基于城市轨道交通低运能系统 - 导轨式胶轮系统实际建设项目出发，本文着重在自主研发、技术攻关、管理理念、应用场景、投资效益 等方面阐述导轨式胶轮系统的功能定位与系统特点。以导轨式胶轮系统为例，分析当前低运能系统发展所面临的困难，从技术、管理、 投资等方向提出发展建议。
在国家鼓励自主创新的战略指引下，城市轨道交通领域也涌现一批以导轨式胶轮系统为代表的自主创新型城市轨道交通低运能系统（以下简称低运能系统）。导轨式胶轮系统是我国唯一由民营企业自主研发的智能立体化低运能系统，其在行业的发展具有典型的代表性特征，对于我国城轨交通技术自主创新发展具有引导示范作用，对于城轨交通规模效能提升以及城市交通高质量发展具有积极促进意义。
一、导轨式胶轮系统的特点与发展方向
（一）系统简介
2020年9月，中国城市轨道交通协会为鼓励自主创新型城轨交通发展，将“导轨式胶轮系统” 纳入团体标准《城市轨道交通分类》（T/CAMET 00001—2020），导轨式胶轮系统是采用橡胶轮胎走行，U型轨道梁导向，利用动力电池驱动，在专用线路上全自动运行的低运能系统。本系统基于汽车技术，在轨道交通领域实现跨界应用，秉持的理念是“公交 +”和立体化、智能化解决方案。经过几年的发展，目前已经在3条市政线和3条园区线上成功应用（图1），形成了一定的示范效果，建立了一套技术体系和管理体系。
图 1 导轨式胶轮系统的实践应用（左起：重庆璧山项目、深圳坪山项目、长沙大王山项目）
（二）技术特点
导轨式胶轮系统是我国自主研发的第一个低运能系统新制式，体现了我国的技术实力和创新能力。该系统结合新能源汽车的技术，在关键核心技术上进行跨界应用，比如刀片电池、永磁电机、智能电控、车载IGBT等。在低运能系统层面，利用技术发展态势，围绕智慧化、绿色化、自主化实现了关键技术的自主化全面创新，比如车桥一体化结构，秒级道岔，桥梁—轨道—导向—检修“四合一”的轨道梁体系（图2），以及独创的偏心工字钢轨道梁，全周期综合管理的智慧供电系统，GOA4级的全自动运行系统，打破专业界限的深度集成综合调度系统等，对于行业的自主创新发展具有借鉴和示范意义。
图 2 导轨式胶轮系统的自主化创新技术（左起：车桥体系、四合一轨道梁、滑块秒级道岔）
（三）应用场景
导轨式胶轮系统车体结构小巧，最小转弯半径仅15米，最大爬坡能力达12%，整体结构轻巧，地形的适应能力较强；系统采用胶轮走行，噪音低、振动小，可与建筑较好结合，提供家门口的交通服务。此外，因高架敷设，可结合城市建筑建立第二街面（图3）。且墩柱比较小巧，直径约1米左右，不占用道路资源的同时，还可以多提供一条城市交通通道，对于城市拥堵或者道路条件受限区域非常适用；同时，由于地形适应性好，观光性能好，也可以作为旅游景区的观光线使用。具体应用层面，在都市圈和城市群，结合树枝状轨道网络分布（图4），可以深入社区和建筑，承担超特大城市区域内部交通，以及中小城市骨干交通；在大城市，结合圈层结构，可以承担外围延伸线以及切向连接线，补充区域服务交通，为大运能地铁补给客流，构建衔接有效、功能互补的多层次轨道交通网络。
图 3 导轨式胶轮系统与建筑结合实景图
图 4 多层次轨道交通网络分布树枝状示意（左起：都市圈城市群、大城市内部）
（四）管理理念
◆建设方面。与传统分阶段、分专业管理模式不同，导轨式胶轮系统项目通常采用EPC模式进行全链条式管理，对项目的设计、建设（土建、车辆、机电、通信信号、联调联试、试运行）、运营等实行全过程承包，打造“交钥匙工程”。
◆运营方面。通过智能列车、智能能源、智慧运维、智慧乘客服务、全自动运营等系列创新技术，打造少人化、无人化、智能化的运营管理模式。
◆投资方面。与传统分离式管理模式不同，导轨式胶轮系统项目采用全寿命周期成本管理理念， 统筹设计、建设、运维，提高设计方案的合理性，提升服务品质，降低整体造价。
（五）投资效益
导轨式胶轮系统的投资效益主要体现在营运平衡的发展理念。通过集约化设计、设备深度集成、模块化生产、装配化施工，降低建设成本，使成本低于1亿元/公里。通过错峰用电、设备智能控制和能源管理系统，降低动力费用；通过全自动驾驶、智慧车站、无人化站务管理、设备智能运维，降低运维成本；通过设备国产化、科学规划维修置换策略、设备和车站状态监测，减低维修费用，整体实现降低运营成本，使成本低于200万元/年公里。同时，结合车站和车辆段物业开发，可以实现项目的自平衡运转。
二、重庆璧山项目建设运营经验总结
重庆璧山导轨式胶轮系统线路全长15.4公里，设站15座，综合车场1座，项目已于2021年4月16日开通初期运营。线路衔接地铁1号线、璧山高铁站，沿线服务科创小镇、周边各大高科技企业以及居住区、休闲区、学校、行政中心、文化中心等，同时串联5大公园景点，承担通勤和旅游双重功能。本项目的建设为璧山城市发展带来了良好的社会和经济效益。
（一）投资经济效益
从投资经济性来看。重庆璧山项目是导轨式胶轮系统的首条商业运营线，实现了多项领先技术、管理理念和建设模式的创新。全产业链集成管理模式，全生命周期成本管理理念，全流程管控项目投资成本。本项目建设预结算直接工程经济指标1.07亿元/公里，运营成本低于200万元/年公里。未来随着发展，运营成本还将进一步降低。低投资少成本的建设运营经验可以为改善城市经济环境、促进经济可持续发展提供了良好的应用示范。
从社会经济效益来看。重庆璧山导轨式胶轮系统已成为璧山对外宣传的名片，不仅提升了城市知名度与影响力，而且对沿线地块的带动作用显著。每年节假日，本线路可以带动30万名游客前来璧山观光游览，促使璧山旅游收入相比2019年增长300%以上。对城市的引导和对沿线地块带动作用超过预期，周边相继开发大型商业综合体红星美凯龙、爱琴海购物公园，知名房企如融创、佳兆业、碧桂园等楼盘，同时国家级高新工业园区迅速发展，大型生态环境公园已在规划中。
（二）交通服务效益
重庆璧山导轨式胶轮系统项目的建设对城市缓解供需矛盾具有重要作用。璧山区地理区位特殊，受两侧山体影响，呈南北向狭长分布，地铁覆盖成本较高，公交出行时效性较低。区域缺乏骨干公共交通通道，特别是对外与地铁和高铁衔接通道。导轨式胶轮系统在满足投资节省的同时，可以承担南北向内外集散客流的骨干作用，解决了城市空间功能服务缺失的问题。据了解，本线路日均客流1万人次以上，节假日2万人次以上，为居民出行提供了新的方式。同时作为重庆“后花园”，该线路也为重庆市主城区居民的旅游交通提供了便利（图5）。
图 5 璧山导轨式胶轮系统的交通服务（左起：穿梭在公园、与重庆地铁 1 号线换乘）
（三）社会带动效益
从行业来看，导轨式胶轮系统作为创新制式，为行业注入了“新鲜血液”。本项目的实施为行业提供了良好的示范模型，对于行业提高创新能力具有促进和鲶鱼效应。从城市来看，本线路与主城区地铁联通，拉近了璧山与重庆主城区、璧山与成渝城市群的距离，对于璧山融入成渝区域发展战略具有重要意义（图6）。同时，本线路作为清洁能源交通，结合高架下方的地面慢行廊道，可有效打造璧山区绿色交通体系（图7）。
图 6 璧山融入成渝城市群发展
图 7 璧山立体化绿色交通体系
三、低运能系统发展面临的困难与建议
目前，全国低运能系统线路运营里程接近700公里，近几年呈现平稳增长态势，为我国多层次轨道交通建设做出了重要贡献，但发展过程中也遇到了一些困难，分析如下：
一是对低运能系统的规划重视不足，发展定位单一。过去几十年，由于城市化城镇化的快速发展，前期部分城市未能从发展角度出发，考虑多种交通方式协同。所以导致大运能系统规模偏大，部分线路客流不足，低运能系统多分布在边缘区域，地方又希望可以通过边缘低运能系统引导城市新区发展。实际上，城市开发进度受经济大环境影响较大，并不能完全达到预期，结果就是低运能系统需要较长的客流培育期，与国家要求的客流强度会存在一定的偏差。
二是依据的技术标准未能体现集约化、小型化特点。创新型低运能系统在理念和指标上与大运能系统存在较大差异。比如导轨式胶轮系统的集约化和小型化的设计理念，以及少人化、无人化、智慧化的运营理念，与地铁也不完全相同，不能完全套用行业规范。
三是自主化技术可靠性验证需要市场空间。 近两年，由于引进海外技术而造成的零部件断供和运营效果差的问题逐步凸显。低运能系统如何在有限的市场空间下，验证提高自主化技术的安全可靠性，已经成为当前阶段面临的重大课题。
四是经济可持续发展需要营造更加开放的市场化氛围。在我国整体防范债务风险的背景下，如何在有限的投资内发挥轨道交通最大的效益是行业共同面临的问题。比如大中低运能系统如何保障效益最大化的同时，减少整体投资规模。或者在防范债务风险背景下，可否考虑拉动市场化投资，减低资本金要求。
导轨式胶轮系统作为我国自主研发的低运能系统，在技术创新、管理模式和投资效益等多方面具有较好的优势，特别是在集成设计、全寿命周期、少人化、无人化运营等方面，为行业运营自平衡提供了参考。整体来看，导轨式胶轮系统的发展符合国家技术可控、环境可持续、经济可持续的战略方向，符合城市提高城轨交通整体效益、降低政府债务风险的形势要求，有助于搭建立体化城市交通街区，推动城轨交通综合效能提升。
通过对导轨式胶轮系统分析，结合行业发展现状，建议从规划层面统筹大中低运能系统协调发展，找到各运能等级的发展定位和适合区域，建立真正适用于低运能系统的标准体系，明确多层次城市关键指标要求，拓宽投资渠道，鼓励市场化模式。希望通过更加完善、更加经济、更加有效的交通基础设施，提高城镇居民生活品质，为新型城镇化发展注入新引擎、加入新动力。
文：任 林，王俊凌丨比亚迪汽车工业有限公司
来源：《城市轨道交通》2023年9月刊