跨座式單軌系統技術交通論文范文

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摘要：與普通城軌交通相比，跨座式單軌交通的特殊性主要體現在車輛、軌道梁和道岔系統這三個方面，文章詳細闡述了跨座式單軌交通系統的三大關鍵技術特點，并對其在國內外的應用現狀進行分析研究，為從事相關技術工作的人員提供參考。

關鍵詞：跨座式單軌交通；車輛；轉向架；軌道梁；道岔；應用

1跨座式單軌交通的主要特點及適應性

隨著我國城市及城鎮化進程的持續快速發展，交通問題日益突出，交通擁堵不僅帶來環境污染、能源浪費，且嚴重影響到居民的日常出行。同時由于地面資源越來越稀缺和緊張，使得采用立體化的快速軌道交通來解決日益嚴重的城市軌道交通問題成為一種城市軌道交通發展的趨勢。跨座式單軌交通是一種列車在高架專用軌道梁上行駛的中運量城軌交通系統，不受地面交通堵塞的影響，具有地形地貌適應能力強、噪聲低、節能環保性好、景觀效果好、建設周期短、投資成本適中等獨特Vol.42No.4Jul.20th，2019特點和諸多優勢，除了特別適應于風景區和旅游城市的旅游觀光線，還可作為中小城市的主要軌道交通干線和連接城市中心與郊區的大城市軌道交通的重要補充線，近年來愈發得到市場的青睞[1-3]。正因如此，跨座式單軌交通在中國、日本、韓國、美國、澳大利亞、新加坡、沙特等國家均有大量的應用和成熟運營線路，而且越來越多的城市正在規劃建設單軌交通線路，例如孟買、圣保羅、蚌埠、蕪湖、柳州、西安等。跨座式單軌交通與普通城軌交通相比，具有一定的特殊性，這種特殊性主要體現在車輛、軌道梁和道岔系統三個方面，成為跨座式單軌系統的三大關鍵技術[4]。

2跨座式單軌車輛技術

2.1概述

與地鐵車輛一樣，跨座式單軌車輛系統也由車體、轉向架、牽引系統、制動系統、輔助電氣系統、PIS系統、TCMS系統、空調系統等部件組成。跨座式單軌車輛采用獨特的騎跨式轉向架結構支撐車體在軌道梁上運行，融合了傳統城軌鐵路列車和重型汽車的相關技術，具有不同于其他軌道列車鋼輪雙軌運行的顯著特點。目前具備跨座式單軌車輛技術開發能力的主要國內外廠家有日立、龐巴迪、斯谷米、中車長客、中車四方、中車株機、通號軌道車輛、比亞迪等，各廠家所研制開發的車型亦各有特點。表1為國內外主流跨座式單軌生產廠家現有車型及其主要技術特征的對比。由表1可見，目前跨座式單軌車輛主要有兩種型式，一種是以日立為代表的雙軸“高”地板車型，另一種是以斯谷米、龐巴迪為代表的單軸“中、低”地板車型，但各大主機廠的車輛具有各自的特色和優勢。例如雙軸“高”地板車型具有軸重小、內飾地板平整、車內視野開闊等優勢，但會導致車輛重心偏高等不足；而單軸“中、低”地板車型具有曲線通過性好、重心低等優勢，同時也帶來了軸重大、車輛室內通透性稍差的不足。

2.2跨座式單軌車輛轉向架

跨座式單軌車輛轉向架是跨座式單軌車輛最為核心的部件，也是最能體現跨座式單軌交通系統的運行特點，及其與其他軌道車輛的主要區別所在。因此跨座式單軌車輛轉向架作為跨座式單軌車輛的核心關鍵技術，亦可稱為跨座式單軌系統的三大關鍵技術之一。跨座式單軌車輛轉向架除在軌道上部設有走行輪外，其兩側下垂部分還設有導向輪和穩定輪夾行于軌道兩側，以保證車輛沿軌道安全平穩行駛。走行輪采用具有較高側偏剛度的軌道交通專用充氣橡膠輪胎，以軌道上表面為走行面，起承載、傳遞牽引力、制動力和緩沖車輛垂向振動的作用；導向輪、穩定輪內充壓縮空氣，車輛運行時，導向輪與穩定輪騎跨在軌道梁上緊緊“抱住”軌道，以軌道側面為走行面，起到緩沖車輛橫向振動的作用，其中導向輪在過彎道時起導向作用，穩定輪是在車輛受到離心力、風力的時候起穩定作用。目前，跨座式單軌車輛轉向架主要有單軸和雙軸轉向架兩種成熟的結構型式，但各主機廠的轉向架根據自身的設計理念和研發水平有各自的特點。圖1列舉了4種典型的轉向架總成結構型式。

3跨座式單軌軌道梁技術

跨座式單軌軌道梁既是承載列車載荷和車輛運行導向的結構，承受較大的垂向和扭轉載荷；同時也是供電、信號、通信等纜線的載體，要求設計、制作和安裝精度高，并且需具備足夠的安全度、可靠性和耐久性，是跨座式單軌交通系統的關鍵技術之一。跨座式單軌軌道梁多以預制混凝土梁為主，特殊地段也有采用現澆混凝土梁、預制鋼梁、多跨連續梁等結構形式。梁與梁之間的接縫通常采用指形板，其類型取決于相鄰梁的類別和布置形式。軌道梁斷面形式應與所選車型相匹配，結構斷面形式和尺寸主要由車輛類型和其限界決定的，目前國內外跨座式單軌交通系統采用的斷面形式主要為矩形斷面和I型斷面，具體的斷面形式和基準寬度取決于供電接觸軌與轉向架型式的布置要求，軌道梁高度取決于結構受力和車輛限界要求。龐巴迪、比亞迪的單軸轉向架車型采用的是寬度為690mm、700mm的矩形斷面軌道梁，斷面形式如圖2所示；通號軌道車輛、中車株機的雙軸轉向架車型采用寬度為800mm的I型斷面軌道梁，斷面形式如圖3（a）所示；日立、中車長客、中車四方的雙軸轉向架車型采用的是寬度為850mm的I型斷面軌道梁，斷面形式如圖3（b）所示。

4跨座式單軌道岔技術

跨座式單軌道岔是跨座式單軌交通系統中用于實現列車轉線、調車需求的一種特殊的機電設備，主要使用場景為雙線折返、運行區間渡線、運行區間避讓、出入運行線和車場線等。跨座式單軌道岔根據結構型式不同，單軌道岔可以分為關節型和整體型兩種，關節型又可細分為關節型（不可撓）和關節可撓型；整體型又可細分為平移型、換梁型和樞軸型。根據實際運營場景需要，關節型道岔又分為單開、對開、三開、五開、單渡線、雙渡線、交叉渡線等型式，關節可撓型道岔又分為單開、對開、單渡線、雙渡線、交叉渡線等型式。

4.1關節型道岔

關節型（不可撓）道岔的梁體由數節鋼制軌道梁鉸接組成，由臺車支撐，采用電力等動力驅動，道岔梁一端固定，轉轍時道岔梁整體移動并使道岔梁的活動端與另一條線路軌道梁銜接形成岔道，轉換列車行駛路線。關節型道岔轉轍后道岔梁縱向呈折線狀。關節可撓型道岔的梁體由數節鋼制軌道梁鉸接組成，由臺車支撐，其梁兩側裝有導向面板和穩定面板，轉轍時道岔梁一端固定，梁整體移動并使梁的活動端與另一條線路軌道梁銜接形成岔道，轉換列車行駛路線，轉轍時撓曲裝置在撓曲電機驅動下，將導向面板和穩定面板撓曲成設定的曲線面，能使列車以較高的速度平穩地通過道岔。道岔梁呈直線時，側面的導向面板和穩定面板恢復成直線狀。

4.2整體型道岔

平移型道岔的梁體通常由直梁和曲梁組成，道岔鎖定時，道岔梁體相對于軌道梁固定，列車在其上方通過，當列車需要轉線時，道岔的鎖定裝置先進行解鎖，解鎖到位后，道岔梁在驅動裝置的驅動下，沿著與直梁成90°方向直線移動，形成過渡線與相鄰軌道梁對接，鎖定裝置鎖定到位后，完成道岔轉轍[5]。換梁型道岔由兩根道岔梁構成，道岔梁可以由直梁和曲梁或曲梁和曲梁組成，梁間通過連桿連接，由臺車支撐，轉轍時道岔梁以各自的轉軸為回轉中心，通過驅動裝置使道岔梁整體轉動，完成道岔梁的替換，實現與相鄰線路的軌道梁連接，從而改變車輛行駛線路。根據列車側向通過時對過岔速度和舒適度要求，可設置不同曲線半徑的道岔，并可根據舒適度要求設置緩和曲線。形狀分別對應各自線路所需的線形，道岔曲梁導向面、穩定面按照所需圓曲線由機械加工而成，線形流暢。樞軸型道岔由一根道岔直梁構成，由臺車支撐，轉轍時道岔梁以一端為回轉中心，通過驅動裝置使道岔梁整體轉動，以折線方式實現與相鄰線路的軌道梁連接，從而改變車輛行駛線路。表2針對跨座式單軌關節型及整體型道岔類型的優缺點進行了研究分析，同時對兩種道岔類型在國內外主要工程運營線上的應用情況進行了說明。

5跨座式單軌交通其他重要技術

1）供電系統：目前跨座式單軌車輛主要有DC1500V和DC750V兩種供電制式，供電接觸軌設置在軌道梁側面，通常為剛性接觸懸掛方式，并且列車運行時車輛完全將其包住。針對中運量的跨座式單軌車型，隨著大功率IGBT、熔斷器等電子器件技術的發展與規模化，考慮列車牽引性能、線路擴展性、電氣安全、供電系統綜合工程成本等因素，DC1500V供電制式將會更具優勢。2）電氣信號系統：跨座式單軌交通電氣信號系統通常采用基于TD環線的ATC系統或CBTC系統。基于TD環線的ATC系統為國外引進技術，國內開發的CBTC系統可滿足國產化技術要求。

6結束語

跨座式單軌交通以其獨有特點和諸多優勢，在國內外得到了快速發展和大量應用，近年來越來越受到市場的青睞，成為城市軌道交通選擇的一種重要交通制式，因此，對其關鍵技術的分析和研究十分必要。本文針對跨座式單軌交通系統三大關鍵技術進行了系統深入的介紹，同時對其國內外應用情況進了客觀的研究分析，可為從事相關技術工作的人員在車輛開發和研制、系統選擇等過程中提供參考。

參考文獻：

[1]王省茜.跨座式單軌鐵路的特點及其應用前景[J].中國鐵道科學，2004，25（1）：132-136.

[2]武農，雷慧鋒，郭鍇.跨座式單軌作為中等規模城市軌道交通模式的適應性分析[J].隧道建設，2015，35（7）：623-628.

[3]宮文平．跨座式單軌車輛特點及國內外應用情況[J]．國外鐵道車輛，2013，50（1）：5-7．

[4]雷慧鋒，劉永鋒.跨座式軌道交通建設中的關鍵技術[J].鐵道標準設計，2001，21（1）：1-4.

[5]仲建華，杜子學，何希和.跨座式單軌交通車輛道岔結構及分析[M].北京：人民交通出版社，2013.

作者：閭志明 單位：通號軌道車輛有限公司