懸掛式單軌技術(shù)經(jīng)濟指標研究

彭慧瓊 PENG Hui-qiong

（中鐵第四勘察設(shè)計院集團有限公司，武漢 430063）

1 概述

懸掛式單軌是車體懸掛于軌道梁下方，列車走行裝置位于梁軌合一的軌道梁內(nèi)的一種中低運量軌道交通系統(tǒng)。以高架敷設(shè)方式為主，最高運行速度不超過60km/h，具有成本低、工期短、占地少、污染小等優(yōu)點，能有效利用道路中央隔離帶，適于建筑物密度大的狹窄街區(qū)，同時可作為城區(qū)通往機場、碼頭、鐵路干線、大城市中心區(qū)與郊外大住宅區(qū)之間的交通連接線、風景觀光游覽線。目前已投入運營的國外項目有日本千葉線、湘南線等，德國烏珀塔爾、多特蒙德、杜塞爾多夫線等；國內(nèi)已建成的僅有武漢光谷生態(tài)大走廊旅游工程、中唐空鐵試驗線、中建開封試驗線等。國內(nèi)學者主要從發(fā)展應(yīng)用、設(shè)計方案、參數(shù)分析等方面進行了研究，對如何合理確定懸掛式單軌的技術(shù)經(jīng)濟指標，從哪些方面能有效控制投資卻很少涉足。

本文通過介紹懸掛式單軌主要技術(shù)特點、得出各章節(jié)工程技術(shù)經(jīng)濟指標、分析影響指標的主要因素，并提出懸掛式單軌投資控制的措施。

2 懸掛式單軌主要技術(shù)特點

2.1 車站

車站一般按高架或地面車站設(shè)置，出入口不少于2個，頂棚采用半敞開式。其結(jié)構(gòu)以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)為主，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件不宜低于C30，預應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件不宜低于C40，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件需做防銹、防腐、防火處理。結(jié)構(gòu)形式有橋建分離、橋建合一，為了減少列車振動影響，較多采用橋建分離結(jié)構(gòu)。

2.2 軌道梁

軌道梁不僅作為承重的結(jié)構(gòu)物，同時也是車輛運行的軌道，正線及基地內(nèi)全程均需鋪設(shè)軌道梁。一般段采用標準跨度的鋼軌道梁或預應(yīng)力混凝土軌道梁，按結(jié)構(gòu)體系分簡支、連續(xù)梁和連續(xù)剛構(gòu)三種，常用的跨徑有20～30m，當跨越等級道路、鐵路、河流、航道等需要采用更大跨度時，可采用其它特殊結(jié)構(gòu)。

2.3 道岔

道岔系統(tǒng)由結(jié)構(gòu)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成，結(jié)構(gòu)系統(tǒng)由道岔粱和轉(zhuǎn)轍機構(gòu)兩部分組成，包括滑塊、直線梁、曲線梁、固定梁、鎖定機構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)、臺車等?？刂葡到y(tǒng)采用PLC控制，主要包括可動件位移檢測、密貼檢測、閉鎖檢測等裝置，系統(tǒng)具備自檢、自鎖、互鎖功能。根據(jù)其換軌原理主要分為可動芯型道岔、換梁型道岔和樞軸型道岔，可動芯型道岔的道岔梁為主體結(jié)構(gòu)，換梁型和樞軸型道岔的主體結(jié)構(gòu)除道岔梁外還包括固定段梁、吊軌梁等。目前較多采用可動芯型道岔。

2.4 車輛

車輛型式可分為對稱膠輪型、非對稱膠輪型和鋼輪鋼軌浪琴型三種，目前較為常用的是對稱膠輪型，生產(chǎn)企業(yè)有中車浦鎮(zhèn)、中鐵科工、中車四方等。

2.5 供電系統(tǒng)

供電方案包括接觸軌供電制式和車載儲能供電制式。采用接觸軌供電制式時，包括電源系統(tǒng)、牽引供電系統(tǒng)、動力照明系統(tǒng)、電力監(jiān)控系統(tǒng)和綜合接地系統(tǒng)，牽引供電制式為DC750V 正極接觸軌供電，負極接觸軌回流；采用車載儲能供電制式時，包括外部電源、中壓網(wǎng)絡(luò)、車載儲能充電系統(tǒng)、動力照明系統(tǒng)、電力監(jiān)控系統(tǒng)和綜合接地系統(tǒng)。

2.6 其他機電系統(tǒng)

其他機電系統(tǒng)工程包括通信、信號、綜合調(diào)度指揮、火災自動報警、安防、門禁、通風空調(diào)、給排水、自動售檢票、電扶梯及站臺門。通信系統(tǒng)由專用通信和公安通信組成，信號系統(tǒng)采用完整的列車自動控制系統(tǒng)，滿足GOA3 級的全自動運行系統(tǒng)功能和控制要求。綜合調(diào)度指揮以集成和互聯(lián)方式構(gòu)建，采用基于云平臺技術(shù)的系統(tǒng)架構(gòu)和基于行車調(diào)度為核心的集成方案。

2.7 車輛基地

車輛基地包括車輛段（停車場）、綜合維修中心、物資總庫、培訓中心和其他生產(chǎn)、生活、辦公等配套設(shè)施。車輛段生產(chǎn)房屋以運用及檢修庫為核心，輔助生產(chǎn)房屋根據(jù)生產(chǎn)性質(zhì)按系統(tǒng)布置，車輛運用整備設(shè)施包括停車、列檢、雙周/三月檢和洗車設(shè)備等及相應(yīng)設(shè)施，車輛檢修設(shè)施包括全面/重點檢修庫、換輪庫、靜調(diào)庫和輔助生產(chǎn)房屋設(shè)施。

3 懸掛式單軌技術(shù)經(jīng)濟指標分析

本研究以住建部、發(fā)改委發(fā)布的[2017]89 號《城市軌道交通工程設(shè)計概算編制辦法》為參考，以城市軌道交通設(shè)計標準、造價規(guī)范等為依據(jù)，運用價值工程、2∶8 定律、敏感性分析等理論方法，分析懸掛式單軌的總技術(shù)經(jīng)濟指標、分項指標及其影響因素，提出投資控制的措施。

懸掛式單軌的總投資包含全線車站及區(qū)間、道岔及車擋、車輛基地、各系統(tǒng)的設(shè)備及安裝工程，以及工程建設(shè)其他費、預備費、車輛購置費、建設(shè)期貸款利息、鋪底流動資金等相關(guān)內(nèi)容。其中，工程建設(shè)其他費用包含管線遷改等前期工程，不包含人防系統(tǒng)設(shè)置、控制中心房屋。

通過系統(tǒng)性地分析目前國內(nèi)懸掛式單軌項目的技術(shù)標準、設(shè)計方案、工程概況等基礎(chǔ)資料，剔除特殊因素，建立以全高架線路敷設(shè)，鋼結(jié)構(gòu)軌道梁，車站站間距為1.7km/站，采用接觸軌供電制式，設(shè)置車輛基地1 處的標準方案，計算其工程數(shù)量，并采用城市軌道交通定額及2023 年8 月信息價編制各分項工程，得出各分項指標及總指標。

通過分析，懸掛式單軌總技術(shù)經(jīng)濟指標約2.67 億元/km，其中直接工程費用（含車輛）指標約1.99 億元/km，占比約75%，其他費用指標約0.68 億元/km，占比約25%，如表1 所示。

表1 懸掛式單軌技術(shù)經(jīng)濟指標一覽表

表2 軌道梁技術(shù)經(jīng)濟指標一覽表

3.1 車站

車站土建由基礎(chǔ)、主體結(jié)構(gòu)及其他附屬、鋼結(jié)構(gòu)和裝修等費用組成，綜合指標約8610 元/m2，其中基礎(chǔ)約1300元/m2，主體結(jié)構(gòu)及其他附屬約1460 元/m2，鋼結(jié)構(gòu)約4250元/m2，裝修指標約1600 元/m2。通過分析，其指標主要受車站鋼結(jié)構(gòu)用量、裝修方案影響。根據(jù)建筑方案不同，車站每平方米鋼結(jié)構(gòu)用量從0.2～0.28t/m2不等，鋼結(jié)構(gòu)平均單價約1.7 萬元/t，當鋼結(jié)構(gòu)用量0.2t/m2時，指標可減少850元/m2。裝修費用包括內(nèi)部裝修、外立面裝修，內(nèi)部裝修指標約800 元/m2相對穩(wěn)定，但外立面裝修指標變化幅度較大，主要影響因素是外立面裝修面積占比和裝修材質(zhì)，不同的方案對外立面裝修面積影響較大，裝修面積與建筑面積之比可達1～2 倍；常用的裝修材質(zhì)如油漆、干掛石材、玻璃幕墻等單價差異較大，油漆100 元/m2、干掛石材680 元/m2、玻璃幕墻1200 元/m2，當外立面裝修面積占比小，采用刷漆材質(zhì)，則指標較低，裝修面積占比大，采用玻璃幕墻時則指標較高。

3.2 區(qū)間軌道梁

區(qū)間軌道梁在直接工程費用中占比最高，對總指標影響最大。軌道梁指標約8.5 萬元/雙延米，主要受軌道梁梁體材質(zhì)、跨度等方面影響。

軌道梁材質(zhì)主要采用預應(yīng)力混凝土和鋼結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)軌道梁強度高，延性好，自重輕，跨越能力較混凝土結(jié)構(gòu)大，且工廠制造，質(zhì)量好，周期短，目前采用鋼結(jié)構(gòu)較多，但鋼結(jié)構(gòu)用量約1.9t/單延米，鋼結(jié)構(gòu)單價綜合約1.7 萬元/t，比混凝土軌道梁造價高出約30%，如表3 所示?？缍纫话闩c結(jié)構(gòu)受力、地質(zhì)情況和規(guī)?；a(chǎn)等有關(guān)，根據(jù)國內(nèi)各城市經(jīng)驗，軌道梁支座、伸縮縫等造價比較昂貴，且維修工作量較大，采用30m 跨徑可以減少連接上述構(gòu)件的數(shù)量，在一定程度上降低工程費用及運營維護費用，所以30m跨徑在經(jīng)濟、景觀方面占有優(yōu)勢，且可以減少橋跨數(shù)量，滿足跨越一般交叉道路的要求。

表3 軌道梁技術(shù)經(jīng)濟指標一覽表

3.3 道岔及車擋

道岔及車擋指標約1300 萬元/km，道岔生產(chǎn)廠家有中鐵寶橋、中鐵山橋及中鐵建重工等，平均單價約350 萬/組，車擋分為固定式車擋和緩沖式車擋，固定車擋單價約18 萬元/個，緩沖式車擋約37 萬元/個。

3.4 供電系統(tǒng)

供電系統(tǒng)采用接觸軌供電制式時，綜合指標約2000萬元/km，利用既有主變電所引入兩回電源，進線電纜地下敷設(shè)指標約150 萬/km，高架敷設(shè)約40 萬元/km，混合變電所指標約880 萬元/座，降壓所指標約255 萬元/座，環(huán)網(wǎng)電纜指標約290 萬元/條公里，接觸軌指標約180 萬元/條公里，電力監(jiān)控約68 萬/座，供電車間指標約620 萬元/處，動力照明約800 元/m2。當采用車載儲能供電制式時，車站以箱式變電所為主，不設(shè)置接觸軌，增加充電裝置，其綜合指標約1100 萬元/km，比接觸軌供電制式可節(jié)省約900 萬元/km。

3.5 其他機電系統(tǒng)

其他機電系統(tǒng)工程包括通信、信號、綜合調(diào)度指揮、火災自動報警、安防及門禁、通風空調(diào)、給排水、自動售檢票、電扶梯及站臺門。綜合指標約2155 萬元/km，其中通信系統(tǒng)約440 萬元/km，信號系統(tǒng)約980 萬元/km，其他系統(tǒng)綜合指標735 萬元/km，如表4 所示。

表4 其他機電系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟指標一覽表

通信指標與線路長度、車站座數(shù)相關(guān)，信號指標線路長度及車輛數(shù)量相關(guān)，其他系統(tǒng)受車站座數(shù)和車站面積影響，每增加一座車站，其他機電系統(tǒng)共需增加2790 萬元。此外，在滿足使用功能及安全情況下，可通過增加設(shè)備國產(chǎn)化率、減少設(shè)備配置等措施減少投資。少數(shù)試驗線考慮經(jīng)濟性，取消設(shè)置綜合監(jiān)控及站臺門系統(tǒng)，減少其他系統(tǒng)配置，指標可減少300 萬元/km。

3.6 車輛基地

車輛基地平均費用約1.5 億元/座，受庫房建筑規(guī)模及選址方案影響。其中房屋指標約5500 元/m2，工藝設(shè)備約4100 萬元，庫房建筑規(guī)模與近期配車數(shù)量息息相關(guān)，一般按220m2/輛車設(shè)計；選址應(yīng)靠近正線，減少出入線長度，場地工程地質(zhì)條件較好，可減少地基加固處理費用。

3.7 車輛

車輛單價約500 萬元/輛，初期每公里車輛數(shù)受客流影響較大，旅游線配置較低，每公里配置約1.5～2 輛，交通連接線每公里配置約3～4 輛。

3.8 其他

前期工程費用包括征地拆遷、臨時占地、道路破復、交通疏解、管線遷改、綠化補償?shù)鹊?，與線路走向、方案及拆遷補償指標有關(guān)。工程建設(shè)其他費用包括管理費、勘察設(shè)計費、施工監(jiān)理費、保險費、咨詢費、預備費、貸款利息等等，其他費用為工程費用的18%。

當懸掛式單軌利用公園綠道及旅游景區(qū)建設(shè)時，還需設(shè)置應(yīng)急道路與線路平行敷設(shè)，實現(xiàn)列車發(fā)生故障時地面救援車輛的快速互通互達，應(yīng)急道路指標約550 元/m2。

4 結(jié)語

本文通過介紹國內(nèi)懸掛式單軌項目的主要技術(shù)特點，得出懸掛式單軌各章節(jié)的技術(shù)經(jīng)濟指標，分析影響指標的主要因素，提出控制投資的措施，總結(jié)出如下研究結(jié)論：

①懸掛式單軌總投資指標平均約2.67 億元/km，直接工程費用指標約1.99 億元/km，影響工程費用的主要因素是車站座數(shù)、車輛基地規(guī)模、車輛數(shù)、系統(tǒng)設(shè)備國產(chǎn)化率等等，車站座數(shù)及車輛數(shù)越多，車輛基地規(guī)模越大，其綜合指標越高。②在滿足使用功能及安全的情況下，可從車站及軌道梁方案、供電系統(tǒng)制式、機電設(shè)備配置及設(shè)備國產(chǎn)化率等方面優(yōu)化實現(xiàn)節(jié)約投資的目的。當選用簡易車站、混凝土軌道梁、車載儲能供電、國產(chǎn)機電設(shè)備等方案時，直接工程費指標可降低至1.38 億元/km 以內(nèi)。③根據(jù)目前造價指標統(tǒng)計，地鐵指標約8 億元/km，輕軌指標約4 億元/km，懸掛式單軌與地鐵、輕軌相比，高架區(qū)間與軌道合設(shè)為軌道梁，其投資相對較低，是一種綠色環(huán)保、經(jīng)濟適用的新型交通方式。