城市轨道交通的基本技术类别和优缺点
城市轨道交通模式种类繁多，分类方法也较多。目前，世界上城市轨道交通
分类大体如下：按构筑物的形态或轨道相对于地面的位置划分为地下铁路、地面
铁路和高架铁路；按列车服务范围划分为传统的城市轨道交通、区域快速铁路和
市郊铁路；按运能等级（大运量、中运量、小运量）及车辆类型可分为地下铁道、
磁悬浮；按照列车驱动力可以大致分为轮轨系统和磁悬浮系统两大类，城市铁路、
地铁、轻轨、单轨属于轮轨系统，而直线电机车辆介乎两者之间，原理上属于磁
悬浮系统。
目前，城市铁路、地铁、轻轨、单轨、胶轮地铁、磁悬浮交通等等形式在中
国均有应用，北京 13 号线被称为国内第一条城市铁路，上海建成了世界上第一
号线采用直线电机驱动的车辆，各城市轨道交通模式的选择正在趋于多样化。由
于分类方法很多，而且分类的界限越来越不清晰，下面暂按列车驱动方式分类方
法（即磁悬浮系统和轮轨系统）简要地对各种制式进行比较论述。
1. 磁悬浮模式
（1）磁悬浮（TR）
磁悬浮列车分为常导型和超导型两大类。常导型也称常导磁吸型，以德国高
速常导磁浮列车 Transrapid 为代表，它是利用普通直流电磁铁电磁吸力的原理将
列车悬起，悬浮的气隙较小，一般为 10 毫米左右。常导型高速磁悬浮列车的速
度可达每小时 400-500 公里，适合于城市间的长距离快速运输。而超导型磁悬浮
列车也称超导磁斥型，以日本 MAGLEV 为代表。它是利用超导磁体产生的强磁
场，列车运行时与布置在地面上的线圈相互作用，产生电动斥力将列车悬起，悬
浮气隙较大，一般为 100 毫米左右，速度可达每小时 500 公里以上。这两种磁悬
浮列车各有优缺点和不同的经济技术指标。磁悬浮系统的突出特点是速度高，造
价昂贵，而且应用经验不足。突出的缺点是：
1） 由于磁悬浮系统是以电磁力完成悬浮、导向和驱动功能的，断电后磁悬
浮的安全保障措施，尤其是列车停电后的制动问题仍然是要解决的问题。其高速
稳定性和可靠性还需很长时间的运行考验。
2） 常导磁悬浮技术的悬浮高度较低，因此对线路的平整度、路基下沉量及
道岔结构方面的要求较超导技术更高。
3） 超导磁悬浮技术由于涡流效应悬浮能耗较常导技术更大，冷却系统重，
强磁场对人体与环境都有影响。
4） 磁悬浮线路道岔结构复杂、庞大、可靠性差。
5） 磁悬浮运输虽然没有轮轨接触及弓网接触，消除了机械磨耗和磨损，但
直线电机长定子的绕级与铁芯都裸露在空气里，铁芯的锈蚀和绕组绝缘材料的老
化等都成为非常突出的问题。
图 2.2.1-1 磁悬浮列车及轨道构造原理
图 2.2.1-2 上海磁悬浮示范线磁悬浮列车
（ 2）中低速磁悬浮（HSST）
中低速磁悬浮系统，简称 HSST(High Speed Surface Transport )。系统没有车
轮，而是依靠磁力使车体浮起，并由直线电机驱动列车行驶。它是与以往铁路截
然不同的全新的交通系统。由于走行装置与轨道没有接触，因此噪声、振动极小，
也几乎不产生磨耗。从其环境性、经济性和维护方面的优点上来看，它是与新时
代的城市轨道交通相适应的系统。HSST 自 1972 年日本航空公司作为机场通道
着手开发以来，主要在各博览会上进行巡回展览。1988 年开始进行最高时速为
100 km／h 的 HSST 100S、HSST 100L 型系统实用化试验。于 2005 年开通了名古
屋东部丘陵线（Linimo），全长 8.9km。中低速磁悬浮系统具有如下优点：
1） 低噪音、低振动。
2）由于采用了车辆一次方式的线性感应电机，使得梁和车辆的结构实现了
简单化和轻量化。
3）由于没有接触和磨损部分，因此轨道和车辆的维护费用低。
4）可以采用大坡道和急转弯，能迅速的加速与减速。
5）最高速度超过 100km/h；最大运送能力：3 万人次/小时/单向。
6）由于列车环抱着线路，没有脱轨的危险。
7）最适合采用作为中运量、中速的城市轨道交通工具。
图 2.2.1-3 中低速磁悬浮（HSST）系统原理图（英文原版）
图 2.2.1-4 中低速磁悬浮（HSST）系统原理图
图 2.2.1-5 日本名古屋 HSST 车辆
（ 3）中低速磁悬浮（HSST）与磁悬浮（TR）比较
比较项目
电机类型
电机定子绕组安装位置
导向与悬浮
直线电机功率
功率因素
控制难度
线路造价
是否需要受流器（供电轨）
适用场合
类别
最高运营速度（km/h）
HSST
110
短定子直线异步感应电机 LIM
车上
合并设置
小
低
小
低
需要
城市轨道交通、机场线路
TR
450
长定子直线同步电机 LSM
地面线路上
分别设置
大
1
大
高
不需要
城际铁路、长大干线
磁悬浮系统作为城市内部城市轨道交通模式进行选择时需要慎之又慎，一般
不作考虑。当然，如果作为都市圈间的运输模式，可以另外进行详细的论证和比
较。
2. 轮轨模式
轮轨模式按运输能力基本可以分为常规的地铁与轻轨、单轨、胶轮地铁、有
轨电车等几类，其中，直线电机车辆突破了长期以来依靠轮轨粘着作用传递牵引
力的传统技术，但又保留了轮轨的特性（用轮对作支撑和导向），现分别阐述它
们的技术特征。
（1） 常规的地铁与轻轨
国内已经建成的城市轨道交通系统，如北京的 1、2 号线、13 号线、八通线，
上海的 1～5 号线，广州 1、2 号线，南京的 1 号线，武汉 1 号线，天津地铁 1 号
线、滨海轻轨等线路，就是通常所说的地铁和轻轨。它有如下的特点：
1） 采用标准轨距的钢轨。线路铺设方式灵活，根据地形条件，既可以全部
建于地下，也可以采用地下、地面及高架相结合的方式，以节约工程投资。
2） 线路全隔离全封闭，可以实现信号控制调度的自动化，行车密度高，发
车间隔最短可达 1.5min，车辆最高运行速度可达 80km/h，平均旅行速度可达 35～
50km/h。
3）对客运量的适应范围广，通过选取不同的车辆编组型式，既可以满足 6～
8 万人次/小时的大运能要求，也可以适应 2～4 万人次/小时的中等运能的要求。
4） 车辆按有无动力区分为动车和拖车，一般采用动车和拖车混合编组的方
式，既满足城市轨道交通所特有的牵引特性需要，又可减少车辆购置费。车辆编
组以相对独立的动力单元为核心，容易实现扩大编组以适应设计年度不同阶段的
客流量需要。
5） 受电方式主要有三种：AC25kV、DC750V（第三轨受电）和 DC1500V
（架空接触网受电），牵引供电技术成熟。最近有更多的专家学者关注 DC1500V
架空接触网受电方式对景观的影响。
6） 该模式也存在噪声大的缺点。可以通过提高车辆制造技术及工艺水平，
采用弹性车轮、径向转向架等措施，减小车辆运行和通过曲线的噪音。采用无缝
长钢轨线路、弹性钢轨扣件和路基弹性层，高架线路可以在轨道两侧设置隔音屏
障，以振动的传递和减少噪声。
（ 2） 胶轮地铁
我国台北捷运系统的内湖线、木栅线采用了一种全自动橡胶轮地铁车辆，如
图 2.2.1-3 所示。它是一种单车或数辆胶轮车编组运行在专用轨道上导向运行的
交通系统，也有专家称之为"新交通系统"，但是其单车定员在 20--80 人左右。
这种交通方式的载客量与单轨系统相仿，是一种中小容量的客运系统，但比双、
单轨系统稳定性好，并可实现全自动驾驶，也适合于机场、博览会、旅游等线路。
图 2.2.1-3台北捷运内湖线的胶轮车辆系统
图 2.2.1-4日本的胶轮车辆系统
图 2.2.1-5 胶轮车辆轨道系统
图 2.2.1-6 胶轮车辆转向架
图 2.2.1-7 胶轮车辆走行部
（3） 有轨电车
应该说，有轨电车对我们来说并不陌生。
自 1832 年在美国纽约市的普林斯大街和著名的第 14 大街之间修建世界第一
条铁轨上行驶的城市新型马车线路起，其间经历了蒸汽机车牵引到电缆绳牵引的
变革，发展到现在先进的有轨电车系统，是城市有轨电车交通形式的鼻祖。1899
年，有轨电车技术传入中国，并先后于 1906 年在天津、1908 年于上海、1909 年
于大连、1921 年于北京、1924 年于沈阳、1927 年于哈尔滨、1935 年于长春等城
市相继建成了有轨电车交通系统。直到 20 世纪 50 年代末，有轨电车依然是国内
许多城市的重要公共交通工具。随着无轨电车和公共汽车的不断发展，早期的电
车系统逐渐消失，目前仅我国的大连、长春等少数城市保留了为数不多的几条有
轨电车交通线路。然而，随着其运载量、舒适度、运行速度、自动控制技术的不
断发展和进步，世界范围内，有轨电车这种古老的交通形式似乎又焕发了青春，
具备了与轨道交通交通系统分庭抗礼的魅力。
进入 21 世纪以来，我国相继有天津、苏州、北京等城市规划、实施地面有
轨电车运载系统。2005 年 07 月 25 日，天津开发区新交通项目（建设一个合资
长春汽车博览会车辆厂、三条有轨电车线路）合同正式签订，由法国劳尔公司承建的新型城市公
共交通系统正式登陆中国。一号线即新交通试验线工程，线路全长 8.8 公里，购
置 8 列 3 辆编组的列车，全列额定载客量约 501 人，从津滨轻轨的泰达站出发，
沿洞庭路向北止于学院区。图 2.2.1-8 为天津开发区新交通项目一号线的 Translohr
车辆。
现代的有轨电车系统（Tram system）也称低地板车辆系统，属中低运量系
统，流行于西欧，具有经济、快捷等优点。又分 70%低地板和 100%低地板车辆，
根据技术、投资情况分别采用。图 2.2.1-9 为法国斯特拉斯堡 100% 低地板车辆，
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