中运量跨座式单轨交通工业化建造现状与趋势

中运量跨座式单轨交通工业化建造现状与趋势

刘壮3 周帅I®，方聪1

（1.中国建筑第五工程局有限公司，湖南长沙410004；

2.清华大学土木工程系，北京100084；

3.湖南湘江新区投资集团有限公司，湖南长沙410000）

摘 要:综合对比了大运量地铁和中低运量跨座式、悬挂式单轨交通等不同类型的城市轨道交通，明确了各自的功能定位和技

术、经济指标,对中低运量城市轨道交通在我国二三四线中小城市发展的匹配适用性、市场前景进行了论述。在国家高质量发 展的战略背景下，对以跨座式单轨交通为代表的城市轨道交通工业化建造的必要性、可行性及存在的问题进行了研究分析，对

群钉连接装配式钢-混凝土组合结构新技术进行了介绍，为新制式城市轨道交通的规划建造提供了参考。关键词:城市交通;轨道交通;中低运量;工业化建造

中图分类号:U232 文献标识码：A 文章编号：1673-5781（2020）02-0280-05

1城市轨道交通新制式

1.1大运量城市轨道交通

地铁是典型的大运量城市轨道交通制式，钢轮钢轨，主要 采用地下隧道形式敷设线路（图1）。车辆采用A 型车或者B

型车，车体宽度2. 6-3. 2 m,轴重14-16 t,车辆定员310人,8 节车辆编组定员2 480人,最小发车间隔120 s,高峰小时运量 可达到6万人以上

图1地铁制式城市轨道交通

对于一线大型城市主要线路，客流运输流量大，地铁是不 可替代的轨道交通制式选择。以北京地铁为例，2018年运营 里程合计637 km, 口均客流量1 069万人次，其屮.地铁1号 线，线路全长31 km,每千米日均客流量5. 2万人次，高峰小时

客流量超过10万人次。

地铁的建造成本、运营成本高，建设工地也比较长。由于 主要采用地下隧道的结构形式，并且线路走向与城市中心区域

主要市政道路一致，土建费用大，特别地对于大型的地下车站,

长度在200 m 以上，竖向立体交叉,单个车站的费用超过10亿

元，全线车站、区间费用每千米平均在6亿元以上，个别特殊线 路每千米建造成本超过12亿元。地铁运营平均每千米每年在

1 500万元左右，主要包括人员成本，线路检修人员、列车司机、

车站值班员、安检售检票人员等，平均每千米50人，电力能耗 支出，轨道线路、车站设备、车辆检修、零部件更换等，运营成本 相对较高。

1.2中低运量城市轨道交通

1. 2. 1 跨座式单轨交通

中运量跨座式单轨交通（图2）是一种轨道梁在下,车辆骑 跨在轨道梁上方，车辆走行轮直接作用在轨道梁顶面,两侧导

向轮和稳定轮作用在轨道梁侧面,车辆抱轨运行的一种轨道交 通制式，现有桥跨结构通常为混凝土结构。主要采用B 型车

或者C 型车，4〜6节车辆编组，轴重11-14 t,车辆定员240

人,单向高峰小时客运量可达到3万人次。重庆轨道交通3号

线采用跨座式单轨交通制式，线路全长67 km,每千米最高日 交通量1. 6万人次卩⑷。

跨座式单轨交通的线路轨道系统一般采用桥跨结构形式,

轨道梁既是承重结构，又是走行轨道，梁轨合一。轨道梁恒载 自重较轻，车辆活载占比大，与一般铁路、公路桥梁的车辆活载

占比不超过35%和15%相比，跨座式单轨系统活载占比超过

50%,车辆活载作用下,梁体竖向弯曲挠度大，刚度控制结构设

计、车桥耦合动力学问题突出。同时，跨座式单轨交通车辆为

收稿日期：2020-04-07；修改日期：2020-04-23

基金项目：国家自然科学基金（51708202）；湖南省科技创新计划（2019RS2051,2018JJ3577）.

作者简介:周帅（ 1986—）.男，湖南氏沙人.博士 .博士后.尚级.I ：程师.

280《工程与建设》2020年第34卷第2

期

刘壮，等：中运量跨座式单轨交通工业化建造现状与趋势

橡胶轮胎，走行轮、导向轮、稳定轮环抱轨道梁运行.为缓解橡胶轮胎磨损,降低运营成本，提高运行舒适度，轨道梁线形精度和表面平整精度要求高，通常为毫米级的成桥线形控制精度詁。程中,轨道分段供电实现车辆运行，车辆与地面完全无接触，中低速磁悬浮为短定子直线电机牵引，运行过程中车辆需要从轨道梁两侧刷电运行,因此运行过程中并不是完全地与地面设施无接触。

图2跨座式单轨交通

1.2.2悬挂式单轨交通

低运量悬挂式单轨交通（图3）是一种刚性轨道梁在上，车辆转向架走行在轨道梁内部，车体与转向架通过连接轴悬吊在轨道梁下方的一种轨道交通制式，通常桥墩、轨道梁、牛腿等桥跨结构组成部分均为工厂预制钢结构，可实现现场快速装配化施工。主要采用C型车，车辆定员100-150人,2〜4节编组,轴重6.5t,单向高峰小时客运量1万人次左右,属于小运量轨道交通系统。

图3悬挂式单轨交通

悬挂式单轨交通与跨座式单轨交通同属于单轨交通系统.以轨道梁为分界线,跨座式单轨交通车辆骑跨在轨道梁上方,而悬挂式单轨交通车辆则悬吊于轨道梁下方。在同一下部净空要求下，悬挂式单轨的结构高度要高于跨座式单轨。悬挂式单轨交通车辆轴重、运输能力明显低于跨座式单轨交通，每千米建造运营成本也成比例降低。同时，悬挂式单轨车辆转向架走行在C型轨道梁内部，可不受冰雪天气等外部因素影响，实现全天候的运行。

1.2.3中低速磁悬浮交通

中低速磁悬浮交通（图4）,是相对于高速磁悬浮而言的一种交通制式,两者都是基于电磁悬浮原理实现车辆的竖向支撑和导向，运行过程中，中低速磁悬浮车辆与地面F轨道之间始终保持着8~12mm的悬浮间隙,通过直线电机实现车辆运行的牵引；不同的是，高速磁悬浮为长定子直线电机牵引.运行过

图4中低速磁悬浮交通

运行过程中，中低速磁悬浮车辆与地面轨道并无轮轨接触，没有集中的轴重荷载,而是表现为电磁悬浮的竖向反作用力，车辆活载可根据悬浮架的分布位置按均布荷载处理，一般采用B型车或者C型车，根据不同的车辆编组,可实现单向高峰小时客运量2万人次。由于运行车辆与轨道之间为毫米级的间隙，要求线路轨道结构刚度大，活载作用下挠曲变形小，静活载作用下竖向挠跨比按1/4000控制,下部土建工程费用相对较高。

1.2.4现代有轨电车交通

现代有轨电车交通（图5）,是一种地面敷设轨道供车辆走行的一种轨道交通制式，建造成本低，运输能力小，主要采用C 型车,单向高峰小时客运量1万人次以下。20世纪初，有轨电车风靡全球，后来随着汽车的兴起,有轨电车因为需要和行人、汽车争抢地面资源，逐步被市场淘汰，以美国为例，有轨电车从高峰期的8000km逐步拆除直至目前只有少数几条线路在运行。进入到21世纪以来，现在有轨电车在我国一些新区、工业园区等特定的线路上又逐步应用起来，由于建造、运营成本低，未来应有一定的市场应用范围，但路权问题始终是制约其推广应用的瓶颈,而如果采用高架线路，建造成本又将显著增加,性价比将会迅速降低。

图5现代有轨电车交通

《工程与建设》2020年第3，1巻第2期

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