歐洲城市軌道交通及對中國的借鑒意義
Europe urban rail transit and the reference to China
摘 要：本文是在施2002年仲衡院士率領的城市軌道交通代表團赴歐洲三國考察全體專家工作成果的基礎上整理出來的，文章最后談了幾點對我國地鐵建設的啟示，供大家參考。
關鍵詞：城市軌道交通 地鐵 巴黎地鐵
1 引言
2002年6月24日-7月8日，筆者隨施仲衡院士一行赴法國、奧地利、德國等地對城市軌道交通的技術裝備、規劃與設計理念以及土建工程技術等方面對考察與調研，并先后考察了巴黎地鐵14號線、維也納SGP地鐵車輛制造廠和維也納地鐵車輛段、柏林交通協會、德國西門子信號研究中心（Braunschweig）、西門子車輛試驗中心（Wildenrath），以及科隆、法蘭克福等城市的軌道交通，并順訪了位于Emsland的德國磁懸浮鐵路試驗研究中心。
在考察中，代表團根據專家成員的專業技術專長，分成線網規劃、土建、信號、車輛、通風與環控五個技術小組，針對不同的技術領域進行了有重點的考察分工；同時，代表團還利用考察中的休息時間進行及時地分析和總結，交換考察見聞、剖析考察中所遇到和了解到的技術問題和技術參數；回國后又進行了較為系統和全面的分析與總結，吸收消化考察成果，編寫了《赴歐洲考察城市軌道交通技術報告》和“考察（簡要）報告”。通過這次考察與調研活動，代表團較為系統的了解了歐洲城市軌道交通系統各專業的最新技術發展，對我國地鐵建設的健康發展具有重要的參考價值。
2 歐洲的城市軌道交通
2.1 巴黎地鐵14號線
黎地鐵14號線是本次考察的重點對象之一。14號線又稱為巴黎“Meteor Line”，是一條無人駕駛的全自動化地鐵線路。該線計劃從Port de Gennevilliers至Maison Blanche，由西北至東南貫穿巴黎市區，全長20km，設18個車站。其中13個車站在巴黎大區內，8個車站可以和巴黎的11條老地鐵線換乘，有5個車站可以與4號快車線和Eole快車線換乘，還可與法國鐵路的兩個車站（Gare de Lyon站和Saint-Lazare站）相連。14號線的一期工程從Tolbiac Massena站至Madeleine站，全長7.7km，全部為地下線，共設8個車站，其中有兩個為換乘站(Gare de Lyon站和Chatelet-Les Halles站)，站臺基本上都是側式站臺，長120m，只有Gare de Lyon站為島式站臺。目前該線列車編組為6節編組（遠期8節編組），全長90米，共備有19列車，旅行速度40km/h，最高運行速度達80公里/小時，行車間隔105s，高峰時85s，兩端折返實際用時僅為60秒，每小時運送旅客25000人。列車的車輛由于采用了膠輪，因此列車的制動、加速性能有一定提高，乘坐中加速及制動時無不適感覺。該線特點是編組小、密度高，這種小編組高密度的行車方式值得我們參考。
巴黎14號線的列車運行控制系統(Meteor System)是當今世界上最先進的城市軌道交通列車運行控制系統之一。該系統在綜合運用多項先進技術的基礎上，實現了城市軌道交通列車駕駛、運行控制、調度指揮的高度自動化，大大提高了系統效率，節省了人力。其信號控制系統具有如下主要特點：
（1）采用了無人駕駛系統及屏蔽門系統。在每節車及每個屏蔽門的適當位置都安裝了電視攝像頭，通過傳輸電纜將監控信號傳送到運行控制中心（OCC）。控制中心通過可切換的8個顯示屏隨時了解列車運行及站臺情況；同時每節車輛上都安裝了內部通信（Intercoms）系統，乘客可以在需要時隨時與控制中心的調度員通話，在緊急情況下，內部通信系統可以自動地開機，使OCC調度員可以聽到運行中列車內部的情況。
（2）采用了基于虛擬閉塞（Virtual Block System）的準移動閉塞系統。所謂虛擬閉塞就是線路的分區劃分仍同傳統的固定閉塞一樣是固定的。所不同的是，分區劃分不再是沿線路明顯指示，而是固定存儲于固定的軌旁設備及車載設備。運行的列車實時確定列車位置，并將所占用的分區實時地通知地面軌旁設備。軌旁設備將此信息送給后續追蹤列車，后續列車確定距前方占用分區的距離，監控列車運行。事實上，這種虛擬閉塞是界于固定閉塞和移動閉塞之間的閉塞方式。
（3）采用了基于感應環線的車地信息通信系統，實現了車地安全信息的雙向通信。但感應環線僅作為運行控制信息通信，不提供列車定位信息。列車定位信息采用獨立的信標系統（Beacon）。
（4）列車定位測速采用了測速傳感器+地面信標（Beacon）方式。巴黎14號線信標系統安裝了兩種類型的信標。一種是平均20厘米長的短信標，當列車通過該信標時向列車發送安全方式編碼的公里標信息。另一種為平均1.6米長的長信標。它向運行列車和停止列車發送公里標信息。由此看來，短信標可能用于區間，而長信標則用于車站。
(5) 設計行車間隔為85秒，折返時間75秒。在運行高峰時還采用預先在折返處“埋車”方式，即預先在折返處停放一列車，等到達列車停站后，先發預先在折返處停放的列車，然后再讓列車進入折返處。這樣，行車間隔小于90秒時，“折返時間”就不再成為難以解決的“瓶頸”。
巴黎地鐵14號線的車站在設計理念讓乘客在地下享受更大的空間，更自然的色彩和照明，同時強調“舒適和安全”。如車站的水平聯絡通道，一般為拱形回廊，但照明和色彩沿縱向不斷變化；垂直聯絡通道，實際上是個大豎井，可以聯絡不同水平高度的地鐵車站，豎井中設有自動扶梯和垂直電梯；為了保護乘客人身安全，沿車站縱向站臺上布設了屏蔽門，屏蔽門僅在列車到達后，允許開門時才與列車車門同步開啟，列車僅在確認屏蔽門關閉后才能發車。由于巴黎地鐵不設空調系統，所以屏蔽門頂部是敞開的。
巴黎地鐵14號線車站采用兩種施工方法：豎井部分采用明挖順作法，以地下連續墻作為圍護結構，內部采用鋼支撐；車站主體為單拱結構，采用懸臂式掘進機暗挖施工，單拱襯砌采用無螺栓聯接的矩形砌塊拼裝而成。而區間隧道絕大部分是采用雙線盾構法施工，上、下行線路間無中間隔墻。
2.2 維也納SGP車輛制造廠及維也納地鐵車輛段
6月26日，代表團從巴黎飛抵維也納，參觀考察了維也納SGP車輛制造廠及維也納地鐵車輛段。
（1）維也納SGP車輛制造廠
維也納SGP車輛制造廠是一個車體制造及車輛組裝廠。代表團在廠方技術人員的帶領下，主要參觀考察了該廠的車體制造部分，包括型材下料、焊接（機器焊、手工焊）、機加工（加工中心）及下線準備（切割及打印線號）等工序；同時還參觀了總裝、調試、油漆、烘干等車間。總的印象是，無論是型材下料、加工焊接，還是組裝調試均十分規范，特別是長大型材的焊接夾具非常有特色。據了解，我國已有單位對此作了專門考察并有合作項目。另一特色是各種電線的下線準備，先是按長度要求分別切割，然后再印上線號，這一點維也納SGP工廠是走在前面的，這對今后的維修工作十分方便。在SGP工廠還有機會看到了低重心的城市有軌電車，但由于時間太短，未能仔細了解。
所參觀的維也納地鐵車輛段是負責維也納地鐵2號線和3號線車輛的維修和運行工作的一個車輛段。在該段考察的最大收獲是看到了維也納地鐵列車的編組可以調節，6節編組可以快速解編為4節編組。
維也納2號線列車為6節編組，但可根據需要解編為4節。該列車為4動2拖。兩端的1號車和6號車為拖車，不設動力裝置，但設列車操縱臺（控制室），2號到5號車均為動力車。2號車與3號車之間、4號車與5號車之間用車鉤聯結，其余為固定聯結。6節編組的列車聯接方式為：
1--2------3--4------5--6（4動2拖）
解編時，2號車與3號車摘鉤、4號車與5號車摘鉤，甩去3號車和4號車，2號車與5號車掛鉤連接，成為4節編組，即改編為：
1--2------5--6 （2動2拖）
由于有了解編的方案，因此列車上的配置均采用對稱方式即1--2------3 與4------5--6對稱。同時考慮到解編后3--4摘走，剩下的1--2------5--6 要完成獨立運作功能，以及解編后列車功率的下降，即由4動2拖改為2動2拖，于是在設計時就事先考慮了列車的功率儲備，也可采用3動3拖方案，這樣對功率使用沒有什么影響。另據了解，解編作業并不復雜，解編中摘掛鉤工作僅需要5分鐘，其他聯接工作（電、氣等通道）及甩車調車等加在一起也只要1小時。說明6節編組的列車可以靈活改編為4節編組。地鐵列車能否實現靈活編組，應在事先訂貨時就明確提出，工廠按要求進行設計制造。靈活編組列車在動力設備及其他裝備配置上有嚴格的要求，較固定編組要復雜；但通過改變列車編組，再加上調節行車密度是可以適應不同時期和不同時段客流量變化上的要求，是提高地鐵運行效率達有效途經。維也納地鐵車輛段的其他設備與我國的基本相似。
2.3 德國的城市軌道交通
（1）柏林的城市軌道交通
柏林市面積為891平方公里，總人口為350萬，柏林市以外整個布蘭登堡州人口為260萬。其中90萬人口住在柏林市中心20公里范圍之內，該區域人口密度為3900人/km2。柏林地鐵線全長152公里，共有170個車站，站間距一般為800米，車輛總數為1403輛；全市年客流總量約為9億人次，其中地鐵客流量為4億人次。柏林的軌道交通發展已有100多年的歷史，目前，主要交通工具有區域快速火車（Regional Express）、S-Bahn、U-Bahn、有軌電車、城際間高速鐵路（ICE）、公共汽車、船為一體的綜合交通系統，火車基本上覆蓋了布蘭登堡州2/3的居民，是主要的交通工具。
柏林發達的軌道交通網絡是歷史發展的結果。最初柏林作為首都，修建了通往全國各地的鐵路，每條鐵路在柏林都有自己的始發站（例如Potsdam、Anhalt、Dresden等）。為了方便各個方向的乘客，在第一次世界大戰前就修建了聯結這些車站的鐵路線，并將這些線路也向市民開放，成為一種市內交通工具，這就是德國最早的S-Bahn。為了組織協調不同形式的軌道交通之間，尤其與公共汽車之間的關系，實現綜合交通總體規劃與運營管理，柏林市成了柏林交通協會(BVG)，并在此基礎上成立了柏林和勃蘭登堡州交通協會(VBB)。
為滿足客流需求，柏林市交通規劃有兩個思路：一個是修建城市聯絡環線，用于聯絡各郊區副中心和分擔市中心的客流，目前S-Bahn環線已經開通；另外一個是修建東西向和南北向穿過柏林市的兩條軸線主干鐵路，用于承擔市內主要交通量。柏林市內東西向的鐵路線已較完善，目前正在修建南北向的鐵路。在東西線與南北線的交匯處，正在修建柏林最大的Lehrter火車站。 <http://www.stadtentwicklung.berlin.de/verkehr/stadtverkehr/en/bild_fern_061.shtml>
Lehrter火車站 <http://www.stadtentwicklung.berlin.de/verkehr/stadtverkehr/en/bild_fern_06.shtml>將成為柏林的軌道交通樞紐，東西向的軌道交通系統和新的地下線將在這里匯合。根據估算，其年客運量將達到約5000萬人次/年。下層供南北向的火車使用，位于地下18米深度；上層供東西向通過城市的長途、區域和郊區鐵路使用，東西向S-Bahn線路位于地下7米。整個車站建筑采用玻璃構筑，顯得氣勢磅礴。
據介紹，在柏林大區內不久將實現：70公里范圍內的乘客可以在1小時內到達柏林市中心，發車間隔1小時；在150公里范圍內，2小時內到達，發車間隔2小時。柏林在解決交通問題時，首先抓的是綜合交通，從規劃開始到運營管理，把多種形式的交通工具系統地統一起來；同時，充分改造和利用舊有交通系統，使新舊系統、設備都能發揮作用，而不是不停地拆舊建新。在柏林還能看到100年前的軌道交通設施仍在使用。其次，在交通規劃中，柏林的做法是首先確定總體目標：在多大范圍內，保證乘車時間不超過多少，保證發車間隔在多少時間之內。由此制定實現總體目標的交通方式選擇，線路位置設計，運營組織方案等等。這種規劃方法思路清晰，目標明確，方法科學。
（2）科隆的城市軌道交通
考察科隆地鐵留下深刻影響的是：地鐵埋深較淺，車站簡易，通常從街角下去就是；換乘方便，在同一個站臺上可以換乘去許多不同方向的的其他線路，而不用上下爬越，或者長距離通過通道換乘。在德國的其他的城市也是一樣的，這種同一站臺上進行換乘多條線路的方式很普遍。另外，地鐵的票制是多樣化的，有單人的、小組的；有按區的、按時的；有一次的、多次的……。售票方式也是多樣化的，可以預先買，可以在車站買，可以在車上買，可以自動售，也可以在售貨亭代售……。
另一個現象就是在科隆可以乘地鐵去波恩，即相鄰城市之間也實現了軌道交通聯系，這種把城市內的軌道交通和城際間的軌道交通結合起來的做法，在城市密集的地區有很大的意義。德國在魯爾工業區（包括多特蒙德，波鴻，埃森，杜伊斯堡等城市）就建設了完善的軌道交通網絡。
（3）法蘭克福的城市軌道交通
乘坐法蘭克福地鐵，不僅再次看到多條線路在同一站臺上實現換乘，而且在站臺上發現有長、中、短列車標識。這是同一線路在不同時間根據客流情況，可以有長列（9節），中列（6節）、短列（3節）不同長度的列車運行，既滿足乘客需求，也保證了一定的車輛利用率。
2.4 歐洲城市軌道交通特點
歐洲的城市軌道交通體現了“以人為本”的建設宗旨。設計者在努力保障乘客的乘坐方便、安全、舒適、快捷的同時，盡可能的縮短車站長度，減小車站規模，以降低工程造價。這值得我們學習。
歐洲的車站在總體布置上，站間距一般為800米左右，早期建設的工程以地面輕軌為主，70年代后大部分轉入地下。地面線路位于道路中間，或道路一側。車站只有簡單的候車棚，埋深較小時采用半地下車站；當線路位于地下時，線路及車站基本位于路中，出入口位于街道兩側或十字路口的四角，布置較為簡單。當與其他線路或地面火車站有換乘時，一般設有大廳作為交換層，如巴黎的里昂站、科隆的大教堂站等。
大多數車站都有站廳層，站廳層面積比上海、廣州地鐵站的面積小，站廳層一般只有售票亭、問事處、自動售票機等，管理用房很少。少數車站沒有站廳層，乘客可以從站臺直接到地面。
站臺層的站臺長度一般在100米左右，最小的只有40米。巴黎及科隆地鐵以側式站臺為主，柏林、維也納以島式站臺為主。島式站臺寬度早期有5米、6米、8米或10米，新線有的大換乘站達18米。側式站臺早期寬度中部大多數為3米，兩端因出入站廳要求加寬到5－6米。早期車站站臺較短，站廳小、站臺窄，至今仍能滿足客運要求，主要是行車密度加大，運力提高的原故。在考察中看到有的行車間距達到了75秒，停車時間少于20秒，巴黎14號線折返總時間也達到了85秒。這種運行機制展示了“小編組、高密度”行車的樣板。目前廣州、上海的車站長度都超過了200米，使地鐵建設投資增大。采用小編組、高密度行車方案，可以減少車站長度20-40米，這意味著每座車站將減少建設投資400－1000萬元。
出入口的位置因地制宜在路邊設置，既方便乘客又不妨礙行人，同時也不影響環境和景觀。目前北京、上海、廣州等城市出入口差不多都要求進紅線，這樣既增加了出入口的長度，增加工程造價，又使乘客很不方便，值得改進。
歐洲城市軌道交通另一個顯著特點是多線共用站臺。柏林、科隆、法蘭克福、維也納等地經常采用多條線路共用一條軌道，車站也是多線共用，這既充分挖掘了線路的運能，又方便了顧客的換乘。如柏林Belleve站有S5、S15、S3、S9四條線通過，這四條線有不同的起點和終點，在中間Wekreuez至Dstkreuz站為四條線共用，鐵路運輸潛力得到充分利用；科隆某站為兩島兩側四線車站，有8條線路通過，在A、B站臺間有U15、U17、U19線車輛通過，B、C站臺間上行有U5、U12、U16、U18四條線的車輛通過，下行有U6、U12、U18三條線通過，C、D站臺間有U5、U15、U16、U17、U19五條線通過，站前站后都有岔線，列車行車間隔最小只有1分鐘，各條線路列車長度不一樣，如U5只有二輛一列，每輛由二節車組成（6軸），長度40米左右；有的為三輛一列，每輛三節組成（6軸，中間一輛有轉向架），長度90米左右……，這給我們一個重要的啟示，即多條線路混合運行是安全可靠的，列車編組長度不一是可以接受的，這種運行方式對疏解大客流段緊張狀況和方便偏遠地區乘客有重要意義。
將歐洲幾個城市的軌道交通特點與國內地鐵建設的現狀加以對比，從中不難找出提高服務質量、降低工程造價的途徑（見表1）。
表1 中歐城市軌道交通建設狀況比較表
3 對我國地鐵建設的啟示
地鐵造價居高不下是阻礙我國城市軌道交通發展的主要障礙之一，此次考察對研究降低地鐵造價課題具有重要的參考意義。通過這次歐洲城市軌道交通的專題考察，我們從中得到幾點啟示。
（1）轉變觀念很重要
隨著我國國民經濟的快速發展，城市軌道交通建設的高潮即將來臨。而目前我國城市軌道交通建設仍然存在著一些誤區，如列車的靈活編組問題、高密度行車問題、移動閉塞與準移動閉塞問題、車站建設規模問題、換乘與多線共用站臺問題等等。這些問題的解決，對降低地鐵造價、提高運營效率具有重要的意義。這些問題的解決在國外已經有成熟的技術，而我們國內的觀念顯得過于陳舊和保守。因此，解放思想、轉變觀念顯得十分重要。
（2）依靠科技進步和技術創新是關鍵
先進的技術和產品依靠的是科技進步和技術創新，巴黎地鐵14號線的高效運營是眾多科技成果的結晶。在我國地鐵建設造價的構成中，設備費用，特別是車輛和信號系統的費用占很大比重，原因是這些產品主要依賴于進口，而且后期運營和維護費用也十分昂貴。因此，要從根本上解決降低地鐵造價問題，必需依靠科技進步和技術創新研制和開發具有自主知識產權的、先進的設備和信號系統。
（3）堅持設備國產化戰略是重要手段
目前地鐵車輛和機電設備主要依靠國外進口，致使地鐵造價大幅上升，嚴重制約了地鐵建設的發展，而且今后運營將長期受制于人，這種狀況實在令人擔憂。因此加快實施地鐵車輛和機電設備國產化，不但可降低地鐵的造價與運營、維護成本，而且對推動我國機電工業、鋼鐵工業和制造業的發展、拉動內需等均具有重大意義。目前我國地鐵的掘進、供電、通信、環控等設備已基本能生產，但要提高質量，成龍配套。車輛和信號等設備還需組織力量，消化吸收國外先進技術，逐步達到基本國產化。
鳴謝
感謝西門子公司交通技術集團的邀請和對考察活動所做的周密安排，感謝考察團各位專家出色的工作。
