跨座式单轨交通简介

1、跨座式单轨交通系统简介跨座式单轨交通简介组员：郭太宇周 延张 杰李彦君目录第一章 跨座式单轨铁路1第二章 跨座式单轨交通的特点2第三章 重庆跨座式单轨交通系统实例讲解2工程简介2主要技术标准3转向架3轨道梁桥系统4道岔6供电接触网6再生制动吸收装置7控制中心及车辆段7信号7参考文献8第一章 跨座式单轨铁路跨座式单轨铁路（Straddle-beam Monorail），就是通过单根轨道梁来支承、稳定和导向，车体骑跨在轨道梁上运行的铁路。它能有效利用城市道路空间，爬坡和曲线通过能力强，噪声和景观影响小，是一种独特的中等运量城市轨道交通系统。单轨铁路通常为高架，高架单轨具有成本低、工期短的优点。而相

2、对于高架的钢轨地铁而言，高架单轨占地少、污染小、能有效利用道路中央隔离带，适于建筑物密度大的狭窄街区的优点。此外，单轨列车和轨道容易检查和维修养护。因而单轨不失为大城市客流中等的交通线路和中等城市主要交通线路的较好选择。特别是在地形条件复杂，利用其他交通工具比较困难的情况下，能体现其优越性。单轨铁路按照走行模式和结构，主要分成两类悬挂式单轨和跨坐式单轨。悬挂式单轨铁路（也称空中轨道列车）的列车悬挂在轨道之下。另一种较为常见的是跨座式单轨铁路，列车跨座在路轨之上，两旁盖过路轨。跨座式单轨铁路的起源，最早可以追溯到第二次科技革命，但真正达到实用还是在二战以后，相关机电技术成熟的前提下。1953年，

3、瑞典工业巨头Axel Lennart Wenner-Gren在德国科隆创立了一家名叫ALWEG-Forschung, GmbH的子公司（ALWEG正是Axel Lennart WEnner-Gren姓名的缩写），从事跨座式单轨的设计，1957年建成科隆-菲林根试验线。开通于1959年的加州迪斯尼单轨线（Disneyland Monorail System）、开通于1962年的西雅图中央线（Seattle Center Monorail），都是ALWEG的早期作品，这两条线路至今仍在运营。应用跨座式单轨铁路最多的国家是日本。1964 年,日本东京修建了从市中心到羽田机场的跨座式单轨铁路,全线实现

4、计算机集中高度控制。该线成为旅客出入羽田机场的重要通道。后来,日本又建了大阪线、北九州线等跨座式单轨铁路。另外,法国、美国、澳大利亚和英国也都修建了自己的跨座式单轨铁路（图1-1）。图1-1 澳大利亚跨座式单轨铁路第二章 跨座式单轨交通的特点跨座式单轨交通具有噪音低、爬坡能力强、转弯半径小、快速便捷、占地少、造价低、利于环境保护等优点,是现代化城市快速轨道立体交通的一种新形式。但跨座式轻轨也有缺点,能耗大、运能小, 且无法与常规的地铁、轻轨接轨。 跨座式单轨交通系统由线路、车辆系统、机电设备、车辆段及综合维修基地等部分组成,其单轨铁路轨道梁既是承重的桥梁结构,又是支承和导向的轨道;车辆采用橡胶

5、轮胎,通过安装在转向架两侧的导向轮和稳定轮来导向和稳定车体。构造上的特点使得其走行机理、轮轨关系都与常规地铁、轻轨有很大差别。技术上的特点主要体现在车辆的转向架、轨道梁和线路道岔三方面,走行机理完全不同于钢轮钢轨系统,轨道梁承受较大的扭转荷载。第三章 重庆跨座式单轨交通系统实例讲解工程简介 重庆是山城,为丘陵地理特点,故选择噪声低、爬坡能力强、转变半径小的跨座式单轨交通系统, 这在我国尚属首次。重庆市轻轨工程东起重庆市区商业中心较场口,西至大渡口区钢铁基地新山村,途经临江门、大溪沟、牛角沱、李子坝、大坪、杨家坪等地段,全线长17. 54 km ,共设17 座车站。全线分两期建设实施,其中一期工

6、程由较场口至大堰村长13. 98 km ,14 座车站,2 座变电站,6 座牵引变电站,一座车场,一座控制中心,初期配车84 辆,建设工期为4 年半。全线建成后可达到高峰小时运送3 万人次的客运能力,初期年客运量1. 5 亿人次,远期年客运量3 亿人次。线路分左右线双向行驶。高架轨道梁桥贯穿全线,高架桥占83. 2 %。工程总投资45 亿元左右,每公里造价约为2. 2 亿元。于2000 年开工建设,计划2004 年6 月建成通车（见图2-1）。图2-1 重庆跨座式单轨主要技术标准      由于我国目前尚没有跨座式单轨的设计规范和标准,针对重庆

7、轻轨工程,借鉴日本规范单轨构造设计指南,并参考我国公路、铁路桥规、地下铁道设计规范,结合重庆轻轨工程的具体特点,重庆市轨道交通总公司专门制定了详细具体的设计技术要求和技术标准。(1) 线路性质:城市快速轨道交通线,正线数目为双线。(2) 行车速度:列车最高运行速度80 km/ h ,曲线段根据曲线半径限速行驶。(3) 设计荷载轴重:110 kN (车辆设计荷载图示见2-2) (4) 平曲线最小半径:正线100 m ,车站300 m , 车辆段及道岔附带曲线50 m。(5) 纵断面最大坡度:正线6 % ,地下车站5 % , 高架车站0 %。(6) 曲线超高:正线圆曲线上设不大于12 %的超高率,

8、允许欠超高率5 % ,允许过超高率3 % ,超高过渡在缓和曲线范围内完成。(7) 桥下净空:跨越城市一般路段不小于5. 2 m ,大件路段一般不小于7 m。(8) 双线线间距:直线段3. 7 m ,曲线段根据曲线半径及行车速度计算进行加宽。(9) 建筑限界:区间直线段单线建筑限界宽度3. 87 m , 轨顶面以上4. 0 m ; 双线桥梁限界宽度为7. 57 m , 高度为轨顶面以上4. 0 m 。(10) 标准轨道形式:采用预制钢筋混凝土轨道梁,断面尺寸为1. 5 m(高) ×0. 85 m(宽) (11) 标准预制PC 轨道梁跨度:平面曲线半径大于700 m 时采用22 m 跨;

9、平面曲线半径小于等于700 m 时采用20 m 跨。(12) 支座及伸缩缝:采用特殊设计的跨座式单轨专用铸钢拉力支座和指形板伸缩缝。图2-2 跨座式单轨车辆设计荷载图示转向架跨座式单轨列车的重心在轨道梁上方, 运行时车辆跨坐在轨道梁上。跨座式单轨列车主要是转向架结构和所依据的力学原理与普通铁路列车不同。两个走行轮之间仅为400mm , 属“ 随遇不稳定” 模式。因此, 跨座式转向架需要设置2个稳轮从侧面抱住轨道梁, 由此产生一个附加横向力，从而形成一个附加反力将“ 随遇不稳定” 结构转变“ 随遇稳定” 结构, 以车辆的稳定性。跨座式转向架的另一特点是,走行轮由橡胶轮胎取代铁道车辆的钢制车轮，由

10、4个导向从侧面抱住轨道梁, 实现铁道车辆车轮踏面斜度的自动对中导向作用。稳定轮和导向轮也使用橡胶轮胎, 每个转向架共使用10个橡胶轮胎。为了防止车轮失气, 走行轮、导向轮、稳定轮都分别备有辅助车轮。为了保证安全, 走行轮设内压检测装置, 每个轮胎设置1个内部装有压力检测开关的压力表, 将该压力开关的电路并联连接, 并且引至滑环上。导向轮和稳定轮的失气检测由设置在车辆段轨道梁侧面的装置完成。重庆单轨列车4辆编组, 两端车前端转向架为无动力转向架（见图2-3）其余为动力转向架。由于速度发电机、受流装置、接地装置等安不同, 各转向架都各不相同。图2-3 无动力转向架轨道梁桥系统  

11、;PC 轨道梁既是承载的梁,又是轻轨列车运行的轨道;既要满足结构承载要求,又要在制造和架设过程中按照线路设计要求形成轨道线形。轨道梁作为轻轨车辆的走行轨道,直接关系到列车运行时的安全及平稳,因此对其设计精度及制造精度要求非常高。轨道梁的设计必须要确保轨道的整体线型要求以及较高的结构强度、刚度、竖向挠度、横向抗扭转变形要求。另外,轨道梁的设计不仅要考虑牵引供变电、接触网、通信信号控制、避雷器、自动监控、综合接地等电气设施装置的要求,同时要考虑敷设于轨道梁体上的电缆、内部管道等附属物的接口安装和维护条件,以及支座、伸缩缝等的安装。各种复杂的接口关系和高精度要求导致了设计的高难度。 传统的轨道梁与墩

12、的施工工序为“先墩后梁” , 重庆轻轨较新线工程在世界单轨建造史上开创了“墩梁并举”的施工先例（见图2-3）, 无疑也增大了确保盖梁施工精度的难度。全线采用架桥机架梁进行桥墩构造设计, 桥墩结构计算考虑架桥机单线架梁工况进行控制检算。建筑材料的选用除考虑根据结构本身强度和刚度需要外, 还考虑了结构的耐久性要求。  标准跨度轨道采用预制预应力钢筋混凝土结构(PC 梁),其跨中的标准断面尺寸(图2-4) 设为1. 5 m(高) ×0. 85 m(宽) 。两片轨道梁之间的梁缝宽度采用30 mm , 梁缝中心至支座中心的距离采用400 mm 。两片梁缝之间通过安装指形板进

13、行连接,以满足伸缩要求。标准预制轨道梁均采用跨座式轻轨专用PC 轨道梁铸钢支座,按使用要求并兼顾标准化生产,分别按曲线半径100 m 、500 m 及直线共分3 种类型。各类支座均有固定支座和活动支座之分。轨道梁在两侧中部设有刚性滑触式导电轨,在梁内两顶角处设有信号系统ARP/ TD 感应环线,梁体底部设有供电和通信、信号系统电缆托架,梁下托架在桥墩处设支架绕过支座。图2-4 重庆跨座式单轨桥梁图2-5 标准跨度轨道横截面图道岔跨座式单轨道岔是一种特殊结构的道岔。单轨道岔由4节或5节箱型钢梁连接组成, 采用电力驱动, 使道岔梁整体转辙, 与轨道梁或道岔梁对位而形成岔道,以完成车辆行驶线路的转线

14、需要。单轨道岔分为关节型道岔和可挠型道岔两种型式。供电接触网重庆轻轨较新线工程供电接触网采用轨道梁侧面刚性接触悬挂方式, 电压等级为直流1500V 。接触悬挂位于3 4 梁中部并被车体完全包络, 顺线路方向呈“ 之” 字形布置, 以实现对受电弓均匀磨擦, 每个伸缩单元设置中心锚结和伸缩接头, 实现对汇流排由于温度变化而引起的伸缩的补偿, 使汇流排在每个支持点处可自由滑动。其主要组成部分为绝缘子、 型汇流排、汇流排线夹和接触线等, 以及隔离开关、避雷器和直流馈线电缆、回流电缆等辅助设施。跨座式单轨交通接触网是无备用供电设施, 必须保证其良好的性能和弓网关系, 它对设备制造精度、安装精度要求高。接

15、触网载流量能够满足远期高峰小时一个牵引变电所解列, 由相邻牵引变电所越区供电时列车正常运行的要求。在高架或地面牵引变电所馈电线上网隔离开关附近设置避雷器, 以防止雷电波侵人变电所。当列车在车站、维修基地停靠时, 车体通过车体接地板接地, 形成保护回路。接地板材质采用不锈钢, 以钢支架固定。接地板通过电缆与车站综合接地网相连, 使车体可靠接地, 接地电阻不大于5 , 可保证人员及运营安全。再生制动吸收装置为使单轨列车轻量化, 重庆轻轨较新线率先在全国地铁系统中使用了再生制动地面吸收装置。吸收装置分别放置在各牵引降压变电所内, 分户内型和户外型两种。装置由斩波控制系统、吸收电阻柜、滤波器和电动隔离

16、开关四大部分组成, 吸收装置可以使整个路段上实现电制动时多余能量的回馈吸收。吸收装置在车辆处于启动、加速、惰行、停站或线网无车辆运行时, 不投入工作。吸收装置采用四相斩波调阻系统, 每相功率器件采用3300V/1200A IGBT。系统控制采用双微机控制方式, 上位机为管理机, 由一台5 位控制机组成, 下位控制机, 由一台32位单片机构成。系统具有过压、过流、过载、过热、短路、接地、欠压安全操作等保护, 设备通信采用标准通信接口与变电所综合自动化系统接口。控制中心及车辆段重庆轻轨较新线一期工程在大坪站附近设控制中心一处, 集列车运行指挥（初期信号为CTC, 近、远期为ATS、电力监控(SCA

17、DA)、防灾报警(FAS)与设备监控(BAS)、自动售检票(AFC)和通信等系统的中央设备于一体, 以实现各系统的监控和调度指挥, 协调完成安全、快速舒适运送乘客的任务。在大堰村站南侧设车辆段及综合基地一处, 车辆段及综合基地由车辆段综合维修中心、材料总库四个部分组成, 是本线各系统（包括车辆在内的各项设备、设施的维修保养和材料、器材的管理供应）以及对该系统员工进行技术培训的综合性生产基地和培训中心。车辆段及综合维修基地经两条出入线分别与动物园站西端的左右线相连, 占地面积为9.7569万m2 , 总建筑面积为5.6 万m2 。车辆段设7 条停车线, 停车库线长204m, 设试车线一条, 长700m。信号重庆轻轨较新线一期工程采用由列车自动防护（ATP 及列车位置检测(TD)子系统、调度集中(CTC) 子系统和正线及车辆段联锁系统(CBI)构成的信号系统。跨座式单轨交通系统ATP/TD环线设置和列车定位的实现方式, 与传统的钢轮钢轨运输系统是不相同的, 它采用了在轨道梁上敷设电缆环线的方式, 并利用环线的交叉配置实现列车定位。轨道电路的长度是根据运行线路要素、车辆牵