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文章來(lái)源：中國(guó)城市軌道交通協(xié)會(huì)

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懸掛式單軌在我國(guó)城市軌道交通尚屬新系統(tǒng)，具有占地少、交通環(huán)境影響低、建造快、綠色節(jié)能、景觀效果好等優(yōu)點(diǎn)。武漢光谷空軌旅游線(xiàn)即采用懸掛式單軌車(chē)輛，目前已進(jìn)入試運(yùn)行階段，預(yù)計(jì)將于2023年下半年通車(chē)試運(yùn)營(yíng)，將成為國(guó)內(nèi)首條商業(yè)運(yùn)營(yíng)的懸掛式單軌項(xiàng)目。在項(xiàng)目設(shè)計(jì)建造過(guò)程中，積極開(kāi)展多項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)研究工作，形成一系列創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用成果，可為后續(xù)類(lèi)似的項(xiàng)目提供參考。

近年來(lái)，懸掛式單軌系統(tǒng)作為大城市軌道交通接駁線(xiàn)、中小城市軌道交通骨干線(xiàn)及旅游景區(qū)的旅游專(zhuān)線(xiàn)，以其占地少、交通環(huán)境影響低、建造快、綠色節(jié)能、景觀效果好等優(yōu)點(diǎn)備受青睞，國(guó)內(nèi)多省市有意向發(fā)展懸掛式單軌制式，其后續(xù)有望成為新型城軌交通重點(diǎn)發(fā)展方向之一。

一、懸掛式單軌制式概況

懸掛式單軌也稱(chēng)空軌，是一種車(chē)體懸掛于軌道梁下方的中低運(yùn)能城市軌道交通系統(tǒng)，其顛覆了傳統(tǒng)軌道交通中車(chē)輛與橋梁結(jié)構(gòu)的位置之間相互關(guān)系，形成了軌道在上、車(chē)輛在下的結(jié)構(gòu)形式。懸掛式單軌車(chē)輛目前主要為對(duì)稱(chēng)懸掛膠輪型（SAFEGE型），橡膠走行輪行駛于鋼制軌道梁內(nèi)部，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)對(duì)稱(chēng)特點(diǎn)（圖1）。?

懸掛式單軌起源于1901年的德國(guó)，目前主要在日本和德國(guó)得到應(yīng)用和推廣，懸掛式單軌在德國(guó)和日本的功能定位、使用環(huán)境存在較大的差異。其中德國(guó)主要用于校園內(nèi)部線(xiàn)路和樞紐間的聯(lián)絡(luò)線(xiàn)，而日本則主要承擔(dān)城市公共客運(yùn)交通功能，均屬于中低運(yùn)能范疇，其主要的線(xiàn)路情況見(jiàn)表1。?

國(guó)內(nèi)對(duì)于懸掛式單軌的研究起于20世紀(jì)90年代；2010年以來(lái)，我國(guó)眾多單位在各自領(lǐng)域內(nèi)開(kāi)展了懸掛式單軌相關(guān)技術(shù)的研究工作，在充分消化、吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國(guó)現(xiàn)有企業(yè)的技術(shù)改造，并從現(xiàn)實(shí)的國(guó)情出發(fā)加以運(yùn)用和創(chuàng)新，初步形成了適用于中國(guó)發(fā)展特色的懸掛式單軌技術(shù)和產(chǎn)品。近年來(lái)全國(guó)多地開(kāi)展了懸掛式單軌交通線(xiàn)路的規(guī)劃研究工作，總體來(lái)看前期規(guī)劃研究居多，但實(shí)際落地項(xiàng)目有限，截止目前尚無(wú)通車(chē)商業(yè)運(yùn)營(yíng)線(xiàn)路。據(jù)了解，國(guó)內(nèi)有四家車(chē)輛廠(chǎng)在設(shè)計(jì)、制造懸掛式單軌，主要包括中車(chē)系各車(chē)輛廠(chǎng)以及中鐵科工集團(tuán)有限公司。

懸掛式單軌制式特點(diǎn)：?

一是安全可靠，適應(yīng)能力強(qiáng)。轉(zhuǎn)向架和運(yùn)行軌道置于箱形軌道梁內(nèi)，不易脫軌、安全可靠。采用橡膠輪胎，運(yùn)行噪音低，環(huán)境適應(yīng)性好。

二是橋梁截面尺寸小，占地少。橋梁截面尺寸小，橋墩寬約1.5米，可在狹窄的道路面上“立足”，最大程度利用現(xiàn)有空間和道路資源。?

三是施工方便，環(huán)境影響小。橋梁體量小，預(yù)制軌道梁現(xiàn)場(chǎng)吊裝，施工圍擋少，施工期間對(duì)周邊環(huán)境的影響相對(duì)較小。?

四是投資節(jié)省，建設(shè)周期短。懸掛式單軌直接工程費(fèi)用約2億元/公里。建設(shè)周期約1年至2年。?

五是極端條件適應(yīng)性好。懸掛式單軌制式的平縱條件適應(yīng)性好，最小曲線(xiàn)半徑30米，最大坡度6%-8%。轉(zhuǎn)向架、軌道和供電系統(tǒng)等均集成于箱形軌道梁內(nèi)，系統(tǒng)運(yùn)行不受雨雪、冰凍等極端天氣影響。?

六是車(chē)輛通透美觀，乘坐舒適度高，打造美麗風(fēng)景線(xiàn)。懸掛式單軌列車(chē)伴沿途風(fēng)景，可與自然景觀相得益彰。采用大玻璃車(chē)窗設(shè)計(jì)，乘坐環(huán)境變得敞亮舒適，憑高欣賞高空景色，成為一道美麗的風(fēng)景線(xiàn)。

二、武漢光谷空軌旅游線(xiàn)項(xiàng)目概況?

武漢東湖新技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)（簡(jiǎn)稱(chēng)光谷）是我國(guó)首批國(guó)家級(jí)高新區(qū)，光谷于2019年提出了圍繞“一芯驅(qū)動(dòng)”戰(zhàn)略，打造南北向生態(tài)大走廊與東西向科創(chuàng)大走廊交匯的世界級(jí)黃金“十字軸”，光谷生態(tài)大走廊旅游配套設(shè)施——旅游專(zhuān)線(xiàn)一期項(xiàng)目（簡(jiǎn)稱(chēng)光谷空軌旅游線(xiàn)）作為重要旅游配套設(shè)施沿南北向生態(tài)大走廊布設(shè)，串聯(lián)了生態(tài)大走廊內(nèi)山、水、文化區(qū)等特色區(qū)域，為景區(qū)引導(dǎo)客流，同時(shí)可打造為城市上空流動(dòng)的風(fēng)景線(xiàn)。?

武漢光谷空軌旅游線(xiàn)一期工程起于光谷四路森林動(dòng)物園附近，經(jīng)由光谷四路、豹子溪公園、綜保區(qū)、止于龍泉山，串連了九峰山風(fēng)景區(qū)、豹子溪國(guó)際商務(wù)區(qū)、綜保區(qū)、龍泉山風(fēng)景區(qū)，其走向示意圖如圖2所示。線(xiàn)路全長(zhǎng)約10.5公里，設(shè)站6座，全線(xiàn)高架敷設(shè)，平均站間距1983米，選用懸掛式單軌車(chē)輛，速度目標(biāo)值60公里/小時(shí)，初、近期采用2輛編組，遠(yuǎn)期采用3輛編組，采取分散供電，設(shè)車(chē)輛基地1座。

武漢光谷空軌旅游線(xiàn)位于生態(tài)大走廊內(nèi)，是生態(tài)大走廊旅游配套基礎(chǔ)設(shè)施之一，沿線(xiàn)旅游資源豐富，兩端尤為集中，功能定位為旅游休閑線(xiàn)路；光谷空軌與慢行綠道一起構(gòu)筑起生態(tài)大走廊內(nèi)的立體交通，與生態(tài)景觀、觀光結(jié)合緊密，串聯(lián)花山、九峰山、豹子溪、龍泉山、牛山湖景觀，支撐打造光谷生態(tài)大走廊，為建設(shè)國(guó)際化創(chuàng)新光谷、 現(xiàn)代化富強(qiáng)光谷、生態(tài)化美麗光谷的戰(zhàn)略目標(biāo)提供了重要的支撐。

三、武漢光谷空軌旅游線(xiàn)創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用

武漢光谷空軌旅游線(xiàn)采用懸掛式單軌制式，目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)商業(yè)運(yùn)營(yíng)線(xiàn)路，缺乏相關(guān)技術(shù)積累，在項(xiàng)目設(shè)計(jì)建造過(guò)程中，充分開(kāi)展多項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新研究，并積極將新興技術(shù)與本項(xiàng)目相融合，力爭(zhēng)將本項(xiàng)目打造成精品工程、示范工程、創(chuàng)新工程。

武漢光谷空軌旅游線(xiàn)所采用的創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用主要有以下幾點(diǎn)：?

一是全自動(dòng)運(yùn)行無(wú)人駕駛技術(shù)。信號(hào)系統(tǒng)按照全自動(dòng)運(yùn)行GOA3等級(jí)設(shè)計(jì)，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)列車(chē)在正線(xiàn)無(wú)需人工干預(yù)的載客運(yùn)行，相對(duì)于傳統(tǒng)列控方式，可以增加10%運(yùn)能和節(jié)約15%至20%能耗。

二是超融合大數(shù)據(jù)云平臺(tái)技術(shù)。通信、售檢票、綜合調(diào)度指揮等弱電系統(tǒng)采用云平臺(tái)架構(gòu)統(tǒng)一承載。在保證了業(yè)務(wù)系統(tǒng)的可靠性前提下，可動(dòng)態(tài)調(diào)配IT基礎(chǔ)設(shè)施資源，節(jié)約能源，有助于企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和懸掛式空軌智慧業(yè)務(wù)部署及演進(jìn)。?

三是多元化出行智慧安檢技術(shù)。安檢票檢系統(tǒng)利用人臉識(shí)別、分級(jí)安檢、無(wú)感支付等多種方式，提高售檢票、安檢、乘車(chē)智能化水平。其中，智慧安檢門(mén)模塊設(shè)置在自動(dòng)檢票機(jī)的前端，可識(shí)別乘客攜帶的正常金屬物品與違禁金屬物品，誤識(shí)率低于5%，智慧安檢門(mén)安裝有一組人臉攝像機(jī)，安檢門(mén)通過(guò)人臉識(shí)別對(duì)乘客身份進(jìn)行判別。?

四是空氣彈簧等系統(tǒng)減振技術(shù)。武漢光谷空軌旅游線(xiàn)采用三級(jí)減振系統(tǒng)，有效降低垂向方向的振動(dòng)，提高空軌車(chē)輛的平穩(wěn)性和舒適性。車(chē)輛采用充氣橡膠輪胎降低輪軌沖擊，采用人字橡膠簧降低振動(dòng)傳遞給構(gòu)架，采用空氣彈簧及垂向減振器實(shí)現(xiàn)減振，避免高頻振動(dòng)的傳輸。

五是高效節(jié)能永磁電機(jī)牽引技術(shù)。永磁電機(jī)具有效率高、能耗低、重量輕、噪音小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，可取代傳統(tǒng)異步電機(jī)，是下一代列車(chē)牽引系統(tǒng)的發(fā)展方向。武漢光谷空軌旅游線(xiàn)采用了世界上最先進(jìn)的永磁牽引電機(jī)技術(shù)，有效降低了整車(chē)重量，減少了列車(chē)牽引能耗。?

六是綠色環(huán)保生態(tài)節(jié)能技術(shù)。車(chē)輛應(yīng)用高擠壓性能的輕量化鋁合金材料及輕量化隔音隔熱材料（成熟應(yīng)用于高鐵、動(dòng)車(chē)等車(chē)型），有效實(shí)現(xiàn)車(chē)體輕量化；同時(shí)設(shè)置飛輪儲(chǔ)能裝置，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)能量的再生和利用，達(dá)到了節(jié)能減排與穩(wěn)壓平順兼顧的效果，全線(xiàn)配備8臺(tái)飛輪儲(chǔ)能裝置，可實(shí)現(xiàn)牽引能耗節(jié)約15%。?

七是車(chē)輛動(dòng)力學(xué)橋梁工程學(xué)等多學(xué)科車(chē)橋耦合技術(shù)。車(chē)橋耦合技術(shù)對(duì)保障橋梁動(dòng)力性能和行駛車(chē)輛的舒適性、安全性具有重要意義。武漢光谷空軌旅游線(xiàn)基于車(chē)輛動(dòng)力學(xué)參數(shù)及車(chē)輛各階模態(tài)，開(kāi)展懸掛式單軌軌道梁橋和車(chē)輛特性的車(chē)橋耦合動(dòng)力仿真分析，根據(jù)仿真結(jié)果，車(chē)輛平穩(wěn)性及舒適性達(dá)到優(yōu)級(jí)（≤ 2.5）要求。?

八是建筑裝配式技術(shù)。全線(xiàn)采用裝配式結(jié)構(gòu)，車(chē)站均為橋建分離裝配式鋼框架結(jié)構(gòu)，橋墩、軌道梁均采為工廠(chǎng)預(yù)制、現(xiàn)場(chǎng)拼裝，加工、制造及安裝過(guò)程安全、精準(zhǔn)、綠色環(huán)保、噪音小、對(duì)周邊環(huán)境破壞小。?

九是全過(guò)程BIM技術(shù)。武漢光谷空軌旅游線(xiàn)采用數(shù)字化設(shè)計(jì)，通過(guò)BIM建模實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的“可視化”與“透明化”，最大限度輔助優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了“降本增效”的效果。同時(shí)利用BIM技術(shù)建立3D模型，在施工方案和交底中大量應(yīng)用BIM模型和可視動(dòng)畫(huà)，直觀表達(dá)施工工序和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際管線(xiàn) 走向，有效提高施工效率。?

目前，武漢光谷空軌旅游線(xiàn)項(xiàng)目已進(jìn)入試運(yùn)行階段，預(yù)計(jì)將于2023年下半年通車(chē)試運(yùn)營(yíng)。在項(xiàng)目設(shè)計(jì)建造過(guò)程中，積極開(kāi)展多項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)研究，力爭(zhēng)將本項(xiàng)目打造成精品工程、示范工程、創(chuàng)新工程，引領(lǐng)國(guó)內(nèi)懸掛式單軌領(lǐng)域的快速發(fā)展。

四、對(duì)懸掛式單軌系統(tǒng)發(fā)展的建議

懸掛式單軌系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于大城市主要交通干線(xiàn)的支線(xiàn)，客流量適中、經(jīng)濟(jì)能力有限的中小型城市，客流密集的循環(huán)路線(xiàn)（如機(jī)場(chǎng)環(huán)線(xiàn)），地形復(fù)雜的山地城市以及旅游景點(diǎn)等。針對(duì)懸掛式單軌系統(tǒng)的發(fā)展建議如下：

一是針對(duì)不同項(xiàng)目，懸掛式單軌功能定位存在城市交通線(xiàn)或旅游景區(qū)旅游專(zhuān)線(xiàn)兩種情況，其對(duì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)理念、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等方面存在較大影響，建議在開(kāi)展項(xiàng)目研究時(shí)盡早確定項(xiàng)目功能定位，并以此為基礎(chǔ)開(kāi)展后續(xù)工作研究。?

二是在開(kāi)展懸掛式單軌項(xiàng)目研究時(shí)，建議充分考慮項(xiàng)目投資效益，開(kāi)展降低項(xiàng)目造價(jià)研究，并統(tǒng)籌考慮沿線(xiàn)資源開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)降本增效的目標(biāo)，以更好地將懸掛式單軌系統(tǒng)進(jìn)行推廣應(yīng)用。?

三是對(duì)于大客流車(chē)站，建議設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)車(chē)站規(guī)模與布局進(jìn)行重點(diǎn)研究，優(yōu)化客流流線(xiàn)，適當(dāng)提升車(chē)站設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)在運(yùn)營(yíng)時(shí)做好突發(fā)大客流應(yīng)急措施，確保引導(dǎo)客流有序進(jìn)出站。