曾令会，杨 阳 ，王孔明

(1.成都地铁运营有限公司，四川 成都 610031； 2.中铁二院工程集团有限责任公司 科学技术研究院，四川 成都 610031)

0 引言

随着我国经济的快速发展，交通拥堵的城市病逐渐向中小城市蔓延。为进一步促进旅游产业发展，国家正大力推动轨道交通与旅游融合发展[1]。国内中小型城市以及旅游景区对便捷高效、经济适用的交通系统需求急迫，中低运量轨道交通迎来爆发式增长的窗口期。

跨座式交通是一种列车在高架专用轨道梁上行驶的轨道交通系统，具有适应能力强、噪声低、占用道路资源少等优点。该系统缓堵效果明显，契合国内中小型城市以及旅游景区的需求，具有广阔的应用空间[2]。

目前，世界上掌握单轨车辆和设备技术的国家较少，并且各国均形成了自己独特的技术体系。本文将对跨座式单轨交通系统车辆技术体系及特点进行分析，以期为跨座式单轨车辆工程应用提供指导。

1 跨座式单轨车辆技术体系

1876年，美国建国100周年博览会期间，在宾夕法尼亚州的费尔蒙特公园建造了一条长度约为170 m的蒸汽机车牵引的单轨系统，该系统当时被称为“鞍式铁路”，可以视为跨座式单轨交通系统的雏形。经过一个多世纪的发展，跨座式单轨系统不断完善，在数十个国家得到应用。但是世界上掌握单轨车辆和相关设备技术的国家屈指可数，其中技术较为成熟且在城市轨道交通建设中得到应用的更是寥寥无几。世界上掌握单轨车辆和相关设备技术的主要有：

(1) 日本：车辆技术供应商为日立(HITACHI)。

(2) 加拿大：车辆技术供应商为庞巴迪(BOMBARDIER)。

(3) 中国：车辆技术供应商为中车长客(CRRCGC)、比亚迪(BYD)、中车浦镇庞巴迪(PBTS)、中车特装(CRRCTK)等。

(4) 马来西亚：车辆技术供应商为斯古米(SCOMI)。

(5) 其他：单轨车辆供应商还包括在实际工作中应用案例非常有限的德国西门子(SIMENS)和旅游观光用的小型单轨车的瑞士英特敏(INTAMIN)。

每个国家都形成了其独特的技术体系，各技术体系车辆的功能定位也不相同，对每种技术体系的车辆关键技术进行分析，可为车辆选型提供指导。

2 日本日立跨座式单轨车辆技术

1960年，日本鉴于对多制式轨道交通系统的需求，开始引进阿尔威格式、洛克希德式跨座式单轨系统，并在上述技术的基础上再创新。

2.1 中大型跨座式单轨系统

日本日立大型跨座式单轨车辆结构与一般轨道交通车辆车体结构基本相同。由于车辆采用充气轮胎，承载能力有限，一般车体采用铝合金焊接结构。该单轨车辆采用双轴转向架(如图1所示)，每根轴上装有一对走行轮，转向架设置一对安全轮；在轨道梁的单侧设置一对导向轮和单个稳定轮；为保证导向轮和稳定轮在故障工况下的安全性，附设钢制辅助车轮。

图1 日本日立单轨车辆采用的双轴转向架

2.2 小型化跨座式单轨系统

为了适应小型城市的通勤需求，日本单轨协会对轻型跨座式单轨列车进行了研究[3]。其中日立公司作为牵头单位，设计的小型化跨座式单轨车辆如图2所示。该小型化跨座式单轨交通车辆与传统的跨座式单轨车辆的最大区别是使用了铰接式结构，两辆车辆之间共用一个转向架。铰接结构能够减少转向架数量，降低车辆总重量，减少运行阻力，也可以为车辆车体下方节约更多的空间用于安装设备，同时，由于车轴数量减少，会造成轴重增加。

图2 日立公司设计的小型化跨座式单轨车辆

小型化跨座式单轨车辆由于本身结构尺寸较小，使用铰接结构后其平均轴重在8 t以内。日立该小型化跨座式单轨车辆在新加坡圣淘沙公园等地区得到了应用，车辆及内部结构如图3所示。车辆采用铝合金车体，750 V DC供电，最高运营速度为80 km/h，考虑到运量与成本问题，车辆采用两辆编组，总长为25 m，宽为2.7 m，车门宽度为1.4 m，每列车共有4个车门、24个座位。

图3 新加坡圣陶沙跨座式单轨系统

3 加拿大庞巴迪跨座式单轨车辆技术

20世纪60年代，庞巴迪收购了ALWEG公司在北美的业务，开始跨座式单轨的研发工作。庞巴迪跨座式单轨经历了100型-200型-300型的演变过程。最初的100型车辆尺寸较小，在游乐场例如迪士尼乐园等地方使用。随后发展到了200型，用在较大运量的地方，例如拉斯维加斯。庞巴迪最新的车型为300型，该车型每小时运量可达到4万人[4]。

3.1 INNOVIA Monorail 100系列

美国佛罗里达州的杰克逊威尔市于1999年建成一条跨座式单轨线路，该线路采用庞巴迪Mark-Ⅲ车型，车辆最高运行速度为56 km/h，如图4所示。

图4 美国佛罗里达州杰克逊威尔市的跨座式单轨系统

庞巴迪Mark-Ⅲ车辆结构如图5所示，两车体中间采用两轴铰接转向架，两节车体共用一个转向架，端车采用单轴转向架。转向架每轴仅使用一个轮胎，可有效减小轨道梁的宽度。

图5 庞巴迪Mark-Ⅲ车辆结构

3.2 INNOVIA Monorail 200系列

INNOVIA Monorail 200型跨座式单轨车辆长度在12 m以内，宽度约为2.66 m，最大载客量为376人，适用于客运量不大的中小城市或旅游景区。

庞巴迪的INNOVIA Monorail 200型在美国拉斯维加斯跨座式系统中应用，如图6所示。

图6 美国拉斯维加斯跨座式单轨系统

3.3 INNOVIA Monorail 300系列

INNOVIA Monorail 300系列单轨车采用了先进的全自动无人驾驶技术，是庞巴迪最新型号车辆。庞巴迪单轨单轴转向架及车体结构如图7所示[5]。车辆采用钢制底架，铝制车身，轻盈且高效；采用低能耗高性能的永磁电机驱动，最高行驶速度可达80 km/h。

图7 庞巴迪单轨单轴转向架及车体结构

4 中国跨座式单轨车辆技术

4.1 中车长客(CRRCGC)

中车长客主要采用日立的跨座式单轨技术[6]，并在重庆推广应用。重庆跨座式单轨转向架如图8所示。

图8 重庆单轨双轴转向架图9 比亚迪云轨转向架图10 浦镇庞巴迪跨座式单轨转向架

4.2 比亚迪(BYD)

比亚迪云轨转向架如图9所示，每个转向架均安装4个导向轮和2个稳定轮，轨道梁采用矩形结构。

4.3 中车浦镇庞巴迪(PBTS)

浦镇庞巴迪跨座式单轨转向架如图10所示，该转向架采用庞巴迪INNOVIA Monorail 300车辆转向架技术。转向架走行轮直径为1 006 mm，导向轮、稳定轮直径为537 mm，地板面至走行面高度为450 mm，采用盘形制动。

4.4 中车特装

中车特种装备为六盘水设计生产的轻量化跨座式单轨车辆(如图11所示)，8辆编组，1节头车与7节车厢采用铰接式结构。列车共设置9个转向架，其中两端车坐落在非动力转向架上，相邻两节车辆铰接在动力转向架上。非动力转向架在端车下部，动力转向架在两车辆连接处，通过铰接装置将两车辆连接。为降低端车的地板面高度，非动力转向架的轮胎直径小于动力转向架轮胎直径。轻量化跨座式转向架如图12所示。

导向轮以轨道梁侧面为导向面，迫使车辆沿轨道行驶。安全轮以轨道梁上盖板突出边缘为接触面，安全轮主要起到防侧滚、防脱轨作用，保证车辆在轨道上安全行驶。轻量化跨座式安全导向轮如图13所示。

图11 中车特种装备轻量化跨座式单轨车辆 图12 轻量化跨座式转向架 图13 轻量化跨座式安全导向轮

5 其他跨座式单轨车辆技术

5.1 马来西亚斯古米车辆技术

20世纪90年代中期马来西亚计划从日本引进单轨技术，由于金融危机一度停工，后期自主研发，并于2003年完成了项目建设。与日本单轨车辆相比，最终投入运行的吉隆坡单轨车辆外型上发生了很大的差异，车辆体积和载客能力也大大减小，最重要的是其技术体系也发生了重大改变。吉隆坡单轨车辆系统及转向架如图14所示。

图14 吉隆坡单轨车辆系统及转向架

5.2 瑞士英特敏车辆技术

瑞士英特敏车辆技术在澳大利亚悉尼和俄罗斯莫斯科等地区有小型化跨座式交通车辆案例，其主要的特点是以钢箱梁伸出的顶板作为单轨走行轨道。车辆采用铰接结构，每个转向架由2个驱动橡胶轮、4个导向轮和2个上推力轮组成，如图15所示。

图15 瑞士英特敏单轨转向架

6 车辆及系统技术对比

车辆是跨座式单轨系统的核心部件，对整个跨座式单轨系统的技术有较大的影响。当前跨座式单轨系统的主要技术及特点对比见表1[7]。

表1 跨座式单轨系统的主要技术及特点对比

7 展望

跨座式单轨作为中低运量轨道交通系统之一，特别适合于山地城市、海滨城市、地形复杂城市和建筑集中度高的城区和城郊，且在旅游景区也有很好的适应性。随着我国经济的快速发展，中低运量轨道交通迎来爆发式增长的窗口期，跨座式单轨系统具有广阔的应用空间。

目前，国内既有的跨座式单轨系统基本为中大型跨座式单轨系统，不适用于中小城市及旅游景区。后续应重点研发低运量跨座式单轨系统以及适用于大坡度景区的跨座式单轨系统，丰富跨座式单轨适用范围。