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1、跨座式单轨铁路的特点及其应用前景的论文摘 要:跨座式单轨交通系统由线路、车辆系统、机电设备、车辆段及综合维修基地等部分组成,其单轨铁路轨道梁既是承重的桥梁结构,又是支承和导向的轨道;车辆采用橡胶轮胎,通过安装在转向架两侧的导向轮和稳定轮来导向和稳定车体。构造上的特点使得其走行机理、轮轨关系都与常规地铁、轻轨有很大差别。技术上的特点主要体现在车辆的转向架、轨道梁和线路道岔三方面,走行机理完全不同于钢轮———钢轨系统,轨道梁承受较大的扭转荷载。就性能而言,跨座式单轨铁路具有占用空间少,适应地形好,舒适环保等特点。关键词:单轨铁路;跨座式;构造;性能;综
2、述 1 概 况 跨座式单轨铁路(straddletyperail,由蒸汽机车牵引,最高速度h43km·-1旅行速度29km·h-1,这条线路一直运行到1924,年10月[1]。在第二次世界大战以后,随着科学技术的进步,跨座式单轨铁路技术才受到各方重视,逐渐完善和成熟起来。1952年,德国工业家axellenardm2.1 线路跨座式单轨铁路通常采用全封闭的高架系统,它的线路部分包括轨道梁、支柱、高架车站及单轨道岔。其中轨道梁和线路道岔具有非常独特的结构型式。(1)轨道梁跨座式单轨的轨道梁有预制混凝土轨道梁和钢制轨道梁两种。大多数跨座式单轨铁路都
3、采用标准预制混凝土轨道梁,跨度为20m～22m,断面一般采用工字型中空截面,高度为1.5m,宽度为0.85m[3,5]。轨道梁采用预应力混凝土(pc),全部由专用模板制成,具有较高的精度。当跨度大于22m或轨道梁建筑高度很高时,原则上采用钢制轨道梁。钢制轨道梁断面一般采用箱型截面。(2)单轨道岔跨座式单轨道岔是有一定长度的道岔梁,一端可以移动,每片道岔梁均固定在一个支承台车上,由台车上的电动机驱动,操作安全、可靠。跨座式单轨道岔可以分为两种类型:一类是柔性铰接型,可使道岔连续弯成曲线;另一类为简易铰接型,转辙时道岔梁在转辙点前方保持一定距离的直线,
4、用于车库内部或低速区段[6]。根据连接线路的数量和形式,跨座式单轨道岔又可分为单开道岔、交叉道岔和三开道岔。2.2 车辆系统跨座式单轨列车采用专用的跨座式单轨电动车组,由四节、六节或八节车辆编组[7];列车两端的车辆带有司机室;每节车辆由车体和两台转向架共同组成。跨座式单轨车辆的车体、车内设备、车门等的构造都与普通城市轻轨车辆相类似。车体采用轻合金焊接结构,重量轻,具有很好的耐火性能。转向架是车辆的核心部件,也是最能够体现跨座式单轨系统运行特点的部分。跨座式单轨车辆的转向架为二轴转向架,车轴为单悬臂固定在转向架上,每根轴上装有两个走行轮,直径为10
5、06mm,是充入氮气的橡胶轮胎。转向架两侧上方各设两个导向轮,下方各设一个稳定轮,它们都是充入空气的橡胶轮胎,直径为730mm[8]。为防止轮胎放炮,三种车轮都装有钢制备用轮,并设有轮胎检测装置。转向架构架是钢板焊接结构,不设置摇枕,车体直接支承在空气弹簧上,既保证舒适性又能达到轻量化的目的。3 技术特点 结构的特殊性决定技术的特殊性,跨座式单轨铁路的供电、通信、信号、环控通风、给排水、防灾报警、自动检售票等机电设备与常规轨道交通基本相同,车辆段及综合维修基地也没有太大差别,因而其技术上的特点主要体现在车辆的转向架、轨道梁和线路道岔三个方面。车辆
6、的转向架采用骑跨在轨道梁上的结构,采用走行轮传动,通过设在转向架两侧的水平轮胎导向和稳定车体,这一点不同于常规铁路采用的钢轮-钢轨系统,走行轮对同时兼有传动和导向的功能。此外,橡胶轮胎与轨道梁接触的变形和受力机理都不同于钢制轮轨。因而转向架的技术比较独特,需要进行深入系统的研究。跨座式单轨铁路的轨道梁不仅是承重的桥梁结构,同时也是支承和约束车辆行驶的轨道,此外轨道梁还是牵引电网的载体,因而,它是集多种功能于一体的建筑结构,既要有足够的强度,又必须具有足够的精度。线路道岔也是集导向和承重于一体的结构,因而较高的承载能力和搬动时的轻便灵活对于道岔结构同
7、等重要。道岔的性能直接影响线路的安全性、平稳性和运营效率,因而,单轨铁路的道岔技术非常重要。4 走行特点 在轨道梁上行驶的城市单轨车辆转向架上装有三种轮胎:走行轮、导向轮和稳定轮(如图2所示),它的走行机理与钢轮-钢轨系统完全不同。在列车运行过程中,走行轮始终与轨道梁顶面接触,轮胎的弹性主要缓冲车辆竖向振动;导向轮和稳定轮则起到缓冲车辆横向振动的作用。如果转向架在平衡位置没有位移,导向轮和稳定轮将以有效半径向前滚动;当转向架发生横向位移(横移、侧滚、摇头)时,导向轮和稳定轮随之产生偏移,这时单侧或双侧的水平轮胎会受到轨道梁侧面的径向压力,这种压力
8、将迫使转向架回到平衡位置。图2 单轨车辆的走行系统 钢制轮轨的导向是由钢轨约束轮对的横向和竖向位移,再通过一系悬挂、二系
