跨座式与悬挂式单轨运输系统

跨座式与悬挂式单轨运输系统就技术上的定义而言，单轨（Monorail）系统是指以单一轨道（Rail）或梁（Bearn）支撑／悬挂车厢并提供导引作用而运行的轨路式运输系统。根据现有的纪录，英国人HenryPalmer在1821年即开始研究单轨系统，并取得英国第461号的发明专利权。1824年Palmer先生在伦敦码头区布设单轨系统轨路用以载货，号称世界上第一条单轨系统。当时的轨梁是以木料制成，将车厢跨坐在木轨上并以马匹拉动。随后在1826年Palmer又渡海到德国展示他发明的系统模型，鼓吹兴建单轨系统借以运输乌伯塔（Wuppetal）地区Barmen及Elberfeld两地间的煤。虽然他的愿望没有实现，但一般相信该次展示促成了日后乌伯塔市兴建连接上述两地而闻名世界的悬挂式单轨捷运系统“Schwebebahn”。单轨系统的发展单轨运输系统Schweberbahn1888年法国人CharlesLartigue在爱尔兰建造了一条15公里客货两用的跨坐式单轨系统。该系统以由两个汽锅连接组成的蒸汽机车带动，是世界上第一个动力式单轨系统。该系统平均运行速度28公里／小时，最高可达43公里／小时，营运了将近36年，至1924年才停运。•1893年德国人EugenLangen开始研究发展悬挂式的单轨系统，并于1901年3月在乌伯塔市沿贯穿市区的河谷搭建钢架吊悬车厢并利用电力驱动，完成13.3公里长的城市轨道运输系统，称为Langen式或Wuppertal式单轨系统。该系统营运至今始终无任何伤亡纪录，并被列为世界高效率运输系统之一。1952年瑞典人AxelLeonartWennerGren以其构想开发出新型的跨坐单轨系统，并以1:2.5的比例在德国科隆市附近的Fuhligen作模型试验，轨梁系由钢筋混凝土制成。根据纪录，在1.9KM长的试验轨道上，车厢可达到130公里／小时的运行速度。1957年Gren又在原地建造了一条1.8公里长的实体轨路，测试的结果与模型试验相近。这种类型的单轨系统就以Gren的全名缩写字母定为“ALWEG”型单轨系统。ALWEG型单轨系统很快成为世界单轨的风尚。美国洛杉矶“迪斯尼乐园”（DisneyLand）于1959年首先建造了2.3公里的游客输送系统。1961年意大利托里诺（Torino）完成了1.16公里的客运路线。1962年美国西雅图市为配合当时世界博览会的游客运输，建造了1.5公里从市中心区到展览会场大门的联络系统。1971年美国东海岸奥兰多市的“迪斯尼世界”（DisneyWorld）完成了4.4公里的旅运系统。在发展成型至70年代的10余年间ALWEG型单轨虽然有快速进展，但仅限于游乐园或展览会场区内的游客运输，还没有称为都市运输系统。迪斯尼世界单轨轨路迪斯尼世界单轨将路线直接伸入ContemporaryResortHotel的第四层，并于其内设置车站另一方面，在法国所属的10家厂商与法国国铁及巴黎捷运局（PATP）共同努力下，1960年2月底在巴黎南方奥尔良市附近的Chateauneut完成了1.4公里长的一种新式悬挂式单轨系统的试验，根据参与厂商所属的集团名称缩写字母定为“SAFEGE”型单轨系统。日本是世界上第一个应用“SAFEGE”型单轨系统的国家，于1964年在名古屋的东山动物园建成日本都市单轨系统。单轨交通系统主要由车辆、轨道结构、设备系统和车站等建筑构成。单轨交通由于走行系统不同于传统的轮轨交通，因此车辆和轨道结构均具有独特的构造型式，同时跨座式与悬挂式单轨交通由于走行的具体方式不同，两者之间也有许多差别。单轨交通系统的组成•单轨交通的设备系统组成，与传统城市轨道交通没有明显的区别，但由于轨道独特的构造形式，在供电、通信、信号包括自动控制系统等方面的一些技术措施和设置方式与传统型城市轨道交通也不完全相同。•1跨座式单轨交通车辆（1）车辆的基本构造跨座式单轨交通的车辆是跨骑于轨道梁上行驶，车辆上部乘坐乘客的厢体与一般轨道交通的车辆构造基本相同，只是车辆根据客运要求选定的尺度大小有区别。车辆车辆下部承托车体的走行部分，日本的单轨车辆用的是双轴转向架，采用钢板压制焊接无摇枕结构，一根轴上装有两个承重的走行轮，因受橡胶材料性能的限制，容许轴重又常在10t上下，轮径为1m左右，在轨道梁的两侧转向架上半部有两对导引车辆行走方向的导向轮，转向架的下半部装有一对保持车辆安全平稳行驶的稳定轮。由于采用充气橡胶车轮，虽然充入的是比较安全的惰性气体氮气，但为防止轮胎泄气或万一发生爆裂影响行车和安全，导向轮和稳定轮每一橡胶车轮均附设了一个钢制辅助车轮。跨座式单轨车辆构造此外，走行轮不仅装置胶质实心辅助车轮，还设置内压检测等装置，以确保安全。跨座式单轨车辆全部采用双轴转向架，带动力的转向架上还装设有牵引电动机、集电装置等部件，因此跨座式单轨车辆的转向架是一个技术含量较高、构造比较复杂的部件。跨座式单轨交通车辆的电气等设备，放置在车厢地板以下的部位，为了降低牵引电动机、传动装置等产生的噪声，除车厢内壁装设了隔声材料外，车体的两侧都用裙板进行包封，阻止噪声向外扩散，同时也使车体的外形显得整体利落，比较美观。车辆的正、负极集电器安装在车体的两侧，分别与轨道梁两侧正、负极导电轨接触受电和回流。2悬挂式单轨车辆悬挂式单轨交通的车辆是悬挂在钢制的箱型轨道梁下方行驶，车辆由转向架、悬挂装置和车体三部分组成，车厢内部设置与跨座式单轨车辆相似。车体材料通常也是采用轻质的铝合金焊接结构。悬挂式单轨车辆的电器等设备的安放位置，与跨座式单轨车辆不同，均设置在车体的顶部。1道岔结构类型道岔是使列车由一条线路转向另一条线路的设施。跨座式单轨交通的道岔，道岔区的轨道梁同时也是道岔的部件，称道岔梁。转辙时一端位置不动另一端转辙对位，使车辆转换行驶线路。跨座式单轨交通的道岔，从结构上可分为关节型道岔和关节可挠型道岔两大类型。2道岔2道岔的形式跨座式单轨交通的道岔其基本形式有单开、双开、三开及五开等几种。依据行车组织设计，组合成单渡线、交叉渡线等多种不同的形式。下面为具有代表性的几种道岔：(1)单渡线道岔可移动的道岔分两组，供上下行线间设单渡线使用。道岔区长度约40m。单渡线道岔示意图(2)交叉渡线道岔形式I：用于上下行线交叉渡线处，中间两节短道岔梁为固定式，另有2租活动道岔梁，通过不同组合连接，可构成4条通路。道岔区长约为40m，列车通过速度可达25km／h。交叉渡线交叉渡线道岔（长40m）示意图形式Ⅱ用于上下行线交叉渡线处，在上下行线及线间中部为固定梁，另有4租活动道岔梁，通过不同组合连接可构成4条通路。道岔区长约为72m，列车通过速度可达35km／h。交叉渡线交叉渡线（长72m）示意图(3)多开道岔这种道岔用于车场内行车线与多条停车线的连接。根据连接线路的多少，道岔采用单开、双开、三开或五开形式，道岔区长度一般为20～30m。五开道岔五开道岔示意图(4)道岔桥道岔桥是承托高架道岔的平台，其长度与宽度和平面形状，根据道岔布置的形式、横向移动幅度，以及附属机电设备的需要确定。道岔桥一般采用预应力钢筋混凝土带悬臂板式结构，由于道岔对防止平台不均匀沉降要求极高，因此，平台的板梁结构需保证足够的整体刚度控制变形。道岔桥下部支承结构，可采用双柱墩，门形刚架和多柱式排架。柱基的处理必须坚实可靠。单轨交通的设备系统与传统型城市轨道交通配备的设备系统基本相同，但随单轨交通特具的构造特点，也有些相应的变化。1供电系统单轨交通和传统型城市轨道交通一样，其供电系统属一级供电负荷用户，平时由两路互为备用的独立电源供电，以实现不间断供电。单轨交通牵引供电通常采用1500V直流电源，只有少量线路采用750V直流电源。单轨交通的馈电和回流方式，跨座式单轨交通采用在轨道梁的两侧各设一刚性导电轨，一侧为正极馈电，一侧为负极回流。悬挂式单轨交通在箱形梁内顶部装置正极馈电轨，负极回流轨装置在侧面。3设备系统2信号系统信号系统是单轨交通控制系统中重要组成部分，保证列车安全、快速、有序运行，实现行车指挥、运行调整及列车驾驶自动化，提高运输的效能。信号系统一般包括信号、轨道回路、闭塞联锁、调度集中、列车保护及自动驾驶等。单轨交通由于自身构造原因，除库线外均不设地面色灯信号，只在列车司机室设置车内信号。控制中心司机室目前较普遍采用的跨座式单轨交通，因无钢轨作轨道电路，用通过高频感应连续接收信号的列车检测方式(TD)，连续不断地检测出列车在线路上的实际位置，并传输信息。列车检测是在轨道梁顶部两侧埋设的感应环线，与车辆上天线进行信号传送。日本单轨交通自动化程度较高，很多采用列车自动控制(ATC)系统，该系统由列车自动防护(ATP)、列车自动驾驶(ATO)和列车自动监控(ATS)等子系统组成。各子系统之间互相协调，构成地面控制与车上控制结合、现地控制与中央控制结合，以安全设备为保证的一个使用灵活，快速、有序完整的列车自动控制系统。不过，为节约初期工程投资，单轨交通也可在初期只设ATP和CTC系统，日后再升级为ATS和增设ATO子系统，最终构成完整的安全、高效的列车自动控制(ATC)系统。单轨交通的通信、环控、防灾报警等其他各设备系统的设置与管理，与地铁及轻轨交通中高架线基本相同。1行车安全保障单轨交通为保证行车安全，在多方面多层次地采取了保障行车安全装置和措施。现代化的单轨交通采取的自动控制系统中均包含保证列车运行安全的列车自动防护系统(ATP)，可自动检测列车位置，保证前、后列车的安全距离，可防止超速运行，具有自动诊断功能，有故障会及时输出控制命令。在轨道结构中，对行车安全有关键性影响的道岔，也有专门的控制系统和检测系统，保证道岔转辙位置准确、锁紧可靠。供电系统规定采用双电源不间断地供电，防止停电造成停车。车辆本身采用的是不燃材料，其转向架上所有的橡胶车轮，均配有在轮胎出现问题时保证安全行驶的辅助车轮等。这一系列的安全措施给行车安全在多方面多层次给予了保障，出现事故的可能性是非常小的，在现实中尚未见到单轨交通出现过重要安全事故。4行车安全保障和救援措施2救援措施单轨交通一般都采用高架桥结构形式，桥下净空通常在8m以上，列车在单轨上行驶，一旦在区间发生故障或灾情时，救援比较困难。跨座式单轨交通轨道只是一根很窄的轨道梁，乘客无法从轨道上疏散逃生。悬挂式单轨交通车辆底下就是高高的空间，更是无法直接逃生。因此，必须考虑车辆在区间万一出现故障和遇有灾情的情况下的救援措施。可能采取的措施有：①列车牵引至邻近车站解救②另派列车救援③地面救援④其他方法单轨交通的车站型式，与传统型城市轨道交通一样，可分为侧式站台车站，岛式站台车站和混合式站台车站等。在客流大而集中和位置重要的站点，采用岛式站台车站，一般车站为使两端轨道结构简化和降低车站建设成本基本都采用侧式站台车站。在折返站中有的凶行车组织要求，采用了比较复杂的混合式站台车站。5车站建筑单轨交通通常穿行于城市内部，因此车站的建筑形式，除体现交通特点外，必须注意与周围的城市环境相协调，为此车站的体型尽可能做到通透轻巧，体量也不宜过大。单轨交通的高架车站可利用地面层作站厅层，站台层设在高架桥上。条件不具备时，站台层和站厅层可分两层设在高架桥上。设备用房应尽可能设在地面层或紧邻车站附近的地段。车站的站厅、通道等宽度、高度及面积，与传统型城市轨道交通一样，应根据客流量计算及规范要求确定。独轨铁路发展独轨铁路是指车辆在一根轨道上行驶的轨道交通系统。早在1824年，英国就出现了为伦敦码头运货面修建的独轨铁路，靠畜力牵引。1888年爱尔兰也修建了一条约l5km的客货两用独轨铁路，牵引动力为蒸汽机车，这条铁路前后运营了37年。现存最早修建的独轨铁路是德国乌帕塔尔市在1901～1903年间一条约13km的悬挂式独轨铁路，牵引动力为电力驱动，该条独轨铁路现仍在运营中。尽管独孰铁路在19世纪初期已经在城市交通中出现，但因技术上还不够成熟，没有象有轨电车和公共汽车那样在城市交通中得到广泛应用。直到20世纪后半叶，随着跨骑式和悬挂式独轨铁路技术的定型与成热，以及独轨铁路作为解决