轨道交通中,轨道到底发挥什么作用?

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匿名的论坛用户   2020-12-30 13:19   9565   10
这个问题可能有点傻,但是我就是想知道。
在城里地铁还好理解,节约地面空间,用轨道快速有序。但是轻轨这种,划个专用行车道、开个快速公立线路不是也可以吗?为什么非要用轨道这种形式?
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热心的小回应  16级独孤 | 2020-12-30 13:19:33
首先轻轨这个名字其实一直被误用了。轻轨是与运力相关,不一定是架在空中的。
轨道的作用,什么轨都一样,有限空间内增大运力。车辆运输同等重量的人货会对路面造成很大的破坏。轨道则要小很多。
速度这事谁快不好说,轨道受制因素也比较多,按现在的发展来看,一般来说轨道快些吧

我的家乡就兴建BRT,一口气整了 6条线。应该说brt的运力是可以勉强跟轻轨相提并论的,但BRT花费更少,成本可能是最大因素。BRT也不过是一个过渡,一个运力与经济发展间矛盾的折衷。我家那边的BRT车辆很多是从北京等地淘汰而来的,也能一定程度说明这个问题。
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热心的小回应  16级独孤 | 2020-12-30 13:19:32
轨道的作用是支撑和导向两个作用
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热心的小回应  16级独孤 | 2020-12-30 13:19:31
先说结论:
[h1]提高行车安全,提升行车速度,增强行车运输能力。[/h1]
[h1]1,提高安全[/h1]轨道相比普通道路划线,具有更高的路权,行车安全与行车速度均得到大幅度的提升。JR东日本靠近太平洋的气仙沼线在2011年311大地震中被严重摧毁,后被改造为BRT线路,而JR东日本其中一项举措就是将部分原铁路轨道线路更改为BRT专用道(级别高于普通道路划线)。
有什么关于 JR(日本旅客铁道)的冷知识?
在原JR歌津站附近的轨道上改建的BRT专用道
补充JR东日本对于专用道路的说明:
気仙沼線大船渡線BRT(バス高速輸送システム)>BRTの仕組み:JR東日本
線路敷を活用したBRTの専用道を整備。渋滞や信号待ちが少なく、より安定した運行が可能に。更に、専用トンネルや橋の効果で、安全とスピードを両立します。
[h1]2,提升速度[/h1]名古屋导轨巴士志段味线从大曾根站至小幡绿地站之间的6.5公里采用高架的形式,车辆在高架段行驶时,车辆底部两侧会突出特殊的导轨辅助车辆行走提升行车速度与安全。在普通道路行走时则会收回车身上的导轨,和一般的普通车辆无异,行车平均速度会有所下降。
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%90%8D%E5%8F%A4%E5%B1%8B%E3%82%AC%E3%82%A4%E3%83%89%E3%82%A6%E3%82%A7%E3%82%A4%E3%83%90%E3%82%B9%E3%82%AC%E3%82%A4%E3%83%89%E3%82%A6%E3%82%A7%E3%82%A4%E3%83%90%E3%82%B9%E5%BF%97%E6%AE%B5%E5%91%B3%E7%B7%9A
名古屋导轨巴士志段味线高架段上的导轨
[h1]3,增强运输能力[/h1]仍以名古屋为例,名古屋拥有地铁铁路磁悬浮导轨巴士等多种形式的交通组织形式。但是除了导轨巴士,其余均为多节编组。轨道对于增强交通组织运输能力的作用不言而喻
名古屋地铁、高架铁路、磁悬浮和导轨巴士-日本地铁
上左:名古屋地铁,上右:名古屋临海铁路,下左:名古屋磁悬浮,下右:名古屋导轨巴士
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热心的小回应  16级独孤 | 2020-12-30 13:19:30
很多人都说轨道是引导方向用的。这样漏了轨道另一个重要作用,也就是承载的作用。中国国铁一般线路可以承受25t的轴重,世界上不少重载铁路可以承受30t以上甚至40t的轴重。换做沥青路面早就陷了。如果没有轨道,路面全用钢材铺,非常贵,而且是浪费。
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热心的小回应  16级独孤 | 2020-12-30 13:19:29
辽沈战役了解一下,解放军占领两厢,国军忙着城里发财,如何快速关门打狗,靠的就是千里 铁路,封锁住咽喉要道。
我军靠铁路,从哈尔滨齐齐哈尔方向,快速运兵运弹药给养,完成了锦州方向的战役准备。
说出来你可能不信,当时光头强也不信,廖耀湘信了,但是没能扭转战局。

朝鲜战争了解一下,炒面冬衣弹药,靠铁路才能完成穿越火线的补给,因为铁路烧煤就地取材,汽车烧油,咱没有。

公路无法取代铁路的战略地位,快速大量的物资运输,还得靠铁路,二战时期,铁路咽喉的争夺及其重要,有个电影叫雷蒙根大桥,了解一下。

现在,四条进藏铁路,中尼铁路,中巴铁路,中欧班列将继续向你展示轨道的力量!~

仅仅考虑一城一地?你们对力量毫无认知!~



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热心的小回应  16级独孤 | 2020-12-30 13:19:28
轨道交通运输单位时间发送人数是超过普通公交车的。
你可以这么想,一列轻轨就当六节大公交,可为了安全六节大公交可不能同时发车,怎么也得间隔几十秒吧。
就算能同时发车,六节公交要六个司机,轻轨只要一个。
而且轻轨因为有调度,有闭锁等安全措施,普遍速度比公交车快。
至于专用道不堵车,brt也能做到就不说了。
所以归结到最后,轻轨运量可以达到高峰1万人次-三万人次每小时。注意这只是城市规划的理论数值,只能说明再多就应该上地铁了,不代表轻轨运量只有这些。
公交车最大也就一万左右。还是顺畅通行情况。
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热心的小回应  16级独孤 | 2020-12-30 13:19:27
降低了车辆行驶的自由度,从而易控制,高速,大编组,省司机,能自动/半自动驾驶。

其实现在研究的普通道路自动驾驶如果成熟了的话,轨道应该可以被省略的,相当于在虚拟的轨道上行驶,并且还是动态的。
我小时候设想将来轨道覆盖一切想去的地方,出门路线完全由自动规划。家门口是双轨复线,远点的大路上可能4轨,干线道路8轨,12轨。家庭的小车到了大路自动进行连编解编,以保证大路的运输速度。轨道城市理论上是可行的,但成本太高了,尤其是在现在已经建好公路网络的情况下。
如果有了自动驾驶,上述设想基本上可以实现了,除了轨道是虚拟的动态轨道。自动编组将来会有人去做的,毕竟目的地差不多的话编到一起省算力省空间,比如上下班客流,货车。
说不定将来会有一种汽车编组标准,大编组的汽车在调度系统中有优先地位。
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热心的小回应  16级独孤 | 2020-12-30 13:19:26
1. 承载 铁路运输能承担的荷载远强于其他地面交通方式。得益于路基砟石混凝土枕木和每米60公斤的钢轨,大秦线开行的重载列车每节全重99吨,每列最多306节。
2. 降阻 钢轨和车轮的摩擦因数很小:火车不一定是不能推的。只要不打滑,轨道上有限的动力就可以牵引极大的质量或者跑得很快。在国际列车轨距变更时,车厢架起后重达数吨的火车转向架就是由人力推走的,甚至不困难——这在地面上难以设想。轨道的存在节省了动力:这是轨道最初产生于煤矿的原因。
3. 导向 火车轮对始终限制在钢轨间,机车只要拉得动,就可以控制足够多车厢。轨道导向的是轮子,它和火车并不是同期产物。轨道早于火车两个世纪出现时是伴随着有轮缘的轮子的发明,可见其导向作用的重要。
轮子是古代的重要生产力:没有发明轮子的印第安人,其文明的传播影响就受到了限制。轨道和轮缘是对轮子的改进,提升了开矿运输的能力;火车是再度改进,用机车替代了畜生作动力使其能力增强、逐渐普及,后来才将机车单独搬下轨道,成了汽车。“提高安全、提升速度”这些都不是轨道的作用,而是“降阻、导向”的结果。
3#
热心的小回应  16级独孤 | 2020-12-30 13:19:25
承上启下。
简易的轨道就是轨枕跟轨道外带一些附属物件往地上一摆就行,但是到后期车辆越来越重了之后就只能先把轨道经过的地方夯实压平,就像马车道一样。当然这不算困难,平整好的地面即使不铺轨,作为马车道也是绰绰有余。这也是路基的由来。
一条轮轴上两个轮缘恰好卡进两根轨道内,车厢上的几条轮轴就消灭了车厢原本六个自由度当中的五个,也就是车辆只能沿着轮轴排列方向前进后退,不可旋转,不可左右平移,不可上下平移。所以车辆从来只关心前进还是后退,至于方向就由车站的调度控制,司机不关心。
钢对钢保证滑动摩擦系数极小,牵引力也就不大。我国的东风4B启动牵引力似乎是420千牛,换算下来也就能拉起42吨多的重物,而实际东风4B在极端情况下可以勉强在平原牵引4000吨货车(货重+自重),当然一般没那么狠,2000多到3000吨还是能拉一拉的。
一节YZ25G可以坐118人,约等于四台常见的中高级长途大巴的载客量。一列10节YZ25G的管内临班K可以提供1180个座位,再卖20%的站票可以塞进1400多人,而同线路中高大巴要消化这么多人得多开40多个班次,那就需要A1照司机40多人,而这个K只需要机务段安排两个持有ABC类铁路机车驾驶证的正(副)司机,客运段列车长及列车员20多人(按双班配,实际要不了那么些),空调发电车人员若干,加起来30人左右。这30多人比照汽车的40多个司机首先不用都学汽车A1驾照,人力节约许多。
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热心的小回应  16级独孤 | 2020-12-30 13:19:24
这个答案有点长,但在工程上很多事情都是许多琐碎的因素共同作用后形成的结果,很难用非常简练的话把其道理说完整。剩下16个回答我都看了,我个人也认为并不是很完善。所以抱歉长篇大论了,但我恐怕也没有什么别的选择。
跟据题主的问题描述,这个问题的出发点是讨论对于中运量的公共交通系统(量化指标约为单向高峰小时1万~3万人次),轨道形式相对于有一定独立路权的快速公交(BRT)的优势。这一类的轨道交通既包括传统轮轨(例如轻轨、有轨电车),也包含单轨系统、胶轮轨道系统、中低速磁悬浮等。至于大运量地铁、通勤铁路、重铁乃至货运铁道,并不是讨论的核心,传统轮轨所谓载重大、阻力小的特点并不是各类轨道交通共有的特点
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  • 导向作用带来的运量提升
各种形式的轨道发挥的共同作用,是引导车辆行进方向。这带来的最大好处是提升运量。轨道交通运量更大的一个原因是轨道交通列车更长、更宽
  • 轨道交通可以有多节车厢串接在一起,由一名司机负责开行,因此运输相同数量的乘客需要更少的班次和更少的驾驶员。驾驶员少降低了人工成本;班次少则可以避免多个车辆堆积在一个车站的情况,另外对于和社会道路有交叉甚至混行的系统,班次少可以减少对社会普通交通的打扰(试想一下,如果BRT半分钟一趟车,且有控制红绿灯的优先权,会发生什么)。
  • 轨道交通不需要人为控制转弯,也不用考虑和社会道路的兼容性,因此车体宽度受的限制更小。同时,轮轨自不必说,即便是单轨和胶轮轨道,也因为车辆方向被自动限定了,从而可以放置更多的轮子来提高车辆的承重能力,所以车体可以做的更宽。公交车的宽度一般最大也只有2.5米,而轨道交通车辆最小也有2.5米,可以很轻松的达到3米左右。
但即便如此,很多人仍会有一个疑问,假如说不考虑对社会车辆的打扰,那么公交车只要不断地加车,好像也可以达到一定规模的运量,而且很多轨道交通系统需要配备更多的站务员和轨道维护人员,似乎人力也不少。对此我的观点是,轨道交通可以带来与大运量匹配的系统稳定性减少各种人为错误的发生率。大家都知道,越是庞大的系统,发生错误造成的损失越大,容错率越低。如果系统太不靠谱,乘客就不愿意搭乘公共交通,更多的选用私家车出行,公共交通的意义就打了折扣。关于这一点,轨道形式具有明显的优势:
  • 从驾驶员的角度:驾驶员只需要负责控制列车加减速和开关门,不需要掌控方向。同时,轨道车辆可以更好地判断前车距离和前方限速,及时对驾驶员给出一个合理的速度指令。甚至,在很多轨道交通线路中,已经可以实现高度的、乃至完全的无人驾驶。这种简单化的运行模式可以显著降低司机出错的概率。
  • 从乘客的角度:轨道交通车辆的轨迹被精确限定,进出站不需要打方向盘,停车位置和角度很容易掌控。所以,乘客可以在一个很长的站台内候车,分散上下车的位置,达到快速乘降的目的。而如果是BRT,相信大家都有等车时同时来两辆甚至三辆公交车的经历,乘客就会蜂拥而来又蜂拥而去,降低上下车的效率,也不利于乘客分散到各个车辆内。
  • 从列车的角度:轨道交通普遍受天气影响较小。一方面,轨道车辆不必担心侧向打滑的问题,受雨雪天气的影响有限。悬挂式单轨甚至完全避免了积雪的问题。另一方面,得益于更精确的信号系统和更简单的控制,轨道交通对可视距离的容忍度更高,雾霾天气即便受到影响也小于普通BRT。
  • 从车站的角度:当客运量达到一定规模时,无论是什么样的公共交通系统都需要配备一定的站务员,负责处理一些日常事务和各种疑难杂症。例如说售票检票,例如说系统故障时对乘客的疏导,例如说协助残障人士快速上下车。如果是无人车站,那就只有靠司机身兼数职处理这些事物,增大系统延误或者扩大延误的概率。实际上,正是因为轨道交通能实现更高程度的自动化和标准化,对人工站务员的需求也是更小的。
2. 独立路权
BRT当然也可以有独立路权,而其优势在于可以方便地在独立道路和社会道路上来回切换,灵活性高。但是,如果说公交线路客运量大,几乎全路线都需要拥有独立路权,那么BRT所谓灵活性的这个优势就不重要了。此时,沥青路面和普通钢轨、单轨、胶轮轨道是同级的待选项,选用什么就看大家各自的优缺点。例如说,BRT专用道看似成本低,但需要更大的总道路宽度,所以如果是在既有城区修建则受到很大限制;若是修高架,单轨可能反而比高架柏油路的成本更低;有轨电车独立路权的部分可以修在道砟上,排水和维护也比柏油路简单。
3. 易于电气化
轨道交通多采用电力传动。因为既然有了轨道,配置第三轨或接触网为列车提供能量就是很顺手的事。人们都知道,电动车最大的瓶颈是续航能力,而轨道交通甩掉了电池的包袱,就能够充分发挥电机相对于内燃机的各种优势,比如说起动转矩更容易做大,比如说减速时可以进行能量回馈,比如说更容易做成动力分散的动车组,而这些对于频繁起停的公共交通来说都是比较重要的优点。
4. 乘车体验好
从乘客的角度而言,在相同速度下轨道交通普遍运行更平稳,乘车体验更好。除了低地板有轨电车,对于其它类型的轨道交通,乘客可以在高站台上候车,车辆客室地板下方有足够多的空间放各种机器,所以车内地面更平整,不会为了放车轮而出现左一个台阶右一个台阶的情况,这样车内空间利用率就有了一定的改善。此外,轨道交通车站也更容易和建筑物结合,提高乘客的候车体验,比如说机场航站楼之间的摆渡系统就广泛采用轨道交通系统,其比登机口摆渡车的体验要好得多。所以,决策者从形象和便民的角度考虑,也愿意多选择建设轨道交通。
5. 一些反对其他答案的观点
一个是速度。轨道交通的运行速度和轨道形式有关,像单轨、胶轮轨道的最高速度相对BRT未必有什么区别。轨道交通的快速性,主要是通过前述的独立路权、高效的乘降、更低的错误率和更高的标准化程度实现的。不过,轨道交通过弯时可以设置超调,即轨道本身设置一定的倾斜角度,这倒是可以提高过弯速度。
一个是降阻。降阻是对重载铁路、特别是货运铁路来说的。对于城市轨道交通,一方面绝对载重量并不大,更重要的是受制于各种地形、建筑、管线,会出现比较多的的急上下坡,此时传统轮轨过低的阻力反而是一个弊端,因为电机扭矩作用在车轮上而不是车体本身,车体靠车轮与轨道之间的作用力推动,车轮阻力过小会限制列车能产生的最大动力,超过车轮就打滑了。这也是为什么有很多交通系统选用了胶轮、单轨等阻力更大、更容易上坡的轨道形式。当然,直线电机轮轨和磁悬浮可以把力直接作用在车体上,避免打滑的问题。
还有一点是关于安全性。轨道交通能缓解与社会车辆冲突和雨雪天气侧滑的隐患,加上自动化程度高、驾驶方式简单,事故率整体上比较低。但另外一方面,如遇到突发的地震、海啸等灾害,轨道交通(特别是单轨)比起地面上的BRT要更难疏散,且存在脱轨的可能,灾后修理恢复也需要更长的时间完成。因此,关于安全性不能简单而论。
————
题外话,有一个特例是世界上很多城市闹市区中运行的只有一节车厢的有轨电车。
我认为这主要是一个历史遗留问题。因为钢轨的载重量天然的要更大一些,同时在20世纪上半叶,汽车的技术还不是很发达,燃油也不是很充足,那么靠电的铁道列车相对而言就能提供更大的载客量。
现在它们能继续存在,是因为维持运营不需要投入多少新建成本,以及一些情怀上、文化上的因素。对于新建系统而言,闹市区一两节的有轨电车和公交车相比就没什么明显的优势了。
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