跨座式单轨运输能力提升的研究

刘川

摘 要：跨座式单轨系统作为城市轨道交通的一种，由于其高架敷设投资低、景观好等特点，目前被许多大中城市所采用。但跨座式单轨由于车辆、道岔等方面的不同，其折返能力往往低于地铁，加上车辆自身载客能力较低，运输能力比地铁有较大差距。提高跨座式单轨折返能力，对于提升其运输能力和服务水平都有重要的意义。本文以重庆跨座式单轨系统为例，分析影响其运输能力的因素，研究进一步提升运输能力的方法。

关键词：跨座式单轨;运输能力;折返能力;提升

单轨系统的定义为：采用电力牵引列车在一条轨道梁上运行的中低运量城市轨道交通系统，根据车辆与轨道梁之间的位置关系，单轨系统分为跨座式单轨和悬挂式单轨两种类型。

由于目前国内仅重庆有开通运营，且作为城市轨道交通骨干线路的跨座式单轨，因此，本文以重庆跨座式单轨系统为例，分析影响其运输能力的因素，研究进一步提升运输能力的方法。

1 运输能力的计算方法

运输能力是指在一条线路上，某一方向一小时内所能运载的总旅客数。用单方向断面每小时通过的最大乘客人数来表示。

N运输能力=N列车×N线路

1.1 列车能力

每列车的载客能力取决于列车编组的长度和每列车的定员：

N列车=列车编组×列车定员

重庆跨座式单轨系统的列车能力是相对比较固定的，重庆2、3号线由于建设时间较早，且作为重庆骨干线路，客流较大的特殊性，采用了8辆编组设计，本文仅以重庆8辆编组为例。N列车为1 292人（站立标准6人/m2）。

1.2 线路能力

N线路=60/t间隔，即一个方向上一小时内可以通过的最大列车数量，其中t间隔为列车折返追踪间隔t折返追踪、车站追踪间隔t车站追踪、区间信号追踪间隔t信号追踪等间隔时间中最大的一个，它与运营组织方案、线路条件、客流水平、车站形式、信号系统等因素有关。

作为城市轨道交通的线路采用CBTC移动闭塞，t信号追踪能达到90 s及以内;t车站追踪受运营管理、线网规模等影响，具有不确定性和可调整性，一般不会成为t间隔中最大的;而t折返追踪需要经过特定的作业程序，往往是制约N运输能力的关键因素。下文，也重点从t折返追踪分析，研究其优化和提升的方法。

2 折返追踪间隔制约因素分析

2.1 折返方式及相关参数

2.1.1 折返方式

重庆跨座式单轨最常用的折返方式包括：侧式车站，站后设单渡线折返;岛式站，站后设单折返线折返。详见下图。

2.1.2 折返时间相关参数

（1）办理进路至列车启动：有道岔转换26 s，无道岔转换11 s。

（2）列车进站：进站进路办理至列车响应后，列车从相应区间位置正常运行至进站停车，相应位置应保证列车能在当前运行速度以常用制动在站端前10 m停车。

（3）折返站列车停站时间：30 s。

（4）列车进折返线：列车车尾过道岔A5 m解锁进路，解锁或延时占用时间3 s后，可办理下一列车进站进路;过道岔10 m停车。

（5）列车头尾转换时间为10 s。

（6）列车出折返线：列车车尾过道岔B5 m解锁进路，解锁或延时占用时间3 s后，可办理下一列车进折返线进路。

（7）列车出站：列车出站车尾过站端约65 m，可办理下一列车进站进路。

（8）交路折返站均采用关节可挠型道岔，列车侧向通过道岔速度不超过25 km/h;直向过岔不限速。

（9）进、出站时间和进、出折返线时间根据牵引计算确定，本文不详细说明。

2.2 折返追踪间隔时间及折返能力

在不考虑线路纵坡、曲线半径影响的情况下，对t折返追踪进行分析，计算出列车连续折返t折返追踪为125 s，车站折返能力计算值28对/h。

2.3 折返追踪间隔制约因素

在2.2小节中的计算时间为理论计算值，但在实际运营过程中受多种因素的影响，一般会有10%左右的增量，基本可以满足24～25对/h的折返能力，这相比地铁30对/h的折返能力差距较大。结合地铁相关参数的对比，分析影响折返能力的要素如下。

从上表可看出，影响跨座式单轨折返能力的因素主要为道岔转换时间、列车侧向过岔限速和停站时间。

3 提升折返能力的措施

3.1 缩短道岔转辙时间

跨座式单轨的道岔系统与地铁有很大差异。跨座式单轨道岔采用了与轨道梁相似的梁式结构，由一组互相联接，关节间可转动的钢箱梁组成，主要分为道岔结构、转辙驱动系统及信号控制系统3部分。道岔转辙时间主要包括信号发出、解锁、转辙、锁定、信号回馈等时间，其转辙时间约为15 s，而地铁只需要10 s。

通过对道岔转辙各项时间的分析，信号及解锁、锁闭反应时间较短，难有缩短的空间，而道岔转辙过程时间较长，缩短带来的效果更加明显。通过减少道岔重量，对锁定、驱动结构优化调整以提高转辙速度，选择合适的驱动方式和传动配合，加大电机功率或者提高道岔走行轮的转速，都能缩短转辙走行时间。通过一系列优化，将跨座式单轨道岔转辙时间缩短到10 s以内，可以提升折返能力1对/h左右。

3.2 提高侧向过岔速度

目前重庆跨座式单轨折返站采用的关节可挠型道岔侧向过岔速度限制在25 km/h，而地铁一般采用9号线道岔，其侧向过岔速度最高为35 km/h，过岔速度较低导致进出折返线时间较长。

对于关节可挠性道岔，当其处于曲线状态时，曲线半径约为100 m，理论上列车的侧向通过速度可以更高，但为了简化道岔，使其结构不至于太复杂，道岔区段不设置超高，这样计算下来允许的列车通过速度限制在25 km/h。如果能够优化道岔本身挠曲机构受力和列车过岔时候车体受力的配合，可进一步提高列车过岔速度，当然，这也需要道岔厂家和车辆厂家进行相关研究，对关节可挠型道岔挠曲机构做相关的荷载试验。

将列车侧向过岔速度由25 km/h提升到30 km/h～35 km/h，列车进、出折返线时间分别可节省4 s～5 s，可以提升折返能力1对/h左右。

3.3 缩短停站时间

通过前面分析，停站时间也是制约t折返追踪的因素之一，如果能缩短列车在折返站的停站时间，也能提高列车折返能力。随着全自动运行的应用、运营管理能力的提升，办理进路时间、列车开关门时间等均可实现一定程度的缩短，结合方案设计时将折返站设置在乘降量较小的车站，将折返站停站时间由30 s缩短至25 s是可以实现的。

但目前重庆正在运营的跨座式单轨2、3号线的列车，其车辆长度在14 m～15 m之间，每侧只有2个车门，车门间距达到平均7.3 m左右，与地铁平均车门间距5 m以下相比，乘客乘降效率大大降低。如果再把停站时间缩短5 s，难以满足乘客上下车的时间。

在将来线路的车辆中，通过优化，保持车门宽度不变，通过将跨座式单轨列车的车门数，由现状的2对/侧.辆提升至3对/侧.辆，客室车门间距与地铁车辆基本相当。这样提了高客室空间使用效率，乘客上下车效率提升约30%，可缩短乘客上下车时间，使缩短停站时间到25 s具有可能性。這也可提升折返能力1对/h左右。

4 结论

通过缩短道岔转辙时间、提高侧向过岔速度、缩短停站时间相结合，重庆跨座式单轨系统的t折返追踪可以减少15 s左右，达到110 s，折返能力可以提高到32～33对/h，即使考虑运营的不确定性和能力的损耗，也基本达到地铁30对/h折返能力的水平，实现发车间隔2 min。以8辆编组计算，运输能力可以达到3.88万人次/h，可以实现大运量的运输能力，同时将列车间隔由2.5 min缩短到2 min，提高了乘客的服务水平。

参考文献：

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