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第一章 城市轨道交通概述

随着全球城市化的不断发展，机动化给城市带来了空前的交通问题，人类正花费巨

大的代价来寻求解决城市交通问题的出路。城市轨道交通作为城市公共交通的主要组成

部分，因其运量大、快速、正点、低能耗、少污染、乘坐舒适、方便等优点，已成为解

决特大城市、大城市交通问题的技术政策。

城市轨道交通经过百余年的发展，机车车辆、自动控制、通信和信号等技术方面都

有了很大的进步，很多方面代表和体现了当今高新科学技术发展的水平。与此同时，发

达国家的经验表明，城市轨道交通是解决大城市交通问题的根本途径，发展城市轨道交

通对于我国大城市可持续发展具有非常重要的意义。

第一节 城市轨道交通分类及特性

一、城市轨道交通的概念

我国国家标准《城市公共交通常用名词术语》将城市轨道交通定义为“通常以电能

为动力，采取轮轨运输方式的快速大运量公共交通的总称”。在城市中使用车辆在固定导

轨上运行并主要用于城市客运的交通系统均称为城市轨道交通。

“城市轨道交通”是一个包含范围较大的概念，一般而言，广义的城市轨道交通是

指以轨道运输方式为主要技术特征，在城市公共客运交通系统中具有中等以上运量，专

门为城市内公共客运服务的轨道交通系统。城市客运系统分类如图 1-1 所示。

随着轨道交通技术的发展，城市轨道交通成为城市公共交通的主干线和客流运送的

大动脉，是在城市公共客运交通中起骨干作用的现代化立体交通系统。城市轨道交通是

城市建设史上最大的公益性基础设施，对城市的全局和发展模式将产生深远的影响。城

市公共交通的轨道化程度已成为一个城市现代化的重要标志之一。

随着我国城市的不断发展，城市公路交通拥堵问题越来越严重，城市轨道交通在城

市生活中发挥着越来越重要的作用。城市轨道交通在我国经历了跨越式的发展，目前我

国已经成为世界上最大的城市轨道交通建设市场。

城市轨道交通概论

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图 1-1 2016 年各城市的城轨交通运营线路长度

二、城市轨道交通的分类

城市轨道交通种类繁多，技术指标差异较大，世界各国的评价标准各不相同，并无

严格的分类，不同的国家有不同的标准和分类方法。

城市轨道交通系统按容量（运送能力）不同，可分为高容量、大容量、中容量和小

容量城市轨道交通系统；按导向方式不同，可分为轮轨导向和导向轨导向城市轨道交通

系统；按线路架设方式不同，可分为地下、高架和地面城市轨道交通系统；按线路隔离

程度不同，可分为全隔离、半隔离和不隔离城市轨道交通系统；按轨道材料不同，可分

为钢轮钢轨系统和橡胶轮混凝土轨道梁系统；按牵引方式不同，可分为旋转式直流、交

流电机牵引和直线电机牵引城市轨道交通系统；按运营组织方式不同，可分为传统城市

轨道交通系统、城市快速铁路系统和市郊铁路系统。

根据我国 2007 年颁发的《城市公共交通分类标准》，城市轨道交通主要分为 7 类：

地铁、轻轨系统、单轨交统、有轨电车、磁悬浮系统、自动导向轨道系统和市域快速轨

道系统。

1．地 铁

地下铁道简称地铁（Metro 或 Underground Railway 或 Subway 或 Tube），是城市快

速轨道交通的先驱，如图 1-2 所示。地铁是由电力牵引、轮轨导向、轴重相对较重、具

有一定规模运量、按运行图行车、车辆编组运行在地下隧道内或根据城市具体条件运行

在地面或高架线路上的快速轨道交通系统。

地铁技术水平要求较高，可靠性和安全性要求也高，因此有建设成本高、建设周期

长的弊端，但同时又具有运量大、安全、准时、节省能源、不污染环境、节省城市用地

的优点。地铁适用于出行距离较长、客运量需求大的城市中心区域。

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图 1-2 地 铁

2. 轻 轨

轻轨（Light Rail Transit，LRT）是在有轨电车的基础上改造发展起来的城市轨道交

通系统，其特点是在轨道上运行，荷载比铁路和地铁小。轻轨是个比较广泛的概念，公

共交通国际联会（UITP）关于轻轨运营系统的解释文件中提到：轻轨是一种使用电力牵

引、介于标准有轨电车和快运交通系统（包括地铁和城市铁路）之间、用于城市旅客运

输的轨道交通系统。一般来说，轻轨要求有至少 40%的轨道与道路完全隔离，以避免拥

挤（见图 1-3），这也是它不同于有轨电车之处。

图 1-3 轻 轨

轻轨系统的最初定义是指采用轻型轨道的城市交通系统。当初确实使用的是轻型钢

轨，而如今的轻轨已采用与地铁相同质量的钢轨。所以，目前国内外都以客运量或车辆

城市轨道交通概论

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轴重（每根轮轴传给轨道的压力）的大小来区分地铁和轻轨。目前，轻轨指的是运量或

车辆轴重稍小于地铁的轻型快速轨道交通。

3. 单轨交通

单轨也称独轨（Monorail），是指通过单一轨道梁支撑车厢并提供导引作用而运行的

轨道交通系统，其最大特点是采用一条大断面轨道并全部为高架线路，车体比承载轨道

要宽。根据支撑方式的不同，单轨通常分为跨座式和悬挂式两种：跨座式单轨是车辆跨

坐在轨道梁上行驶，跨座式轨道由预应力混凝土制作，车辆运行时走行轮在轨道上平面

滚动，导向轮在轨道侧面滚动导向，如图 1-4 所示；悬挂式单轨是车辆悬挂在轨道梁下

方行驶，悬挂式轨道大多由箱形断面钢梁制作，车辆运行时走行轮沿轨道走行面滚动，

导向轮沿轨道导向面滚动导向，如图 1-5 所示。

图 1-4 跨座式单轨 图 1-5 悬挂式单轨

单轨与轮轨相比有很多突出的优点：由于单轨客车的走行轮采用特制的橡胶车轮，

所以振动和噪声大为减少；两侧装有导向轮和稳定轮控制列车转弯，运行稳定可靠。高

架单轨轨道梁宽仅为 85 cm，不需要很大空间，可适应复杂地形的要求，同时对日照和

城市景观影响小。单轨交通占地少、造价低、建设工期短，其工程建筑费用仅为地铁的

1/3。

单轨交通也存在橡胶轮与轨道梁摩擦产生橡胶粉尘的现象，对环境有轻度污染，且

列车运行在此区间发生事故时救援比较困难。

4. 有轨电车

有轨电车（Tram 或 Street Car）是使用电车牵引、轻轨导向、1～3 辆车辆编组运行

在城市路面线路上的低运量轨道交通系统，如图 1-6 所示。有轨电车是在地面上与其他

交通工具混行的轨道交通方式。由于旧式有轨电车运能小、挤占道路、噪声大等问题，

20 世纪五六十年代世界各大城市纷纷拆除有轨电车线路，旧式的有轨电车已停止发展，

基本上完成了其历史使命。经改造后的现代有轨电车与性能较小的轻轨交通已很接近，

只是车辆尺寸稍小一些，运营速度接近 20 km/h，单向运能可达 2 万人次 /小时。

第一章 城市轨道交通概述

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图 1-6 有轨电车

5. 磁悬浮系统

磁悬浮系统（Magnetic Levitation for Transportation）是一种靠磁悬浮力（即磁的吸

力和排斥力）来推动列车运行的交通系统。磁悬浮列车主要由悬浮系统、推进系统和导

向系统三大部分组成，尽管可以使用与磁力无关的推进系统，但在目前的绝大部分设计

中，这三部分的功能均由磁力来完成，其工作原理如图 1-7 所示。

图 1-7 磁悬浮系统工作原理

由于轨道的磁力使磁悬浮列车悬浮在空中，走行时不需要接触地面（见图 1-8），只

有来自空气的阻力，所以它的最高速度可达 500 km/h 以上。目前，磁悬浮列车已成为高

速、安全、舒适、节能、环保、维护简单、占地少的新一代交通运输工具。

6. 自动导向轨道系统

自动导向轨道系统（Automated Guideway Transit，AGT）是一个模糊的概念，自动

导向系统又称为新交通系统，不同国家和城市对此有不同的理解，目前还没有统一和严

城市轨道交通概论

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格的定义。从广义上讲，AGT 是所有现代化新型公共交通方式的总称；狭义上则定义为，

由电气牵引、具有特殊导向操作和转向方式的胶轮车辆，单车或数辆编组，运行在专用

轨道梁上的中小运量轨道运输系统，如图 1-9 所示。

图 1-8 磁悬浮列车

图 1-9 自动导向轨道系统

AGT 车辆在线路上可自动运行，车站无人管理，完全由中央控制室的计算机集中控

制，自动化水平高。AGT 与其他轨道交通有许多相同之处，最大的区别在于，该系统除

有走行轨外，还设有导向轨。AGT 的导向系统可分为中央导向方式和侧面导向方式，每

种方式又可分为单用型和两用型。所谓单用型，是指车辆只能在导轨上运行；两用型则

指车辆既可以在导轨上运行，又可以在一般道路上运行。

自动导向轨道系统最早出现在美国，当时是一种穿梭式往返运输乘客的短距离交通

工具，曾被称为“水平电梯”“空中巴士”“快速交通”，后逐渐发展成一种城市客运交通

工具，现一般称之为“客运系统”。后来，日本和法国又做了进一步的技术改造和发展，

并使其成为城市中的一种中运量客运交通系统。

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我国的自动导向轨道系统目前处于起步阶段，天津市于 2007 年在滨海新区开通了

全长 7.6 km 的亚洲首条胶轮导轨线路，北京市于 2008 年奥运会前开通了服务于首都机

场 T3 航站楼的自动导向轨道系统，上海市也于 2009 年开通了胶轮导轨电车。

7. 市域快速轨道系统

市域快速轨道系统通常分为城市快速铁路和市郊铁路两部分。城市快速铁路是指

运营在城市中心包括近郊城市化地区的轨道系统，其线路采用电气化，与地面交通大

多采用立体交叉。市郊铁路是指建在城市郊区，把市区与郊区尤其是与远郊联系起来

的铁路。市郊铁路一般和干线铁路设有联络线，线路大多建在地面，部分建在地下或

高架。其运行特点接近于干线铁路，只是服务对象不同。图 1-10 为台州市市域快速

轨道交通 S1 线。

图 1-10 台州市市域快速轨道交通 S1 线

三、城市轨道交通特性

1．较大的运输能力

城市轨道交通由于其高密度运转、列车行车时间间隔短、行车速度高、列车编组辆

数多而具有较大的运输能力。市郊铁道单向高峰每小时的运输能力最大可达到 6 万～8

万人次；地铁达到 3 万～6 万人次，甚至 8 万人次；轻轨达 1 万～3 万人次，有轨电车能

达到 1 万人次，城市轨道交通的运输能力远远超过公共汽车。据文献统计，地铁每千米

线路年客运量可达 100 万人次以上，最高达到 1200 万人次，如莫斯科地铁、东京地铁、

北京地铁等。城市轨道交通能在短时间内输送较大的客流，据统计，地铁在早高峰时 1 h

能通过全日客流的 17%～20%，3 h 能通过全日客流的 31%。

2．较高的准时性

城市轨道交通由于在专用行车道上运行，不受其他交通工具干扰，不会产生线路堵

塞现象并且不受气候影响，是全天候的交通工具，列车能按运行图运行，具有可信赖的

准时性。

城市轨道交通概论

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3．较高的速达性

与常规公共交通相比，城市轨道交通不受其他交通工具干扰，车辆有较高的运行速

度，有较高的起、制动加速度，多数采用高站台，列车停站时间短，上、下车迅速方便，

而且换乘方便，从而可以使乘客较快地到达目的地，缩短了出行时间。

4．较高的舒适性

与常规公共交通相比，城市轨道车辆具有较好的运行特性，车辆、车站等装有空调、

引导装置、自动售票等直接为乘客服务的设备，城市轨道交通具有较好的乘车条件，其

舒适性优于公共电车、公共汽车。

5．较高的安全性

城市轨道交通由于运行在专用轨道上，没有平交道口，不受其他交通工具干扰，并

且有先进的通信信号设备，极少发生交通事故。

6．能充分利用地下和地上的空间

大城市地面拥挤，土地费用昂贵，城市轨道交通由于充分利用了地下和地上空间的

开发，不占用地面街道，能有效缓解由于汽年大量增多而造成的道路拥挤、堵塞，有利

于城市空间的合理利用，特别有利于缓解大城市中心区过于拥挤的状态，提高了土地利

用价值，并能改善城市景观。

7．系统运营费用较低，综合经济效益较高

城市轨道交通系统是电气牵引、轮轨导向、编组运行的封闭或半封闭系统，与常规

道路交通系统的单车运行比较，能节省运营所需的人工费用，而且能源消耗低。城市轨

道交通车辆的使用年限比常规公交车辆长，其维修费、折旧费均较低。轨道交通系统的

建成能够促进沿线地区经济的发展，使城市道路交通拥挤状况得到缓解，能改善城市布

局、减少交通事故、减少乘车疲劳程度、提高劳动生产率，综合经济效益较高。

8．对环境污染小

城市轨道交通由于采用电气牵引，与公共汽年相比不产生废气污染。由于城市轨

道交通的发展，还能减少公共汽车的数量，能进一步减少汽车的废气污染。由于在线

路和车辆上采用了各种降噪措施，城市轨道交通系统一般不会对城市环境产生严重的

噪声污染。

9．具有可持续发展性

由于城市轨道交通系统快捷、准时、舒适，能吸引原本乘用轿车和骑自行车的乘客

及步行者，极大地缓解道路交通给环境所造成的压力，如噪声、废气的排放和道路用地

等，提高了道路的安全性，在不损害人员流动的情况下有助于减少市中心的交通压力，

对于优化城市结构、解决城市发展中面临的经济与社会矛盾、实现城市的可持续发展战

略，都具有特别重要的意义。