CN101134464A - A/b/c组合路线网与轨道交通 - Google Patents

Abstract

一种寓往返(B线)于环绕(A/C线)的路线网，简称A/B/C组合，适用于各类轨道交通。其平面模式一，节能环保，安全高效，适用于人口稠密的都市及区域公交；以高架挂轨配套，无交错而汇通，A/C线各行其道，无始无终，畅通无阻。其立交模式二、三，更方便快捷，智能运筹城际轨道交通；配以新型轻铁车辆，立交枢纽站，能同时满足众多乘客的最佳选择。其技术特点：(2+6)单向环绕、换道技术，减少换乘，高峰时加长车列，加密班次，提高路效；(5+7)同步抵离、换道技术，方便换乘，提高旅客、列车时效；(3)运行中脱接技术，变相提速，节省停站，一步到埠。无论平面或立交，A/B/C组合都能大大改观人口密集都市或地区的交通现状，并可持续发展。

Description

A/B/C组合路线网与轨道交通

现行的交通路线不外乎两种：往返线(Back and Forth)，简称B线；环绕线(Circular)，简称C线。以这两种基本线路交错成网络，免不了平交路口(红绿灯)或立交桥；车速受限，拥堵频繁，挤占绿地，耗能排污。

本发明是一种创新的路线系统——寓往返(B线)于环绕(A/C线)路线网，简称A/B/C组合。其特点是：将传统的往返路线隐藏于若干无始无终的单向环绕路线之中，既分段完成了往返，又免于调头换道。

将都市或区域按交通干道分隔为若干板块，似象棋盘或蜘蛛网。沿每个板块的边缘设置环线车辆，形成环环相靠，而不交叉的格局。当每环上的车辆同时按顺时针方向(C线)行驶时，便与相邻板块C线形成一段往复(B线)。可是都市边缘板块与郊区接壤，没有邻近环线，必须增设反方向的大环城线(Anti-circular)，简称A线，才能确保每段路线的往复(图1a-b)。若将每环C线同时改为逆时针方向，则大环城A线变为顺时针，效果相同。

很显然，A/B/C组合路线网特别适用于各类轨道交通；这也符合生态城乡的发展方向。也正是因为其独特优势，A/B/C组合派生出如下轨道交通的新模式和新科技。

一，  挂轨交通——独辟蹊径，反其道而行

既然有别于传统交通，那么在同一层面上A/B/C组合就会与它们(包括行人)格格不入。换言之，最好让另类的A/B/C组合独占一层空间。都市地表的拥挤和地下施工的难度显然机会渺茫；高架似乎是唯一的出路。可是在世界各大城市，高架公路和轻轨早已捷足先登，留下的空档支离破碎。

当环保组织为了少伐森林，呼吁人们将用过一面的办公纸反过来再用时，我们是否注意到高架路桥的反面也可以利用呢？请看上海的高架路已经将这个大都市分割成板块(图2)。稍加改进，我们可以在新一代正反双面高架路桥的底部，设计安装双挂轨轻铁(以下简称双面高架和挂铁，设计1，图3a)。钢筋混凝土挂轨与横梁整体预制，再加角钢包边；横梁须加强，承担上下重力；立面镂空，通风透光，便于维修路轨等。车轮朝天，嵌入双轨之间，就像正路面车辆的倒影。每节车厢须独立配备动力和驾驶室；前后门垂直，具有磁力或机械接驳、脱离功能。根据东亚城市的人口密度，车厢长度宜在大巴与地铁之间，每节2-3对自动门。也可按挂轨弧度，软接2-3段为一节车厢。每列挂铁1-5节不等，随客流量机动。在亚欧美大陆城市设计为右行，配合上下两层交通流向；中程中速，取代市内大部分燃油公交；配套接驳地铁、长途汽车(含出租车与私家车)、铁路、机场、码头等(图4、图7)。

传统高架路大都建在经常塞车的主干道上，所以双面高架的正反面交通不仅志同道合，而且同靠右行(英、日、港澳...则同靠左行)，互补客源。在各枢纽站设置楼梯或电梯，高架正路面设大巴、小车停车站，立体停车场或升降机，；在预留地面交通的高度设置挂铁站台，并连接周边的商场二楼。

如此一桥两用，上下互不干扰；也许只有武汉，南京长江大桥可比。不过它们是双层桥，都市的空间谁更适宜呢？高架桥的跨度取决于横梁的长度；横梁的长度又与高度成正比。双面高架不仅比双层高架少了一道横梁，还节省了横梁加车轮的高度。挂铁将车轮藏在无人问津的角落，腾让出的却是黄金空档。对于桥下地面交通，尽管限高雷同，双面高架在挂铁暂停时，可通过超高两米的车辆，如游行彩车、深夜的大货车；而双层高架只好多建升降桥了。还有：外观及乘客的视野，结构与造价，噪音和油污......仍是双面高架占优。可以预测，能在长江大桥加塞第三层的，也非挂轨莫属。

其实，挂轨运输并非无人尝试。工厂的行车，家居的拉门都属挂轨。可惜它们的路线都是往复穿梭，局限于单轨1-2车，或双轨2-4车。正如能造卫星的国家多，而能将它送上轨道的国家少；挂车容易，调头、换道难！地心引力无处不在，不管你是趴着，还是挂着。A/B/C组合使上述问题迎刃而解。因为所有挂铁都在A/C线上绕自己的圈，根本无须调头换道。

由此可见，A/B/C组合与挂轨交通唇齿相依。前者将后者从死胡同引上了阳关道；而后者又为前者在都市丛林中挤出了专用舞台。合理设计A/B/C网络，精心研制挂轨车辆，可以大大缓解拥堵，改观都市的交通秩序；能够取代大量燃油车辆，促进环境保护，和谐社会与可持续发展。

二，安全高效——以巧见长，稳中求快

首先，挂轨交通的另类层面，基本排除了与正常交通(包括行人)的碰撞磨擦；只要精心设计制造，便可天马行空，悬而不玄。其次，重力作为挂轨设计的大敌，反过来又防止了出轨或脱轨，提高了安全性。其三，雨雪雷电及其引发的意外事故经常影响正路面交通；反路面的挂轨反而是全天候的，风雨无阻，连站台都享有免费顶棚。

提速可以提高运力和效率，但同时提高了车、轨条件和风险，增加了噪音。随着技术的发展，挂铁也会逐步提速；不过，A/B/C组合更重视稳中求快；  还将率先发展更多轨道交通的新科技，让其它列车系统望尘莫及。

例如技术(2)：鉴于A/C线都是单向环绕，永不相交，甚至没有始发和终点；就像繁忙的溜冰场，只要大家保持同向同速，既安全又能充分利用场地。在上下班高峰期可以成倍地加长列车，加密班次；直到占满过半路轨，而毋须担心拥堵。  A/B/C组合挂轨的有效使用率(地效)显然高于地铁和轻铁。经常塞车、欲速不达的地面干道更没法与之相比，因为挂轨以其百分之几的占地，便按部就班地反超其客运量；上演了现代版的龟兔赛跑。

还有技术(3)：让列车在运行中脱离、接驳。即将到站的列车在运行中脱离尾部车厢，过站后再接驳运行中的上次遗留车厢；下车乘客提前移往尾部；继续旅程者则不断移往前部，节省停站时间，一步到埠。如果地铁用100公里时速，平均90秒驶完一站路程，再停站30秒；那么使用技术(3)只需75公里均速，就能同时驶完全程。

如每次脱离，接驳的车厢数相等，列车长度不变；繁忙时少脱多接，列车加长；空闲时多脱少接，列车缩短。注意：挂铁不必换道，并不意味着不能换道。为了增减挂铁车辆，每条C线至少设置一处吊挂换道装置(设计4，图5)，通常在与A线交会段；而挂铁总场也设在A线上，便于同时更换，增减各C线车辆(图6a)。

火车已跑了两个世纪，技术(3)却难以采用。关键在于：站距，车速，道岔，调头......诸多变数，风险莫测。而对于独占一层面，自成A/B/C体系的列车，只要等距离设站，统一车速，辅以计算机联网操控，运行中接脱便指日以待。(技术5)若再将所有A/C线车速，站距均等，统一时刻表；就可让各方向列车同步抵离站台；方便了三岔，四岔口......的旅客换乘(图6c)。尽管在运行中抵离站台，列车也必须遵守统一时刻表；所以各站各列车的脱接也大致同步；间隔2-3分钟，便不会追尾。有趣的是，T字、十字站的乘客会自然选择前门下、后门上，在站台上合理循环。旅客与列车的时效相辅相成，与现行公交“人等不到车，车揽不到客”形成鲜明对照。

随着挂轨换道设计(4)的发展和完善，将C线改进为：(技术6)单向分道连环(图8a)；兼顾右转乘客，减少换乘。在A/B/C组合条件下，换道也采用技术(3)，到站和换道的乘客都移到尾部车厢，运行中脱离、停站、换道......由于挂轨换道较正轨慢，岔路口...各方向挂铁的换道也必须同步进行(技术5，图6b)。在繁忙时段则同步改回主线；支线车辆同时应变为拉门式往复(图8b)。在经纬格局都市中，这种可变支线多为一字形或L形。背靠背的L支线可以少绕弯，并互补为往返B线(图7c，8c)。

单向分道连环技术(6)还为复式A/B/C组合(模式一，图1c)创造了条件。在环套环、蛛网格局的都市，可用内环A线兼作外环C线；只设最外环A线即可。鉴于每个外环都大于内环，要保持技术(5)同步抵离站台，有三种选择：a)增加外环C线环数；b)增加外环C线上的车辆；c)加大站距，同时提高车速，保持同步抵离(技术7)。考虑到外环人口密度递减，而直道加长，乘客对速度的企盼值递增；选择技术(5+7)是非常明智的。

三，节能环保——人性化管理，可持续发展

在全球提倡环境保护、绿色城市的今天，A/B/C组合挂轨响应了发展公共轨道交通的呼吁；以低污染，零排放改善、促进了都市公交；利用高架路桥闲置底部，大大节省了造价；几乎不占绿地，只用3-4m的夹层空间，节约了更为宝贵的土地和环境资源。

挂轨比地铁成本低，工期短；挂铁较大巴载客多，班次密；就连供电缆的安装也比有轨，无轨电车简易、安全。在繁华的闹市区，挂铁可以取代燃油公交，降低污染，腾出更多步行街，露天广场，非机动车道；节省了隔离栏、红绿灯和交通管理人员。

当前，全球的城市化发展突飞猛进。A/B/C组合本身可以伴随城市扩张，不断增加新板块C线，扩延反向大环城A线(图7a)。而原段A线并不浪费，只是改入新C线。对于都市内的古迹保护区，市郊的森林公园，旅游胜地也能和谐相辅。只要度身订造一环C线，便能有效围护(图4a-b、图7b)。

挂铁路线的规划应重视直线，优先远程，甘当(地铁、长途公交)配角，互补客源(图4，7)。挂轨建设一般首选既定的高架公路。但在中心区、闹市区，环保又高效的挂轨宜先行施工、运行，预留上层公路。毕竟高架路桥是自下而上建筑的。

即使对居住郊外的自驾者们，挂轨网络也能给予人性化安排。在各枢纽站设置立体车库，链接高架路，挂轨站和地面街道；让司机们根据路况，避免塞车，选择换道或换乘公交。

大小形状各异的C线(含可变支线)板块内，还要因地制宜配套细小支线或子系统(图4a-b-c)。同一层面上可以设置单挂轨，运行较小而慢的短途车辆。设计(8，图3b，)是以工字钢为单轨，由齿轮链条、纤绳牵引的四座、八座小型挂轨车辆。其优点是：环线挂轨可被100％利用；站台也无处不在。缺点是：由齿链机统一控制全线，速度不快，停站不少。  若改为蓄电池动力，须配置无线电遥控；以便调度空车，控制过快、过慢车辆。  如兼备两种动力，可以将纤绳设为活扣，在客流高峰期挂扣，开机运行前者；平时则脱扣、停机使用后者(图10a-b)。

在同一挂轨上，也能采用人力，行驶蓄电池助力的自行车(设计9，图9a)；因无需龙头，二人对坐，只须一对加长(或双层)脚踏(图9b)。该车加设顶棚、车厢，以及老幼座位可以用于全系统。  当工字轨及两边夹轮较小时，应增加一个下轮变通驱动(图9c)。

在世界各大城市，除航空以外，基本有三大层立体交通：传统的地面及水面交通，地铁及地下隧道，高架路、立交桥及空中缆车。在香港颇为普及的串楼走廊、过街天桥(以下简称廊桥)多数有空调、隔音设施；与地铁、大巴站，室内商场(Mall)串联，环境优雅。虽然只多了半个步行层，却让人们川流不息，不可或缺。未来的挂轨站正处于同层高度，可以无缝连接。

无论单、双挂轨都需要相对平面。而将起伏自如的缆车引入都市，既可与挂轨站平接，又能在条件许可的站台立交(图4c，10d)。这对于地势起伏的游览区(图4a)，带廊桥的闹市街区更为实用。当然，缆车厢和站台须加以改进。设计(10，图10c)改进缆车为纵向单列，座椅可旋转90度，便于侧面上下；并改进自动扶梯或扶道用作上下客站台，将自动扶手改为右高左低，并与缆车同速，方便乘客上落。用于上下廊桥，缆车还能兼任自动扶梯，但别疏忽了在廊桥下适当安装压缆绳的轴轮(图10d)。

四，立交A/B/C组合——智能化运筹，前景无限

对于城际轻轨交通，平面复式A/B/C组合(模式一)同样适用；只需按国际常规改为左行。  由反面挂轨转正面路轨，又摆脱了都市经纬向街道的制约，单向环绕、分道技术(2+6)可以更轻易，广泛地采用(图6c)。以长三角地区为例：(图11)沿太湖设内环，沪—宁—杭为二环，沿江、海再三环......该模式避免了绕小圈，但“之”形支线弯道仍较多，仅能保持主C线(通常绕狭长圈)方向的相对直线。在经济发达，市镇密集的平原地区，有必要，也有条件因地制宜，研发立交A/B/C组合路线网。

请注意：在立交条件下，绕个8字只是一个圈而已；A/C线可能不再有大小之分，改为逆时针(Anti-Clockwise)和顺时针(Clockwise)更便于理解。由平面到立交，A/B/C组合模式二(图12b)有了长足的改进。

若以A/C线立体环绕设定区域，而从A线延伸出若干经向B线，再从C线延伸出纬向B线，构成方格网状(图12a)。考虑到轻铁的高速、长程，该模式重视直线、减少换乘，以区间大循环优越于平面模式一；同时保留了单向环绕、转向的(2+6)技术特色。不足的是：a)一旦圈定A/C线，无论向内补充，还是向外扩展将更为复杂；b)当一条B线发生故障时，左右邻线的循环都要受影响。

为此，修正技术(2+6)为半连环，或机动连环；变通模式一的无始无终为多始多终，改为一端甚至两端机动掉头；使各B线独自往返，也给外围延伸，连接邻近区域的轨道交通留下端口(图12b)。必须强调：A/C线外围各换道口，进出车辆是基本平衡的；端口站同时也是枢纽站。广义理解：a)掉头也是继续环绕；b)当邻近区域也采用A/B/C组合时，A/C线的环绕仍然无始无终，只不过更加复杂而已。

在此基础上，循序采用技术(5+7+3)。尽管城际列车很难实现等站距条件，还是应当精心测算，合理设置枢纽站；将各站间距离控制在一定范畴(如30-40公里)。然后统一时刻表，让各枢纽站各方向列车同时(如XX：00，20，40)发车；借助于计算机网络控制，以变速(90-120公里/时)或增减小站的方法；在20分钟左右，同步抵离下一枢纽站。如此，各枢纽站各方向来车也同步抵离，并停站约18分钟，方便换乘。早晚时段客流较少，可以统一延长发车间隔时间，减少班次(如：XX：00、30，均速60-80公里/时)，改短车列，暂停运行中接脱(技术3)。反之，高峰时段则同步缩短间隔，增加班次(如：XX：00、15、30、45，均速120-160公里/时；甚至：XX：00、10、20、30、40、50，均速150-200公里/时)，加长车列，减免中途小站。

为了适应上述，必须设计A/B/C组合新型高速列车。每节车厢(或连体两三段)都兼机车，具备动力、驾驶和磁力或机械接脱功能。车底中央加齿条，配合站台爬坡动力齿轮。为了保持流线形车头及驾驶室方向，前门采用卷闸门(设计11，图13)；调头站的路轨设置应为：Y型，环型，或蝶型(图14a)。

A/C主环线上各T字换道口，除了按枢纽站距设置外，更宜建成仿十字站(图14a)。理由：a)保持同步抵离、脱接、换道；b)便于向外延伸发展；c)兼顾市内公交。在正轨立交条件下，各十字(四岔)路口枢纽站均可采用单向分道(技术6，图14b)，让四方向停站列车同步换左道，在四个直角空档各设两条弧形换道支线，其间设弧形站台；视支线长度、备用(增减、更换)列车数量及维修需要，可在外侧增加支线。

单向环绕、换道技术(2+6)，同步抵离技术(5+7)，运行中脱接技术(3)都将智能化。计算机程控网络遍布各列车驾驶台、前后门，各大小站台、道岔、升降机、车库......每到一个十字枢纽站，不同乘客可以选择：a)移往前部车厢，免停直行；b)移往尾部车厢，下车；c)留在尾部车厢，左转；d)下车转乘，右转；e-h)往四个不同方向，上车。

考虑到冲积平原多为三角洲，人口密集、市镇星罗棋布。模式二经纬十字B线为四方向，只适用于象棋局(方格)；对于跳棋局(三角，六边形)，A/B/C组合必须再建立模式三(图12c)。增加了一对B线，共计三对线、六方向；我们姑且称之为：横(或竖)、撇、捺线。

立交模式三的设计更加集智广益。被包围在立交三对路轨中央的三角形、六方向枢纽站(设计12，图14c)，六方来车同步钝角左转，停在三高三低六个空档；六档各设两条弧形换道支线及站台，其中内侧一段设为可水平调向升降路轨，与地下环形车库衔接；三个低位站台前方路轨中央，设置助爬坡动力齿轮。届时，该站旅客将享有每10-30分钟12种选择，比十字站多出50％。如条件许可，将地铁站、小(出租、私家)车站，长途大巴站，甚至直升机停机坪......都组建在一起；创下世界之最。

凡符合站距条件的双向站也应按枢纽站设定时刻表，确保路网全局有条不紊。在合适标准站距的乡野，可以建设新市镇。这与国际上的TOD，交通导向发展，不谋而合。都市一小时经济圈、生活圈将成倍扩大。  驾车族、公车群则大大减少；人们会更多选择环保、安全、便捷的轨道公交。

总之，A/B/C组合的各模式、各项设计和技术是互动互补，相辅相成的。它们是安全高效的关键所在；也共同体现了A/B/C组合的独特优势。

A/B/C组合路线网还适用于区域交通(如旅游区/图7b、保税工业园、大型机场)，户内运输(如生产线，邮政)......甚至待开发的领域。在未来的实践中，A/B/C组合思路将继续发展和完善，不断派生出更多的新科技。

附图说明

图1，a-b)A/B/C组合路线网示意图；

c)复式A/B/C组合，平面模式一示意图。

图2，上海市区现有高架路概况。

图3，a)双挂轨轻铁侧视、正视图；

b)单挂轨小型车辆正视、侧视图。

图4，深圳市中心区地铁、挂铁路线示意图；a)莲花山公园。

图5，挂轨换道装置示意图。

图6，a)T字、十字路口，挂铁站台示意图；

b)T字路口换道示意图；c)A线与各C线换道示意图。

图7，南京市中心区地铁、挂铁路线示意图；b)玄武湖公园。

图8，单向分道连环示意图。

图9，挂轨自行车及脚踏示意图。

图10，a)齿轮链条牵引，b)蓄电池动力单挂轨车辆示意图；

c)都市缆车与自动扶梯站台示意图；

d)都市缆车起伏于廊桥，或立交示意图。

图11，长三角城际轻铁采用复式A/B/C组合(模式一)示意图。

图12，b)A/B/C组合立交模式二；c)A/B/C组合立交模式三。

图13，新型轻轨列车侧视、正视图。

图14，a)仿十字枢纽站示意图；b)十字枢纽站，可满足20种

乘客需要；c)^*形枢纽站，可满足30种乘客需要。

Claims (10)

1.一种寓往返(B线)于环绕(A/C线)的路线网，简称A/B/C组合，适用于各类轨道交通。其平面模式一适合人口稠密的都市及区域公交；配套设施(1)双挂轨轻铁，(4)双面高架路桥，(8)挂轨换道装置，(9)单挂轨及车辆，(10)新型缆车与站台。其立交模式二、三可以智能运筹城际轨道交通；配套设施(11)新型轻铁车辆，(12)立交枢纽站。其技术特色有：(2+6)单向环绕、换道；(3)运行中接驳、脱离；(5+7)等速等站距，变速约等站距，同步抵离、脱接、换道。

2.根据权利要求1，并与其模式一配套的设计(1)双挂轨轻铁；其特征是：车轮在上，倒挂行使，每车厢(含软接连体)配备独立动力、驾驶室；除侧门外，前后设自动门，具有磁力或机械接驳、脱离功能。

3.根据权利要求1，2，并与其配套设计的(4)双面高架路桥，其特征为：正反两面两用，互不干扰；桥底横梁加强、镂空，设置配合(1)的挂轨及电缆；在预留地面交通的高度设置站台，并平接周边的廊桥及二楼商场；在枢纽站设楼梯、电梯和立体停车场，高架正面设停车站；在必要处安装设计(8)挂轨换道装置；其特征是：吊挂移动，以多横梁固定轨距，允许双轨适度弯曲、伸缩。

4.根据权利要求1，2，3，同样以环线挂轨运行，衔接高架站台的配套支线；其特征为：(9a)工字或槽型钢单挂轨，4-8座小型车厢；双动力：机动齿轮链条加活扣纤绳，带无线遥控的蓄电池电机；(9b)以工字钢为单轨、蓄电池助力的倒挂自行车，2-4人对坐，只需一副加长脚踏。

5.根据权利要求1，2，3，同样以环线悬挂，可起伏运行，平接或立交高架站台的，新型(10)缆车与站台；其特征是：改进缆车为纵向单列，座椅可90度旋转，侧面上落；改进自动(扶梯、扶道)扶手为左低右高，并与缆车同速，设为站台。

6.根据权利要求1，并在其条件下派生的技术(2+6)，其特色为：单向(小转弯)环绕、换道，无始无终，可以成倍加长车列，加密班次，提高运力和路轨利用率；既重视直行，又兼顾换道乘客，减少换乘。

7.根据权利要求1，6，并在其条件下派生的技术(5+7)，其特色为：统一时刻表，等速等站距，变速约等站距，保证各枢纽站、各方向列车同步抵离、换道，方便换乘，提高列车与乘客的时效。

8.根据权利要求1，6，7，并在其条件下派生的技术(3)，其特色为：列车到站不停，只脱离尾部车厢；过站后再接驳运行中的上次遗留车厢；下车乘客提前移往尾部，继续旅程则移往前部，节省停站时间，一步到埠；停站车厢也有充裕时间上下客。

9.根据权利要求1，并与其模式二、三配套的新型(11)轻轨车辆，其特征是：每节车厢(含软接2-3段)独立配备动力和计算机程控的驾驶室；除侧门外，前后设磁力或机械接驳、脱离装置及自动门；为保持流线型，车头采用卷闸门，车尾适配车头造型；车底中间装齿条，配合站台爬坡动力齿轮。

10.根据权利要求1，并与其模式二、三配套的：设计(12a)四向(十字)立交枢纽站，其特征是：四方来车同步小转弯，停在四个直角空档，各档设两条弧形支线，中间夹站台；设计(12b)六向(*形)立交枢纽站，其特征是：六方来车同步钝角小转弯，停在三高三低六个空档，各档设两条支线夹一个站台；三个低位站台前方路轨中央装动力爬坡齿轮；内侧六支线可换道延伸至双层环形车库，并设升降机连通上下层。

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