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導向作用帶來的運量提升
各種形式的軌道發揮的共同作用,是引導車輛行進方向。這帶來的最大好處是提升運量。軌道交通運量更大的一個原因是軌道交通列車更長、更寬:
軌道交通可以有多節車廂串接在一起,由一名司機負責開行,因此運輸相同數量的乘客需要更少的班次和更少的駕駛員。駕駛員少降低了人工成本;班次少則可以避免多個車輛堆積在一個車站的情況,另外對於和社會道路有交叉甚至混行的系統,班次少可以減少對社會普通交通的打擾(試想一下,如果BRT半分鐘一趟車,且有控制紅綠燈的優先權,會發生什麼)。
軌道交通不需要人為控制轉彎,也不用考慮和社會道路的相容性,因此車體寬度受的限制更小。同時,輪軌自不必說,即便是單軌和膠輪軌道,也因為車輛方向被自動限定了,從而可以放置更多的輪子來提高車輛的承重能力,所以車體可以做的更寬。公交車的寬度一般最大也只有2.5米,而軌道交通車輛最小也有2.5米,可以很輕鬆的達到3米左右。
但即便如此,很多人仍會有一個疑問,假如說不考慮對社會車輛的打擾,那麼公交車只要不斷地加車,好像也可以達到一定規模的運量,而且很多軌道交通系統需要配備更多的站務員和軌道維護人員,似乎人力也不少。對此我的觀點是,軌道交通可以帶來與大運量匹配的系統穩定性,減少各種人為錯誤的發生率。大家都知道,越是龐大的系統,發生錯誤造成的損失越大,容錯率越低。如果系統太不靠譜,乘客就不願意搭乘公共交通,更多的選用私家車出行,公共交通的意義就打了折扣。關於這一點,軌道形式具有明顯的優勢:
從駕駛員的角度:駕駛員只需要負責控制列車加減速和開關門,不需要掌控方向。同時,軌道車輛可以更好地判斷前車距離和前方限速,及時對駕駛員給出一個合理的速度指令。甚至,在很多軌道交通線路中,已經可以實現高度的、乃至完全的無人駕駛。這種簡單化的執行模式可以顯著降低司機出錯的機率。
從乘客的角度:軌道交通車輛的軌跡被精確限定,進出站不需要打方向盤,停車位置和角度很容易掌控。所以,乘客可以在一個很長的站臺內候車,分散上下車的位置,達到快速乘降的目的。而如果是BRT,相信大家都有等車時同時來兩輛甚至三輛公交車的經歷,乘客就會蜂擁而來又蜂擁而去,降低上下車的效率,也不利於乘客分散到各個車輛內。
從列車的角度:軌道交通普遍受天氣影響較小。一方面,軌道車輛不必擔心側向打滑的問題,受雨雪天氣的影響有限。懸掛式單軌甚至完全避免了積雪的問題。另一方面,得益於更精確的訊號系統和更簡單的控制,軌道交通對可視距離的容忍度更高,霧霾天氣即便受到影響也小於普通BRT。
從車站的角度:當客運量達到一定規模時,無論是什麼樣的公共交通系統都需要配備一定的站務員,負責處理一些日常事務和各種疑難雜症。例如說售票檢票,例如說系統故障時對乘客的疏導,例如說協助殘障人士快速上下車。如果是無人車站,那就只有靠司機身兼數職處理這些事物,增大系統延誤或者擴大延誤的機率。實際上,正是因為軌道交通能實現更高程度的自動化和標準化,對人工站務員的需求也是更小的。
2. 獨立路權
BRT當然也可以有獨立路權,而其優勢在於可以方便地在獨立道路和社會道路上來回切換,靈活性高。但是,如果說公交線路客運量大,幾乎全路線都需要擁有獨立路權,那麼BRT所謂靈活性的這個優勢就不重要了。此時,瀝青路面和普通鋼軌、單軌、膠輪軌道是同級的待選項,選用什麼就看大家各自的優缺點。例如說,BRT專用道看似成本低,但需要更大的總道路寬度,所以如果是在既有城區修建則受到很大限制;若是修高架,單軌可能反而比高架柏油路的成本更低;有軌電車獨立路權的部分可以修在道砟上,排水和維護也比柏油路簡單。
3. 易於電氣化
軌道交通多采用電力傳動。因為既然有了軌道,配置第三軌或接觸網為列車提供能量就是很順手的事。人們都知道,電動車最大的瓶頸是續航能力,而軌道交通甩掉了電池的包袱,就能夠充分發揮電機相對於內燃機的各種優勢,比如說起動轉矩更容易做大,比如說減速時可以進行能量回饋,比如說更容易做成動力分散的動車組,而這些對於頻繁起停的公共交通來說都是比較重要的優點。
4. 乘車體驗好
從乘客的角度而言,在相同速度下軌道交通普遍執行更平穩,乘車體驗更好。除了低地板有軌電車,對於其它型別的軌道交通,乘客可以在高站臺上候車,車輛客室地板下方有足夠多的空間放各種機器,所以車內地面更平整,不會為了放車輪而出現左一個臺階右一個臺階的情況,這樣車內空間利用率就有了一定的改善。此外,軌道交通車站也更容易和建築物結合,提高乘客的候車體驗,比如說機場航站樓之間的擺渡系統就廣泛採用軌道交通系統,其比登機口擺渡車的體驗要好得多。所以,決策者從形象和便民的角度考慮,也願意多選擇建設軌道交通。
5. 一些反對其他答案的觀點
一個是速度。軌道交通的執行速度和軌道形式有關,像單軌、膠輪軌道的最高速度相對BRT未必有什麼區別。軌道交通的快速性,主要是透過前述的獨立路權、高效的乘降、更低的錯誤率和更高的標準化程度實現的。不過,軌道交透過彎時可以設定超調,即軌道本身設定一定的傾斜角度,這倒是可以提高過彎速度。
一個是降阻。降阻是對過載鐵路、特別是貨運鐵路來說的。對於城市軌道交通,一方面絕對載重量並不大,更重要的是受制於各種地形、建築、管線,會出現比較多的的急上下坡,此時傳統輪軌過低的阻力反而是一個弊端,因為電機扭矩作用在車輪上而不是車體本身,車體靠車輪與軌道之間的作用力推動,車輪阻力過小會限制列車能產生的最大動力,超過車輪就打滑了。這也是為什麼有很多交通系統選用了膠輪、單軌等阻力更大、更容易上坡的軌道形式。當然,直線電機輪軌和磁懸浮可以把力直接作用在車體上,避免打滑的問題。
還有一點是關於安全性。軌道交通能緩解與社會車輛衝突和雨雪天氣側滑的隱患,加上自動化程度高、駕駛方式簡單,事故率整體上比較低。但另外一方面,如遇到突發的地震、海嘯等災害,軌道交通(特別是單軌)比起地面上的BRT要更難疏散,且存在脫軌的可能,災後修理恢復也需要更長的時間完成。因此,關於安全性不能簡單而論。
題外話,有一個特例是世界上很多城市鬧市區中執行的只有一節車廂的有軌電車。
我認為這主要是一個歷史遺留問題。因為鋼軌的載重量天然的要更大一些,同時在20世紀上半葉,汽車的技術還不是很發達,燃油也不是很充足,那麼靠電的鐵道列車相對而言就能提供更大的載客量。
現在它們能繼續存在,是因為維持運營不需要投入多少新建成本,以及一些情懷上、文化上的因素。對於新建系統而言,鬧市區一兩節的有軌電車和公交車相比就沒什麼明顯的優勢了。
簡易的軌道就是軌枕跟軌道外帶一些附屬物件往地上一擺就行,但是到後期車輛越來越重了之後就只能先把軌道經過的地方夯實壓平,就像馬車道一樣。當然這不算困難,平整好的地面即使不鋪軌,作為馬車道也是綽綽有餘。這也是路基的由來。
一條輪軸上兩個輪緣恰好卡進兩根軌道內,車廂上的幾條輪軸就消滅了車廂原本六個自由度當中的五個,也就是車輛只能沿著輪軸排列方向前進後退,不可旋轉,不可左右平移,不可上下平移。所以車輛從來只關心前進還是後退,至於方向就由車站的排程控制,司機不關心。
鋼對鋼保證滑動摩擦係數極小,牽引力也就不大。中國的東風4B啟動牽引力似乎是420千牛,換算下來也就能拉起42噸多的重物,而實際東風4B在極端情況下可以勉強在平原牽引4000噸貨車(貨重+自重),當然一般沒那麼狠,2000多到3000噸還是能拉一拉的。
一節YZ25G可以坐118人,約等於四臺常見的中高階長途大巴的載客量。一列10節YZ25G的管內臨班K可以提供1180個座位,再賣20%的站票可以塞進1400多人,而同線路中高大巴要消化這麼多人得多開40多個班次,那就需要A1照司機40多人,而這個K只需要機務段安排兩個持有ABC類鐵路機車駕駛證的正(副)司機,客運段列車長及列車員20多人(按雙班配,實際要不了那麼些),空調發電車人員若干,加起來30人左右。這30多人比照汽車的40多個司機首先不用都學汽車A1駕照,人力節約許多
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導向作用帶來的運量提升
各種形式的軌道發揮的共同作用,是引導車輛行進方向。這帶來的最大好處是提升運量。軌道交通運量更大的一個原因是軌道交通列車更長、更寬:
軌道交通可以有多節車廂串接在一起,由一名司機負責開行,因此運輸相同數量的乘客需要更少的班次和更少的駕駛員。駕駛員少降低了人工成本;班次少則可以避免多個車輛堆積在一個車站的情況,另外對於和社會道路有交叉甚至混行的系統,班次少可以減少對社會普通交通的打擾(試想一下,如果BRT半分鐘一趟車,且有控制紅綠燈的優先權,會發生什麼)。
軌道交通不需要人為控制轉彎,也不用考慮和社會道路的相容性,因此車體寬度受的限制更小。同時,輪軌自不必說,即便是單軌和膠輪軌道,也因為車輛方向被自動限定了,從而可以放置更多的輪子來提高車輛的承重能力,所以車體可以做的更寬。公交車的寬度一般最大也只有2.5米,而軌道交通車輛最小也有2.5米,可以很輕鬆的達到3米左右。
但即便如此,很多人仍會有一個疑問,假如說不考慮對社會車輛的打擾,那麼公交車只要不斷地加車,好像也可以達到一定規模的運量,而且很多軌道交通系統需要配備更多的站務員和軌道維護人員,似乎人力也不少。對此我的觀點是,軌道交通可以帶來與大運量匹配的系統穩定性,減少各種人為錯誤的發生率。大家都知道,越是龐大的系統,發生錯誤造成的損失越大,容錯率越低。如果系統太不靠譜,乘客就不願意搭乘公共交通,更多的選用私家車出行,公共交通的意義就打了折扣。關於這一點,軌道形式具有明顯的優勢:
從駕駛員的角度:駕駛員只需要負責控制列車加減速和開關門,不需要掌控方向。同時,軌道車輛可以更好地判斷前車距離和前方限速,及時對駕駛員給出一個合理的速度指令。甚至,在很多軌道交通線路中,已經可以實現高度的、乃至完全的無人駕駛。這種簡單化的執行模式可以顯著降低司機出錯的機率。
從乘客的角度:軌道交通車輛的軌跡被精確限定,進出站不需要打方向盤,停車位置和角度很容易掌控。所以,乘客可以在一個很長的站臺內候車,分散上下車的位置,達到快速乘降的目的。而如果是BRT,相信大家都有等車時同時來兩輛甚至三輛公交車的經歷,乘客就會蜂擁而來又蜂擁而去,降低上下車的效率,也不利於乘客分散到各個車輛內。
從列車的角度:軌道交通普遍受天氣影響較小。一方面,軌道車輛不必擔心側向打滑的問題,受雨雪天氣的影響有限。懸掛式單軌甚至完全避免了積雪的問題。另一方面,得益於更精確的訊號系統和更簡單的控制,軌道交通對可視距離的容忍度更高,霧霾天氣即便受到影響也小於普通BRT。
從車站的角度:當客運量達到一定規模時,無論是什麼樣的公共交通系統都需要配備一定的站務員,負責處理一些日常事務和各種疑難雜症。例如說售票檢票,例如說系統故障時對乘客的疏導,例如說協助殘障人士快速上下車。如果是無人車站,那就只有靠司機身兼數職處理這些事物,增大系統延誤或者擴大延誤的機率。實際上,正是因為軌道交通能實現更高程度的自動化和標準化,對人工站務員的需求也是更小的。
2. 獨立路權
BRT當然也可以有獨立路權,而其優勢在於可以方便地在獨立道路和社會道路上來回切換,靈活性高。但是,如果說公交線路客運量大,幾乎全路線都需要擁有獨立路權,那麼BRT所謂靈活性的這個優勢就不重要了。此時,瀝青路面和普通鋼軌、單軌、膠輪軌道是同級的待選項,選用什麼就看大家各自的優缺點。例如說,BRT專用道看似成本低,但需要更大的總道路寬度,所以如果是在既有城區修建則受到很大限制;若是修高架,單軌可能反而比高架柏油路的成本更低;有軌電車獨立路權的部分可以修在道砟上,排水和維護也比柏油路簡單。
3. 易於電氣化
軌道交通多采用電力傳動。因為既然有了軌道,配置第三軌或接觸網為列車提供能量就是很順手的事。人們都知道,電動車最大的瓶頸是續航能力,而軌道交通甩掉了電池的包袱,就能夠充分發揮電機相對於內燃機的各種優勢,比如說起動轉矩更容易做大,比如說減速時可以進行能量回饋,比如說更容易做成動力分散的動車組,而這些對於頻繁起停的公共交通來說都是比較重要的優點。
4. 乘車體驗好
從乘客的角度而言,在相同速度下軌道交通普遍執行更平穩,乘車體驗更好。除了低地板有軌電車,對於其它型別的軌道交通,乘客可以在高站臺上候車,車輛客室地板下方有足夠多的空間放各種機器,所以車內地面更平整,不會為了放車輪而出現左一個臺階右一個臺階的情況,這樣車內空間利用率就有了一定的改善。此外,軌道交通車站也更容易和建築物結合,提高乘客的候車體驗,比如說機場航站樓之間的擺渡系統就廣泛採用軌道交通系統,其比登機口擺渡車的體驗要好得多。所以,決策者從形象和便民的角度考慮,也願意多選擇建設軌道交通。
5. 一些反對其他答案的觀點
一個是速度。軌道交通的執行速度和軌道形式有關,像單軌、膠輪軌道的最高速度相對BRT未必有什麼區別。軌道交通的快速性,主要是透過前述的獨立路權、高效的乘降、更低的錯誤率和更高的標準化程度實現的。不過,軌道交透過彎時可以設定超調,即軌道本身設定一定的傾斜角度,這倒是可以提高過彎速度。
一個是降阻。降阻是對過載鐵路、特別是貨運鐵路來說的。對於城市軌道交通,一方面絕對載重量並不大,更重要的是受制於各種地形、建築、管線,會出現比較多的的急上下坡,此時傳統輪軌過低的阻力反而是一個弊端,因為電機扭矩作用在車輪上而不是車體本身,車體靠車輪與軌道之間的作用力推動,車輪阻力過小會限制列車能產生的最大動力,超過車輪就打滑了。這也是為什麼有很多交通系統選用了膠輪、單軌等阻力更大、更容易上坡的軌道形式。當然,直線電機輪軌和磁懸浮可以把力直接作用在車體上,避免打滑的問題。
還有一點是關於安全性。軌道交通能緩解與社會車輛衝突和雨雪天氣側滑的隱患,加上自動化程度高、駕駛方式簡單,事故率整體上比較低。但另外一方面,如遇到突發的地震、海嘯等災害,軌道交通(特別是單軌)比起地面上的BRT要更難疏散,且存在脫軌的可能,災後修理恢復也需要更長的時間完成。因此,關於安全性不能簡單而論。
————
題外話,有一個特例是世界上很多城市鬧市區中執行的只有一節車廂的有軌電車。
我認為這主要是一個歷史遺留問題。因為鋼軌的載重量天然的要更大一些,同時在20世紀上半葉,汽車的技術還不是很發達,燃油也不是很充足,那麼靠電的鐵道列車相對而言就能提供更大的載客量。
現在它們能繼續存在,是因為維持運營不需要投入多少新建成本,以及一些情懷上、文化上的因素。對於新建系統而言,鬧市區一兩節的有軌電車和公交車相比就沒什麼明顯的優勢了。
簡易的軌道就是軌枕跟軌道外帶一些附屬物件往地上一擺就行,但是到後期車輛越來越重了之後就只能先把軌道經過的地方夯實壓平,就像馬車道一樣。當然這不算困難,平整好的地面即使不鋪軌,作為馬車道也是綽綽有餘。這也是路基的由來。
一條輪軸上兩個輪緣恰好卡進兩根軌道內,車廂上的幾條輪軸就消滅了車廂原本六個自由度當中的五個,也就是車輛只能沿著輪軸排列方向前進後退,不可旋轉,不可左右平移,不可上下平移。所以車輛從來只關心前進還是後退,至於方向就由車站的排程控制,司機不關心。
鋼對鋼保證滑動摩擦係數極小,牽引力也就不大。中國的東風4B啟動牽引力似乎是420千牛,換算下來也就能拉起42噸多的重物,而實際東風4B在極端情況下可以勉強在平原牽引4000噸貨車(貨重+自重),當然一般沒那麼狠,2000多到3000噸還是能拉一拉的。
一節YZ25G可以坐118人,約等於四臺常見的中高階長途大巴的載客量。一列10節YZ25G的管內臨班K可以提供1180個座位,再賣20%的站票可以塞進1400多人,而同線路中高大巴要消化這麼多人得多開40多個班次,那就需要A1照司機40多人,而這個K只需要機務段安排兩個持有ABC類鐵路機車駕駛證的正(副)司機,客運段列車長及列車員20多人(按雙班配,實際要不了那麼些),空調發電車人員若干,加起來30人左右。這30多人比照汽車的40多個司機首先不用都學汽車A1駕照,人力節約許多