跨坐式單軌車輛維修及線路維護設備選型分析

曹克非， 陳 科， 曹宏宇

(中鐵二院工程集團有限責任公司， 四川成都 610031)

跨坐式單軌車輛維修及線路維護設備選型分析

曹克非， 陳 科， 曹宏宇

(中鐵二院工程集團有限責任公司， 四川成都 610031)

跨坐式單軌交通系統(tǒng)在我國已安全正常運行了多年，由于其車輛構造和線路結構的獨特性，決定了單軌車輛的維修和線路的維護與常規(guī)鋼輪鋼軌式城市軌道交通不同，其維修和維護用的工裝設備也有其獨特性。目前國內外一些城市正醞釀修建跨坐式單軌交通系統(tǒng)， 本文通過對重慶單軌交通車輛段的回訪，根據單軌車輛和線路的獨特性，提出了單軌車輛的維修和單軌線路維護必要的一些專用工裝設備，供今后單軌車輛維修及線路維護設計參考。

單軌車輛； 維修； 線路維護； 設備選型

跨坐式單軌交通系統(tǒng)作為引進國外先進城市軌道交通系統(tǒng)，在我國重慶已安全運行了近十年，單軌線路長度達到了80多公里，已是世界第一。坐座式單軌交通系統(tǒng)具有技術成熟、運行安全可靠，行駛速度快(最高運行速度80 km/h)，中運量能力(單向運能2～3萬人次/h )，爬坡能力強(最大爬坡能力60‰)，轉彎半徑小(最小轉彎半徑50 m)，噪聲低(采用橡膠輪胎)，環(huán)境污染小(僅有很少橡膠粉末)、造價較低(成本為地鐵的1/2～1/3)、占地面積少、建設周期短等特點，特別適用于地形起伏較大，城區(qū)道路較狹窄的舊城區(qū)和旅游風景區(qū)。由于與鋼輪鋼軌式城市軌道交通在運行軌道和車輛等方面都有很大的不同，又是高架在軌道上運行，是城市一道亮麗的風景線(見圖1)。目前，我國已全面掌握跨坐式單軌交通核心技術，單軌車輛國產化率已達到95%，單軌軌道國產化率達到90%。我國跨坐式單軌交通技術目前已成功進入韓國、巴西、印尼等國際市場。此外，泰國、馬來西亞、越南等國以及貴陽、北京、上海、西安、蘇州等國內30多個城市政要和代表團多批次組團赴重慶考察調研跨坐式單軌交通建設運營情況，并已簽訂相關協議或提出了合作意向，表示希望引進單軌交通。

跨坐式單軌線路和車輛與常見的城市地鐵軌道交通系統(tǒng)在結構和外形上有很大不同，見圖2、圖3。它的線路是由一節(jié)一節(jié)的預應力鋼筋混凝土梁構成，車輛是騎跨在軌道梁上運行，每輛車有2個轉向架，每個轉向架有4個走行輪、4個導向輪和2個穩(wěn)定輪。車輛靠走行輪支撐并在軌道梁上行走，車輛的導向輪和穩(wěn)定輪從軌道梁兩側緊夾住軌道梁，完成列車的轉向和保證列車的穩(wěn)定。車輛的走行輪為充氮氣的橡膠輪，導向輪和穩(wěn)定輪則是充空氣的橡膠輪?；谏鲜鎏攸c，單軌車輛的維修和線路維護與地鐵軌道交通有很大的差別。

圖1 SkyTrain上的直線電機輪軌交通系統(tǒng)

圖2 跨坐式單軌車輛及軌道

1 車輛維修設備選型

1.1 單軌車輛和地鐵車輛檢修修程和檢修周期比較

由于單軌車輛的車輪都是橡膠輪，所以檢修修程和檢修周期與地鐵車輛有所不同，表1是兩種車輛的檢修修程、檢修周期和檢修時間。

圖3 跨坐式單軌車輛及軌道示意圖

從上表中可以看出，兩種車輛的檢修修程、檢修周期和檢修時間是有差別的。單軌車輛走行輪為橡膠輪，其磨耗較大，每一年左右需要換輪。由于更換走行輪工藝較復雜，目前更換一輛車的走行輪(8個)需要2～3天，故在單軌車輛的檢修修程中專門設了換輪作業(yè)修程。

1.2 換輪設備

跨坐式單軌車輛的結構與地鐵鋼輪鋼軌車輛結構最主要差別是走行部的不同，兩種車輛的走行部結構見圖4、圖5。

地鐵車輛的走行輪為鋼輪，其最外圈的輪箍最大允許磨耗為70 mm，運行一段時間后若出現偏磨、擦傷、裂紋等，在不落輪旋輪機床上進行旋輪，之后可繼續(xù)使用，壽命根據不同的線路條件一般為3～5年，在其壽命周期里可多次旋削。而單軌車輛的走行輪為橡膠輪，運行時磨耗大于鋼輪。一般單軌車輛走行輪更換周期為1年，在運營初期單軌車輛走行輪更換周期還不到1年，這可能跟軌道梁表面粗糙度等有關。所以單軌車輛走行輪更換較頻繁，維修成本費較高。

表1 單軌車輛和常規(guī)地鐵車輛檢修修程和檢修周期對照表

圖4 跨坐式單軌車輛轉向架

圖5 地鐵車輛轉向架

在單軌車輛段里一個重要設施是換輪庫，類似地鐵車輛段里的旋輪庫。因單軌車輛運行時是騎跨在軌道梁上，由于其轉向架的獨特性，在車輛段維修時也必須是騎跨在軌道梁上，只是車輛段軌道梁基本是置于地面上，不是高架。換輪時必須在換輪庫將單軌列車某一輛車的轉向架與車體分離，才能更換走行輪或導向輪和穩(wěn)定輪。

換輪庫最主要設備就是換輪裝置，用于將單軌車輛轉向架與車體分離和組裝。該裝置主要由沉降梁(作為換輪庫里軌道梁的一段，與軌道梁結構尺寸相同，可沉降)、升降機構、沉降梁回轉機構、液壓系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等組成。再配備起重機、氮氣充氣裝置、輪胎拆卸機等，可完成對單軌車輛轉向架的走行輪、導向輪和穩(wěn)定輪的更換作業(yè)。換輪庫設備配置如表2，換輪庫見圖6。

1.3 單軌車輛其他主要維修設備

單軌車輛由于其獨特的運行方式和特殊結構的走行部，在車輛段其他車間維修時也有一些與地鐵車輛維修不同之處。如在停車庫、列月檢庫等，因庫內軌道梁是置于地面上，兩側均有帶電的接觸軌，高度在人可接觸到的范圍內(見圖7)。為保證庫內作業(yè)人員的安全，在軌道梁兩側必須加裝安全防護設施，庫前均應設置隔離開關或分段器，每股道前均應設置送電時的信號顯示或音響。因單軌車輛是騎跨在軌道梁上，為防止車輛運行時沖出軌道梁，在每股道后面均設有車擋(見圖7)。

表2 單軌車輛段換輪庫設備配置表

圖6 換輪庫

圖7 停車庫

針對單軌車輛特殊的走行部和輪軌關系，列月檢庫和檢修庫配置了與常規(guī)地鐵車輛維修不同的設備和工器具(見表3)，但單軌車輛電器部分的維修設備與地鐵車輛還是相同的。

表3 單軌車輛主要專用維修設備和工器具

2 線路維護設備

2.1 線路構成

跨坐式單軌交通線路由軌道梁和道岔梁組成，軌道梁是集軌道、橋梁和牽引供電于一體的預應力鋼筋混凝土結構(又稱PC梁，precast concrete track beam)，軌道梁高1.5 m，寬0.85 m，由(支柱)橋墩支撐。軌道梁標準長22 m，當跨距大于22 m時，采用箱型鋼結構梁。

跨坐式單軌交通系統(tǒng)的道岔是一種特殊結構的道岔，它是由數個箱型鋼梁組合而成，采用電力驅動，可以左右移動實現單軌列車轉線的道岔梁。單軌道岔的基本型式主要有單開、三開和五開。圖8為重慶單軌車輛段庫前咽喉區(qū)的兩組五開道岔。

圖8 重慶單軌車輛段庫前咽喉區(qū)的兩組五開道岔

2.2 線路維護設備

由于跨坐式單軌交通線路大部分為高架，其維護設備與地鐵線路也有差別。

無論線路做何種維護，都需要乘坐專用工作車(見圖9)。這種工作車是線路維護最主要的設備，主要用于軌道梁、道岔、隧道、以及軌道梁上的供電、通信、信號等設施的維修和保養(yǎng)，同時也要牽引在線路上運行的其他無動力的車輛。工作車由自帶的大容量蓄電池提供動力，車上有3個檢修工作平臺，一個用于軌道梁頂面的維修保養(yǎng)，安裝在車的端部，另兩個用于軌道梁側面的維修保養(yǎng)，安裝在該車中部的兩側，左右各一。兩側檢修平臺長1.5～1.7 m，寬0.5～0.6 m，四周設護欄。兩側檢修平臺可升降，升降范圍為PC梁底部起往下1.1 m，并能承受最大150 kg的負載。車上各平臺配備有安全帶，并在護欄上設有安全帶鉤。

圖9 工作車

工作車前后端設電源插座，可為懸臂吊拖車及限界檢查車提供工作電源。工作車的兩端各設有司機室，便于雙向行走。工作車的走行輪為充氣輪胎，導向輪與穩(wěn)定輪采用橡膠緩沖輪胎，而走行輪的輔助輪采用實心橡膠輪。工作車在平直道上單獨運行時速度約30 km/h，檢修工作時運行速度0～4 km/h。

線路維護設備還有為軌道梁上的供電、通信、信號等設施的維護和保養(yǎng)提供必需材料和器材的懸臂吊拖車，檢查軌道梁兩側及上方、下方各種建筑物、構筑物、設備設施是否超限的限界檢測車等，線路維護主要設備見表4。

3 結束語

跨坐式單軌交通系統(tǒng)其車輛、軌道、道岔等與常見的地鐵鋼輪鋼軌交通系統(tǒng)差異較大。在單軌車輛段的設計時，對車輛和線路維修設備的配置，要結合單軌車輛、軌道梁的結構特點，有針對性的配置一些專用維修設備，以滿足單軌車輛維修和線路維護的需要，為列車的安全運行提供保障。

表4 線路維護主要設備表

[1] GB 50458-2008,跨座式單軌交通設計規(guī)范[S]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009．

[2] GB 50157-2013,地鐵設計規(guī)范[S]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2014．

[3] 中鐵二院工程集團有限責任公司.重慶輕軌較新線一期工程施工圖[Z] 成都：2003.

[4] 北京城建設計研究總院有限責任公司.重慶市軌道交通三號線一期工程初步設計[Z.]北京：2006.

[5] 冷德熙. 跨坐式單軌：比地鐵更經濟更環(huán)保[N].北京：科技日報，2014.

[6] 中鐵二院工程集團有限責任公司.重慶跨坐式單軌設計論文專輯[C].北京人民交通出版社.2005:12.

[7] 長春軌道客車股份有限公司.重慶單軌車使用維修、操作手冊[G].2004.

[8] 劉繼峰. 標準技術領先世界跨坐式單軌花開海內外[N]. 北京：中國高新技術產業(yè)導報.2015: 03.

[9] 吳 剛. 跨坐式單軌車轉向架分離裝置的研究與設計[J]. 重慶大學：機械制造及其自動化，2008.

[10] 王省茜. 跨坐式單軌鐵路的特點及其應用前景[J]. 長沙：233網校論文中心，2008.

Repair Equipment Selection and Track Maintenance of Straddle-Type Monorail Transportation

CAOKefei,CHENKe,CAOHongyu

(China Railway Eryuan Engineering Group Co. Ltd.，Chengdu 610031 Sichuan, China)

It has been many years since the straddle-type monorail transportation system was first put into regular use. Considering the particularity in rolling stock construction and track structure, there is quite a big difference in train repair and track maintenance between the straddle-type monorail transportation system and the normal steel wheel-rail transportation system. Such a particularity also exists in technics equipment and facilities used in repair and maintenance. While some foreign cities as well as domestic ones are intending to build the straddle-type monorail transportation system at present, the characteristics of rolling stock repair and track maintenance are put forward in this paper according to some interviews to monorail transit depots, which may be a reference to related design in future.

monorail train; repair; track maintenance; equipment selection

1008-7842 (2015) 06-0059-04

)男，高級工程師(

2015-07-03)

U239.5

A

10.3969/j.issn.1008-7842.2015.06.16