山城创新变奏:重庆跨座式单轨交通发展纪实
——重庆跨座式单轨交通及其产业发展纪实
创新驱动发展
编者按 全球62个国家和地区建设了城市轨道交通系统,总运营线路已达32600多公里,其中地铁里程占33%。我国已建成2000多公里城市轨道交通线,地铁占到84%,一些二、三线城市也要建地铁。中国城市轨道交通应该多制式协调发展。重庆市打破常规,因地制宜选择跨座式单轨交通制式,不但建成了世界上最长的跨座式单轨交通线,还建成了一个百亿级的单轨交通产业链和产业化基地,成功地践行了创新驱动发展战略。本报从今日起,刊发重庆单轨交通创新发展的系列报道,介绍其成功做法及经验。
山城重庆,气势雄奇。长江和嘉陵江如两条游龙穿行其间,婉然东去。
在长江和嘉陵江之间,两条跨座式单轨交通线——2号线和3号线——时而顺江而下,时而穿山越岭,时而在繁华市区的楼宇间穿行……
重庆市民说,这是一道靓丽的风景线。
由于是首个选择跨座式单轨交通制式,重庆也创造了多项中国和世界第一:
重庆2号线,全长19.15公里,是国内最早建成的跨座式单轨交通示范线;
重庆3号线,全长55.5公里,是当今世界上线路最长、客流量最大的单轨交通线;
建成了世界上第一座公路单轨两用城市大桥——菜园坝长江大桥,其钢箱拱梁跨距世界最长,也是第一座采用缆索吊机安装的大桥;
建成了世界上第一座单轨交通专用跨江大桥——渝澳嘉陵江大桥;
建成了世界上最大的跨座式单轨交通车辆停靠、维修、检测中心“童家院子车辆段”;
创立了国际上第一个跨座式单轨交通标准体系,其中部分标准已被多国译成本国文字参照采用;
……
目前的重庆,正在编制新的城市交通发展规划,还将建设两条新的跨座式单轨交通线,连通已建成的两条线路,加上有关地铁线路,以及正在规划兴建的都市快轨线,一个多种制式并存的现代化城市轨道交通网正在重庆形成。
“需求就是机会,创新驱动发展。”重庆轨道交通集团董事长仲建华如是说。
山城的勇气:选择跨座式单轨作为基本制式
我们生活在一个城市轨道交通大行其道的时代。
车辆在固定导轨上运行称为轨道交通,其中主要用于城市客运的轨道交通系统称为城市轨道交通,主要包括地铁、轻轨等不同形式,其中又分为轮轨(双轨)、单轨等制式的不同。
据中国城市轨道交通协会统计,全球城轨交通运营里程最多的10个国家共有运营线路19169公里,其中轻轨车和有轨电车12312公里,占64%,地铁6857公里,占36%。但单轨里程总共不过600公里。我国的城市轨道交通以地铁为主。
有人说,以城市特色而言,大气当首选北京,洋气不过上海,而要论气势,谁也不如重庆。原因就在山城全部都建在无数的山头与丘陵之上,长江、嘉陵江绕城东去,主城区呈组团式分布格局。
相较于其他城市,重庆城区人口密度大、道路崎岖、起伏、弯道多。要在这样的环境下建设城市轨道交通,需要独特的规划设计和交通制式安排。
20世纪八九十年代,改革开放使我国西南重镇重庆走上了新型工业化、城市化发展的快车道,建设地铁、轻轨等公共轨道交通也提上了城市管理者的议事日程。
包叙定,现任中国城市轨道交通协会会长。曾担任国家发改委副主任、重庆市市长、机械工业部部长。正是他在发改委副主任任上,批准了重庆市建设跨座式单轨示范线2号线的规划设计方案。
仲建华,重庆轨道交通集团董事长,人称重庆城市轨道交通“三剑客”之一。20年前,许多人还不敢想象重庆会有地铁,他受单位派遣到日本学习轨道交通;重庆刚成立轨道公司时,他开始担任公司副总工程师。此后他先后担任过副总经理兼总工程师、总经理和董事长,工作的重心始终没有离开过城市轨道交通的科技创新。
在重庆建设城轨,怎么迈开第一步?仲建华回忆说,轨道公司还未成立时,他所在的重庆市公共事业设计研究院就邀请了多批次的国内外专家,专门为重庆建设轨道交通规划设计把脉。有的专家就认为,重庆是山城,地质地貌异常特殊,建地铁几乎不可能,建任何一种轨道交通都很困难。
为此,仲建华代表市政府从北京请来了我国城市轨道交通领域最负盛名的专家施仲衡院士,担任顾问专家组主任。此后,仲建华和他的技术团队对世界各国不同制式的轨道交通进行了全面系统调研,发现在地铁、直线电机、悬挂式单轨、跨座式单轨、空中客车等不同制式中,唯有跨座式单轨比较适合山城重庆。
研究发现,跨座式单轨爬坡能力强,一般地铁的最大坡度在30‰左右,跨座式单轨的爬坡能力轻松可达50‰,理论坡度可达100‰;转弯半径小,一般地铁的最小半径在300米左右,单轨交通却可以达100—150米;造价较低,相当于地铁造价的1/3—1/2;还有就是节省土地,噪声低,跨座式单轨是橡胶轮胎骑行在钢筋混泥土轨道梁上,不会发出钢轮钢轨相互摩擦发出的轰鸣声;此外还有景观性好、节能降耗等特点,整合起来正好适合了重庆山多坡陡、道路崎岖、人口密集和发展旅游经济的特点。
当时国内的北京、上海等大城市都在建地铁,重庆的管理者和建设者选择跨座式单轨,作为城市第一条轨道交通线路2号线的首选交通制式,需要过人的勇气。
所谓跨座式单轨交通,是一种轨道为一条带形梁体,车辆跨座于其上行驶的交通系统。世界上第一条跨座式单轨线诞生于1888年,由法国人设计,蒸汽机车牵引。在第二次世界大战以后,跨座式单轨技术逐渐完善和成熟起来。1952年,德国在科隆附近的菲林根成功建造了一条单轨线。后来美国、日本和意大利等国都修建了这种形式的单轨,其中尤以日本建成的线路最多。
目前世界上普遍使用的德国ALWEG型跨座式单轨系统,采用跨座式、混凝土轨道和橡胶充气轮胎相结合的建造方式。重庆选择的正是这种方式。
国产化:走引进消化吸收再创新的道路
2000年,在历经10年的国内外寻访、调研和报批手续后,重庆城市轨道交通2号线终于上马。
于2号线使用了第四批日元贷款,作为业主方和建设单位,当时的重庆市轨道交通总公司(即后来的重庆市轨道交通(集团)有限公司)决定从日本引进单轨交通技术和设备。首批从日本日立公司购买了两辆跨座式单轨列车。
单轨车辆、轨道梁和道岔是跨座式单轨交通的三大核心技术。业内有句行话叫“车定百定”,使用了日本的车辆,接下来的各种机电设备和技术规范都得围绕日本标准。当时还请了日本公司的顾问现场指导。大家说得最多、听得最多的一句话就是“日本人说……”。
但是,国家规定,像城市轨道交通这样的大型建设工程,必须达到70%国产化的标准。在西部欠发达地区,在国内头一遭建设跨座式单轨城市交通,还要达到70%国产化的要求。这怎么可能呢?
谋定后动!早在20世纪90年代中期,仲建华先在日本学习,之后又到欧美各国考察,回到重庆,他和团队围绕跨座式单轨交通的关键核心技术进行组织、规划、设计和项目攻关。
“必须由业主或用户来主导重大工程项目的技术创新。对于城市轨道交通行业来说,尤其是这样。”重庆长客董事长兼总经理姜晓光曾经是长春客车的总经理助理,很早就开始了与重庆轨道交通集团的合作。他回忆说,如果不是业主主导技术创新,一些重要的科技项目甚至都难以进行下去。
经过近10年的科研积累和技术开发,到2000年2号线开工建设时,除了早期从日本进口的两辆单轨列车,以及相关的电气牵引和制动系统外,其他很多零部件已经实现了国产化:
大部分编组列车是当时的长春客车厂制造的——通过引进消化吸收再创新,重庆市轨道交通总公司和长春客车厂共同实现了跨座式单轨列车的国产化、自主化;
重庆本地的重庆大学、中国汽车工程研究院(原重庆汽车研究所)、西南交通大学、华渝电气、重庆川仪等,先后参与了单轨交通有关车辆设备的研究与制造;铁科院、北京交通大学、青岛四方、株洲电气股份等国内著名机构,也先后参与到重庆单轨交通信号、牵引、制动等重要技术的自主创新中来。
“2号线达到70%国产化并不难,原因是我们早有准备。”仲建华说,事实上,在机电设备的造价中,车辆和信号占大头,60%以上;在车辆、轨道梁和道岔单轨交通三大核心技术中,轨道梁和道岔未记在国产化要求之列。
2005年,2号线一期、二期开通运营,国产化已经达到74%,让到场的国家主管部门官员大跌眼镜:“很担心你们达不到国产化要求,你们是在国内第一个搞跨座式单轨!”
为进一步推进重庆单轨交通装备的自主创新,自2007年起,科技部将“跨座式单轨交通装备研发”项目列入国家“十一五”重点科技支撑计划。重庆市科委和重庆轨道集团联合主持了这个重庆有史以来最大的科技项目,重庆市轨道交通设计研究院、重庆交通大学、长春轨道客车公司以及上述有关机构均参与到项目中来。2011年,该项目通过国家验收,在单轨交通车辆整车系统集成、转向架关键技术等十大方向及应用上取得一系列重大成果。
2007年,世界上里程最长的重庆单轨3号线开工兴建,2011年9月一期工程建成,今年3月,3号线全长55公里全程贯通。车辆、转向架、轨道梁等一大批自主创新重要成果在3号线上得到应用,其国产化率达到95%以上。
创建世界上首个跨座式单轨交通标准体系
今年4月,泰国和印度的两家施工企业专程来重庆,拜访了重庆轨道交通集团负责人,提出希望将由该企业会同有关单位编制完成的3个中国国家标准翻译成英文,他们将参照使用。
这两家外国企业所以向重庆提出请求,是因为国际上迄今还没有成熟的跨座式单轨交通国际标准。即使是较早建设单轨交通的法国、德国和日本,至今也还没有建立成熟的国家或行业标准。
这3个标准分别是《跨座式单轨交通设计规范》《跨座式单轨交通施工及验收规范》和《跨座式单轨交通车辆通用技术条件》。除此之外,主编单位还编制了重庆地方标准《重庆市跨座式单轨交通系统施工质量验收评定办法》,以及转向架、道岔、支座、指形板等企业技术标准32项。
这些标准和规范,均由重庆市轨道交通(集团)有限公司会同重庆市轨道交通设计研究院、中国北车长春轨道客车股份公司、重庆单轨交通工程有限责任公司等单位,在总结重庆2、3号线建设经验及科研成果基础上,经过多方征求意见,反复论证和修订完成。
据重庆市轨道交通设计研究院常务副院长兼总工程师何希和回忆,2005年,在2号线建设即将完成时,仲建华提出,应全面总结2号线成功经验,并在此基础上提炼形成包括国家标准在内的单轨交通标准体系。
国家标准具有或部分具有强制性。申报国家标准有严格的编制程序。跨座式单轨没有现成的国际标准,要编制世界上第一个标准系统,面临巨大的挑战。其中最大的困难就是为了保证标准体系的可操作性和先进性,既要做大量的定性定量研究,还要进行大量的测试和验证。
后来的成功实践证明,当初的付出是值得的。没有《跨座式单轨交通设计规范》和《跨座式单轨交通施工及验收规范》,跨座式单轨交通系统就难以在其他城市推广应用;没有《跨座式单轨交通车辆通用技术条件》,跨座式单轨交通的产业体系就难以形成。
“由于建立起了国际上首个单轨交通标准体系,使我们的跨座式单轨交通及其产业在国际上具有先进性。重庆的跨座式单轨交通产业有望立足重庆,辐射全国,走向世界。”仲建华信心满满地说。(记者冷德熙)
评论:创新需要因地制宜
冷德熙
当北上广深都在建地铁的时候,重庆选择了跨座式单轨。
重庆是山城,道路崎岖,弯多坡陡。选择能爬坡、易拐弯、造价较低的跨座式单轨,不但解决了公共交通的问题,还增加了城市景观;不但成就了经久耐用的城市基础设施,还形成了百亿级(很快将达千亿级)的城市轨道交通产业。
重庆要建设跨座式单轨交通,国内当时既没有技术也没有设备,只有从国外引进。实践证明,这种引进是成功的。通过技术引进消化吸收,重庆实现了跨座式单轨技术装备的完全国产化和自主创新。
当下全国已有30多个城市在建设或规划建设城市轨道交通。与国际上地铁只占到城市轨道交通不足一半的比例不同,我国的城市轨道交通80%以上都在建地铁,包括一些二线城市也规划建地铁,似乎只有地铁才是现代化大都市和都市生活的标志。
城市轨道交通包括有地铁、轻轨、直线电机列车、磁悬浮、悬挂式单轨、跨座式单轨、现代有轨电车等多种制式。各种不同制式的速度、适应性各不相同。不同城市应该根据具体情况因地制宜,选择不同的城市轨道交通制式。
重庆人认为,现在的轨道交通网络还不是真正的交通网络,因为还没有实现不同线路和车辆之间的“互联互通”。不同地铁线路之间、不同的单轨线路之间还因为信号制式的不同,车辆和线路还不能“跨线、越线、共线”。这是一个国内城市轨道交通领域普遍存在的难题,重庆的建设者们正在凝聚国内外科技力量,试图解决这一历史性难题,以实现城市轨道交通网络内部真正的“互联互通”。
我们相信,敢于创新和实事求是的重庆人还将创造新的业绩。
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