跨坐式單軌交通系統(tǒng)發(fā)展研究

霍旭挺 HUO Xu-ting；宗雪梅 ZONG Xue-mei

（中聯(lián)西北工程設(shè)計研究院有限公司，西安 710077）

0 引言

跨坐式單軌交通系統(tǒng)是新型軌道交通的一種典型形式，屬于中小運能軌道交通。截止2012年底，全球前20 國家，城市軌道交通總里程23394km，其中，地鐵運營里程為8739km，占比37%，新型軌道交通（輕軌、有軌電車、單軌系統(tǒng)等）運營里程為14655km，占比63%?？缱絾诬壗煌ㄏ到y(tǒng)具有爬坡能力強、轉(zhuǎn)彎半徑小、噪聲低、投資少、建設(shè)工期短、適應(yīng)能力強、征地拆遷少、對環(huán)境影響小等特點，如圖1 所示。

圖1 跨坐式單軌交通示意圖

目前我國城市軌道交通以地鐵為主，地鐵屬于大運能軌道交通，投資多且建設(shè)工期長，無法在較短時間內(nèi)解決交通擁堵問題，隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展和城鎮(zhèn)化建設(shè)步伐的不斷加快，采用單一的建設(shè)地鐵的方式無異于揚湯止沸，同時，越來越多的城市面臨著環(huán)境、資源、交通等多重壓力，對軌道交通的需求日益增強，交通擁堵問題已成為我國亟需解決的重大難題。因此，建設(shè)互為補充、多元化協(xié)調(diào)發(fā)展的軌道交通系統(tǒng)是未來城市軌道交通系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。

針對以上問題，跨坐式單軌交通系統(tǒng)作為中小運能軌道交通，以其性能好、投資低、工期短等優(yōu)點，可以作為緩解甚至解決交通擁堵問題的重要手段。因此，開展跨坐式單軌交通系統(tǒng)方面的研究是十分必要的。

1 跨坐式單軌交通系統(tǒng)研究

1.1 跨坐式軌道交通系統(tǒng)發(fā)展

單軌交通發(fā)展歷史悠久，單軌設(shè)計于1821年獲得英國專利。1824年在倫敦船塢為運送貨物建設(shè)了世界上第一條單軌交通。1961年日本引進了單軌交通技術(shù)，并利用1964年東京奧運會的契機，建設(shè)了羽田機場到浜松町間的單軌線路。從此，單軌交通由觀光旅游交通工具，第一次成為城市公共客運交通的一種新的交通方式，單軌交通也作為城市公共交通系統(tǒng)得以不斷完善。表1 為部分國家城市軌道交通系統(tǒng)占比。

表1 部分國家城市軌道交通系統(tǒng)占比

2004年6月，我國重慶成功開通了中國第一條跨座式單軌交通線-重慶軌道交通2 號線。隨著社會經(jīng)濟進一步發(fā)展，城市化速度將越來越快，越來越多的城市已進行跨坐式單軌交通系統(tǒng)的規(guī)劃?？缱絾诬壗煌ㄏ到y(tǒng)也將迎來發(fā)展的黃金時代。

1.2 跨坐式單軌交通系統(tǒng)研究

目前，國內(nèi)運營的跨坐式單軌線路有重慶2 號線和重慶3 號線，多個城市啟動跨坐式單軌交通系統(tǒng)的規(guī)劃工作，如：廣州、西安等。針對跨坐式單軌交通系統(tǒng)，學(xué)者們開展了大量的研究工作。

金晨等[1]闡述了我國城市軌道交通需求現(xiàn)狀和輕型跨坐式軌道交通系統(tǒng)的技術(shù)特點、適用范圍，對輕型單軌的市場前景進行分析并提出有關(guān)建議。

尤佳杰[2]參見跨坐式單軌交通pc 軌道梁的靜載試驗，計算分析軌道梁在車輛荷載下的力學(xué)行為。

韓軍等[3]對韓國大邱跨坐式單軌交通預(yù)應(yīng)力混凝土軌道梁設(shè)計進行了介紹，通過與重慶預(yù)應(yīng)力混凝土軌道梁的各項設(shè)計進行詳細對比后，對韓國大邱預(yù)應(yīng)力混凝土軌道梁的設(shè)計進行了評價，并給出了改進建議。

林濤等[4]采用閃電定位（ADTD）系統(tǒng)監(jiān)測資料，對重慶輕軌采取防雷保護措施前后人員生命損失風(fēng)險和經(jīng)濟價值損失風(fēng)險進行了評估計算。結(jié)果表明，跨坐式單軌采取雷電防護措施后，有效的降低了人員生命損失風(fēng)險和經(jīng)濟損失風(fēng)險。

王菲菲[5]采用模糊層次分析法對跨坐式單軌交通系統(tǒng)的安全性進行評估研究，結(jié)果顯示，跨坐式單軌交通系統(tǒng)綜合安全狀況登記為“良好”。

為了能夠盡量減少施工對交通的影響并保證支架體系的安全穩(wěn)定，田秀海[6]等通過研究發(fā)現(xiàn)采用柱梁式支架支撐體系代替?zhèn)鹘y(tǒng)的滿堂式支架支撐體系，能夠較好的解決這個問題。

蒲建錦[7]論證了融合城市設(shè)計理念的跨坐式單軌選線的必要性和可行性，將傳統(tǒng)線路設(shè)計中的線、站位設(shè)計轉(zhuǎn)變?yōu)榕c城市空間結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)、提升市民幸福感和增加企業(yè)受益的綜合設(shè)計。

劉俊[8]基于跨坐式單軌特性，結(jié)合某城市跨坐式單軌車輛基地掉頭線設(shè)計，總結(jié)歸納掉頭線設(shè)計為三角形、燈泡性和八字形接軌的3 種形式、16 種方案。綜合城市規(guī)劃、正線線位、車站設(shè)置、出入線設(shè)置、地形地質(zhì)等約束條件，分析研究得出車輛基地掉頭線的設(shè)計，同時對優(yōu)化地鐵、輕軌等車輛基地掉頭線設(shè)計也具有現(xiàn)實指導(dǎo)意義。

沈曉陽[9]論述了重慶市采用跨坐式單軌交通系統(tǒng)的優(yōu)點并提出了未來發(fā)展的建議。彭湃[10]針對輕型跨坐式單軌信號系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)考慮的設(shè)計要點，給出合理建議以供相應(yīng)建設(shè)項目作參考。

孫東[11]基于跨坐式單軌的系統(tǒng)構(gòu)成、主要技術(shù)指標以及運營特征等方面的研究，提出了其在軌道交通領(lǐng)域的定位，并功能定位、建設(shè)條件、敷設(shè)方式和建設(shè)環(huán)境等方面，研究了跨坐式單軌在城市軌道交通中的適應(yīng)性。研究表明：跨坐式單軌交通具有投資少、體量輕、爬坡能力強、建設(shè)周期短等特點，可以承擔綜合體系中的中運量層次，是構(gòu)建完善的城市綜合交通體系不可或缺的部分。

宮文平[12]通過跨坐式單軌與倉柜城軌進行對比分析，主要從路線和車輛系統(tǒng)兩個方面，闡述了跨坐式單軌的技術(shù)特點，分析了其優(yōu)缺點，并介紹了其在國內(nèi)外的應(yīng)用情況，為后續(xù)研究起到了一定的鋪墊作用。

由于跨坐式單軌車輛通常運行在高架橋上或隧道內(nèi)，其安全性，特別是緊急情況下乘客的疏散和救援問題，一直是制約其大范圍推廣的主要因素之一，同時也是運營商及乘客質(zhì)疑的焦點，基于上述問題，沙奪林[13]對跨坐式單軌交通系統(tǒng)的安全性進行全面分析，梳理和識別了系統(tǒng)運營過程中的危險因素。針對故障模式、乘客救援、疏散與車輛救援等工況進行了仿真計算及系統(tǒng)性論證分析。

田方友等[14]結(jié)合國內(nèi)工程實際應(yīng)用，通過對國內(nèi)不同制式及線路敷設(shè)方式的城市軌 道交通工程造價分析，對地鐵、輕軌及跨坐式單軌的工程造價進行剖析，對比其投資構(gòu)成，總結(jié)出工程造價的主要影響因素。研究結(jié)果可為決策者選取合理方案、造價人員控制工程造價提供參考。

賀觀[15]結(jié)合重慶跨坐式獨軌交通2 號線運營經(jīng)驗, 論述了跨坐式獨軌交通系統(tǒng)的特點。從運能、道岔技術(shù)及成本、車輛國產(chǎn)化、運營成本及耗電量等方面對跨坐式獨軌交通系統(tǒng)在我國的發(fā)展和局限進行了分析。

針對不少筆者認為跨座式單軌存在運營成本高、高架線路影響景觀等缺點的問題，郭鍇[16]對跨座式單軌的缺點及認識誤區(qū)進行分析，并進一步說明未獲廣泛推廣的原因，并針對我國城市軌道交通存在問題、發(fā)展階段的轉(zhuǎn)變及國家政策導(dǎo)向，提出了消除對跨座式單軌的認識誤區(qū)，在其適應(yīng)范圍內(nèi)大力發(fā)展的建議。

以上研究從跨坐式單軌交通系統(tǒng)的選線、適用性、經(jīng)濟性、安全性及單軌特性等方面對其進行了研究，通過分析研究發(fā)現(xiàn)，目前針對跨坐式單軌交通的理論研究成果較少，試驗研究成果嚴重不足，這也是未來跨坐式單軌交通研究發(fā)展的方向。

2 跨坐式軌道交通系統(tǒng)技術(shù)創(chuàng)新

針對跨坐式軌道交通系統(tǒng)，眾多學(xué)者不僅采用各種計算方法、分析方法及計算軟件對其安全性、經(jīng)濟效益、穩(wěn)定性進行了模擬分析，同時，提出了一系列的技術(shù)措施，從而提高其安全性、適應(yīng)性等。

跨坐式單軌交通軌道道岔[17]，包括與軌道的直分股活動連接的直梁和與軌道的側(cè)分股活動連接的曲梁，直梁和曲梁均為整段式梁體結(jié)構(gòu)且可以被同時驅(qū)動分別轉(zhuǎn)動的方式與軌道的主股交替對位實現(xiàn)轉(zhuǎn)轍；道岔梁采用一根曲梁和一根直梁配合，直梁和曲梁均為整體式梁體，直梁和曲梁可交替與軌道的單一主股對位接合從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)轍，相比現(xiàn)有的關(guān)節(jié)型道岔，在滿足爬坡能力強的基礎(chǔ)上，不僅結(jié)構(gòu)簡單、噪音小，降低了道岔的復(fù)雜性，而且曲梁和直梁被同時驅(qū)動進行與主股的交替接合，保證車輛換向轉(zhuǎn)轍的快速進行，同時，采用整體式梁體結(jié)構(gòu)，提高了列車轉(zhuǎn)彎的平暢性。

跨坐式單軌交通系統(tǒng)雙層疏散平臺裝置[18]，以有效縮短疏散時間，大幅提高疏散效率，并避免發(fā)生乘客疏散過程中出現(xiàn)跌落、摔倒等安全事故。該雙層疏散平臺裝置設(shè)置于軌道梁一側(cè)或區(qū)間軌道梁之間，包括構(gòu)成框架式結(jié)構(gòu)的一層疏散平臺、二層疏散平臺，以及縱向間隔設(shè)置于一層疏散平臺、二層疏散平臺之間的過渡樓梯，所述一層疏散平臺設(shè)置在蓋梁上且與之固定連接。

本實用新型公開了一種跨坐式軌道交通系統(tǒng)的道岔和跨坐式軌道交通系統(tǒng)[19]，所述跨坐式軌道交通系統(tǒng)的道岔包括：基座；多個前固定梁和多個后固定梁，所述多個前固定梁與所述多個后固定梁沿所述跨坐式軌道交通系統(tǒng)的延伸方向間隔設(shè)置；道岔梁，所述道岔梁的兩端分別一端可選擇地連接多個所述前固定梁中的一個。根據(jù)本實用新型實施例的跨坐式軌道交通系統(tǒng)的道岔，通過將一個道岔梁可活動地設(shè)在基座上，使道岔梁的兩端可以連接多組固定梁，簡化了道岔結(jié)構(gòu)，降低了成本，縮短了生產(chǎn)周期。

在云軌修建過程中，經(jīng)常存在云軌修建位置距離居民樓較近的情況，本發(fā)明提供一種云軌的噪音處理方法、裝置、設(shè)備及存儲介質(zhì)[20]，該噪音處理方法包括：獲取云軌的噪音信號和云軌運行的地點，并對噪音信號進行分析以獲取噪音信號的頻率；當檢測到云軌處于站間運行過程時并且噪音信號包括頻率大于第一預(yù)設(shè)頻率的高頻噪音信號時，根據(jù)高頻噪音信號的頻率生成并輸出分諧波聲音信號；當檢測到云軌處于進站過程或者離站過程時輸出相應(yīng)的掩蔽聲音信號，根據(jù)云軌處于不同的地點采用不同的消除噪音的方式，營造了良好的聲音環(huán)境，進而提高乘客乘車的舒適度。

本發(fā)明公開了一種跨坐式軌道交通系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和具有其的跨坐式軌道交通系統(tǒng)[21]，所述跨坐式軌道交通系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括：軌道梁，轉(zhuǎn)向架，走向輪，導(dǎo)向輪，安全輪。根據(jù)本發(fā)明實例的跨坐式軌道交通系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、安全性高等優(yōu)點。

胡義鋒[22]對跨坐式單軌線路不同區(qū)段的超高值的確定進行初步的探討，推導(dǎo)出超高率的計算公式，并對線路一般區(qū)段、道岔區(qū)、曲線車站及出入線等各種地段的超高率進行了分析，給出了取值的建議，為跨坐式單軌的超高設(shè)計提供了較好的借鑒意義。

以上研究對跨坐式單軌交通系統(tǒng)的道岔等進行了優(yōu)化，提高了列車運行的平暢性，同時，提出了一種降低甚至消除云軌運行噪音的裝置，提高了列車的舒適度。目前針對跨坐式單軌交通系統(tǒng)，學(xué)者們發(fā)明創(chuàng)造了一系列的實用新型、專利，但是目前仍存在研究不足、推廣力度過小的情況。據(jù)新聞報道，有的城市出現(xiàn)了由于跨坐式單軌交通穿越小區(qū)或距居民小區(qū)較近，居民以噪音污染、電磁污染等原因抵制臨近小區(qū)修建跨坐式單軌交通系統(tǒng)的事件。這說明我國跨坐式單軌交通系統(tǒng)的研究力度及推廣力度較小，大眾對跨坐式單軌交通系統(tǒng)的了解較為淺顯。因此，不斷深化跨坐式單軌交通系統(tǒng)研究、技術(shù)創(chuàng)新和推廣是目前城市軌道交通發(fā)展亟需解決的問題。

3 結(jié)論

跨坐式單軌交通系統(tǒng)作為中小運能軌道交通，以其性能好、投資低、工期短等優(yōu)點，可以作為緩解甚至解決交通擁堵問題的重要手段。但目前仍存在理論研究不夠深入、科技創(chuàng)新需深化、跨坐式單軌交通系統(tǒng)推廣力度較小的問題。從建立城市互為補充、多元化協(xié)調(diào)發(fā)展綜合交通體系建立方面來看，開展跨坐式單軌交通系統(tǒng)方面的研究十分必要且亟需開展。