城市轨道交通各种制式系统

城市轨道交通的基本技术类别和优缺点

城市轨道交通模式种类繁多，分类方法也较多。目前，世界上城市轨道交通

分类大体如下：按构筑物的形态或轨道相对于地面的位置划分为地下铁路、地面

铁路和高架铁路；按列车服务范围划分为传统的城市轨道交通、区域快速铁路和

市郊铁路；按运能等级（大运量、中运量、小运量）及车辆类型可分为地下铁道、

轻轨交通、单轨交通、有轨电车、胶轮地铁、直线电机车辆、中低速磁悬浮（HSST）、磁悬浮；按照列车驱动力可以大致分为轮轨系统和磁悬浮系统两大类，城市铁路、

地铁、轻轨、单轨属于轮轨系统，而直线电机车辆介乎两者之间，原理上属于磁

悬浮系统。

目前，城市铁路、地铁、轻轨、单轨、胶轮地铁、磁悬浮交通等等形式在中

国均有应用，北京13号线被称为国内第一条城市铁路，上海建成了世界上第一

条投入商业运营的磁悬浮线路（其原理图如图2.2.1-1所示），重庆单轨，广州四

号线采用直线电机驱动的车辆，各城市轨道交通模式的选择正在趋于多样化。由

于分类方法很多，而且分类的界限越来越不清晰，下面暂按列车驱动方式分类方

法（即磁悬浮系统和轮轨系统）简要地对各种制式进行比较论述。

1.磁悬浮模式

（1）磁悬浮（TR）

磁悬浮列车分为常导型和超导型两大类。常导型也称常导磁吸型，以德国高

速常导磁浮列车Transrapid为代表，它是利用普通直流电磁铁电磁吸力的原理将

列车悬起，悬浮的气隙较小，一般为10毫米左右。常导型高速磁悬浮列车的速

度可达每小时400-500公里，适合于城市间的长距离快速运输。而超导型磁悬浮

列车也称超导磁斥型，以日本MAGLEV为代表。它是利用超导磁体产生的强磁场，列车运行时与布置在地面上的线圈相互作用，产生电动斥力将列车悬起，悬

浮气隙较大，一般为100毫米左右，速度可达每小时500公里以上。这两种磁悬

浮列车各有优缺点和不同的经济技术指标。磁悬浮系统的突出特点是速度高，造

价昂贵，而且应用经验不足。突出的缺点是：

1）由于磁悬浮系统是以电磁力完成悬浮、导向和驱动功能的，断电后磁悬

浮的安全保障措施，尤其是列车停电后的制动问题仍然是要解决的问题。其高速

稳定性和可靠性还需很长时间的运行考验。

2）常导磁悬浮技术的悬浮高度较低，因此对线路的平整度、路基下沉量及

道岔结构方面的要求较超导技术更高。

3）超导磁悬浮技术由于涡流效应悬浮能耗较常导技术更大，冷却系统重，

强磁场对人体与环境都有影响。

4）磁悬浮线路道岔结构复杂、庞大、可靠性差。

5）磁悬浮运输虽然没有轮轨接触及弓网接触，消除了机械磨耗和磨损，但

直线电机长定子的绕级与铁芯都裸露在空气里，铁芯的锈蚀和绕组绝缘材料的老

化等都成为非常突出的问题。

图2.2.1-1磁悬浮列车及轨道构造原理图2.2.1-2上海磁悬浮示范线磁悬浮列车

（2）中低速磁悬浮（HSST）

中低速磁悬浮系统，简称HSST(High Speed Surface Transport )。系统没有车

轮，而是依靠磁力使车体浮起，并由直线电机驱动列车行驶。它是与以往铁路截

然不同的全新的交通系统。由于走行装置与轨道没有接触，因此噪声、振动极小，

也几乎不产生磨耗。从其环境性、经济性和维护方面的优点上来看，它是与新时

代的城市轨道交通相适应的系统。HSST自1972年日本航空公司作为机场通道

着手开发以来，主要在各博览会上进行巡回展览。1988年开始进行最高时速为

100 km／h的HSST 100S、HSST 100L型系统实用化试验。于2005 年开通了名古

屋东部丘陵线（Linimo），全长8.9km。中低速磁悬浮系统具有如下优点：1）低噪音、低振动。

2）由于采用了车辆一次方式的线性感应电机，使得梁和车辆的结构实现了

简单化和轻量化。

3）由于没有接触和磨损部分，因此轨道和车辆的维护费用低。

4）可以采用大坡道和急转弯，能迅速的加速与减速。

5）最高速度超过100km/h；最大运送能力：3万人次/小时/单向。6）由于列车环抱着线路，没有脱轨的危险。

7）最适合采用作为中运量、中速的城市轨道交通工具。

图2.2.1-3中低速磁悬浮（HSST）系统原理图（英文原版）图2.2.1-4中低速磁悬浮（HSST）系统原理图

图 2.2.1-5 日本名古屋 HSST 车辆

（ 3）中低速磁悬浮（HSST ）与磁悬浮（TR ）比较

比较项目

电机类型

电机定子绕组安装位置

导向与悬浮

直线电机功率

功率因素

控制难度

线路造价

是否需要受流器（供电轨）

适用场合 类别

最高运营速度（km/h ）

HSST 110 短定子直线异步感应电机 LIM 车上 合并设置 小 低 小 低 需要 城市轨道交通、机场线路 TR 450 长定子直线同步电机 LSM 地面线路上 分别设置 大 »1 大 高 不需要 城际铁路、长大干线 磁悬浮系统作为城市内部城市轨道交通模式进行选择时需要慎之又慎，一般

不作考虑。当然，如果作为都市圈间的运输模式，可以另外进行详细的论证和比

较。

2. 轮轨模式

轮轨模式按运输能力基本可以分为常规的地铁与轻轨、单轨、胶轮地铁、有

轨电车等几类，其中，直线电机车辆突破了长期以来依靠轮轨粘着作用传递牵引

力的传统技术，但又保留了轮轨的特性（用轮对作支撑和导向），现分别阐述它

们的技术特征。

（1） 常规的地铁与轻轨

国内已经建成的城市轨道交通系统，如北京的 1、2 号线、13 号线、八通线，

上海的 1～5 号线，广州 1、2 号线，南京的 1 号线，武汉 1 号线，天津地铁 1 号