跨座式单轨交通的认识误区分析及发展展望

跨座式单轨交通的认识误区分析及发展展望

? 跨座式单轨交通的认识误区分析及发展展望跨座式单轨交通的认识误区分析及发展展望郭锴，武农(中铁工程设计咨询集团有限公司，北京100055) 摘要:跨座式单轨是一种优良的中运量轨道交通系统制式，具有环保性能好、景观效果好、地形适应能力强、投资低、建设周期短、占地少等优点，也存在冰雪天气适应能力差、牵引能耗高的缺点，部分人士对跨座式单轨在橡胶粉尘、疏散救援、运营安全、运营成本、适应范围、景观影响和土地开发等方面存在认识误区。对上述缺点及认识误区一一进行释疑，并分析跨座式单轨未获广泛推广的原因，进一步针对我国城市轨道交通发展现状、存在问题、国家政策导向进行分析，提出随着城市轨道交通发展阶段的转变，应消除对跨座式单轨的认识误区，在其适应范围内大力推广，促进我国城市轨道交通的可持续发展。关键词:跨座式单轨;轨道交通;缺点;认识误区跨座式单轨交通系统是一种优良的中运量轨道交通系统，具有环保性能优异、景观效果好、地形地貌适应能力强、建设周期短、投资低等优点，在我国重庆得以成功运用，目前运营良好。目前国内一些城市正在规划建设跨座式单轨，国际上一些主要的跨座式单轨系统供应商和国内轨道交通研究设

计单位、装备制造企业也在积极推动国产化、自主化和技术

创新工作。同时，也有部分人士认为跨座式单轨存在运营成本高、高架线路影响景观等缺点，不宜大力推广，对此存在学术争议。笔者认为，部分学术观点不无道理，跨座式单轨有其适应范围，不必过分夸大，但也存在着一些认识误区。目前，国内已有很多文献阐述了跨座式单轨的优点，本文不再重复，而是着重对跨座式单轨的缺点及认识误区进行分析，并进一步说明未获广泛推广的原因，最后，针对我国城市轨道交通存在问题、发展阶段的转变及国家政策导向，提出了消除对跨座式单轨的认识误区，在其适应范围内大力发展的建议。1跨座式单轨的缺点跨座式单轨与其他轨道交通一个显著的不同就是采用了橡胶轮胎，因此使它具备了噪声低、振动小、爬坡能力大、转弯半径小等突出优点，也决定了它具有如下主要缺点。1.1对冰雪天气适应性差橡胶轮胎对冰雪天气适应性略差，轨道梁上的冰雪容易导致列车打滑，日本单轨主要应用于中低纬度地区，也曾出现在极个别的恶劣天气下列车限速、晚点，甚至部分停运的情况［1］。单轨有在车头安装除雪刷、撒沙、喷洒融雪剂等除冰雪措施(图1)，具有一定的除冰雪效果，也有在轨道梁上安装伴热带、加热电缆、防雪涂层等技术方案(图2)，采取这些措施会增加除雪效果［2］，当然也会增加建设成本和运营成本。图1列车除雪装置图2伴热带、加热电缆和防雪涂层试验1.2列车牵引能耗高跨座式单轨由于采用橡胶轮胎，提

高了粘着系数，在获得了大爬坡能力、小转弯半径、低噪声振动优势的同时，也增加了列车的牵引能耗。根据理论计算，在相同的线路条件下，重庆单轨较B型车能耗指标(kWh/人·km)高28%，庞巴迪单轨由于采用永磁电机和轻量化车体，能耗较重庆单轨能耗低。根据重庆市轨道交通1号线(地铁6辆B型车编组)、3号线(单轨6辆编组)的数据对比，由于线路条件及满载率不同，实际牵引能耗指标(kWh/人·km)单轨较B型车高39%。但轨道交通能耗不能仅考虑牵引能耗，还应考察辅助能耗，地下线路的环控通风能耗远大于高架线路，根据对重庆、广州等地地铁的调研，地下站辅助能耗为6 500～7 000 kWh/站·d，而高架站辅助能耗约为3 800 kWh/站·d，地下线辅助能耗较高架线约高71%。根据对某特大城市各条地铁线路能耗统计数据，辅助能耗占总能耗的50%～72%。综合考虑牵引能耗和辅助能耗的运营总能耗指标，以高架为主的跨座式单轨总能耗低于以地下为主的B型车，重庆单轨(3号线)综合能耗指标(kWh/万人·km)较地铁(1号线)低42%［3］。由此可见，跨座式单轨采用橡胶轮胎虽然增加了牵引能耗，但由于大量采用高架敷设方式，其辅助能耗远较地铁低，运营总能耗仍大大低于地铁或地下敷设为主的“轻轨”。因此，本项缺点只说对了一半，或者说不够全面。2对跨座式单轨交通的认识误区 2.1“产生橡胶粉尘污染”橡胶粉尘是目前对跨座式单轨最多的质疑。跨座

式单轨采用橡胶轮胎运行，的确会产生橡胶轮胎的磨耗，但是否会形成污染值得商榷。根据研究，列车运行时橡胶轮胎磨耗形成的橡胶颗粒硬度和容重较大，无法形成飘散型可吸收颗粒物［4］，迄今为止，没有任何一项研究资料表明橡胶轮胎颗粒成为雾霾的污染来源。如图3所示，通过对重庆跨座式单轨2、3号线全天运行环境PM2.5监测，同时与当天的PM2.5空气质量指数进行跟踪记录，取77个样本，未发现橡胶轮胎对环境污染有影响［5］。图3重庆单轨橡胶粉尘测试现场照片根据2015年4月1日环保部公布的北京等9个城市的大气颗粒物源解析工作结果，“机动车尾气、工业生产、燃煤、扬尘等是当前我国大部分城市环境空气中颗粒物的主要污染来源，占85%～90%［6］。”跨座式单轨与城市机动车驱动方式相同，如果说道路交通产生的轮胎磨耗粉尘不会形成大气污染，那么单轨交通也不会产生粉尘污染。2.2“疏散救援困难”早期的跨座式单轨未设置疏散通道，遇到紧急情况下，可采用横向救援、纵向救援和垂向救援等多种救援方式。救援方式如图4所示。图4跨座式单轨的早期救援方式由图4可见，上述救援方式存在一定不足，在国外，如西雅图单轨、新加坡圣淘沙单轨曾经发生单轨救援不够及时影响疏散效率的情况。近年来，随着设计理念的更新和技术的提高，跨座式单轨也可在2条轨道梁之间设置疏散通道，并兼做检修通道和电缆托架。如重庆3

号线、拉斯维加斯单轨(图5)和巴西圣保罗单轨都设置了疏散通道，因此跨座式单轨的疏散救援不再成为问题，而且高架线路疏散救援效率远优于地下线路。拉斯维加斯单轨救援疏散通道如图5所示。图5拉斯维加斯单轨救援疏散通道2.3“只有一根轨道，运营不安全”跨座式单轨虽然采用一根轨道梁，但整个列车是骑跨在轨道梁上，列车较地铁更难脱轨，桥梁荷载计算要考虑各种作用力及其组合作用，因此列车运行是安全的。自20世纪60年代以来，跨座式单轨在全球安全运营已超过50年，经历了地震(如日本大阪单轨经历的阪神大地震)、海啸、台风的考验，未发生乘客人身死亡事故。重庆跨座式单轨也安全运营超过10年，因此跨座式单轨的运营安全是经过实践验证的。 2.4“运营成本高”相对于钢轮钢轨的高架轻轨，同种敷设方式情况下，跨座式单轨运营成本的确略高，主要是增加了牵引能耗和橡胶轮胎更换费用。如前所述，跨座式单轨牵引能耗较地铁B 型车高28%，走行轮需在18万～26万km更换，导向轮和稳定轮需50万km更换［7］，而钢轮钢轨一般在80万～100万km才进行轮对更换，根据统计资料，单轨车辆维修成本较钢轮钢轨轻轨高5%～10%。但由于环保和景观的原因，目前已经不可能在城市中心城区建设高架的钢轮钢轨系统，而跨座式单轨则可以大量采用高架方式。跨座式单轨相对于地下敷设为主的“轻轨”，由于环控通风等辅助能耗低、机