復(fù)合式單軌公共交通系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究

王琛?于嘉浩?陸雪億

摘 要：利用現(xiàn)有單軌交通的成熟技術(shù)，設(shè)計(jì)一種滿足人口密集的大中型城市需求的公共交通系統(tǒng)。組成包括跨坐式單軌、懸掛式單軌和復(fù)合式條形軌道梁體，即在一條線路上，將跨坐式單軌和懸掛式單軌復(fù)合，采用“上跨下掛”的形式，使得軌道使用率變高，屬于資源高效型城市軌道交通系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：復(fù)合式;單軌交通

1 設(shè)計(jì)背景

近年來，隨著我國的城市經(jīng)濟(jì)貿(mào)易、社會活動的日益頻繁，以及人民生活水平的提高，城市交通以前所未有的速度快速增長，傳統(tǒng)的道路交通設(shè)備不僅不能適應(yīng)現(xiàn)代社會發(fā)展的需要，而且?guī)砩鷳B(tài)環(huán)境的破壞。如何緩解越來越嚴(yán)重的城市交通擁堵和環(huán)境問題，成為大中城市亟待破解的發(fā)展難題。為此，大力發(fā)展公共軌道交通系統(tǒng)刻不容緩，勢在必行。

現(xiàn)代軌道交通系統(tǒng)中的高架軌道屬于占地小及造價低的一種立體交通形式，優(yōu)于地鐵及地面交通等。但是傳統(tǒng)高架軌道結(jié)構(gòu)巨大、粗笨，例如復(fù)線式高架城軌的軌道橋?qū)捲?.5米以上，較寬的軌道橋加重了橋體。由于須使用重型的雙柱橋墩，造價高、工期長。同時，寬大的橋體自身對周圍環(huán)境形成遮擋，影響視覺和鄰近植被的生長，并直接影響城市的景觀。

單軌交通是一種軌道為一條帶形梁體，車輛跨坐于其上或懸掛于其下行駛的交通系統(tǒng)。它以高架軌道的形式，但是解決了傳統(tǒng)高架軌道交通存在的問題，其特點(diǎn)在于：行駛速度快，運(yùn)量大;占地面積小，空間利用率高;建設(shè)周期短，造價低，運(yùn)營成本低;安全舒適，不與其他交通干擾;爬坡能力和曲線通過能力好;噪音小，環(huán)境污染小，屬于生態(tài)交通。

2 設(shè)計(jì)方案

現(xiàn)有單軌交通的成熟技術(shù)，設(shè)計(jì)一種滿足人口密集的大中型城市需求的公共交通系統(tǒng)。組成包括跨坐式單軌、懸掛式單軌和復(fù)合式條形軌道梁體，即在一條線路上，將跨坐式單軌和懸掛式單軌復(fù)合，采用“上跨下掛”的形式，使得軌道使用率變高。

跨坐式單軌列車主要由車體、裙板、動力轉(zhuǎn)向架和車鉤緩沖系統(tǒng)等部分組成。車體由于受橡膠載重的限制，為了多載客必須使車體輕量化，因此一般采用鋁合金焊接結(jié)構(gòu)，司機(jī)室設(shè)在列車兩端，設(shè)側(cè)開門，并與乘客車廂隔開。車廂間設(shè)有全貫通式通道，車頭處設(shè)有緊急出口門，在車廂地板下方設(shè)有列車電器設(shè)備。車輛側(cè)圍包封有裙板，裙板的作用在于降低動力轉(zhuǎn)向架內(nèi)主電動機(jī)和減速器產(chǎn)生的噪聲，以達(dá)到既減噪又美觀的效果?？缱絾诬壛熊嚨霓D(zhuǎn)向架為無搖枕特殊結(jié)構(gòu)的跨坐式兩軸轉(zhuǎn)向架，每節(jié)車廂裝配兩臺。動力轉(zhuǎn)向架采用中心牽引裝置，構(gòu)架是鋼板焊接結(jié)構(gòu)，具有足夠的剛度和強(qiáng)度。在車體和動力轉(zhuǎn)向架之間裝配有空氣彈簧和橫向減震器，減少了轉(zhuǎn)向架工作過程中震動的傳遞，保障了列車運(yùn)行的舒適性。

懸掛式單軌列車主要由車體、動力轉(zhuǎn)向架、懸掛裝置和車鉤裝置等組成。列車通常為4輛或6輛編組，車體分為大、中型兩型。司機(jī)室和緊急出口門設(shè)置在車體兩端。懸掛式單軌列車的動力轉(zhuǎn)向架為鋼板焊接結(jié)構(gòu)，齒輪箱為鑄鋼，設(shè)兩軸。每個轉(zhuǎn)向架設(shè)走行輪和導(dǎo)向輪各4個，均為充氣橡膠輪。連接轉(zhuǎn)向架和車體的懸掛裝置由連接桿、安全鋼索、油壓減震器和制動器組成。連接桿為鋼板焊接結(jié)構(gòu)，萬一損壞，安全鋼索便會起到安全保障作用。

跨坐式單軌的軌道梁有預(yù)制混凝土軌道梁和鋼制軌道梁兩種。大多數(shù)跨坐式單軌都采用標(biāo)準(zhǔn)預(yù)制混凝土軌道梁，跨度為20m～22m，斷面一般采用工字形中空截面，高度為1.5m，寬度為0.85m。軌道梁采用預(yù)應(yīng)力混凝土通過專用模板制成。懸掛式單軌的軌道梁采用的是鋼制軌道梁，斷面一般采用下部開口的箱型鋼梁，車輛走行輪與導(dǎo)向輪均置于箱型梁內(nèi)，沿梁內(nèi)設(shè)置的軌道行駛。復(fù)合式條形軌道梁即在一條線路上將跨坐式單軌和懸掛式單軌的軌道梁復(fù)合，共用線路上的支柱，支柱形式通常采用T形、倒L形和門形。支柱和軌道梁之間的連接均采用高強(qiáng)度螺栓連接。

3 創(chuàng)新點(diǎn)

第一，跨坐式單軌和懸掛式單軌復(fù)合，采用“上跨下掛”的形式，不僅可以支持兩輛列車往同一方向行駛，也支持兩輛列車在同一單軌上往相反方向行駛。軌道利用率高，屬于資源高效型軌道交通系統(tǒng)。

第二，復(fù)合式單軌的墩柱位于城市綠化帶中，占地面積小，空間利用率高，還具備改善、美化、促進(jìn)和優(yōu)化周圍生態(tài)環(huán)境的功能，屬于環(huán)境友好型軌道交通系統(tǒng)。

第三，復(fù)合式單軌由于高架線路僅為兩條軌道梁，不僅體積小，而且分開擱置。與城市其他高架交通相對粗大的板式橋面結(jié)構(gòu)相比，對日照的影響要小得多，屬于生態(tài)健康型軌道交通系統(tǒng)。

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作者簡介：王琛，男，南京林業(yè)大學(xué)家居與工業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)院實(shí)驗(yàn)師，主要研究方向：工業(yè)設(shè)計(jì)工程。