跨坐式單軌交通適應性分析

孫 東

（北京城建設計發展集團股份有限公司西安分院，陜西 西安 710016）

1 系統概況

1.1 系統定義

單軌系統是一種車輛與特制軌道梁組合在一起運行的中運量軌道運輸系統，其走行輪采用膠輪。軌道梁有鋼梁及混凝土梁2 種，其既是車輛的承重結構，也是車輛運行的軌道向導。單軌系統的類型主要有2 種。1）車輛跨騎在單片梁上運行的方式，稱之為跨座式單軌系統。2）車輛懸掛在單根梁軌道上運行，稱之為懸掛式單軌系統。

1.2 系統特征

1.2.1 線路的靈活性

跨座式單軌車輛軸距小，可采用較小的曲線半徑，正線最小曲線半徑為100 m，車場線最小曲線半徑50 m，較小的曲線半徑可很好地適應線路轉彎需求，大大減少了拆遷面積。走行輪為膠輪，摩擦因數較大，車輛爬坡能力強，可爬60‰坡度，較強的爬坡能力能夠可很好地適應地形條件。

1.2.2 系統客運能力

一般跨座式單軌適宜的客流能力在1～3 萬人/h，中車長客（中車長客的意思是：單軌客戶的品牌名稱）的大型雙軸跨座式單軌的客運能力更是達到4 萬人/h 以上，因此，跨座式單軌的系統的運輸能力在中運量軌道交通中具有更強的適應性。

1.2.3 振動噪聲

在中運量系統中，跨座式單軌系統采用橡膠輪胎，振動和噪聲明顯低于鋼輪鋼軌制式的車輛，在高架敷設條件下具有獨特的優勢。

1.2.4 安全疏散

車輛在區間軌道梁上故障停運，安全疏散困難。架設中間應急疏散平臺，有難度，并影響單軌形象[2]。

2 系統構成

跨座式單軌系統構成與輪軌的主要區別在于軌道結構及車輛走形部分。跨座式單軌系統軌道結構由導軌梁、支柱及道岔3 個部分組成。

2.1 軌道梁

跨座式單軌的軌道梁分為2 種。1）預制混凝土軌道梁，一般為預應力鋼筋混凝土結構。2）鋼軌道梁。軌道梁是列車的運行軌道，起承載、導向、穩定車輛的作用，其制作精度要求很高。

2.2 支柱（包括托梁、基礎）

支柱的形式與傳統橋梁形式相同，有“T”形墩、倒“L”形墩、“Y”形墩和“門”形墩等，可根據現場條件合理選用。

2.3 道岔

單軌道岔可以分為關節型道岔和關節可撓型道岔2 種。

3 主要技術指標

3.1 運輸能力

目前，國內軌道交通系統能力按照24 對/h～30 對/h 控制，當車輛編組為2～6 輛時，最大輸送能力可達1～3 萬人/h，重慶使用的中車大型雙軸式單軌系統與日立大型雙軸式單軌系統采用8 輛編組時可達4 萬人。具體見表1。

表1 國內廠商各編組系統運能

3.2 主要技術指標

目前生產跨坐式單軌車輛的廠家主要有中車長客、中車四方、中車大連、龐巴迪及日立等。車輛的尺寸、編組方式、轉向架、車輛軸重各有不同，軌道梁的寬度以850 mm和690 mm 為主。除龐巴迪車輛轉向架為單軸之外，其他廠家均為雙軸轉向架。中車長客、龐巴迪車輛可實現自動駕駛及無人駕駛。項目可根據客流、線路的功能定位、周邊環境、城市景觀等方面綜合考慮車輛選型，造型指標見表2。

表2 各車型技術指標

4.1 應急救援

疏散救援可參考已運營的跨座式單軌救援措施，同時考慮了4 種疏散救援方式。1）常規模式，屬于一般事故，例如個別動力缺失、個別輪胎爆胎，可在車輛駛入車站后進行乘客安全疏散。2）特殊模式，常規模式+牽引網失電或電力系統失效，車輛通過自帶動力電池駛入車站后進行乘客安全疏散。3）極少出現模式：特殊模式+牽引網失電+動力電池全部故障，等待救援車輛或牽引車輛進行乘客安全疏散。4）理論出現模式：極少出現模式+火災，需立即通過疏散通道進行乘客安全疏散，不可等待。

4.2 運維成本

跨座式單軌系統的運營成本為15 元/km～20 元/km，與地鐵B 型車運營成本相當，其運營成本組成及維保費用組成與地鐵系統基本一致，主要是車輛維保占比高。

4.3 對城市景觀、環境的影響

4.3.1 視覺景觀效果分析

跨座式單軌整體高架結構較為纖細，支柱結構體量小，占用城市道路資源及空間資源較少，空間遮擋小，支柱底部地面光照充足，能夠很好地適應城市景觀和生態環境，降低視覺沖擊力。

4.3.2 噪聲分析

單軌轉向架采用橡膠輪胎及空氣彈簧，車體振動小，運行噪聲低于鋼輪鋼軌，車內噪聲符合2 點要求。1）車速60 km/h 的速度運行時，乘客室內的允許噪聲不大于66 dB（A）。2）車輛內噪聲測試方法符合GB/T 14892 的規定。

4.3.3 環境污染分析

跨座式單軌車輛采用電力接觸網提供動力，不產生燃燒廢氣，對生態環境不會造成廢氣污染，同時由于它的建造運營，減少了汽車走行的數量，從而減少了汽車尾氣的環境污染。

4.3.4 成本效益適應性

地鐵每公里造價6～8 億元，輕軌需要3～5 億元。懸掛式跨坐式單軌每公里只需要投入2～3.5 億元，每小時最高可以運載3.0 萬人次，在中運量級有一定的性價比優勢，適合中小城市作為主要的軌道交通工具。

5 跨座式系統的適應性分析

5.1 功能定位適應性

單軌系統為中運量系統，在大編組情況下，甚至可達到大運量等級。按照線路的功能定位，其可作為特大城市軌道交通網絡中其不適用于特大城市骨干線及市域內長大線路。

5.2 建設條件適應性

跨座式單軌的敷設方式以高架為主，特殊條件下也可在地面或地下敷設。由于其具有轉彎半徑小、爬坡能力強的特點，能較好地適應城市地形、山嶺地形和濱江地形等。因此，相對于地鐵系統，單軌系統工程地形實施條件適應性較強，但是從工程實施的難易程度和工程投資方面考慮，在已經建成并設置中央分隔帶的道路敷設較為理想，梁場選擇應盡量滿足軌道梁大件梁體運輸條件的場地和道路條件。

5.3 敷設方式適應性分析

跨座式單軌一般宜以高架敷設為主。敷設方式可選擇在路中或路側，并與道路橫斷面功能分配協調，敷設廊道紅線寬度一般不小于30 m。

5.4 環境條件適應性

跨坐式單軌敷設方式大多采用高架形式，其采用橡膠輪胎，即使是在最高速度條件下運行，車輛自身產生的振動和噪聲也很低，對于沿線建筑物的影響較低。根據重慶已運營單軌測試結果，單軌交通系統的橡膠輪胎車輛運行時，自身產生的振動和噪聲遠低于傳統鋼輪鋼軌系統，能夠滿足城市區域環境噪聲二類以上標準。同時，由于單軌軌道梁及支柱體量小，線路通透性較好，對城市景觀具有較好的適應性。

6 結論

構建多種層次、多種制式、快慢結合的軌道交通系統是對城市交通圈層發展特點的積極響應，是軌道交通根據都市圈有序發展的必然要求和結果。該課題通過分析跨坐式單軌的系統構成、主要技術指標以及運營特征，提出其在軌道交通領域的定位。從功能定位、建設條件、敷設方式和建設環境等方面，研究了跨坐式單軌在城市軌道交通中的適應性。其轉彎半徑小、爬坡能力強，一般以高架為主，適用于特大城市、大城市軌道交通線網中的加密線、局域線、輔助線和填充線等，也適用于中、小城市的骨干線路和加密線路。