Επισκόπηση των τεχνικών & λειτουργικών χαρακτηριστικών των συστηµάτων τραµ\ επιφανειακού µετρό

Transcript

1 Επισκόπηση των τεχνικών & λειτουργικών χαρακτηριστικών των συστηµάτων τραµ\ επιφανειακού µετρό Β. Προφυλλίδης, ηµοκρίτειο Πανεπιστήµιο Θράκης, Τµήµα Πολιτικών Μηχανικών, Ελλάδα Περίληψη ιερευνάται κατ αρχήν το προσφορότερο σύστηµα µαζικών µετακινήσεων σε συνάρτηση µε το πληθυσµιακό µέγεθος της πόλης και τη ζήτηση µετακινήσεων. Αναλύονται τα λειτουργικά χαρακτηριστικά των διαφόρων συστηµάτων (λεωφορείο, τρόλεϋ, τραµ, επιφανειακό µετρό, υπόγειο µετρό, προαστιακός σιδηρόδροµος) και ειδικότερα η µεταφορική ικανότητα, η µέση ταχύτητα, η µέση απόσταση στάσεων και ο τύπος υποδοµής. Μελετώνται τα τεχνικά χαρακτηριστικά των συστηµάτων τραµ-επιφανειακού µετρό. Εξετάζεται το κόστος κατασκευής και λειτουργίας των διαφόρων συστηµάτων και οι κρίσιµες παράµετροι για την επιλογή του προσφορότερου συστήµατος. Τέλος διερευνώνται οι προοπτικές εφαρµογής συστηµάτων τραµ-επιφανειακού µετρό σε διάφορες Ελληνικές πόλεις.

2 1. Τι εισφέρει ένα σύστηµα τραµ-επιφανειακού µετρό ως προς ένα σύστηµα λεωφορείων Οι µαζικές µετακινήσεις ατόµων, που χαρακτηρίζονται συχνά και ως δηµόσιες συγκοινωνίες επειδή παρέχονται από φορέα µε πλειοψηφική συµµετοχή ή έλεγχο του ηµοσίου, γίνονται από µια ποικιλία µέσων, (Profillidis [4], UITP [5]): Λεωφορεία, απλά ή αρθρωτά, που µπορούν να εξυπηρετήσουν µέχρι επιβάτες ανά ώρα και κατεύθυνση και χρησιµοποιούνται αποκλειστικά σε πόλεις µε πληθυσµό µέχρι κατοίκους και, µαζί µε άλλα µέσα, για πόλεις µε µεγαλύτερο πληθυσµό. Συστήµατα επιφανειακού τραµ που µπορούν να εξυπηρετήσουν (εφόσον κινούνται σε αποκλειστική λωρίδα) µέχρι επιβάτες ανά ώρα και κατεύθυνση και υλοποιούνται σε πόλεις µε µέγεθος τουλάχιστον κατοίκους. Συστήµατα υπόγειου µετρό που µπορούν να εξυπηρετήσουν µέχρι επιβάτες ανά ώρα και κατεύθυνση και ενδείκνυνται κατ αρχήν για πόλεις µε πληθυσµό µεγαλύτερο από κατοίκους. Συστήµατα προαστιακού σιδηροδρόµου µε µεταφορική ικανότητα µέχρι επιβάτες ανά ώρα και κατεύθυνση και για πόλεις µε πληθυσµό άνω των κατοίκων. Μεταξύ των συστηµάτων τραµ και µετρό υφίσταται µια ενδιάµεση κατάσταση, το ελαφρό µετρό, που κινείται υπογείως στο κέντρο και επιφανειακά (ως τραµ) εκτός κέντρου, έχει µεταφορική ικανότητα επιβάτες ανά ώρα και κατεύθυνση και ενδείκνυται για πόλεις µε πληθυσµό τουλάχιστον κατοίκους. Όπως θα αναλύσουµε στις επόµενες παραγράφους, η επιλογή ενός µέσου µαζικών µετακινήσεων έχει σηµαντικές επιπτώσεις στο κόστος κατασκευής και λειτουργίας. Κρίσιµη όµως παράµετρο αποτελεί η ζήτηση και το πληθυσµιακό µέγεθος της πόλης. Αν η ζήτηση ικανοποιείται από µια κατηγορία µέσου (π.χ. λεωφορεία), αντενδείκνυται η επιλογή µέσου µεγαλύτερης µεταφορικής ικανότητας (π.χ. τραµ, ελαφρό µετρό), το οποίο συνήθως απαιτεί πολύ µεγαλύτερο κόστος κατασκευής και λειτουργίας. Συνεπώς κρίσιµο στοιχείο για την επιλογή ενός συστήµατος τραµ ως προς ένα σύστηµα λεωφορείων είναι η ζήτηση για µαζικές µετακινήσεις και µάλιστα όχι µόνο η ζήτηση αιχµής αλλά και οι διακυµάνσεις της στις διάφορες ώρες. Τα συστήµατα τραµ-µετρό είναι βαριά συστήµατα που δεν µπορούν να αξιοποιούνται λίγες ώρες (ή ακόµη χειρότερο) µερικά λεπτά της ηµέρας και όλον τον υπόλοιπο χρόνο να υποχρησιµοποιούνται, (World Bank [1]). Το Σχήµα 1 δίνει το εύρος µεταφορικής ικανότητας των διαφόρων συστηµάτων µαζικών µετακινήσεων καθώς επίσης και την εµπορική (µέση) ταχύτητά τους που επηρεάζονται από: Τη µοναδιαία µεταφορική ικανότητα του τροχαίου υλικού και τη σύνθεση του συρµού. Την κίνηση ή όχι σε αποκλειστική λωρίδα.

3 Επιβάτες ανά ώρα και κατεύθυνση Λεωφορεία και τρόλεϋ χωρίς αποκλειστική λωρίδα Λεωφορεία και τρόλεϋ µε αποκλειστική λωρίδα Τραµ Ελαφρό µετρό και µετρό Προαστιακός σιδηρόδροµος Εµπορική (µέση) ταχύτητα (km/h) Σχήµα 1. Μεταφορική ικανότητα και εµπορική (µέση) ταχύτητα των διαφόρων συστηµάτων µαζικών µετακινήσεων. 2. Λειτουργικά χαρακτηριστικά των συστηµάτων µαζικών µετακινήσεων Το τροχαίο υλικό των συστηµάτων µαζικών µετακινήσεων παρουσιάζει µεγάλη ποικιλία και προσαρµοστικότητα ανάλογα µε τις ανάγκες που θα εξυπηρετηθούν, (Πίνακας 1). Τα συστήµατα σε σταθερή τροχιά (τραµ, ελαφρό µετρό, µετρό) διαφοροποιούνται ως προς τα συστήµατα λεωφορείων: αφενός από τις µεγαλύτερες διαστάσεις τους, γεγονός που τους επιτρέπει µεγαλύτερη µοναδιαία µεταφορική ικανότητα, αφετέρου από τη δυνατότητα σύνθεσης συρµών, κάτι που επιτρέπει στα συστή- µατα σταθερής τροχιάς πολύ µεγαλύτερη συνολική µεταφορική ικανότητα. Έτσι, ένας κλασσικός τύπος λεωφορείου έχει µεταφορική ικανότητα 90 άτο- µα, ενώ αν είναι αρθρωτό 150 άτοµα. Ένα όχηµα τραµ µε ένα αρθρωτό όχηµα

4 Πίνακας 1. Λειτουργικά χαρακτηριστικά των διαφόρων συστηµάτων µαζικών µετακινήσεων, (ΙNRETS [7], Προφυλλίδης [8]). Χαρακτηριστικά συστήµατος Τύπος υποδοµής Μέση απόσταση στάσεων (m) Εµπορική (µέση) ταχύτητα (km/h) Μοναδιαία µεταφορική ικανότητα τροχαίου υλικού (6 όρθιοι επιβάτες /m 2 ) Μεταφορική ικανότητα (επιβάτες ανά ώρα και κατεύθυνση) Λεωφορείο/τρόλεϋ χωρίς αποκλειστική λωρίδα κλασσικός τύπος αρθρωτός τύπος Λεωφορείο/τρόλεϋ κλασσικός τύπος µε αποκλειστική αρθρωτός τύπος λωρίδα Τραµ Μέσα επί σταθερής τροχιάς Ελαφρό µετρό Μετρό Προαστιακός σιδηρόδροµος πλήρης διαχωρισµός από την υπόλοιπη κυκλοφορία

5 έχει µεταφορική ικανότητα 250 άτοµα που αυξάνεται στα 500 για συρµό δυο αρθρωτών οχηµάτων και στα 750 άτοµα για συρµό 3 αρθρωτών οχηµάτων. Κρίσιµη παράµετρο για την επίτευξη υψηλότερης µέσης ταχύτητας αποτελεί η δυνατότητα εξασφάλισης αποκλειστικής λωρίδας κίνησης. Επισηµαίνεται ότι ένα τραµ χωρίς αποκλειστική λωρίδα έχει ταχύτητες και χρόνους διαδροµής α- ντίστοιχους µε το λεωφορείο αλλά και την προφανή δυσκαµψία (λόγω κίνησης σε σταθερή τροχιά) προσαρµογής και αλλαγής κατεύθυνσης κίνησης από συµφορηµένα τµήµατα του οδικού δικτύου. Η συνολική µεταφορική ικανότητα κάθε συστήµατος εξαρτάται: από τη µοναδιαία µεταφορική ικανότητα του τροχαίου υλικού, από τη δυνατότητα σύνθεσης συρµών, από την ταχύτητα κίνησης, µε τα συστήµατα σε σταθερή τροχιά να έχουν συνήθως διπλάσια ταχύτητα ως προς ένα σύστηµα λεωφορείων. 3. Τεχνικά χαρακτηριστικά συστηµάτων τραµ επιφανειακού µετρό Τα περισσότερα (και πιο σύγχρονα) συστήµατα τραµ επιφανειακού µετρό είναι κανονικού εύρους (απόσταση e εσωτερικών παρειών σιδηροτροχιών: 1,435m), υπάρχουν όµως ορισµένα συστήµατα (που κατασκευάσθηκαν παλιότερα) µε µετρικό εύρος (e=1,000m). Όλα τα συστήµατα είναι ηλεκτροκίνητα, µε τάση αν µεν η τροφοδοσία γίνεται από εναέρια γραµµή µεταφοράς V, ενώ αν γίνεται από τρίτη σιδηροτροχιά 750V. Ο σχεδιασµός του τροχαίου υλικού επιτρέπει πολύ µικρές ελάχιστες ακτίνες για συναρµογή στην οριζοντιογραφία, R min οριζ : 50 75m, οι οποίες για το σχεδιασµό των αµαξοστασίων µπορούν να κατέλθουν µέχρι την τιµή των 25m. Η ελάχιστη ακτίνα συναρµογής στη µηκοτοµή είναι συνήθως 200m και η µέγιστη κατά µήκος κλίση i: 6 8%, πολύ µεγαλύτερη από τον κλασσικό σιδηρόδροµο (για τον ΟΣΕ i: 1,4%), (Προφυλλίδης [8], [9]). Το τροχαίο υλικό των συστηµάτων τραµ-επιφανειακού µετρό έχει εξαιρετικές δυνατότητες επιταχύνσεων επιβραδύνσεων. Έτσι, η µέγιστη επιτάχυνση κατά την εκκίνηση είναι 1,2 m/sec 2, η µέση επιτάχυνση µεταξύ 0 40 km/h είναι 0,9 1,0 m/sec 2. Η µέγιστη επιβράδυνση για απότοµη πέδηση είναι 2,9 m/sec 2, ενώ η µέση επιβράδυνση είναι 1,2 1,5 m/sec 2, (Laconte [3]). Η µέγιστη ταχύτητα των περισσότερων συστηµάτων τραµ-επιφανειακού µετρό (Εταιρείες AD Tranz, Alstom, Siemens, Bombardier, Fiat Ferroviaria) είναι V max : 80 km/h. 4. Κόστος κατασκευής και λειτουργίας συστηµάτων µαζικών µετακινήσεων Το κόστος κατασκευής συντίθεται από το κόστος υποδοµής και το κόστος τροχαίου υλικού.

6 Το κόστος υποδοµής στην περίπτωση συστήµατος λεωφορείων που δεν κινούνται σε αποκλειστική λωρίδα είναι µηδενικό. Σε περίπτωση κίνησης σε αποκλειστική λωρίδα το κόστος υποδοµής συνίσταται στις δαπάνες διευθέτησης της λωρίδας, που ανέρχονται σε /km. Το κόστος κατασκευής υποδοµής ενός συστήµατος τραµ επιφανειακού µετρό συντίθεται από τις εξής επιµέρους συνιστώσες: Επιδοµή. Μπορεί να αποτελείται από σιδηροτροχιά µε λαιµό εγκιβωτισµένη ή κλασσική σιδηροτροχιά επί στρωτήρων. Ηλεκτροτροφοδοσία. Σηµατοδότηση. Σύστηµα διαχωρισµού από τη λοιπή κυκλοφορία. Το κόστος ενός συστήµατος µετρό εξαρτάται από τη µέθοδο κατασκευής (ανοικτό όρυγµα, διάτρηση, υπερυψωµένη διατοµή), τις δαπάνες µετακίνησης των δικτύων κοινής ωφέλειας και τις επικρατούσες γεωτεχνικές συνθήκες. Τέλος, στην περίπτωση του προαστιακού σιδηροδρόµου, η υποδοµή υφίσταται συνήθως από δεκαετίες και απαιτείται απλώς η προσαρµογή των σταθµών και της φωτεινής σηµατοδότητησης για να υποδεχθούν προαστιακή εξυπηρέτηση. Τα αναλυτικά στοιχεία κόστους αντανακλούν όχι µόνο τον τύπο υποδοµής αλλά και τις ιδιοµορφίες κατασκευής, τις διαφοροποιήσεις κόστους εργασίας από περιοχή σε περιοχή. Γι αυτό και είναι σκοπιµότερη η συγκριτική ανάλυση κόστους. Έτσι ένα σύστηµα υπόγειου µετρό έχει κόστος υποδοµής µέχρι και 10 φορές υψηλότερο ως προς το επιφανειακό τραµ. Πίνακας 2. Συγκριτικό κόστος κατασκευής διαφόρων συστηµάτων µαζικών µετακινήσεων, (World Bank [1]). Μέθοδος κατασκευής Συγκριτικό κόστος Γραµµή κατασκευασµένη επιφανειακά (τραµ) 1 Γραµµή κατασκευασµένη σε υπερυψωµένη διατοµή 1,5 2,5 Γραµµή κατασκευασµένη µε τη µέθοδο της εκσκαφής και υπό ευνοϊκές συνθήκες (λίγες µετακινήσεις δικτύων, κ.λπ.) Γραµµή κατασκευασµένη είτε µε τη µέθοδο της εκσκαφής υπό δύσκολες συνθήκες είτε µε τη µέθοδο της διάτρησης υπό εύκολες συνθήκες Γραµµή κατασκευασµένη µε τη µέθοδο της διάτρησης υπό δύσκολες συνθήκες

7 Εξίσου κρίσιµη παράµετρος µε το κόστος κατασκευής είναι το κόστος λειτουργίας, το οποίο θα αναληφθεί στο σύνολο ή στο µεγαλύτερο ποσοστό του από τους χρήστες του συστήµατος, καθώς οι κρατικές επιδοτήσεις µειώνονται δραστικά. Υπάρχουν πολύ µεγάλες διαφορές από χώρα σε χώρα και από πόλη σε πόλη. Ο Πίνακας 3 δίνει µε βάση στοιχεία της ιεθνούς Τράπεζας ένα µέσο κόστος λειτουργίας για κάθε κατηγορία συστήµατος. ιαπιστώνεται ότι τα συστήµατα τραµ επιφανειακού µετρό έχουν λειτουργικό κόστος ως προς το σύστηµα των λεωφορείων περίπου διπλάσιο και ως προς το υπόγειο µετρό περίπου το µισό. Πίνακας 3. Συγκριτικό κόστος λειτουργίας διαφόρων συστηµάτων µαζικών µετακινήσεων, (World Bank [1]). Μεταφορικό σύστηµα Συγκριτικό κόστος ανά χιλιοµετρικό επιβάτη Λεωφορείο χωρίς αποκλειστ. λωρίδα 1 2,5 Λεωφορείο µε αποκλειστ. λωρίδα 1 2 Τραµ 2,5 4 Ελαφρό µετρό 5 7,5 Μετρό (επιφανειακό) 5 7,5 Μετρό (σε υπερυψωµένη διατοµή) 6 10 Μετρό (υπόγειο) 7,5 12,5 5. Παράµετροι επιλογής του προσφερότερου συστήµατος µαζικών µεταφορών Το ποιο από τα προηγούµενα συστήµατα θα επιλεγεί σε µια συγκεκριµένη πόλη θα προκύψει από τεκµηριωµένες, αξιόπιστες και µε χρονικό ορίζοντα µελέτες που πρέπει να περιλαµβάνουν τουλάχιστον: Μελέτες κυκλοφοριακές, οργάνωσης και κατανοµής των µετακινήσεων. Μελέτη σκοπιµότητας του συγκεκριµένου συστήµατος ως προς το υπάρχον ή τα εναλλακτικά. Μελέτη ένταξης του νέου συστήµατος στον πολεοδοµικό και χωροταξικό ιστό. Μελέτη περιβαλλοντικών επιπτώσεων του υπό µελέτη συστήµατος. Κρίσιµη παράµετρος για την επιλογή του προσφερότερου συστήµατος στις προηγούµενες µελέτες είναι, (ECMT [2], Profillidis [6]):

8 πρωτίστως η ζήτηση που αναµένεται να υπάρξει και που θα προσδιορίσει το επίπεδο του συστήµατος. Υπενθυµίζουµε ότι ωριαίοι φόρτοι της τάξης των επιβατών/h/κατεύθυνση µπορούν να εξυπηρετηθούν από σύστηµα λεωφορείων σε αποκλειστική λωρίδα και φόρτοι επιβατών/h/κατεύθυνση µπορούν να εξυπηρετηθούν από ένα σύστηµα τραµ επιφανειακού µετρό (σε αποκλειστική λωρίδα), τα διαθέσιµα κεφάλαια, τα οποία δεν µπορούν να προέρχονται από ιδιωτικούς πόρους, µε εξαίρεση ενδεχοµένως τη χρηµατοδότηση του τροχαίου υλικού. Πιθανή ιδιωτική συµµετοχή στις δαπάνες υποδοµής, θα εκτίνασσε το λειτουργικό κόστος στα ύψη, τη δυνατότητα καταβολής του προβλεπόµενου κοµίστρου από τους χρήστες του νέου συστήµατος, τα πληθυσµιακά µεγέθη και οι χρήσεις γης που θα εξυπηρετηθούν καθώς και η νέα οργάνωση και οι αναπλάσεις που θα πραγµατοποιηθούν. 6. Προοπτικές εφαρµογής σε Ελληνικές πόλεις 6.1 Αθήνα Στην Αθήνα λειτουργεί ένα σύστηµα 3 γραµµών µετρό (Σχήµα 2) µε πολλές προβλεπόµενες επεκτάσεις, που όλες υλοποιούνται µε κρατική χρηµατοδότηση. Το εισιτήριο (0,70 ) είναι στο επίπεδο του λειτουργικού κόστους. Κατασκευάζεται επίσης σύστηµα τραµ (Σχήµα 3) µε κρατική χρηµατοδότηση (πλην τροχαίου υλικού), για το οποίο η προβλεπόµενη ζήτηση είναι σε ορισµένα τµήµατα µικρότερη της προβλεπόµενης για τεκµηρίωση λύσης τραµ. Είναι κρατούσα η άποψη ότι αν το τραµ των Αθηνών δεν είχε ενταχθεί στο πλέγµα Ολυµπιακών έργων, δεν θα είχε υλοποιηθεί, τουλάχιστον στην έκταση και τη συγκεκριµένη χρονική στιγµή. 6.2 Θεσσαλονίκη Για τη Θεσσαλονίκη (µε πληθυσµό ένα εκατοµµύριο κατοίκους), η Ελληνική Πολιτεία έχει συνάψει σύµβαση για κατασκευή υπόγειου µετρό µήκους 9,3 km και προϋπολογισµού 220 δισ. δρχ. µε υψηλή συµµετοχή ιδιωτικών κεφαλαίων στο κόστος κατασκευής, εγγύηση από το ηµόσιο ελάχιστου ετήσιου αριθµού 30 εκατοµ. εισιτηρίων και κρατική επιδότηση στην τιµή του εισιτηρίου (100 δρχ., τιµές 1993) 214%. Για να υπάρξει η εγγυηθείσα από το ηµόσιο ζήτηση θα απαιτηθεί δραστική περικοπή και αναδιάρθρωση των δροµολογίων των λεωφορείων στη ζώνη επιρροής του µετρό ( m προς κάθε πλευρά), γεγονός που καθιστά απαγορευτική οποιαδήποτε σκέψη για παράλληλη λειτουργία γραµµής τραµ κατά µήκος του άξονα του µετρό.

9 Σχήµα 2. Το δίκτυο του µετρό Αθηνών και οι επεκτάσεις του. Σχήµα 3. Το τραµ Αθηνών.

10 6.3 Λοιπές Ελληνικές πόλεις Από τις υπόλοιπες Ελληνικές πόλεις, µόνον η Πάτρα συγκεντρώνει το πληθυσµιακό µέγεθος και τη ζήτηση που θα δικαιολογούσε τη διερεύνηση εφαρµογής ενός συστήµατος τραµ επιφανειακού µετρό. Οι υπόλοιπες Ελληνικές πόλεις (Λάρισα, Ηράκλειο, Βόλος, Καλαµάτα, Ιωάννινα, Καβάλα) µπορούν να έχουν ικανοποιητική εξυπηρέτηση από ένα σύστη- µα λεωφορείων (σε αποκλειστική λωρίδα στο κέντρο των πόλεων). Η δηµιουργία τραµ στις πόλεις αυτές ελάχιστα θα εισέφερε σ ό,τι αφορά τους χρόνους διαδροµής και την άνεση. Η εξεύρεση των απαραίτητων κεφαλαίων για την κατασκευή συστήµατος τραµ-επιφανειακού µετρό στις πόλεις αυτές είναι αµφίβολη, ενώ η ανάληψη του λειτουργικού κόστους από τους χρήστες θα οδηγήσει σε τιµή του εισιτηρίου σε απαγορευτικό επίπεδο. Η διαπίστωση αυτή πρέπει να συνειδητοποιηθεί εγκαίρως και να προσανατολισθούν οι προσπάθειες στις πόλεις αυτές προς ρεαλιστικές λύσεις. Βιβλιογραφία 1. World Bank, Urban Transit Systems, Washington, ECMT (European Conference of Ministers of Transport), Guided Transport in 2040, Paris, Laconte P., Smart Segments for Urban Public Transportation: An International Survey of Practices, Japan Railway and Transport Review, Vol 32, Profillidis V., Light Rail Systems: Present Trends and Future Prospects, Journal of Light Rail and Modern Tramway, p. 8-10, Jan UITP (Union International des Transports Publics), Métros Légers, Bruxelles, Profillidis V., Light Rail Technology in the 1990s - The Case of the City of Thessaloniki, Light Rail 90, p , Basel, INRETS (Institut Nationale de la Recherche sur les Transports et leur Sécurité), Les Transports Urbains Guides de Surface Situation Actuelle et Perspectives, Paris, Προφυλλίδης Β., Τεχνικά και Λειτουργικά Χαρακτηριστικά ενός Σύγχρονου ικτύου Ελαφρού Μετρό - Εµπειρίες από Ευρωπαϊκές Πόλεις Μέσου Μεγέθους και οι Προοπτικές για τη Θεσσαλονίκη, Σεµινάριο για τις ηµόσιες Μαζικές Μεταφορές, σ , Εργαστήριο Συγκοινωνιακής Τεχνικής ΑΠΘ, Μάϊος Τεχνικά Χαρακτηριστικά Τροχαίου Υλικού Εταιρειών ADTranz, Alstom, Siemens, Bombardier, Fiat Ferroviaria.

11 A Review of Technical and Operational Characteristics of Tramway and Light Rail Systems V. Profillidis, Democritus Thrace University, Department of Civil Engineering, Greece Abstract The paper first discusses the more appropriate mass transit system, in relation to the population of the city and the expected demand. The operational characteristics of the various systems (buses, trolleys, tramways, light metro, underground metro, suburban railway) are surveyed and more particularly: capacity, mean speed, mean distance between stations, infrastructure type. The technical characteristics of tramways and light metro systems are analyzed. The construction and operation cost of the various systems and the critical parameters for the choice of the more appropriate one are also studied. Last are examined prospects for the application of tramway and light metro systems in various Greek cities.