我国独轨交通的发展及其应用

我国独轨交通的发展及其应用摘要：城市规模的扩大及发展模式的变化，不仅使城市公共交通发生了数量及种类上的变化，而且也在质量上提出了更高的要求，本文介绍了独轨交通发展历史和特点，阐述了其在我国的应用情况，重点分析说明了独轨交通在城市轨道交通中的地位和应用前景。 关键词：独轨交通 应用 发展引言 独轨交通是一种轨道为一条带形的梁体，车辆跨坐于其上或悬挂于其下的交通工具。其作为一种中、小运量的交通模式，因其固有的特点受到诸多城市的青睐。其系统规模可以实现从小型到大型的各种尺寸和采用简易的装备到复杂的现代化设备系统，能够适应不同地形及道路条件，是可实现最佳效率选择的交通工具。 一、轨道交通的简述 （一）轨道交通的定义城市轨道交通指具有固定线路、铺设固定轨道、配备运输车辆以及服务设施等的公共交通设施。 （二）轨道交通的分类从地下铁道诞生以来的100多年间，出现了许多不同类型的轨道交通方式。轨道交通种类繁多，按照其用途一般可分为城市铁路、市郊铁路、地下铁道、轻轨交通、城市有轨电车、独轨交通、磁悬浮列车、机场联络线路、新交通系统等。 二、独轨交通的定义 （一）独轨交通的概念独轨交通是车辆行驶在架空单根轨道上的铁路，属于中等运量的一种公共交通，其功能主要是解决地面交通拥挤和旅游地区的客运。按其支承车辆的方式可分为跨座式和悬挂式，悬挂式独轨铁路的轨道架设于支柱上端，车辆的车轮在车厢上方，并支承于悬空轨道的钢轨上；跨座式的轨道通常为支柱上端的预应力钢筋混凝土梁，其上铺设钢轨车轮自车厢的下部支承于钢轨上。 （二）独轨交通的发展历史独轨交通历史悠久，早在19世纪20年代初，英国人亨利帕尔默就开发了独轨交通，在英国登记并获得发明权。并在伦敦码头铺设了第一条用于货物运输的独轨，木制轨道，马匹牵引；19世纪80-90年代，独轨交通开始走向实用化、动力化；1893年，德国人浪奇发明了悬挂式独轨交通，它是世界上最早的、也是历史最悠久的悬挂式独轨交通，于1901年在乌珀塔尔开始运营；二战后，独轨交通技术日渐成熟，经反复试验研究得出结论：采用跨座式、混凝土轨道和橡胶充气轮胎能达到最好效果。这就是目前所称的ALWEG型独轨，日本、意大利、美国等许多国家相继采用了这种技术建设独轨交通，而日本则是最早重视和发展以独轨交通作为城市交通工具的国家。 三、独轨交通的优、缺点分析 （一）独轨交通的优点： 1.建设工期短，费用低廉，施工简单。 无需向地铁那样大的土方工程，标准轨道可在工厂预测，现场拼装，建造容易；其建设费用远低于地铁，仅为地铁的1/3-1/4，其维修保养费用也较地铁和传统铁路费用低。 2.承担的运量比较大。 城市独轨铁路列车由4-6列车厢构成，列车最大载客量为1626人，每小时可达1-2万人，其运量介于公共汽车与轻轨交通之间。 3.轨道狭窄、结构简单、占用土地少、适应性强。 独轨铁路是在地面用钢筋水泥建起直径1.2-1.5m的圆形支柱，然后在支柱之间架起轨道，轨道据地面高度7-19m.它仅在地面占用支柱基座面积，就能在城市上空开辟一条新的运输线。它可以利用现在城市道路的中央分隔带，或河川上方的空间，架设高空轨道，不必搬迁地面建筑，更不影响地下管线的原有走向。 4.爬坡能力强。 独轨交通的车辆使用橡胶轮胎，可以通过100%的坡道和半径为30m的曲线，但大坡度和半径会降低速度，减少车次并需要加大牵引电动机的功率，因此，为达到正常速度，轨道坡度应在60%以下，曲线半径应在100m以上。 5.运输安全性好。 独轨铁路的车辆和轨道的特殊形式，拥有全程A级路权，没有脱轨的危险。独轨铁道采用高架轨道，与其他交通互不干扰，不受公路拥挤的影响，与行人分开，因此基本不会发生撞车、撞人事故，也能保证正点运行。 6.乘坐舒适。 由于采用橡胶轮胎和空气弹簧转向架的车辆，使振动小，运行平稳；车内装有空调，主题性强，环境宜人，乘坐舒适。 7.便于和旅游观光结合。 列车奔驰于城市上空，乘客可临窗饱览都市风光，为城市旅游开辟新途径，为都市增添立体新景观。 （二）独轨交通的缺点 1.车的两旁没有可站立的路轨，而且离地面有一定的距离，头尾两端的路轨亦很窄，如果出现紧急情况，单轨铁路上的乘客逃生比较困难，疏散和救援难度大。 2.单轨使用的转辙器令车辆有短暂的时间必须悬空，存在出轨的可能。除日本外，单轨的路轨没有大小标准。 3.运能较小。不能与地铁、轻轨接轨。道岔结构复杂、笨重，道岔转换时间较长，车辆走行装置复杂。 4.能耗大。由于走行装置采用橡胶轮，它与混凝土轨面的滚动摩擦阻力比钢轮钢轨大，且有轻度的橡胶粉尘污染。 四、独轨交通在我国城市轨道交通中的应用 独轨交通在我国北京、重庆、西安、深圳等各大城市都有应用，其中北京、重庆的应用最为典型。 (一)独轨交通在北京的应用 北京首都机场三号线航站楼为实现机场航站楼内旅客出行的方便，在航站楼内的捷运系统使用了无人驾驶的摆渡车。这种摆渡车也是独轨车的一种形式，与普通轨道列车的不同在于它实现了无人驾驶，捷运通道只有一对轨道，运行时列车就像上下楼的电梯一样，往返运行。摆渡车的轨道是“工”字型的独轨，列车轮胎是塑胶质的，下方除了两边的大轮胎，中间还有四个一组、共两组的小轮胎。小轮胎是横向放置的，摆渡车运行时，它们就卡在“工”字型轨道两侧的槽内实现导向，而轨道的槽内是信号轨，上方是供电轨，720V的交流电通过导向轮传递给摆渡车后变成600V的直流电，就可以满足摆渡车的牵引。三号航站楼共设置三个车站，站台长度约为60m，可停靠四节车厢，而且由于最大发车时间为3min，所以旅客可以有足够的时间在航站楼内购物休闲。 （二）独轨交通在重庆的应用 我国最具特色的，也是我国第一条跨座式独轨交通系统便是位于重庆的较新线，而重庆又是中国著名的山城，中心区地处两江环抱的狭长半岛，地势起伏不平、地形复杂、道路曲折而狭窄、坡度大、弯道极多，人口密度大，不少专家认为，重庆的地形异常特殊，建地铁几乎不可能，甚至建任何一种轨道交通都非常困难，然而，重庆并未就此放弃建设城市轨道交通系统的梦想，经过漫长的调研，发现高架跨座式单轨交通系统车辆运行噪声小；转弯半径小；爬坡能力强；高架轨道梁占用道路少,此外还具有景观性好、节能降耗等优势，恰好与重庆山多坡陡、道路崎岖、人口密集和发展旅游经济的特点高度契合。较新线全长17.41km,共17个车站，车辆采用具有国际先进水平的ALWEG型跨座式独轨车。重庆独轨转向架为跨座式结构，分为动力转向架和无动力转向架，动力转向架主要有构架、走行轮、导向轮、稳定轮、走行辅助轮、中央悬挂装置、基础制动装置、停放制动装置、基础制动配管、驱动装置、集电装置、内压检测装置、隔音板等组成；无动力转向架没有隔音板，但在转向架端部装有ATPT天线，它的齿轮箱没有输入轴，主要起传递制动力的作用，并取消了牵引电机和联轴节。 重庆独轨除了具有独轨的共同特点还具有自身独特的技术特点： 1.车辆动力性能。 2.车辆结构独特。 3.列车故障运行能力。 4.列车自动保护。 5.先进的信号检测系统。 6.体现以人为本的设计理念。 五、独轨交通存在的问题 1.载客量较少由于跨座式独轨系统的轨道梁结构和承重的限制，运载乘客数与地铁相比较少，从表1可以看出，在列车发车间隔相同的情况下，独轨交通系统的乘客输送量不到地铁B型车的一半。如果按同等运量比较，跨座式独轨系统的每公里造价就会显得略高一些。 2.道岔系统造价高 跨座式单轨交通道岔按其结构和线型可分为关节型道岔和关节可挠型道岔，前者造价近千元，后者2000多万元一套，除了受价格因素限制外，单轨道岔庞大承重基础的建造也是预留冗余独轨道岔慎之又慎的因素。 3.国产化率较低 由于独轨系统在我国首次采用，虽然也在致力于自主研究，但因起步较晚，在技术方面仍需要引进，在重庆轻轨的应用即可看出跨座式独轨车辆的总体国产化率不高，对外国依赖性较强。 4.独轨车辆运营成本和运营线路耗电量高 跨座式的独轨车辆噪声小、爬坡能力强的优点应归功于其独特的走行系统使用了橡胶轮胎，这种轮胎更换周期约为一年，进口轮胎价格昂贵，每只约7000-8000元，每个转向架上有4只走行轮胎，每列共32只，再加上国产化率不高，换轮过程相对复杂、困难、耗时较长等因素，这样算下来，重庆轻轨二号线运营成本将随之增加4000-5000万元。 此外，选线时为了充分发挥独轨车辆爬坡能力强及适应地形地貌特点的思路，会使大坡度的线路增多，这样牵引耗电量会相应增加。根据运营统计，独轨交通系统中，牵引耗电占总耗电55%以上；而轮轨交通系统中，牵引耗电占总耗电50%以上。牵引耗电增加的同时，总耗电量也相对增加。 重庆轻轨2号线通过几年来的运营，积累了不少成功的经验，也为独轨交通在其他城市的推广奠定了良好的基础。通过技术咨询的方式，我们已经为韩国大邱、巴西里约热内卢提供了相关的技术服务。国内也有城市开始建设跨座式独轨交通线路，可以看出，独轨交通系统仍具备一定的发展前景。 六、独轨交通的应用前景 独轨交通的特点，可以很好地解决我国城市化进程中遇到的问题。充分利用独轨交通爬坡能力强、通过半径小、占用土地少、空间适应性强等特点，从而达到不对原有道路进行扩建，还可以降低成本；独轨交通对建筑限界要求相对其他轨道交通来说较低，这就使其在城市交通布局方面具有十分明显的优势，高架方式的轨道交通穿行于城市之间，不可避免地会与城市道路、桥梁等发生立交衔接关系，特别是在下穿城市桥梁或在建筑物之间穿行时，由于其限界低、无道床系统，使得城市立交桥梁的高度、桥梁规模受其影响小，与其相关建筑的设计也会比较灵活；并且通常都是以4-6辆车的编组方式，这样可以方便旅客换乘，提高运输效率，避免拥挤。 独轨交通还可以作为机场轨道交通，可以很好的缓解城市至机场之间的交通，方便往返于机场和城市之间的旅客和行人，也会促进机场和航空公司的发展；独轨交通还可以作为观光旅游线的交通干线及观光点，它既不会破坏景点的景观，有可以满足旅客需求，还可以在建筑上做一番处理来增加景区的景观，吸引更多的游客。 七、结语 一个城市或一条线路选择何种类型的轨道交通方式，需要根据城市发展需要、城市结构特征、客流特征、城市人口和经济的发展等条件，结合城市轨道交通特点，经技术经济分析研究，才能做出正确的结论和决策。根据我国重庆独轨车的运行情况及独轨车环保、污染少等多方面的优点，在我国采用独轨交通不仅符合城市交通发展对中等运量轨道交通的需求，而且在我国建造具有技术上的可行性。发展独轨交通要是设备国产化，采用先进的工艺材料和自动化控制装置，以保证列车运行