通建设规划(2014—2020)中,规划了包括4条地铁线、2条快线、金普城际铁路以及202路延伸线共8条线路。地铁和轻轨工程在中国将有巨大的市场和广阔的前景。图1-3-3为香港地铁线路图。
图1-3-3 香港地铁
三、中国城市轨道交通近期技术发展纲要
我国城市轨道交通建设正处于高速发展期,已经有79个城市开展了城市轨道交通规划,已经建成的有2934km,在建的也有3000多公里,至2020年规划总里程将达到1.4万km。这样的规模和速度给我们带来了难得的机遇和严峻的挑战。尽管我们现在的发展速度很快,但与世界先进水平还有差距,如何抓住机遇,在建设和运营上赶超世界先进水平?这个任务落在中国广大轨道交通建设者和管理者身上。为保证我国城市轨道交通的可持续发展,中商情报网产业研究院的资深专家和研究人员编制了《2016—2020年城市轨道交通发展分析与“十三五”战略规划研究报告》,总结了“十二五”经济与社会发展成就、“十二五”城市轨道交通产业发展规模与经济效益,预测了“十三五”期间城市轨道交通行业投资环境;提出了城市轨道交通“十三五”整体规划建议、产业规划建议、区域规划建议、园区建设建议,以指导今后一段时期各城市轨道交通建设,也为政府部门出台相关规定提供了参考。
对于从事城市轨道交通建设的读者,了解本行业各项技术发展的目标和内容,对提高工作水平有重要作用。本书特将该纲要的技术发展目标、规划及土建工程技术等三部分内容摘录如下:
1.技术发展目标
技术发展的总体目标是整体提高城市轨道交通技术创新能力,形成核心技术的自主知识产权,加强节能、环保、安全、节约资源领域的技术创新和新技术应用研究,在行业统一协调下,各技术领域均衡发展,总体提高,重点突破,使我国城市轨道交通技术整体水平达到国际先进、重点核心技术达到国际领先,大幅提升城市轨道交通技术在国际上的综合竞争力。
技术发展的具体目标是:
(1)在技术上支持形成多层次、不同运量等级、多种制式并存的城市轨道交通系统体系。
(2)提高系统规划建造技术,形成以轨道交通为骨干的地下空间规划设计技术。
(3)整合城市轨道交通行业技术资源,形成系统的城市轨道交通技术发展的技术标准和产品标准体系。
(4)降低成本,减少占地。
(5)建立城市轨道交通的安全、环保、节能、高效等方面的评估标准体系。
(6)自主发展完善地铁综合监控系统技术。
(7)完善轨道交通的风险管理理论和资产管理理论。
(8)形成适合我国国情特点的客流预测理论方法体系。
(9)掌握车辆制造核心技术,提升自主设计、集成和制造能力,形成不同速度等级、不同编组和不同配置的系列产品和标准。
(10)掌握信号核心技术,发展安全、高效的信号控制体系。
(11)形成网络化建设与运营的管理标准体系。
(12)建立我国运营线路设备改造和线网运营线路调整的成套技术体系。
(13)基本形成城市轨道交通一定规模的产业。
2.规划
(1)研究因地制宜地选择轨道交通的交通模式、系统形式、车辆制式的方法,推动中低运量的绿色、节能轻轨系统在中等城市及大城市辅助线路上应用。
(2)有条件时优先选择节能型低造价的高架线路敷设方式,规划时为其创造条件。
(3)研究城市轨道交通在城市积聚、疏散过程中的作用;研究城市轨道交通对城市总体布局的影响;研究以轨道交通为骨干的城市交通网络支撑下城市空间形态、功能和结构特点的统筹规划理论和技术。
(4)研究轨道交通在不同城市的地位、作用与合理模式;研究城市轨道交通发展与我国城市发展进程的协调关系与互动规律;研究适应我国国情的轨道交通系统规划与工程规划技术方法创新体系;研究轨道交通客流成长规律与预测分析理论方法体系;研究轨道交通系统规划与工程规划和资源节约、环保、城市历史风貌保护关系;研究轨道交通网络在城市中的服务水平。
(5)研究城市轨道交通与郊区铁路、城市间铁路等轨道交通方式的区域一体化,以及与其他公共交通方式一体化的关键技术。
3.土建工程技术
(1)线路
①加强轨道交通前期规划研究工作,完善轨道交通用地控制规划,考虑预留轨道交通站点开发的条件;加强轨道交通沿线土地利用与控制,加强地下空间利用,保证规划线位的实施条件,降低工程造价和工程实施难度;加强线路与文物保护关系研究,促使地铁建设与文物保护和谐发展。研究线路埋深与工程可实施性、振动敏感点保护等量化关系。
②从工程可实施性、换乘便捷性出发,深入研究轨道交通线网内部及与其他换乘节点的线位、站位布置的规划理论与方法。
③建立城市三维地形和地质模型,研究优化线路动态三维选线技术手段,协调线路设施与城市设施之间的关系,实现智能化、数字化选线。开展基于GIS(地理信息系统)的空间选线技术的基础研究。
④深入研究无缝线路与桥梁的共同作用机理,推广无缝道岔技术和一次铺设无缝线路,进一步提高线路平顺性,降低轮轨噪声。
⑤研究制定轨道部件标准系列及配套技术条件,使轨道部件选型规范有序。继续研发自主知识产权的减振轨道结构和部件,提高振动噪声控制技术水平;研发城市轨道交通系列道岔,提高道岔允许通过速度,以提高列车折返能力、减小占地和工程规模;研究混凝土硬化基础等新型无砟轨道结构技术,研发混凝土岔枕,节约木材资源,进一步提高轨道强度和整体性,基本形成我国轨道交通的轨道产品系列。
⑥研究制定城市轨道交通养护维修规程,提高线路养护维修技术水平和行车可靠性。研制城市轨道交通用钢轨打磨车、轨检车等机械化检修设备,提高养路机械设备的国产化率。
(2)车站
①基于轨道交通车站与环境的协调和可持续发展,注重车站的节能与综合效益的发挥。充分利用“轨道交通资源”,重点研究与实现轨道沿线土地综合开发与地下、地面空间的综合开发。在“以人为本”的交通服务理念下,重点研究完善车站周边各种交通方式的一体化,以及大型枢纽站、换乘站的便捷性与服务功能,在车站内外环境上达到与自然和城市风貌的和谐统一。
②研究制定城市轨道交通车站的分类、分级标准和评价体系,以适应客流特征、城市特征等要求;应用计算机动态仿真等计算手段,对城市轨道交通车站内的乘客行为进行模拟,优化车站布置,提高交通服务功能;探索新形势下不断出现的车站各种安全与防灾问题;积极开展设备、设备用房、管理用房、综合管线布置的标准化、模块化研究,结合线路在线网中的功能定位和客流控制车站规模,以节约造价;积极采用新材料、新技术,以达到环保、节能的要求。
(3)地下结构
①从前期的规划设计至工程实施的全过程,采用先进的工程安全风险管理办法、完善的风险评估体系、相应的风险实时管理软件,对可能产生的安全风险因素进行预测、分析、回避和控制,确实保障工程的安全建设。
②重点研究、完善地下结构的抗震设计理论与方法,完善结构耐久性设计理念、方法。研究与施工一体的信息化设计理念、方法,研究保护环境设计理论、措施和方法。推广标准化的设计方案、设计方法,实现设计标准化、信息化。
③推广标准化的施工方法和措施,最大程度地降低工程风险和造价,缩短建设工期,提高工程质量。实现施工产业化、机械化。
④积极研究各种非开挖及支护技术,如盾构法车站、浅埋暗挖大断面隧道、长距离隧道掘进、隧道地下对接等,以减少对交通、城市环境的不利影响。研究预支护技术、大断面开挖技术、地层变形控制技术、长距离施工技术等,研究预制拼装施工技术,研究高效、早强、经济、环保型注浆止水技术和地层加固技术。
⑤研究卵石层盾构技术,研究盾构施工对环境、地质等工程条件的适应性与安全性,大力推进盾构机的国产化。
⑥研制特殊地层加固注浆专用设备、新型湿喷混凝土设备、连续墙设备、精确的套管钻机、夯管机等,加快施工机具国产化。
⑦研究新型防水材料及防水技术。
⑧依靠地下工程检测技术及手段的发展,逐步建立工程基础数据和专家评价数据库,建立车站、区间结构健康检测诊断系统,提高结构安全可靠性。
(4)高架架构
①推进城市轨道交通长距离区间高架桥的标准设计,推广节段拼装法设计及制造、拼装、架设成套设计施工技术。
②研究桥梁耐久性设计的理论、方法及标准,研究城市轨道交通桥梁设计的美学评价标准,制定城市轨道交通桥梁荷载标准,研究车—线—桥一体化的设计理论和方法;优化高烈度地震地区桥梁结构的设计方法。
③研发轻质高强、耐久性好的桥梁原材料,推进高强、整体、大跨度、新型结构桥梁的发展。研究运营线路桥梁的维护方法,形成完善的城市轨道交通高架结构系列技术规程。