漫谈单轨交通系统

漫谈城市轨道交通的“空轨”系统
城市轨道交通的诞生和发展已有一百多年的历史，但重视和大规模修建城市轨道交通系统则是在1970年代以后。

1994年4月，在新加坡召开的国际市长会议提出，城市轨道交通是现代化城市的标志。

人类社会已进入21世纪，可持续发展的理念深入人心，中国的城市化进程也将进入加速发展期。

优先发展以轨道交通为骨干的城市公共交通，已成为世界各国的共识。

回顾20世纪城市交通的历程：有轨电车从大发展到大拆除；然后汽车登上历史舞台，逐渐成为城市交通主角；到20世纪末，以地铁和轻轨为代表的现代城市轨道交通又恢复它的主导地位。

这是个螺旋式的上升过程。

法国人帕斯卡尔（B.Pascal）于1662年在巴黎首创无轨电车，它有固定的路线和班次，城市公共交通从此诞生。

世界上第一条有轨公共马车线于1827年出现在纽约百老汇大街上。

1853年，法国工程师卢巴（E.Loubat）将它进入巴黎，它比无轨电车更有效、舒适，因而大受欢迎。

1879年大巴黎区已有38条公共马车路线。

公共有轨马车是现代城市轨道交通的雏形。

法国工程师克里佐（M.de Kerizouet）曾于1845年向巴黎市政府提出过修建地下铁道计划，但因1848年发生法国大革命而告吹。

1860年代法国工程师又想象出城市高架铁路。

凡尔纳（J.Verne）在《八十天环游地球》中对此曾有十分精彩的描述。

如今看到上海3号线（明珠线）上奔驰的列车，不由令人感叹140多年前法国人的丰富想象力。

伦敦是世界上地铁的诞生地。

一条由英国律师皮尔逊（C.Pearson）鼓动并投资建设的地下城市铁路（Metropolitan Railway）于1863年1月10日正式通车运营。

该地铁线路从帕丁顿（paddington）到弗灵顿（Farrington），总长6公里。

动力是向英国铁路公司租借的蒸气机车。

皮尔逊因此被誉为“地铁之父”；“Metro”成了世界上绝大多数国家城市轨道交通的标志和代号。

早期的地铁由蒸气机车牵引，为了排放烟雾，车站没有顶棚。

虽然当时地铁设施简陋，而污染严重，但由于它不像地面道路那样拥堵，受到了上班族的欢迎。

1890年，第一条电气化地铁开通，地铁进入电力牵引时代。

由于环境听见大为改善，地铁显示出了强大的生命力。

在此之前，除伦敦的地下铁道外，只有纽约于1870年在第九大街上建造了高架城市铁路，1890年以后，建造地铁的城市开始多了起来。

据日本地铁协会统计，到1999年全世界已有125个城市建成地铁，线路总长度超过7000公里，发达国家的主要大城市纽约、芝加哥、伦敦、巴黎、柏林、东京、莫斯科等已经完成了地铁网络的建设。

此外，华盛顿、马德里、斯得哥尔摩、大阪、汉城、墨西哥城得地下铁道运营线路也超过了100公里。

截至2011年，我国的北京、天津、上海、重庆、广州、南京、深圳、沈阳、长春、大连等内地城市相继开通城市轨道交通线路，前四名的北京市地铁运营里程为336公里，上海市地铁运营里程为420公里，广州市地铁运营里程为236公里，深圳市地铁运营里程为178公里，上海市地铁运营里程超过了世界上绝大多数城市，成为了世界地铁运行距离最长的城市。

除了地铁以外，地面上行驶的有轨电车由于造价比地铁低得多，所以在20世纪初成了城市轨道交通的骨干。

世界上第一个投入商业运行了有轨电车系统是在美国弗吉尼亚州的里得满市，于1888年开通。

到1920年代，美国有轨电车线路总长达25000公里。

1908年我国第一条有轨电车在上海建成通车，1909年大连市也建成了有轨电车，随后北京、天津、沈阳、哈尔滨、长春等城市相继修建了有轨电车线路。

另外，在1970年代在地下铁道建设高潮期，由于造价昂贵，建设进度受财政和其他因素的制约，西方大城市在建设地下铁道的同时，重新把注意力转移到地面轨道上，开发和改造
既有有轨电车线路，将其打造成为即可地面，也可地下、高架，即可专用，也可混用的包括低地板新型有轨电车、单轨（又称独轨、空轨）交通在内的轻轨线路，载客量也达到了单向客运量1~3万人次/h。

对于地面的轻轨线路结构，采用了降噪减震技术措施。

在速度要求较高的线路上，采用专用车道，在与繁忙道路交叉处进入半地下或高架交叉，互不影响。

在上个世纪初，由于受城市地形或地理限制，人们发明创造的可以在全高架轨道上或下面行驶的单轨（又称独轨、空轨）交通（Monorail Transit）系统，其轨道为一条带形梁体，车辆跨座于其上或悬挂于其下行驶。

典型的悬挂式单轨交通系统就是英国工程师亨利-帕尔默（Henry Palmer）在1824年便提出了马拉悬挂式单轨铁路的设计方案。

19世纪80年代，德国工程师卡尔-尤根-朗根最终在科隆制造并测试了世界上第一个机动化悬挂式单轨铁路原型。

1901年开通的乌帕塔尔市悬挂式单轨铁路以及随后开通的多特蒙德线、杜塞尔多夫线等悬挂式单轨铁路就是源于这种需求。

世界上第一条悬挂式单轨铁路
单轨（又称独轨、空轨）交通（Monorail Transit）系统的两种模式：
跨座式单轨交通系统和悬挂式单轨交通系统
单轨（又称独轨、空轨）交通（Monorail Transit）系统的发展历程：
●1893年德国人Eugen Langen发明了悬挂式单轨交通，并于1898一1901年在著名悬车之城
—德国鲁尔区伍拍塔尔市(wuppertaler)修建了13.3km的悬挂式单轨铁路，这是世界上最早、也是历史最悠久的悬挂式单轨交通；
●1960年，法国的雷诺、米西兰、里昂水电公司等十几家公司联合设计出悬挂式单轨车，
并以公司第一字母命名为SAFEGE-萨非基悬挂式单轨车；
●十九世纪60年代，美国的飞机制造厂商洛克希德公司研制出了商洛克希德单轨车；
●1960~1965年，日本引进阿尔威克式、商洛克希德式和萨非基式技术，研制出诸多日本
式单轨车，并迅速将其发展运用。

1964年9月，为配合日本举办的东京奥运会，连接东京国际机场（羽田机场），全长17.8公里的东京跨座式单轨交通系统开通运营，而这之前只有全长1.2公里的名鉄Monkey Prak跨座式单轨交通系统运营。

随后至今，全长16.0公里的多摩都市跨座式单轨交通系统，全长3.2公里和12.0公里的1号线、2号线千葉都市悬挂式单轨交通系统，全长6.6公里的湘南悬挂式单轨交通系统，全长21.2公里和6.8公里的大阪高速鉄道和国际文化公园都市线跨座式单轨交通系统，全长1.3公里的広岛短距离交通瀬野线悬挂式单轨交通系统，全长8.8公里的北九州高速鉄道跨座式单轨交通系统，全长12.9公里的沖縄都市跨座式单轨交通系统，全长12.9公里的舞浜Disney Resort跨座式单轨交通系统，全长0.3公里的东京都交通局上野悬挂式式单轨交通系统等城市分别开通了单轨交通系统。

●2004年9月，作为国内应用于城市轨道交通系统的第一条单轨交通系统，我国山城重庆
市从日本引进的跨座式单轨交通系统（采用VVVF技术）开通运营。

在建设的过程中，悬挂式单轨交通系统也曾作为方案进行过研究，但最后因为载客量的原因被否决。

在此之前国内曾有深圳市的华侨城引进跨座式单轨交通系统作为观光旅游系统使用，之后又有北京市首都机场引进跨座式单轨交通系统作为航站楼之间的旅客摆渡系统使用。

（从左至右，分别是深圳华侨城的观光单轨系统、重庆单轨交通系统和首都机场旅客摆渡单轨系统）
跨座式和悬挂式单轨交通车辆原理示意图
单轨交通的优点和缺点
行驶速度快，运量中等
最大速度达到80km/h，平均速度30km/h，单向客运量0.5~2万人次/h
占地面积小，空间利用率高
一般利用城市道路中央隔离带设置结构墩柱, 圆墩柱直径约1~1.5m。

区间双线轨道结构宽度,跨坐式约5m，悬挂式约7m。

地铁与轻轨区间高架结构宽度, 地铁约8.5~9m，轻轨约8~8.5m。

墩柱直径2m左右。

建设周期短，造价低，运营费用低
安全舒适，不与其它交通干扰
噪音低，环境污染小
无电磁波干扰，对居民区干扰少
爬坡能力和曲线通过能力好
一般正线最大坡度60‰,最小曲线半径100m
橡胶车轮大阻力引起较大的能耗
单轨交通的能源消耗比公共汽车节省约15%，但比地铁要高50%
道岔系统复杂，动作时间长
单轨交通系统的运送能力受诸多因素的影响，除了受车辆的定员数（与车厢的大小及座位数有关）, 同时还受橡胶轮胎载重，列车编组的车辆数的制约外，与列车运行间隔的大小等有直接影响，而列车运行间隔直接受单轨交通道岔转换时间影响。

单轨交通道岔转换时间一般需要10秒以上, 因此列车运行最小间隔一般为3分钟。

落下物会影响道路上的车辆、行人安全和污染环境
在车辆底部的构造上, 要能保证万一零件脱落时不会掉落到地面上的保护结构；在车窗的结构上要有能防止向窗外投掷空罐盒的设施；在车站上, 对悬挂式单轨来说,要在车厢底部防滚下地面的结构版, 跨坐式车站也要有适当防护措施。

事故救援困难
因多处于高架，在运行区间发生事故，救援工作比较困难；根据不同情况，可以有不同的施救方式。

跨坐式单轨的线路纵向和横向救援
单轨交通的适用范围
高峰小时单向断面客流量在0.5~2万人次以下的交通线上
连接大城市中心城和卫星城之间的主要交通线
作为城区通往机场、码头、铁路干线等对外交通枢纽中心的客运交通线
大城市中心区与郊外大住宅区之间的交通连接线，或是大型购物、娱乐场所，大型机场，大学内部的客运交通线
作为城市风景观光游览线的交通线
博览会、游乐场等处所作为短途交通运输线或观光旅游线
世界上著名的单轨铁路
●德国乌帕塔的悬挂列车（1901年建成）是目前最早，仍然持续营运的悬挂式单轨铁路。

其独一无二钢轨式运行令每日载客量逾70,000人次。

澳洲悉尼的单轨铁路穿梭于达令港及市中心，主要为游客使用。

●东京上野动物园的悬挂式单轨铁路
●美国加州迪士尼乐园度假区及佛罗里达州华特迪士尼世界度假区都建有单轨铁路。

每年
载客量超过500万人次。

●中国重庆市的城市轨道交通网络中有两条跨座式单轨铁路，其中重庆轨道交通二号线于
2005年正式运营，在两条轨道之间设有乘客紧急通道的重庆轨道交通三号线于2011年9月底开始载客运营。

未来规划有四条轻轨。

●日本千叶都市悬挂式单轨系统
多特蒙德大学1984年修建的无人驾驶高空悬挂单轨列车，作为学生连接南校、北校的交通工具。