一种新型立体城市轨道交通系统的探索

赵 晨，宁善平，武文星

（广东交通职业技术学院，广东 广州 510650）

随着中国城市化进程的加速，道路交通拥堵日趋严峻，城市轨道交通系统的发展很好地缓解了这一问题，各大中型城市纷纷开始了兴建地铁和轻轨的热潮。然而随着2018年国务院办公厅52号文的颁布，对城市新建地铁和轻轨的GDP和财政收入进行了严格的规定，使得大部分中小型城市无法满足要求。我国现有城轨交通制式主要有地铁、轻轨、单轨、有轨电车、APM及中低速磁悬浮等[1]。对于地铁和轻轨其建造要求较为苛刻，而有轨电车存在共享路权问题，APM与中低速磁悬浮都是小众化产品，技术尚不成熟，建造单轨成为了中小型城市的一种绝佳选择。单轨分为跨坐式和悬挂式，跨坐式在重庆轨道交通已得到了成功的应用[2]，而悬挂式单轨在我国尚无使用案例。本文基于悬挂式单轨，对一种新型的立体化城市轨道交通系统进行了介绍。

1 悬挂式单轨国内外发展历史

1901年，德国工程师浪琴发明的悬挂式单轨列车在Wuppertal开始运营，标志着悬挂式单轨系统的开端[2]。此后德国悬挂式单轨发展缓慢，直至20世纪70年代开始研究自动化悬挂式单轨，并于1975年在Dusseldorf建立了H-Bahn试验线[2]。1984年多特蒙德大学修建了无人驾驶悬挂式单轨列车，将南北校连接在一起。1993年Dusseldorf悬挂式单轨投入运营，作为连接机场至火车站的一条线路。

1958年，日本首条悬挂式单轨在东京上野动物园开通运营，在浪琴型的基础进行改造，采用非对称悬挂和橡胶轮[3]。1964年日本在名古屋东山动物园建造了一条悬挂式单轨游园路线，成为了首条应用SAFEGE型单轨的国家。此后日本悬挂式单轨得到了快速的发展，相继建成了湘南线和千叶线等单轨线路[3]。

美国和法国也开展过悬挂式单轨的研究。1956年，美国的Skyway公司在美国休斯顿建造一条悬挂式单轨测试线[3]；1960年2月，法国的雷诺等公司与法国国营铁路和巴黎交通公司合作研制了一种新型的悬挂式单轨车并修建了测试线，然而运营几年后由于经济和技术上的原因宣告失败[3]。

我国亦开展了悬挂式单轨系统技术的研究，主要代表厂商有青岛四方厂、株洲机车厂以及大连机车厂，均在德国原型车的基础上研究出了国产参数车。2016年11月，兴建于陕西韩城的中国首条悬挂式单轨正式开工，该线路是一条连接各大景区的观光旅游快速线。2017年7月20日，国内最高速悬挂式单轨列车在青岛四方下线，标志着我国成为德国和日本后又一个独立掌握悬挂式单轨技术的国家。

2 悬挂式单轨的类型和特点

根据悬挂式单轨系统的结构，可以将其分为钢轮非对称悬挂型，胶轮非对称悬挂型以及SAFEGE型悬挂式单轨[3]。

钢轮非对称悬挂型，简称浪琴型。主要特点是钢轨铺设在钢制桁架梁上，钢制车轮转向架运行在钢轨上，悬挂构件布置于轨道梁的一侧，如图1所示。

图1 钢轮非对称悬挂型

胶轮非对称悬挂型是日本上世纪50年代的产物，同样采用了非对称悬挂的方式，将悬挂构件安装于轨道梁一侧。与浪琴型相比，胶轮非对称悬挂型采用橡胶轮取代了转向架上的钢轮，降低振动和噪声的同时也增大了轮轨间的摩擦力，如图2所示。

图2 胶轮非对称悬挂型

根据悬挂式单轨系统的结构及线路建设模式的特点，悬挂式单轨具备诸多优势[4，5]，见表 1。

SAFEGE型悬挂式单轨采用了对称式的悬挂方式，大大增强了悬轨的稳定性，轨道梁采用底部开口钢制箱型，橡胶轮胎两轴转向架运行于轨道梁内部，现代悬挂式单轨系统基本上采用此种类型，如图3所示。

图3 SAFEGE型悬挂式单轨

另一方面，悬挂式单轨也存在着一些缺点，见表2。

表2 悬挂式单轨系统存在的缺点

3 新型立体城市轨道交通系统的探索

为了缓解城市道路交通拥堵的带来的压力，交通部门主要从兴建高架立交道路或城市轨道交通的方面着手，旨在提升城市空间利用率。然而因为道路或者城轨的施工问题又会进一步导致道路交通堵塞的加剧，因此探索合适的城市轨道交通新方案变得尤为迫切。对于大型城市如北京、上海、广州、深圳等主要采取的是高架层-地面层-地下层的三层立体交通体系，虽然大大地提高了城市空间的利用率，但在城市特殊区段和早晚高峰等特殊时期运能仍显不足。

基于上述问题，本文推荐了一种立体城市轨道交通的新方案。如图4所示，在规划修建高架桥时，可在高架桥底部预留悬挂式单轨的安装空间。具体实施时可以采用高架层-悬轨层-地面层的三层立体交通体系的方案，对于有条件的地区甚至可以采用高架层-悬轨层-地面层-地下层的四层方案。通过采用这种立体城市轨道交通新方案，可以更进一步地提升城市空间的利用率，对于缓解大型城市的交通拥堵问题可以起到一定作用；对于中小型城市，修建地铁或轻轨等轨道交通因为经济或人口的问题无法满足要求时，可以推荐采用这种悬挂式单轨和高架桥的组合方式。

图4 新型立体城市轨道交通系统

悬挂式单轨无论是在造价、工程周期、环保节能还是景观性上都具备一定的优势，通过将高架道路交通与悬挂式城轨交通相结合，可以最大化地实现城市空间的综合利用，能够形成高架上方跑汽车，下方跑悬轨，悬轨下方又跑汽车的极具特色的道路城轨交通模式，不失为一种绝佳的立体城市轨道交通系统新方案。

4 结语

我国城市化的发展对城市轨道交通的依赖性越来越强，而传统建设的地铁、轻轨等制式在经济性和适用性方面存在着一定的缺陷，使城轨交通的发展遇到一些阻力，势必会引起城轨交通的多元化发展。悬挂式单轨虽然有一系列优势，但其在疏散逃生，结构承载等安全性以及安装维护的便捷性等方面还有待进一步的论证，目前在我国尚未有应用。随着新时代城轨交通的日趋发展，这些问题都终将被解决，相信不久的将来基于悬挂式单轨的新型城市轨道交通模式会在中国落地生根，服务于社会大众。