日本当代新型城市轨道交通系统简析

摘要：介绍了日本当代新型城市轨道 交通 系统的特点及其适用范围，并对尚未 应用 的HSST磁悬浮系统的实用性 问题 进行了简单 分析 。

关键词：城市轨道交通；地铁；轻轨；单轨电车；直线电机电动车组；自动导轨电动车组

根据笔者曾在日本研修轨道交通问题和近年来多次赴日考察的体会，主要介绍日本新型城市轨道交通系统的特点及其应用现状，并就HSST常导磁悬浮系统在日本的 发展 前景及其实用性问题进行简析。

1新型城市轨道交通系统的主要特点

日本城市轨道交通系统 历史 悠久，以东京地铁为例，早在1953年就出现了以营团地铁丸之内线用300型电动车组为代表的 现代 城轨系统的雏型，至今已有50年以上的发展历史。近年来随着城市人口的集中化，旧有的路面电车和地下铁道系统已不能满足需要。因此，既有设备不断更新，并出现了各种新型的城市轨道交通系统。 目前 已在各大中城市正式投入运用的新系统可分类为单轨电车、自动导轨电动车组(AGT)、轻轨 (LRT)和直线电机电动车组。此外，还有计划即将投入实际运用的HSST系统。

作为具有大量输送能力的地面轨道系统，与既有的路面电车、地下铁道系统相比，可列举以下主要特征。

1.1在技术上的先进性

日本的各种新型城市轨道交通系统均为20世纪80年代以后的产品，在设计中采用大量新结构和新技术，其车体结构类似高速车辆，均为不锈钢或空心型材的铝合金材料，轴重一般在10t以下，并具有良好的空气力学和动力学性能。在控制系统方面多采用带有再生电力制动的VVVF逆变器控制，具有节能优点。驱动系统均由动力分散的动车组成，有较强的起停能力。制动控制也多采用 电子 指令的复合制动方式。此外，还大量应用了列车自动控制(ATC)、车载列车信息技术、无维修化等新技术。

1.2对城市交通的适应性

根据客流量大、区间距离短、停站多等城市交通的特点，新型城轨系统作为交通 网络 的重要组成部分，首先应该能满足通勤、通学等短途旅客运输的需要。因此，在日本基本上采用1067mm或1435mm轨距，以便和既有的JR铁路、民营铁路相连接。除单轨电车外，多数可实现无需换乘的直通运行，并多采用和地铁相一致的直流供电方式。在列车运行性能方面不要求速度太高，大部分最高速度为80km/h左右，但要求有较高的起动加速度和制动减速度，以缩短频繁停车的起停附加时分，有利于提高旅行速度。在定员方面，一般除座席外，留有较多的站席空间，从而增加了列车的定员。

此外，由于各种城市轨道交通系统有不同的结构特点，其车辆规格和性能也有所不同(表

1)。因此，从东京、大阪、名古屋等100万以上人口的大都市到鹿儿岛、富山等中小城市采用了不同型式的新型城市轨道交通系统。

2新型城市轨道交通系统的应用分析

2.1轻轨交通系统 (LRT)

2.2高架铁路和新型地铁 在新型地铁系统中值得注意的是北海道札幌市地铁的新型动车组。该系统的特点是使用橡胶车轮取代钢制车轮的转向架，列车行驶在具有两侧导轨的混凝土轨道上。始于1998年生产的地铁南北线用5000型动车组，具有减轻噪声和便于维修的特点。最近，在此基础上又开发了用于地铁东西线的8000型电动车组，该动车组为3M4T编组，全列车定员910人(其中座席340人)；采用DC1500V的第3轨供电方式；轨距为2150mm；并设有ATC装置和列车无线装置等新型设备。特别是经过多年改进，其橡胶轮胎的强度和维修性能已能达到要求，环保性能优于一般钢制车轮，所以也是城市轨道交通系统的一种选择。

2.3AGT(自动导轨电动车组) 此外，在AGT系统中采用了自动化的微机控制方式，因此，可实现无人操纵的列车运行和达到高密度的追踪间隔。

2.4直线电机地铁电动车组

在东京和大阪这样的中心城市，由于受到地面建筑的限制，开发和完善地铁 网络 是理想的 交通 系统。但地铁隧道的建设成本很高，开发直线电机电动车组（图5）的主要目的是减小隧道断面，从而可以减少地铁投资费用。该种方式的优点是具有较高的牵引能力，因此适用于小曲线半径和大坡道地铁线路，由于使用直线电机驱动，在高架线路上运行时噪声相对减小，也有利于降低建设费用。

但采用直线电机的地铁在日本并没有全面推广。据介绍主要是其断面较小，车辆定员90～100人，比普通地铁车辆定员(130～140人)减小30%以上。此外，由于直线电机固有的效率 问题 ，在同样牵引能力下能耗较大，运营成本高于普通地铁。因此只适用于运量不太大的线路，作为常规地铁的补充方式。例如东京在深层地铁的大江户新线上采用了这种方式，以降低建设费用和解决深层地铁的大坡道问题。

2.5单轨电车

单轨电车在东京、大阪、北九州等大、中城市得到了比较普遍的 应用 ，其主要特点是在道路上空行驶，可以更好地利用道路上方的空间，从而降低征地费用。其建设成本大约为地铁的1/3，远低于同样规模的地铁，而且也适于大坡道和小曲线半径的高架线路。作为一种实用的城市轨道交通系统，近年来也有较大的 发展 。 以东京圈边缘的千叶市应用为例，从1988年开通悬挂型单轨电车以来，已成为城市交通网络的重要组成部分。随着交通量的不断增长，计划将其线路长度从 目前 的15.2km延长到40km，使其成为世界上最长的悬挂型单轨线路。

3关于中速磁悬浮铁路（HSST）系统的发展和展望

由表2和表3可见，HSST的基本原理是利用磁力悬浮和导向，用直线电机驱动行驶，无轮轨接触，速度又不高，因此，行驶时噪声较小，并且不会产生铁粉或橡胶粉尘，即使在城市居民区附近也可以安静地运行。同时由于其车辆的轻量化，可以使高架轨道的桥桩比较轻巧，从而减少建设成本，对城市环境的 影响 也比较小。此外，HSST的优点是在停车时也可悬浮，具有平稳起动和较高的加减速性能，因此适合站间距离较短、坡道较大和小曲线多的复杂地形，在城市轨道交通系统中不失为一种有特点的系统。

但是，根据日本有关方面的介绍，HSST存在直线电机阻力大和效率较低的缺点，与轮轨交通系统相比，相对能耗及运营成本较高；在运输能力方面，按HSST-100车辆的设计，其平均定员(包括站席)不足130人，编组辆数有限，不能满足大运量及长途客运的要求。所以日本并不以HSST作为一种普遍应用的城市轨道系统，而只是在如上所述的特定地形条件下，作为一种运量和旅程不长的城市交通工具。