9. 何宗华,日本城市轨道交通的类型与技术发展,城市轨道交通研究,2004(5);16

日本城市轨道交通的类型与技术发展

何宗华

(建设部科技发展促进中心,100835,北京∥教授级高级工程师)

摘　要　城市轨道在日本的城市交通中发挥着重要作用。介绍了日本各城市地铁建设的状况,论述了城市铁路、地铁、线性电机地铁,单轨轨道系统、自动导向系统、轻轨交通系统以及磁悬浮系统等不同类型的城市轨道交通各自的特点与功能,并对日本城市轨道交通的发展和技术开发进行了探讨。为我国城市轨道交通的发展提供参考理念和选择依据。关键词　日本,城市轨道交通,技术发展

中图分类号　U23

Type and Development o f Japanese Urb an Rail Transit He Zonghua

Abstract　Urban rail transit plays a very important role in Japanese urban transportation.This paper introduces the con-struction of subway in Japanese cities,the different types and their technical features of urban rail transit,like urban rail-way,subway,linear-motor subway,m ono-rail system,AGT system,LRT system and m aglev system,etc.The author holds that a thorough study of urban ra il transit technique and development in Japan will help us to develop urban rail tech-nic and management concept,and also offer us a wide range of type selection.

Key words　Japan,urba n rail transit,technic al development Autho r's add res s　Science&Technology Development Center,Ministry of Construction,100835,Beijing,China

应日本海外铁道技术协力协会的邀请,《城市轨道交通研究》理事会组团赴日,对日本的城市轨道交通技术的发展作了全方位的考察。现将有关情况作一介绍。

1　概述

日本是一个城市人口高度集中的经济发达国家,城市化进程迅速,人口超过100万的大城市就有11座,人口超过30万的中等城市也有50座之多。由于城市人口的显著增加,城市建设规模也在相应扩大,城市交通状况日益恶化也是日本城市的主要问题。在过去20多年中,日本城市致力于发展和完善城市交通网络,使铁路和其他轨道交通系统的建设取得了明显的成效。有些新型的轨道系统已发展到了实用水平,为城市交通的建设提供了最佳组合条件和多种可选方式。

日本的城市轨道交通类型很多,由于在技术上保持着可持续发展的优势,因此在许多城市交通体系中发挥了重要的作用,也使得日本国就好似一座轨道交通多样化产品的“博览馆”。

目前,日本全国建有地铁的城市共有9座,总计运营里程为721.5km(其中大阪、东京、神户、福冈、横浜和仙台等6座城市巳修建了7条线性电机地铁,线路总长为115.2km,单向最大客运能力可达3.5万人次/h,运营速度为30km/h,最高运行速度可达70km/h。现行铁道轨距为1435mm,供电制式为直流1500V)。各城市地铁建设规模情况见表1。

表1　日本各城市的地铁建设规模

城市市区面积/km2市区人口/万人地铁线路/条总长度/km

东京　616.0379.013301.1

大阪　220.53248.288127.5(其中11.9km尚未完工)

名古屋　329.37208.4787.4(其中10.1km尚未完工)

福冈　336.81123.5329.8(其中12.0km尚未完工)

京都　610.21139.0328.8(其中2.4km尚未完工)

横浜　435.57328.2453.5(其中13.1km尚未完工)

神沪　545.24144.0230.6

札幌1121.12175.1348.0

仙台　783.5494.7114.8

日本全国建有自动导向交通系统(AGT,过去曾称其为“新交通系统”)的城市也有9座,共修建了

10条线路,总计运营里程为86.7km ,单向最大客运能力可达2.0万人次/h ,运营速度为30km /h ,最高运行速度可达50～70km /h 。供电制式为直流

600V 或750V 。

修建单轨交通系统的城市有11座,共修建了16条线路,线路总长度为120.8km (其中跨座型线路10条,运营里程长度93.5km ,悬挂型线路6条,运营里程长度27.3km ),单向最大客运能力可达2.5万人次/h ,运营速度为30km /h ,最高运行速度可达60～185km /h 。现行标准的轨道梁为3跨预应力砼连续梁(3×30=90m ),供电制式为直流750V 或1500V 。

建有街道电车或现代轻轨交通的城市有19座,线路总长度为276km ,单向最大客运能力可达1.5万人次/h ,运营速度为20km /h ,最高运行速度可达40～70km /h 。供电制式为直流600V 。现行轨距分别为1435mm 、1372mm 和1067mm 三种。另有2座城市正在修建磁悬浮系统。如名古屋爱知县就修建了一条称之为“东部丘陵线”的HSST -100型磁悬浮系统,其线路长度为8.9km (其中隧道部分1.4km ;高架部分7.5km ,按复线建设),车站9座,日客运需求量30000人次,高峰单向需求量3500人次/h 。全程行驶时间约15min ,最大运行速度100km /h ;列车数量共9列车(每列车由3辆编组)。发车间隔,高峰期6min ,非高峰期10m in 。运行模式为A TO 无人驾驶,供电制式为直流1500V 。

其它还有专用道路公共汽车、客运缆车、架空索道和水上巴士等公共交通方式,广泛分布在全国的城市里,组成了协调有序的城市公共交通网络。

2　日本城市交通的类型

2.1　

日本城市交通系统的分类

图1　日本城市交通系统分类

2.2　日本城市轨道交通的类型

(1)城市铁路(Urban Rail Transit System )城市市区与市郊的中短途客运服务,采用铁路运输是一种主要的客运模式。以东京和大阪为例,JR 线和私营线铁路网络,在城市中心设立终点站,通过环状线路与市郊连接。是城市交通的主力,最大单向客运能力可达8万人次/h ,运营速度为60km /h ,最高运行速度可达120km /h 。由于历史原因,现行铁道轨距为1067mm 和1435mm 两种,供电制式为直流1500V 。

(2)地铁(Subway )

地铁不仅具有大运量、高速和准时的优越性,还能充分利用有限的城市空间,是解决大气污染、交通堵塞等城市功能问题的重要措施。

日本于1927年首次在东京建成地铁,20世纪50年代开始,地铁建设在大城市中积极推进,成为这些城市客运交通的主导力量。单向最大客运能力可达5万人次/h ,运营速度为30～60km /h ,最高运行速度可达70～120km /h 。由于历史原因,现行铁道轨距为1067mm 和1435mm 两种,供电制式为直流750V 或1500V 。

(3)线性电机地铁(小断面地铁,Linear Metro System )

线性电机地铁是使用钢制车轮和钢轨作为承重和导向的客运系统,列车的驱动装置采用先进的线性电机技术。

线性电机与通常的旋转电机不同,其推进和制动功能是以直线运动代替旋转运动来实现的。其结构原理如同将一台旋转型电机的一部分切开,然后展开成为直线形状,将一次侧线圈(定子)固定在车辆的转向架上,二次侧旋转线圈(转子)固定在轨道床上。当一次侧线圈接通电流后,产生磁场,通过磁力的相互作用,实现车辆的前进和制动。

线性电机地铁的主要特征是:由于采用扁平线性电机驱动车辆,与采用旋转电机的地铁车相比,不需要在车厢底板下部设置占据较大空间的复杂驱动装置,可采用较小直径的车轮,实现车辆的低地板化和集约化。在确保与常规地铁车辆相同的使用条件下,使所需隧道截面积大为减少,如常规地铁的园形隧道直径为 5.8m ,而线性电机地铁隧道直径只需 4.0～4.3m ,使隧道建设成本大为降低。线性电机列车为非粘着力驱动,可实现高加速、减速运行,在坡度为6%～8%的大坡道线路上也可

正常行驶。由于其采用了可自行转向的径向转向