BRT系统运营车辆的选择

    21世纪初，在我国的社会经济高速发展、城市化进程速度不断加快的大背景下，大中城市的交通拥堵日益严重，借鉴国外的成功经验，BRT快速公共汽车交通系统开始引入我国。继北京市南中轴路由前门至德茂庄长15.8km的第一条BRT线路于2005年12月开通之后，2006年4月，杭州市的第一条BRT线路也相继开通。此后，一个席卷全国的兴建BRT系统的热潮掀起，上海、广州、武汉、沈阳、天津、济南、南京、重庆、成都等几乎大多数省会以上的城市都在规划和开始实施建设BRT系统，用以改善城市公共交通的运行状况。上述情况充分表明：BRT系统以其运量大、效率高、速度快、投资省、建设周期短等优势已成为城市解决交通拥堵问题的首选重要举措之一。这一系列特点和优势，决定了BRT系统的运营车辆较传统的公交车辆提出了更高和更多的要求。诸如：有良好的可靠性、较高的动力性指标；容量要大；上下车要方便快捷；有良好的乘坐舒适性；高水平的尾气排放性能等。无疑，上述性能使BRT系统的运营车辆对其结构、配置提出了更高的要求，从而其车辆造价较一般公共汽车大幅度提高，本文试图从对BRT系统运营车辆的上述技术要求出发，分析其使用车辆的性能特点，从而对一些重要总成、部件的选用提出科学、合理的结构配置，实现在车辆选购中的合理性价比，防止走入某种误区，未经充分调研、论证，不从国情和所在城市的市情出发，一味吹求高档、豪华，造成很大浪费，从目前国内首批建成投产的少数几条BRT 线路来看，现在反思，我们应该是有经验教训可以认真吸取的。

    1 BRT系统运营车辆的技术性能要求

    1.1 大容量

    运营车辆的长度、容量，是根据该BRT线路的客流量的大小和该线路的道路条件来确定的，下面表1给出了由长期的运营工作经验总结出来的根据小时运力能力确定选择运营车辆车型的长度和其最大容量的方案。

    一般认为，在特大型城市（北京、上海等）的主要客运交通走廊和少数客流在干线上，可以考虑经过申请特许选用长25m左右的双铰接公共汽（电）车；在次主干线的BRT线路上选用15～18m长的铰接式公共汽（电）车；而在一般大城市（计划单列市、省会城市）则可选用12～13.7m的大型公共汽（电）车。在此应当强调，为了寻求定量依据，根据城市的社会经济发展状况和空间分布格局，根据准确的居民出行量的调查结果确定线路上的各个断面上的客流量，从而确定线路上要求的小时运力，再依照表1，确定应选择的车辆容量及相应车辆长度，而经过这一程序，才是最科学、最合理的方法，由此确定的车辆长度还必须与BRT专用道路的通过能力参数相适应（即道路宽度、弯道曲率半径等是否满足要求）。

    1.2 有较高的动力性能
 
    由于BRT系统的车辆运营速度较一般公交线路高，且其道路条件较好，一般又都在专用道上行驶，故其交通干扰、拥堵情况较少，因此对其使用车辆的最高车速和加速能力有较高要求。所以，在动力装置的确定时，一般应选择在公交车辆等级标准中，动力性能指标偏上限水平的发动机。

    1.3 车内地板高度宜选用仅有一级踏步的低地板（低入口）方案
 
    车内地板的高度是决定整车造价高低的重要因素，也是评价城市车辆水平的重要指标。能实现仅有一级踏步的低地板车辆由于底盘都要选用专用的门式低地板前后桥，结构复杂、技术要求及技术含量高，且目前，国产化还处在刚刚起步阶段，即使在国外，目前也仅有少数厂家能够生产，故价格高昂。但综合各方面的情况，权衡利弊，我们认为还应以选择低地板方案为宜，主要有以下理由。

    （1）实现一级踏步的低地板方案，符合BRT系统要求乘客快上、快下的要求，容易满足水平登降，从而大大减少车辆停站时间，提高运营速度。

    （2）提高乘客上下车的安全性，特别是对老人、儿童。再者，因地板离地高度低，所以在目前一般车辆都不可能具备自动导向装置，以实现车辆准确停靠站台的情况下，避免了乘客因踩空而造成人身伤害事故。同时，它符合人性化的要求，可为肢体伤残的轮椅乘客，提供使用公共交通的可能性。

    （3）低地板车辆要求的站台高度仅为300mm左右，可实现水平登降，从而使站台的土建工作量减到最低程度；而若车辆地板高度在600mm，甚至更高，要实现水平登降，则势必要把站台高度随之提高至600mm以上，而站台长度一般都要在50～70m，甚至更长，故显著加大了修建站台的土建工作量。另一方面，若在城市街道上，筑起很多长长的高台，也影响道路景观，更何况轮椅乘客上下站台还要专门设置专用的升降机或修建长长的引坡道，很不方便。
   
    为了降低整车造价，同时又能满足水平登降，实现一级踏步，也可以选择用低入口方案，即可不必在后桥（对铰接车是中后桥）选用门式专用低地板桥，而仅用大落差前桥和常规普通中后桥即能满足要求。

      顺便说明，南美的库里提巴的BRT系统，一般都是选用高地板的方案，这是因为其BRT系统都是始建于20世纪的七八十年代，由于历史原因，当时低地板的客车技术还未问世。而从21世纪初开始，在南美开始新一轮的更新换代的BRT系统，其选用的车辆，也逐步开始采用一级踏步的低地板方案。

    1.4 尾气排放水平，一般稍优于现行国家排放标准
 
    因BRT线路，一般均位于城市主要交通干线及重要客运走廊上，是城市形象的名片、重要的景观，因此对环保要求较高，故应考虑其发动机的尾气排放水平应比现行标准适当超前。眼下，我国很快就将在全国范围内实行国Ⅲ标准，北京市公交已从2007年开始，购置新车都必须达到国Ⅳ排放标准。据此，在现阶段我们建议BRT车辆在排放水平上，一般须达到甚至应稍优于国Ⅲ排放水平。当然，随着时间的推移，故项要求必须水涨船高，适时调整。
 
    1.5 应具有较高的、适度的可靠性
 
    应当说，车辆的使用可靠性对BRT系统来说是至关重要的，这应从BRT系统的运营特点的分析中找到理由。

    （1）BRT的运营车辆发车密度大，发车时间间隔小，因此，发车准点率要求高，行车速度也快，因此要求车辆性能稳定、可靠，尽量不出故障、少出故障。

    （2）系统客流量大，车辆满载率高，经常处于满载甚至超载情况下运行，故整车的平均使用强度高。

    （3）由于BRT系统一般都在专用道内相对封闭状态下运行，其与道路上其他车道之间还常以物理（物体）隔离措施分开而不能穿越，专用道的宽度由于出于节约有限道路资源的考虑，一般不会超过4.5m，因此都不具备在专用道超车行驶的条件。这样车辆在专用道内发生坏车、抛锚，不能继续行驶的情况时，将可能造成整个线路停驶、瘫痪的严重后果。
 
    2 BRT系统对车辆可靠性的要求

    通过以上的分析，不难看出，BRT系统对车辆的行驶可靠性提出了更高的要求。

    目前，国内城市客车的可靠性水平一般还难以满足BRT系统车辆的要求。从表征车辆可靠性水平的指标来看，车辆在定型试验中，一般首次故障间隔里程都不超过2000～3000km，有些车型更短，甚至只有数百公里，平均故障间隔里程也同样指标水平很低，这与国外城市客车可靠性的先进水平存有较明显的差距。这些可靠性指标差，表现在整车上，但问题产生的根源却在国产零部件的质量、性能达不到要求上。为了提高车辆的可靠性水平，我们在总结长期使用、维护国产城市公交车辆经验的基础上，通过分析故障经常发生的主要部位，发生频率、严重程度及造成后果等，我们以下要对底盘的主要总成和零部件的选择及性能要求，提出如下一些具体建议：
 
    2.1 底盘可靠性是减少故障发生率的根本

    统计表明：目前公交车辆使用中，离合器及机械变速箱的故障发生率相对是最高的，如不改变这一传统的结构形式，则很难从根本上解决提高底盘可靠性的问题。故此建议选用液力自动变速器，尽管其造价较高（约为手动机械变速器的5～7倍）燃油经济性稍差，但经过两、三年北京公交大规模推广使用液力自动变速器以来，到2007年底预计超过万台，结果表明，效果良好，基本上在该部位实现了零故障，从而使底盘维护修理费用大幅度的降低。这样长期使用下来，以综合使用成本来算细账，很快就能收回购置自动变速器所多投入的费用。必须指出，这里还没有考虑在用自动变速器后，车辆在提高乘坐舒适性、减轻司机劳动强度、减少汽车发动机及传动系统的冲击、动载荷从而减轻其磨损等许多方面所带来的连带经济效益及社会效益。至于油耗的稍许加大，则可以通过合理匹配选型，正确选择参数使其尽可能控制在可以接受的范围内。
 
    2.2 制动系选用气压盘式制动器取代现有传统的气压鼓式制动器

    传统鼓式制动器的可靠性较差，是故障发生频次较高的部位之一，在公共汽车频繁制动的情况下，易产生过热，影响结构安全，同时易导致制动力的严重热衰退，危及行车安全。而盘式气压制动器已开始在我国城市大客车上逐步推广，国内已有多家零部件厂批量生产，有的性能已逐渐稳定、成熟。北京公交从2006年开始推广，到2007年，新购置的车辆几乎100%都采用盘式制动器，它不但能克服以上所述鼓式制动器的各种缺陷和弊病，大大减少故障次数，而且制动效果稳定，还从根本上消除了制动时所产生的尖叫噪音。

    2.3 使用无内胎子午线轮胎

    轮胎漏气、爆裂等在车辆故障发生频次排序中，也是位列前几位的常见故障，而且轮胎发生故障往往造成车辆无法行驶，直接危及整个线路的正常运营秩序。而无内胎子午线轮胎是普通斜交胎的换代产品，它有着优异的操控性、安全性、舒适性，对车辆的安全、节能、环保和降低运输成本起着至关重要的作用。它能提高轮胎与地面的附着系数，从而提高汽车的牵引性，同时降低车轮与地面的滚动阻力，以降低燃料消耗。更为突出的是其良好的可靠性和耐久性，可以多次进行翻新，使轮胎寿命明显延长，且其抗机械损伤的能力大大提高，能在一般轧伤穿孔后，有可能维持一段时间继续行驶的自救功能，往往可以避免因轮胎轧伤造成的运营中断事故。尽管其价格较斜交胎要高，同样，从全寿命的过程看，综合效益还是很显著的。
      无内胎子午线轮胎与斜交胎相比优势很多，远不止上述提到的这些，但我们之所以在BRT系统的车辆中建议选用此种轮胎，主要还是着眼于其大大降低了轮胎故障发生的频率，从而大大提高BRT车辆的可靠性。

    2.4 选用空气悬架系统
 
    选用空气悬架，不但能大大提高车辆的乘坐舒适性，而且相对于钢板弹簧悬架来说，其系统的可靠性提高。使用经验表明，钢板弹簧也属故障发生较多的部位，虽然成本稍有增加，但此举使整车舒适性明显提高了一个档次，又减轻道路对车架结构及底盘各总成的冲击，保证了车身强度，所以是值得的。

    2.5 全车采用CAN总线技术及数字化仪表
 
    采用CAN总线技术，简化了车身的电气线路布线，一般只需要两条信号线用以传递信号，因此，节省了电气线路的布线成本，简化了电气线路结构，最终减少了电气线路的故障点。同时CAN总线系统具有故障的自诊断能力和自动恢复能力，从而大大提高了整个系统的可靠性，方便了检查维修。

    以上是从整车底盘配置上选用了一系列具有高可靠性且具有优良性能的重要总成，但仅这些还显然不够，还必须通过合理的参数选择，和正确的匹配，才能获得质量、性能和可靠性的统一。这是在此要着重强调的一点。此外，严格的定期维护计划预修、经常化、制度化的车辆技术状况例行检查制度，使车辆的故障做到防患于未然，这也是提高车辆可靠性的重要保证。

    必须指出，对于BRT系统车辆的可靠性要求，有一个适度的问题，应根据中国的国情，公交企业的社会公益性和城市社会经济发展的承受能力及BRT系统的道路设施条件来综合考虑其适度的可靠性指标，切忌盲目攀比，造成功能过剩，导致车辆制造成本过高。从国内现已建成并投入运营的几条BRT线路来看，选用长18m的铰接式公共汽车，其车价均在200万元以上，经过2年左右的运营实践，回过头来经过认真反思，应当说主要还是对其可靠性确实存在过于苛刻的要求。由于已有的BRT系统的专线行驶线路封闭程度，并不象原来预想的那么高，况且在运营线路的结构设计时。如充分考虑停站站点可设置错车车道，途中路段的物理隔离结构措施可在适当间隔处留有可移动或可拆卸的临时紧急出入口等，就可以很容易的实现故障紧急救援的快速反应，实现对故障车辆的快速撤离，从而尽快恢复运营线路畅通。至于像国内已建成的BRT线路中，有的根本未设置物理隔离的设施，专用道也允许其他线路的公交车辆使用，所以根本不存在因车辆故障而造成线路堵塞的问题。从另一方面看，近年来，国内城市客车设计制造工艺水平显著提高，其整车可靠性水平也有很大提升，有理由相信，在做好整车参数选择和合理的高性能的零部件总成匹配的基础上，完全可以做到在大幅度降低整车造价的前提下，保证适度的合理的也是足够的可靠性水平，以满足现有BRT线路的运营需要。以北京近年来为迎奥运而大量采购的较高水平的公交车辆的经验看，18m长度的铰接车（带空调、低地板）其价格可控制在110万元以内，而12m长的大型公交车（带空调、低地板）控制在85万元以下。若采用低入口方案，造价还可以进一步降低。

    目前，正值国内许多城市纷纷规划实施BRT系统的建设，希望以上观点和意见能引起同行们的关注，供做选择BRT系统运营车辆时的决策参考。