复合式单轨公共交通系统的设计研究
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作者:王琛 于嘉浩 陆雪亿
摘 要：利用现有单轨交通的成熟技术，设计一种满足人口密集的大中型城市需求的公共交通系统。组成包括跨坐式单轨、悬挂式单轨和复合式条形轨道梁体，即在一条线路上，将跨坐式单轨和悬挂式单轨复合，采用“上跨下挂”的形式，使得轨道使用率变高，属于资源高效型城市轨道交通系统。
关键词：复合式;单轨交通
1 设计背景
近年来，随着我国的城市经济贸易、社会活动的日益频繁，以及人民生活水平的提高，城市交通以前所未有的速度快速增长，传统的道路交通设备不仅不能适应现代社会发展的需要，而且带来生态环境的破坏。如何缓解越来越严重的城市交通拥堵和环境问题，成为大中城市亟待破解的发展难题。为此，大力发展公共轨道交通系统刻不容缓，势在必行。
现代轨道交通系统中的高架轨道属于占地小及造价低的一种立体交通形式，优于地铁及地面交通等。但是传统高架轨道结构巨大、粗笨，例如复线式高架城轨的轨道桥宽在7.5米以上，较宽的轨道桥加重了桥体。由于须使用重型的双柱桥墩，造价高、工期长。同时，宽大的桥体自身对周围环境形成遮挡，影响视觉和邻近植被的生长，并直接影响城市的景观。
单轨交通是一种轨道为一条带形梁体，车辆跨坐于其上或悬挂于其下行驶的交通系统。它以高架轨道的形式，但是解决了传统高架轨道交通存在的问题，其特点在于：行驶速度快，运量大;占地面积小，空间利用率高;建设周期短，造价低，运营成本低;安全舒适，不与其他交通干扰;爬坡能力和曲线通过能力好;噪音小，环境污染小，属于生态交通。
2 设计方案
现有单轨交通的成熟技术，设计一种满足人口密集的大中型城市需求的公共交通系统。组成包括跨坐式单轨、悬挂式单轨和复合式条形轨道梁体，即在一条线路上，将跨坐式单轨和悬挂式单轨复合，采用“上跨下挂”的形式，使得轨道使用率变高。
跨坐式单轨列车主要由车体、裙板、动力转向架和车钩缓冲系统等部分组成。车体由于受橡胶载重的限制，为了多载客必须使车体轻量化，因此一般采用铝合金焊接结构，司机室设在列车两端，设侧开门，并与乘客车厢隔开。车厢间设有全贯通式通道，车头处设有紧急出口门，在车厢地板下方设有列车电器设备。车辆侧围包封有裙板，裙板的作用在于降低动力转向架内主电动机和减速器产生的噪声，以达到既减噪又美观的效果。跨坐式单轨列车的转向架为无摇枕特殊结构的跨坐式两轴转向架，每节车厢装配两台。动力转向架采用中心牵引装置，构架是钢板焊接结构，具有足够的刚度和强度。在车体和动力转向架之间装配有空气弹簧和横向减震器，减少了转向架工作过程中震动的传递，保障了列车运行的舒适性。
悬挂式单轨列车主要由车体、动力转向架、悬挂装置和车钩装置等组成。列车通常为4辆或6辆编组，车体分为大、中型两型。司机室和紧急出口门设置在车体两端。悬挂式单轨列车的动力转向架为钢板焊接结构，齿轮箱为铸钢，设两轴。每个转向架设走行轮和导向轮各4个，均为充气橡胶轮。连接转向架和车体的悬挂装置由连接杆、安全钢索、油压减震器和制动器组成。连接杆为钢板焊接结构，万一损坏，安全钢索便会起到安全保障作用。
跨坐式单轨的轨道梁有预制混凝土轨道梁和钢制轨道梁两种。大多数跨坐式单轨都采用标准预制混凝土轨道梁，跨度为20m～22m，断面一般采用工字形中空截面，高度为1.5m，宽度为0.85m。轨道梁采用预应力混凝土通过专用模板制成。悬挂式单轨的轨道梁采用的是钢制轨道梁，断面一般采用下部开口的箱型钢梁，車辆走行轮与导向轮均置于箱型梁内，沿梁内设置的轨道行驶。复合式条形轨道梁即在一条线路上将跨坐式单轨和悬挂式单轨的轨道梁复合，共用线路上的支柱，支柱形式通常采用T形、倒L形和门形。支柱和轨道梁之间的连接均采用高强度螺栓连接。
3 创新点
第一，跨坐式单轨和悬挂式单轨复合，采用“上跨下挂”的形式，不仅可以支持两辆列车往同一方向行驶，也支持两辆列车在同一单轨上往相反方向行驶。轨道利用率高，属于资源高效型轨道交通系统。
第二，复合式单轨的墩柱位于城市绿化带中，占地面积小，空间利用率高，还具备改善、美化、促进和优化周围生态环境的功能，属于环境友好型轨道交通系统。
第三，复合式单轨由于高架线路仅为两条轨道梁，不仅体积小，而且分开搁置。与城市其他高架交通相对粗大的板式桥面结构相比，对日照的影响要小得多，属于生态健康型轨道交通系统。
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作者简介：王琛，男，南京林业大学家居与工业设计学院实验师，主要研究方向：工业设计工程。
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