2019创新项目推广 | 东湖国家自主创新示范区有轨电车试验线工程

有轨电车作为轨道交通的延伸和地面大容量公交方式，已成为落实公交优先战略的重要发展趋势。当前，已建成运营城市16 个，线路27 条，总长328 公里；在建线路总长533 公里；规划线路总长超过了10000 公里。但有轨电车在国内发展时间较短，尚缺乏工程技术体系工程建设施工验收体系和相应的标准规范，难以适应当前快速增长的建设需求。

有轨电车是指依靠司机瞭望驾驶，采用沿轨道行驶的电力牵引的低地板轨道车辆，按地面公交模式组织运营的公共交通系统。因此，当前建设的，是以采用路面路权和低地板车辆为核心技术特征，运行环境开放、工程建设复杂，涉及到轨道、道路、交通、市政、建筑等多学科交叉融合的新型有轨电车，主要技术难度有：

东湖国家自主创新示范区有轨电车T1、T2试验线工程在国内已有的工程项目吸收经验汲取教训的基础上，进一步开拓创新，开展了从线网规划、工程技术标准、关键技术内容、施工技术等研究，形成了工程技术体系，并形成了相应的标准规范及施工工法，通过工程示范应用，推进了国内有轨电车的科学发展。

全面构建了与道路交通、市政管线等设施相融合的有轨电车工程技术体系，断面设计合理利用道路空间，保护城市生态环境，展现“绿道”特色风貌。全面构建了与道路交通、市政管线等设施相融合的有轨电车路基、轨道、供电、运营控制、车辆基地等相关专业工程技术体系

线路经过珞瑜路、关山大道路侧区域，现状有大量胸径在40cm以上的樟树等绿化，有重要的生态效益和景观效益。项目组考虑沿线每一株大树的位置、胸径，对有轨电车线位、机动车辅道、人非进行精心设计，尽可能减少大树移植。有轨电车占用既有人行道后，配套改造工程将在外侧树木之间开辟了一条3-5宽m的绿道，为市民提供休闲游憩的慢行空间。

强调网络运营功能，研究多种交路运营，研发了有轨电车网络化运营组织的设计技术与辅助设计软件，系统提出了有轨电车行车组织、运营管理等技术要求，相关成果已纳入《有轨电车试运营基本条件》（JT/T 1091-2016）。

基于有轨电车与道路交通协同组织的思路，建立了有轨电车网络化运营组织设计技术，包括节点联通设计、网络化车站设计等方法；系统地形成了行车组织与运营管理的技术，开发有轨电车交通仿真软件，显著提高决策效率。

东湖有轨电车T1、T2线建设里程约32.5km，创新性采用多交路可实现6个交路运营组织，实现了最大限度的优化组合。在不增加线路长度、投资的情况下，实现了6个方向的灵活运营组织，运营线路总里程101.5km，充分保障有轨电车运行效率。

 列车网络控制系统及通信信号等设备系统，均按照多交路运营针对性的进行系统方案设计，通过设备系统优化、升级，满足光谷有轨电车T1、T2示范线多交路互通运营需求。

提出建立了基于多源数据的有轨电车线网规划方法和线路优化技术，采用定性与定量相结合的方法分析论证了有轨电车的应用模式、适用条件及功能定位，建成国内首条单线环线与双线组合的有轨电车线路。

武汉东湖有轨电车首创提出“关山大道—珞瑜路—珞雄路—步行街北路”的单线环线方案，代替原光谷步行街双线方案。该方案解决了有轨电车与雄楚大街匝道冲突、步行街北路道路用地条件不足等问题；同时增加与地铁2号线一座换乘站，可实现有轨电车与2号线的两座车站分方向换乘，提高换乘效率。

首次采用高架互通采用异形、大跨、连续、小半径结构体系人字形叠合梁方案。

高架三层互通处，采用异形、大跨、连续、小半径结构体系人字形叠合梁方案。该设计突破了小半径(R=79.5m)桥梁在有轨电车桥梁上的技术应用，在国内尚属首次。而该桥型方案的创新，也为今后有轨电车道岔区半径小，地面道路复杂的等情况限制下，提供更多工程可行性，能更好的满足工程景观效果。

研发了与道路交通协同基于“离线协调拟合”的有轨电车信号优先控制技术，为编写《现代有轨电车交通安全设计导则》和《有轨电车道路交通设计标准》提供技术支持。

创新性地提出了“基于离线协调的有条件主动式信号优先策略”。通过离线协调实现社会交通协调控制与有轨电车运行特征的拟合，日常情况下，有轨电车可以与社会交通一同运行在“绿波带”上，基本不产生延误。当有轨电车偏离了运营计划时，交通信号控制系统根据其实际情况，进行多次检测和提前的逻辑处理，调整信号给予有轨电车优先通行权。该信号优先技术实证应用表明，能够提高旅行速度10%-15%，显著提高了运行效率。

开发了自主平台超级电容储能有轨电车，适应全线无接触网供电，并实现部分区段隔站充电，发挥储能最大优势，提供更经济的车辆解决方案，最长续航里程2.5公里以上。开发了基于超级电容的牵引供电计算仿真软件，优化了供电系统设计，可降低牵引能耗约10%。

首创自主平台超级电容储能有轨电车，适应全线无接触网供电，并实现部分区段隔站充电，发挥储能最大优势，提供更经济的车辆解决方案，最长续航里程2.5公里以上，能量回收率达到80%以上。开发了基于超级电容的牵引供电计算仿真软件，优化了供电系统设计，可降低牵引能耗约10%。

(1)采用钢轮钢轨、100%低地板有轨电车，五模块3转向架、两动一拖配置。设置5组能量型超级电容储能模块，有效储能容量61.9kWh，最长续航里程2.5公里以上，满足车站充电桩故障情况下继续行驶至下一个充电桩的工况。同时配备制动能量回收系统，减速电制动时能量反馈给超级电容充电，能量回收率达到80%以上。

(2)基于有轨电车牵引动态特征和超级电容放电特征，结合工程情况开发的仿真计算软件，减弱了超级电容充电对城市电网的短时冲击效应；研发了与之相配套的架空充电轨系统，显著降低了列车的动态能耗，减少了设备投资。（软件著作权1 项，获上海勘察设计QC 奖1项。）

研发了有轨电车平交道口段沥青摊铺技术，沥青碾压摊铺的合格率达到100%，获得湖北省省级工法《有轨电车沥青铺装整体道床施工工法》。国内有轨电车工程中首次采用高架互通采用异形、大跨、连续、小半径结构体系人字形叠合梁方案，首创了小半径曲线钢箱梁拖拉技术，有效缩短了施工周期，获得湖北省省级工法《小半径曲线钢箱梁拖拉施工工法》。研制一款移动式小型弯轨机，有效保障线路圆顺性。研发钢箱梁桥面板粗合成纤维混凝土施工技术，已获企业工法。同步编写《城市有轨电车验收规范》及《现代有轨电车验收规范》2本。

流芳车辆基地采用整体上盖的形式，盖上为物业开发，盖下为车辆基地配套建筑；车辆基地和物业开发采用统筹考虑，统一规划、分期实施的模式。有效节约土地利用带动周边整体发展动力，提高土地利用效能，成果已应用于成都、松江等有轨电车车辆基地的综合利用。

(1)  为提高土地利用效能，车辆基地采用整体上盖的形式，盖上为物业开发，盖下为车辆基地配套建筑；车辆基地和物业开发采用统筹考虑，统一规划、分期实施的模式。

整个车辆基地充分利用场地的形态和高差，出入场线路自基地东侧进入后降至基地内部场坪，避免在进行地下开挖的前提下，合理布置车辆基地；同时也使得车辆基地和城市空间有一个理想的衔接与过度。

(2)  在成都等地推广应用，创新提出了与商业、居住、枢纽等不同综合开发模式，极大地提高了土地利用价值，并已成为行业发展方向，取得了显著的社会经济效益。                                             

本工程首次将嵌入式轨道系统用于有轨电车轨道，钢轨采用橡胶包覆型材连续支撑，减少了行车过程中轨道的振动和波形磨损，同时减少了噪音危害。车辆研发能量回馈功能，能量回收率达到80%以上。

嵌入式轨道系统具有绿色环保、安装方便、维护简单的特点，轨道包覆材料均采用废旧轮胎加工而成，减少环境污染。钢轨采用橡胶包覆型材连续支撑，没有扣件和轨枕，减少了行车过程中轨道的振动和波形磨损，同时减少了噪音危害。线路选取武汉职业技术学院-凌华路段200m运营期间，轨道状况良好，行车顺畅平稳，减振降噪效果明显。

优先采用电制动，配备制动能量回收系统，减速制动时，牵引电机作为发电机逆向产生制动力，产生的电量反馈给超级电容充电，而非利用制动电阻把能量消耗掉，因此能量回收率达到80%以上，同时将对大气的热排放减少至最低。相比接触网供电方式的轨道交通车辆，降低牵引能耗30%以上。

通过课题研究，编写规范15项，其中已施行6项（主编3项），在编9项（主编3项）；主编著作1本；获得专利授权46项，其中省级施工工法6项，软件著作权3项，发明12项，实用新型25项；发表论文86篇。成果已应用于上海、成都、华为松山湖等地的有轨电车项目中，已通车线路总长约123公里；近三年为企业新增产值约71亿元，其中设计11亿元，施工60亿元，社会经济效益显著。

有轨电车以采用专用路权和低地板车辆为核心特征，在国内应用时间较短，尚缺乏工程技术体系和标准规范。为此，本项目系统研究了有轨电车规划设计、工程技术标准、路基轨道、供电及运营控制、车辆等成套关键技术，全面构建了有轨电车技术体系，成果已应用于成都、松江、东莞等多个城市的有轨电车项目建设中。主要创新内容和特点如下：

本项目共编写规范15项，其中已施行6项（主编3项），在编9项（主编3项）；主编著作1本；获得专利授权46项，其中省级施工工法6项，软件著作权3项，发明12项，实用新型25项；发表论文86篇。

1） 工程应用推广应用情况

有轨电车在我国在建线路超过500 公里，规划线路超过1 万公里。本课题研究成果具有广泛的推广应用前景。

本课题成果直接指导了13条线路，总长超过300公里的有轨电车工程设计，其中已通车线路总长约123公里，主要包括：珠海现代有轨电车一期工程、上海松江有轨电车（T1 线、T2 线）（网络化运行线路）、武汉大汉阳现代有轨电车T6 线、成都现代有轨电车蓉2 号线（网络化运营）等。

通过本课题示范项目的应用，直接推进了国内有轨电车的应用进程，获得了显著的社会经济效益。

2） 标准推广应用情况

通过项目研究，共编写规范15 项，其中已施行6 项（主编3 项），在编9项（主编2 项）。

已施行的主编标准3 项，有：《城市有轨电车线网规划编制标准》（DG/TJ08-2196-2016）、《有轨电车工程设计规范》（DG/TJ08-2213-2016）已施行的参编标准3 项，有：《城市有轨电车用槽型钢轨》（YB/T 4653-2018）、《有轨电车试运营基本条件》（JT/T 1091-2016）、《成都现代有轨电车工程设计规范》（DB510100T206-2016），标准规范极大地推进了有轨电车工程的规范建设。

本项目成果形成的标准在国家、行业和地方的工程建设规范编写中，通过主编或参编的形式予以推广，共6 项，包括《有轨电车工程建设标准》（国家标准）、《有轨电车交通工程设计标准》（中国土木工程学会）、《有轨电车规划设计导则》（中国轨道交通协会）、《有轨电车试运营基本条件》（上海地方标准）、《有轨电车交通工程设计规程》（上海工程建设标准）、《台州市有轨电车工程技术标准》（台州市地方标准）、《城市有轨电车轨道工程施工质量验收标准》（在编）、《现代有轨电车施工质量验收标准》（在编）。

通过标准的制定，将本项目研究成果予以了推广应用，显著促进了技术进步与行业发展。

目前全球已有59 个国家建设了超过16000km有轨电车线路，中国含港澳台地区的线路总长达到387km，排名第8位，有轨电车在中国大陆的市场潜力也非常巨大，截止至2018年底，大陆通车里程近328公里，在建400km,规划超过10000km有轨电车线路。

本项目的研发成果是围绕有轨电车核心技术特征，开展了网络规划、工程技术标准及关键技术内容的研究，形成了工程技术体系成果，形成了相应的标准规范，为有轨电车工程设计施工提供科学指导，对于落实有轨电车在城市公共交通中的应用具有战略意义。

国内外同类研究、同类技术的综合比较：

（内容来自中国土木工程学会轨道交通分会，如有转载请标明出处）