程万慧 魏庆朝 白 雁 代正兵

(1.北京交通大学土木建筑工程学院 北京 100044;2.山东省第六地质矿产勘察院 山东威海 264209)

美国旧金山湾区捷运系统

程万慧1魏庆朝1白 雁1代正兵2

(1.北京交通大学土木建筑工程学院 北京 100044;2.山东省第六地质矿产勘察院 山东威海 264209)

介绍美国旧金山湾区捷运系统(Bay Area Rapid Transit System，BART)。论述在旧金山湾区使用BART的重要意义，然后从现有线路、拟建线路规划等方面介绍该线路的总体情况，并对BART的车辆性能以及列车控制系统进行说明，最后分析BART在车票、换乘、环保和安全方面的优势。

美国旧金山湾区;捷运系统;无线列车控制技术;环境效益

1 城市概述

旧金山湾区是指环绕美国西海岸旧金山海湾一带的大都会区，包括9个县、101个城市，面积约18 130 km2，主要城市有旧金山、圣何塞和奥克兰，而举世闻名的硅谷也位于该区。旧金山湾区是美国西岸仅次于洛杉矶的最大都市区，人口共计724万(2006年)，也是美国人均收入最高的地区之一，2006年区域内的人平均收入为65 000美元。

为了与旧金山湾区日益发展的经济和社会需要相适应，其公共交通非常发达，覆盖了整个区域。其中，轨道交通主要包括湾区捷运系统(Bay Area Rapid Transit，BART)、半岛通勤列车 Caltrain、旧金山市区的城市铁路Muni、湾南圣克拉拉县的轻轨列车 Vallcy Transportation Authority(主要集中在圣何塞市区)，另有跨越本区的省会走廊列车Capitol Corridor(从圣何塞通往加利福尼亚州首府萨克拉门托)、通勤列车ACE(从斯托克顿市通往圣何塞)和全美铁路客运公司(Amtrak)经营的由奥克兰通往芝加哥、洛杉矶等地的旅客列车。BART是由旧金山湾区快速交通管理局经营的捷运系统，共包含6条线路，覆盖了旧金山湾区的核心区域，如图1所示。

图1 美国旧金山BART线路

2 线路概况

2.1 目前线路情况

BART是旧金山湾区最先进和最有影响力的捷运系统，始建于1964年，1972年9月投入使用，运营线路全长167 km，共有43个车站和680辆车。BART跨越4个县22个城市。在6条线路中，5条线路正在运营，余下的1条已在规划中(图1中用灰色线予以区分)，具体起止点如表1所示。

BART的各条线路以位于两端的终点站命名，如“里士满-密尔布瑞线”(Richmond-Millbrae Line)。因此，每次线路延伸后，其名称都要做出相应更改。此处的颜色仅是为了更直观化地区分线路，并不作为运营当局命名的依据。在日常生活中，列车通常以行驶方向的终点站作识别，如“(往)里士满列车”。西行列车在驶出旧金山前，或者东行列车在驶进旧金山前，车上的电子告示牌都会在目的地一栏中加上“旧金山”的字样;前往旧金山国际机场的列车则会加上SFO Airport(或SFO)的字样。BART平日发车192次/天，周末为190次/天，早上的发车时间变动较大。

表1 BART线路情况

2.2 区域项目规划

根据湾区政府协会(ABAG)预测，到2035年，整个海湾地区的人口将比2000年的人口多出34%，将新增200多万居民及近150万个就业机会。为了适应不断扩大的需求，捷运将继续开发新的项目，目前正在规划中的项目如图2所示。

2.2.1 沃姆·斯普林斯支线及圣克拉拉县支线

沃姆·斯普林斯支线扩展项目将从现有的弗里蒙特站以南增加一条5.4 km的新线路，如图3(a)所示。圣克拉拉县运输管理局(VTA)正在计划延长捷运线路至圣克拉拉县，如图3(b)所示。25.75 km的支线将会使捷运更快速、可靠和方便，从而为海湾地区两个最拥挤的汽车走廊提供最便捷的运输方式，将有效地缓解该地区的拥堵情况。

2.2.2 利弗莫尔扩展项目

2010年7月，BART捷运完成了对于利弗莫尔扩展项目的环境影响报告(又称EIR计划)，这成为扩大三谷地区捷运服务的一个重要里程碑 。捷运目前正在为未来的项目环境影响报告(EIR)做准备，与之前的EIR计划对比，在扩展项目上会提供更多的技术细节，并对其好处和影响进行详细评估，如图4所示。

图2 美国旧金山BART线路规划

图3 圣克拉拉县支线

图4 利弗莫尔扩展项目

2.2.3 奥克兰机场连接线

奥克兰机场连接线给整个BART铁路系统和奥克兰机场之间提供了一个有效的连接带，将直接连接BART体育馆站和奥克兰机场的候机楼，通过专属的空中导轨便捷地运送捷运车辆，方便了大众的出行，如图5所示。

图5 奥克兰机场连接线

2.2.4 海沃德综合维修基地

根据规划，除了上述线路，沃姆·斯普林斯和硅谷/圣何塞扩建工程、中央康特拉科斯塔县交叉项目将逐渐展开，BART捷运在未来30年将需要更多的车辆，以满足由于未来区域人口不断增长而产生的需求。因此，捷运需要扩大维修基地的规模并且引进新的仓储设施。在维修基地的西侧，将对车辆的性能进行采集、检测和完善;在维修基地的东侧，则是一片能停放多达250辆性能待检车辆的区域。

3 车辆及其信号系统控制

3.1 BART系统的车辆

截至2006年，BART系统共计拥有车辆680 辆，包含 A-Car、B-Car、C-Car以及C2-Car共4种车型，详细参数如表2所示。

表2 BART车辆情况

BART列车编组最短的为3辆，最长的为10辆，如图6(a)所示。车辆的座位均为悬臂式设计，由耐火材料制成，可提供最大的腿部和行李空间，且便于维护保养。尽管各种车型的座位数不尽相同，但单节车辆在高峰时段最多都可搭载150人。

由于现有捷运车辆的服役期限过长，因此捷运系统将有序地对列车车辆进行更新换代，新的车辆将按照能够满足未来30年及以后不断增长的捷运系统客流量需求来设计，如图6(b)所示。

3.2 信号系统控制技术

BART由37座变电站供电，采用DC1000V经第三轨给列车供电，钢轨作为牵引回路。每列车都有牵引和制动系统，与车载ATC设备接口。列车信号系统采取基于固定闭塞技术的人工驾驶制式，行车间隔时间较长，导致运营效率不高，且不能精确定位列车。为了解决这些问题，提出采用AATC系统，从而实现了列车定位、安全控制命令的选择和从车站到列车安全性指令的通信3个基本功能。

图6 BART列车

随着技术的发展，又研发了基于无线的列车控制(radio communication based train control，RCBTC)技术来改造原有的信号系统。该系统以列车为中心，包括区域控制器、车载控制器、中央控制、数据通信系统和司机显示等子系统。改造后的RCBTC系统安装了区域控制器与联锁接口、轨旁光纤网、轨旁无线设备，还安装了车载网络和无线设备，为现行的控制中心和车载控制器提供网络接口，如图7所示。

图7 RCBTC系统

由此，完成了对轨旁设备和车载设备的改造。

1)对轨旁设备的改造。将区域控制器安装在轨旁，现行系统提供轨道占用状态和道岔位置，区域控制器在区域内与任一列CBTC列车通信，并视其他未装配CBTC车载设备的列车为非通信列车。CBTC列车的定位报告作为列车跟踪的依据，允许在一个数字轨道上运行两列CBTC列车，从而克服了因信号制式不同而不能实现联通联运的缺陷。

2)对车载设备的改造。在列车上安装一套CBTC车载控制器，包括所有外围设备，即车载无线设备、车速传感器、车载应答器和天线。驾驶员可以转换运行CBTC车载控制器，以及数字编码轨道电路车载控制器。

4 优势

4.1 便捷化

BART捷运采用一套5种不同颜色的票来区分常规票、特殊票和不同群体对应的折扣票(见图8)，并可接受各种信用卡、ATM卡和现金的使用，所使用的磁卡票能自动记录进站时间、站名并在出站时扣除乘车费用。BART的票卡主要包括:蓝色票，是最常见的类型;红色票，残疾人和4～12岁的儿童专用，可享受62.5%的折扣，有特殊的标志要求(4岁以下的儿童可免费乘坐);绿色票，65岁及以上的长者专用，可享受62.5%的折扣，购买时需要出示年龄证明;橙色票，是学生专用票，可享受50%的折扣，仅限就读于初中和高中的13～18岁学生使用;捷运联票，是一种区域交通机构内专用的高值“Flash通票”，可通用于城市铁路中;EZ骑士卡，是一种新型的塑料智能收费卡，但终将会被帆船公司的第二期计划(又名“快船卡”)取代。为了方便计算车票费用，乘客可以借助BART网站上的票价计算器，对既定起点和终点的行程来计算对应的票价。

图8 BART车票

4.2 合理化

在不影响地面交通且方便乘客出行的情况下，BART进入旧金山和奥克兰采取地下形式，而到人口较少的拉法耶特和核桃溪市则采用高架的方式直接进入市中心。在旧金山市中心最繁华的市场街，BART和城市铁路同时在地上分上下两层运行，共用地面出入口，以方便乘客换乘和节约地表用地。在与航空运输的衔接上，BART从建成之初就开始规划旧金山国际机场的延伸线项目，并在体育场车站设有专门的公共汽车(AirBART)，连接奥克兰国际机场。BART除了在旧金山和奥克兰市中心没有汽车停车场之外，在其他20个城市的车站都有免费的汽车停车场，停车位达42 230个。在新建的旧金山国际机场项目中，新增车位5 400个，极大地方便和吸引私家车主使用BART。

4.3 效益化

旧金山湾区的BART交通在方便、快捷的同时，也带来了一定的社会效益和环境效益:减少了公路交通阻塞，保护了环境，提升了城市竞争力，提高了居民生活水平和质量。据湾区空气质量管理委员会的测算，BART的运营每天相当于减少了56 t一氧化碳的排放。如果没有BART，上下班时湾区大桥的车辆将增加一倍，塞车时间将比现在大大延长(目前高峰期塞车时间一般为1 h左右)。

4.4 功能化

捷运系统采用的是印度的无砟宽轨道(轨距1.676 m)，而不是在美国铁路系统中使用的轨枕和标准轨距(1.435 m)，因此所有的维护和支持设备都必须是专用的。为具有更大的车内空间来保证舒适度，国外市域线列车的宽度普遍较宽，如旧金山BART列车的宽度达到了3.2 m。列车可以实现130 km/h中央控制的最大速度，并且提供53 km/h的全程平均速度以及22 s的中间停车时间(停留时间)，加速度可达1.3 m/s2。该系统的每小时载客量为15000人，每日的最大容量为360 000人，平均周日载客量为322 965人，每年达9.9亿人次，极大方便了乘客的出行。

此外，安全性也有极大的保障。BART的控制中心能对全线所有车辆运行、电力供应、通风和紧急事项进行监控和操作，还能直接控制列车的速度、停站和安全。

［1］Bay area rapid transit［EB/OL］.(2012-1-15)［2012-03-14］.http://en.wikipedia.org/wiki/BART.

［2］Bay area rapid transit［EB/OL］.(2011-11-4)［2012-03-14］.http://www.bart.gov/about/projects/index.aspx.

［3］Bay area rapid transit［EB/OL］.(2011-12-6)［2012-03-14］.http://www.bart.gov/tickets/index.aspx.

［4］彭小兵.重庆统筹城乡的快速轨道交通战略——借鉴于美国旧金山湾区捷运系统［J］.中国市场，2010(46):49-52.

［5］雷磊，高飞.轨道交通市域线车辆［J］.铁道车辆，2009，47(2):16-18.

［6］方明豹，戚建辉，安静.旧金山海湾地区轨道交通信号改造及其启示［J］.城市轨道交通研究，2005，8(1):79-81.

［7］贾颖伟.美国旧金山湾区的城市轨道交通［J］.城市轨道交通研究，2003，6(2):69-73.

［8］申伟强，宋键.旧金山湾区捷运(BART)系统简介［J］.地下工程与隧道，2004(4):52-54.

(编辑:郭 洁)

train control; environmental benefits

Bay Area Rapid Transit System in San Francisco of USA

Cheng Wanhui1Wei Qingchao1Bai Yan1Dai Zhengbing2
(1.School of Civil Engineering，Beijing Jiaotong University，Beijing 100044;2.6thGeology＆ Mineral Resources Survey Institute，Weihai 264209)

Abstract:This article describes the Bay Area Rapid Transit (BART) system in San Francisco, USA. The significance of BART in San Francisco is expounding. The general situation covering the existing line and the proposed route planning is elaborated.Information about vehicle performance and train signal-controlling system is provided. The advantages of BART’s ticketing,transfer, environmental protection and safety are also analyzed in the end.Key words: San Francisco Bay Area USA; rapid transit system; radio-communicationbased

F531.1

A

1672-6073(2013)01-0116-05

10.3969/j.issn.1672-6073.2013.01.029

收稿日期:2012-02-10

2012-03-20

作者简介:程万慧，女，硕士研究生，从事轨道交通线路设计理论与技术的研究，chengwanhui0409@163.com魏庆朝，男，教授，博士生导师

中央高校基金科研业务费专项资金(2011JBM086)