跨座式單軌交通簡介

1、跨座式單軌交通系統(tǒng)簡介跨座式單軌交通簡介組員：郭太宇周 延張 杰李彥君目錄第一章 跨座式單軌鐵路1第二章 跨座式單軌交通的特點2第三章 重慶跨座式單軌交通系統(tǒng)實例講解2工程簡介2主要技術(shù)標準3轉(zhuǎn)向架3軌道梁橋系統(tǒng)4道岔6供電接觸網(wǎng)6再生制動吸收裝置7控制中心及車輛段7信號7參考文獻8第一章 跨座式單軌鐵路跨座式單軌鐵路（Straddle-beam Monorail），就是通過單根軌道梁來支承、穩(wěn)定和導(dǎo)向，車體騎跨在軌道梁上運行的鐵路。它能有效利用城市道路空間，爬坡和曲線通過能力強，噪聲和景觀影響小，是一種獨特的中等運量城市軌道交通系統(tǒng)。單軌鐵路通常為高架，高架單軌具有成本低、工期短的優(yōu)點。而相

2、對于高架的鋼軌地鐵而言，高架單軌占地少、污染小、能有效利用道路中央隔離帶，適于建筑物密度大的狹窄街區(qū)的優(yōu)點。此外，單軌列車和軌道容易檢查和維修養(yǎng)護。因而單軌不失為大城市客流中等的交通線路和中等城市主要交通線路的較好選擇。特別是在地形條件復(fù)雜，利用其他交通工具比較困難的情況下，能體現(xiàn)其優(yōu)越性。單軌鐵路按照走行模式和結(jié)構(gòu)，主要分成兩類懸掛式單軌和跨坐式單軌。懸掛式單軌鐵路（也稱空中軌道列車）的列車懸掛在軌道之下。另一種較為常見的是跨座式單軌鐵路，列車跨座在路軌之上，兩旁蓋過路軌?？缱絾诬夎F路的起源，最早可以追溯到第二次科技革命，但真正達到實用還是在二戰(zhàn)以后，相關(guān)機電技術(shù)成熟的前提下。1953年，

3、瑞典工業(yè)巨頭Axel Lennart Wenner-Gren在德國科隆創(chuàng)立了一家名叫ALWEG-Forschung, GmbH的子公司（ALWEG正是Axel Lennart WEnner-Gren姓名的縮寫），從事跨座式單軌的設(shè)計，1957年建成科隆-菲林根試驗線。開通于1959年的加州迪斯尼單軌線（Disneyland Monorail System）、開通于1962年的西雅圖中央線（Seattle Center Monorail），都是ALWEG的早期作品，這兩條線路至今仍在運營。應(yīng)用跨座式單軌鐵路最多的國家是日本。1964 年,日本東京修建了從市中心到羽田機場的跨座式單軌鐵路,全線實現(xiàn)

4、計算機集中高度控制。該線成為旅客出入羽田機場的重要通道。后來,日本又建了大阪線、北九州線等跨座式單軌鐵路。另外,法國、美國、澳大利亞和英國也都修建了自己的跨座式單軌鐵路（圖1-1）。圖1-1 澳大利亞跨座式單軌鐵路第二章 跨座式單軌交通的特點跨座式單軌交通具有噪音低、爬坡能力強、轉(zhuǎn)彎半徑小、快速便捷、占地少、造價低、利于環(huán)境保護等優(yōu)點,是現(xiàn)代化城市快速軌道立體交通的一種新形式。但跨座式輕軌也有缺點,能耗大、運能小, 且無法與常規(guī)的地鐵、輕軌接軌。 跨座式單軌交通系統(tǒng)由線路、車輛系統(tǒng)、機電設(shè)備、車輛段及綜合維修基地等部分組成,其單軌鐵路軌道梁既是承重的橋梁結(jié)構(gòu),又是支承和導(dǎo)向的軌道;車輛采用橡膠

5、輪胎,通過安裝在轉(zhuǎn)向架兩側(cè)的導(dǎo)向輪和穩(wěn)定輪來導(dǎo)向和穩(wěn)定車體。構(gòu)造上的特點使得其走行機理、輪軌關(guān)系都與常規(guī)地鐵、輕軌有很大差別。技術(shù)上的特點主要體現(xiàn)在車輛的轉(zhuǎn)向架、軌道梁和線路道岔三方面,走行機理完全不同于鋼輪鋼軌系統(tǒng),軌道梁承受較大的扭轉(zhuǎn)荷載。第三章 重慶跨座式單軌交通系統(tǒng)實例講解工程簡介 重慶是山城,為丘陵地理特點,故選擇噪聲低、爬坡能力強、轉(zhuǎn)變半徑小的跨座式單軌交通系統(tǒng), 這在我國尚屬首次。重慶市輕軌工程東起重慶市區(qū)商業(yè)中心較場口,西至大渡口區(qū)鋼鐵基地新山村,途經(jīng)臨江門、大溪溝、牛角沱、李子壩、大坪、楊家坪等地段,全線長17. 54 km ,共設(shè)17 座車站。全線分兩期建設(shè)實施,其中一期工

6、程由較場口至大堰村長13. 98 km ,14 座車站,2 座變電站,6 座牽引變電站,一座車場,一座控制中心,初期配車84 輛,建設(shè)工期為4 年半。全線建成后可達到高峰小時運送3 萬人次的客運能力,初期年客運量1. 5 億人次,遠期年客運量3 億人次。線路分左右線雙向行駛。高架軌道梁橋貫穿全線,高架橋占83. 2 %。工程總投資45 億元左右,每公里造價約為2. 2 億元。于2000 年開工建設(shè),計劃2004 年6 月建成通車（見圖2-1）。圖2-1 重慶跨座式單軌主要技術(shù)標準      由于我國目前尚沒有跨座式單軌的設(shè)計規(guī)范和標準,針對重慶

7、輕軌工程,借鑒日本規(guī)范單軌構(gòu)造設(shè)計指南,并參考我國公路、鐵路橋規(guī)、地下鐵道設(shè)計規(guī)范,結(jié)合重慶輕軌工程的具體特點,重慶市軌道交通總公司專門制定了詳細具體的設(shè)計技術(shù)要求和技術(shù)標準。(1) 線路性質(zhì):城市快速軌道交通線,正線數(shù)目為雙線。(2) 行車速度:列車最高運行速度80 km/ h ,曲線段根據(jù)曲線半徑限速行駛。(3) 設(shè)計荷載軸重:110 kN (車輛設(shè)計荷載圖示見2-2) (4) 平曲線最小半徑:正線100 m ,車站300 m , 車輛段及道岔附帶曲線50 m。(5) 縱斷面最大坡度:正線6 % ,地下車站5 % , 高架車站0 %。(6) 曲線超高:正線圓曲線上設(shè)不大于12 %的超高率,

8、允許欠超高率5 % ,允許過超高率3 % ,超高過渡在緩和曲線范圍內(nèi)完成。(7) 橋下凈空:跨越城市一般路段不小于5. 2 m ,大件路段一般不小于7 m。(8) 雙線線間距:直線段3. 7 m ,曲線段根據(jù)曲線半徑及行車速度計算進行加寬。(9) 建筑限界:區(qū)間直線段單線建筑限界寬度3. 87 m , 軌頂面以上4. 0 m ; 雙線橋梁限界寬度為7. 57 m , 高度為軌頂面以上4. 0 m 。(10) 標準軌道形式:采用預(yù)制鋼筋混凝土軌道梁,斷面尺寸為1. 5 m(高) ×0. 85 m(寬) (11) 標準預(yù)制PC 軌道梁跨度:平面曲線半徑大于700 m 時采用22 m 跨;

9、平面曲線半徑小于等于700 m 時采用20 m 跨。(12) 支座及伸縮縫:采用特殊設(shè)計的跨座式單軌專用鑄鋼拉力支座和指形板伸縮縫。圖2-2 跨座式單軌車輛設(shè)計荷載圖示轉(zhuǎn)向架跨座式單軌列車的重心在軌道梁上方, 運行時車輛跨坐在軌道梁上?？缱絾诬壛熊囍饕寝D(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)和所依據(jù)的力學(xué)原理與普通鐵路列車不同。兩個走行輪之間僅為400mm , 屬“ 隨遇不穩(wěn)定” 模式。因此, 跨座式轉(zhuǎn)向架需要設(shè)置2個穩(wěn)輪從側(cè)面抱住軌道梁, 由此產(chǎn)生一個附加橫向力，從而形成一個附加反力將“ 隨遇不穩(wěn)定” 結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變“ 隨遇穩(wěn)定” 結(jié)構(gòu), 以車輛的穩(wěn)定性?？缱睫D(zhuǎn)向架的另一特點是,走行輪由橡膠輪胎取代鐵道車輛的鋼制車輪，由

10、4個導(dǎo)向從側(cè)面抱住軌道梁, 實現(xiàn)鐵道車輛車輪踏面斜度的自動對中導(dǎo)向作用。穩(wěn)定輪和導(dǎo)向輪也使用橡膠輪胎, 每個轉(zhuǎn)向架共使用10個橡膠輪胎。為了防止車輪失氣, 走行輪、導(dǎo)向輪、穩(wěn)定輪都分別備有輔助車輪。為了保證安全, 走行輪設(shè)內(nèi)壓檢測裝置, 每個輪胎設(shè)置1個內(nèi)部裝有壓力檢測開關(guān)的壓力表, 將該壓力開關(guān)的電路并聯(lián)連接, 并且引至滑環(huán)上。導(dǎo)向輪和穩(wěn)定輪的失氣檢測由設(shè)置在車輛段軌道梁側(cè)面的裝置完成。重慶單軌列車4輛編組, 兩端車前端轉(zhuǎn)向架為無動力轉(zhuǎn)向架（見圖2-3）其余為動力轉(zhuǎn)向架。由于速度發(fā)電機、受流裝置、接地裝置等安不同, 各轉(zhuǎn)向架都各不相同。圖2-3 無動力轉(zhuǎn)向架軌道梁橋系統(tǒng)  

11、;PC 軌道梁既是承載的梁,又是輕軌列車運行的軌道;既要滿足結(jié)構(gòu)承載要求,又要在制造和架設(shè)過程中按照線路設(shè)計要求形成軌道線形。軌道梁作為輕軌車輛的走行軌道,直接關(guān)系到列車運行時的安全及平穩(wěn),因此對其設(shè)計精度及制造精度要求非常高。軌道梁的設(shè)計必須要確保軌道的整體線型要求以及較高的結(jié)構(gòu)強度、剛度、豎向撓度、橫向抗扭轉(zhuǎn)變形要求。另外,軌道梁的設(shè)計不僅要考慮牽引供變電、接觸網(wǎng)、通信信號控制、避雷器、自動監(jiān)控、綜合接地等電氣設(shè)施裝置的要求,同時要考慮敷設(shè)于軌道梁體上的電纜、內(nèi)部管道等附屬物的接口安裝和維護條件,以及支座、伸縮縫等的安裝。各種復(fù)雜的接口關(guān)系和高精度要求導(dǎo)致了設(shè)計的高難度。 傳統(tǒng)的軌道梁與墩

12、的施工工序為“先墩后梁” , 重慶輕軌較新線工程在世界單軌建造史上開創(chuàng)了“墩梁并舉”的施工先例（見圖2-3）, 無疑也增大了確保蓋梁施工精度的難度。全線采用架橋機架梁進行橋墩構(gòu)造設(shè)計, 橋墩結(jié)構(gòu)計算考慮架橋機單線架梁工況進行控制檢算。建筑材料的選用除考慮根據(jù)結(jié)構(gòu)本身強度和剛度需要外, 還考慮了結(jié)構(gòu)的耐久性要求。  標準跨度軌道采用預(yù)制預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)(PC 梁),其跨中的標準斷面尺寸(圖2-4) 設(shè)為1. 5 m(高) ×0. 85 m(寬) 。兩片軌道梁之間的梁縫寬度采用30 mm , 梁縫中心至支座中心的距離采用400 mm 。兩片梁縫之間通過安裝指形板進

13、行連接,以滿足伸縮要求。標準預(yù)制軌道梁均采用跨座式輕軌專用PC 軌道梁鑄鋼支座,按使用要求并兼顧標準化生產(chǎn),分別按曲線半徑100 m 、500 m 及直線共分3 種類型。各類支座均有固定支座和活動支座之分。軌道梁在兩側(cè)中部設(shè)有剛性滑觸式導(dǎo)電軌,在梁內(nèi)兩頂角處設(shè)有信號系統(tǒng)ARP/ TD 感應(yīng)環(huán)線,梁體底部設(shè)有供電和通信、信號系統(tǒng)電纜托架,梁下托架在橋墩處設(shè)支架繞過支座。圖2-4 重慶跨座式單軌橋梁圖2-5 標準跨度軌道橫截面圖道岔跨座式單軌道岔是一種特殊結(jié)構(gòu)的道岔。單軌道岔由4節(jié)或5節(jié)箱型鋼梁連接組成, 采用電力驅(qū)動, 使道岔梁整體轉(zhuǎn)轍, 與軌道梁或道岔梁對位而形成岔道,以完成車輛行駛線路的轉(zhuǎn)線

14、需要。單軌道岔分為關(guān)節(jié)型道岔和可撓型道岔兩種型式。供電接觸網(wǎng)重慶輕軌較新線工程供電接觸網(wǎng)采用軌道梁側(cè)面剛性接觸懸掛方式, 電壓等級為直流1500V 。接觸懸掛位于3 4 梁中部并被車體完全包絡(luò), 順線路方向呈“ 之” 字形布置, 以實現(xiàn)對受電弓均勻磨擦, 每個伸縮單元設(shè)置中心錨結(jié)和伸縮接頭, 實現(xiàn)對匯流排由于溫度變化而引起的伸縮的補償, 使匯流排在每個支持點處可自由滑動。其主要組成部分為絕緣子、 型匯流排、匯流排線夾和接觸線等, 以及隔離開關(guān)、避雷器和直流饋線電纜、回流電纜等輔助設(shè)施?？缱絾诬壗煌ń佑|網(wǎng)是無備用供電設(shè)施, 必須保證其良好的性能和弓網(wǎng)關(guān)系, 它對設(shè)備制造精度、安裝精度要求高。接

15、觸網(wǎng)載流量能夠滿足遠期高峰小時一個牽引變電所解列, 由相鄰牽引變電所越區(qū)供電時列車正常運行的要求。在高架或地面牽引變電所饋電線上網(wǎng)隔離開關(guān)附近設(shè)置避雷器, 以防止雷電波侵人變電所。當列車在車站、維修基地?？繒r, 車體通過車體接地板接地, 形成保護回路。接地板材質(zhì)采用不銹鋼, 以鋼支架固定。接地板通過電纜與車站綜合接地網(wǎng)相連, 使車體可靠接地, 接地電阻不大于5 , 可保證人員及運營安全。再生制動吸收裝置為使單軌列車輕量化, 重慶輕軌較新線率先在全國地鐵系統(tǒng)中使用了再生制動地面吸收裝置。吸收裝置分別放置在各牽引降壓變電所內(nèi), 分戶內(nèi)型和戶外型兩種。裝置由斬波控制系統(tǒng)、吸收電阻柜、濾波器和電動隔離

16、開關(guān)四大部分組成, 吸收裝置可以使整個路段上實現(xiàn)電制動時多余能量的回饋吸收。吸收裝置在車輛處于啟動、加速、惰行、停站或線網(wǎng)無車輛運行時, 不投入工作。吸收裝置采用四相斬波調(diào)阻系統(tǒng), 每相功率器件采用3300V/1200A IGBT。系統(tǒng)控制采用雙微機控制方式, 上位機為管理機, 由一臺5 位控制機組成, 下位控制機, 由一臺32位單片機構(gòu)成。系統(tǒng)具有過壓、過流、過載、過熱、短路、接地、欠壓安全操作等保護, 設(shè)備通信采用標準通信接口與變電所綜合自動化系統(tǒng)接口?？刂浦行募败囕v段重慶輕軌較新線一期工程在大坪站附近設(shè)控制中心一處, 集列車運行指揮（初期信號為CTC, 近、遠期為ATS、電力監(jiān)控(SCA

17、DA)、防災(zāi)報警(FAS)與設(shè)備監(jiān)控(BAS)、自動售檢票(AFC)和通信等系統(tǒng)的中央設(shè)備于一體, 以實現(xiàn)各系統(tǒng)的監(jiān)控和調(diào)度指揮, 協(xié)調(diào)完成安全、快速舒適運送乘客的任務(wù)。在大堰村站南側(cè)設(shè)車輛段及綜合基地一處, 車輛段及綜合基地由車輛段綜合維修中心、材料總庫四個部分組成, 是本線各系統(tǒng)（包括車輛在內(nèi)的各項設(shè)備、設(shè)施的維修保養(yǎng)和材料、器材的管理供應(yīng)）以及對該系統(tǒng)員工進行技術(shù)培訓(xùn)的綜合性生產(chǎn)基地和培訓(xùn)中心。車輛段及綜合維修基地經(jīng)兩條出入線分別與動物園站西端的左右線相連, 占地面積為9.7569萬m2 , 總建筑面積為5.6 萬m2 。車輛段設(shè)7 條停車線, 停車庫線長204m, 設(shè)試車線一條, 長700m。信號重慶輕軌較新線一期工程采用由列車自動防護（ATP 及列車位置檢測(TD)子系統(tǒng)、調(diào)度集中(CTC) 子系統(tǒng)和正線及車輛段聯(lián)鎖系統(tǒng)(CBI)構(gòu)成的信號系統(tǒng)?？缱絾诬壗煌ㄏ到y(tǒng)ATP/TD環(huán)線設(shè)置和列車定位的實現(xiàn)方式, 與傳統(tǒng)的鋼輪鋼軌運輸系統(tǒng)是不相同的, 它采用了在軌道梁上敷設(shè)電纜環(huán)線的方式, 并利用環(huán)線的交叉配置實現(xiàn)列車定位。軌道電路的長度是根據(jù)運行線路要素、車輛牽