跨坐式单轨车辆维修及线路维护设备选型分析

曹克非， 陈 科， 曹宏宇

(中铁二院工程集团有限责任公司， 四川成都 610031)

跨坐式单轨车辆维修及线路维护设备选型分析

曹克非， 陈 科， 曹宏宇

(中铁二院工程集团有限责任公司， 四川成都 610031)

跨坐式单轨交通系统在我国已安全正常运行了多年，由于其车辆构造和线路结构的独特性，决定了单轨车辆的维修和线路的维护与常规钢轮钢轨式城市轨道交通不同，其维修和维护用的工装设备也有其独特性。目前国内外一些城市正酝酿修建跨坐式单轨交通系统， 本文通过对重庆单轨交通车辆段的回访，根据单轨车辆和线路的独特性，提出了单轨车辆的维修和单轨线路维护必要的一些专用工装设备，供今后单轨车辆维修及线路维护设计参考。

单轨车辆； 维修； 线路维护； 设备选型

跨坐式单轨交通系统作为引进国外先进城市轨道交通系统，在我国重庆已安全运行了近十年，单轨线路长度达到了80多公里，已是世界第一。坐座式单轨交通系统具有技术成熟、运行安全可靠，行驶速度快(最高运行速度80 km/h)，中运量能力(单向运能2～3万人次/h )，爬坡能力强(最大爬坡能力60‰)，转弯半径小(最小转弯半径50 m)，噪声低(采用橡胶轮胎)，环境污染小(仅有很少橡胶粉末)、造价较低(成本为地铁的1/2～1/3)、占地面积少、建设周期短等特点，特别适用于地形起伏较大，城区道路较狭窄的旧城区和旅游风景区。由于与钢轮钢轨式城市轨道交通在运行轨道和车辆等方面都有很大的不同，又是高架在轨道上运行，是城市一道亮丽的风景线(见图1)。目前，我国已全面掌握跨坐式单轨交通核心技术，单轨车辆国产化率已达到95%，单轨轨道国产化率达到90%。我国跨坐式单轨交通技术目前已成功进入韩国、巴西、印尼等国际市场。此外，泰国、马来西亚、越南等国以及贵阳、北京、上海、西安、苏州等国内30多个城市政要和代表团多批次组团赴重庆考察调研跨坐式单轨交通建设运营情况，并已签订相关协议或提出了合作意向，表示希望引进单轨交通。

跨坐式单轨线路和车辆与常见的城市地铁轨道交通系统在结构和外形上有很大不同，见图2、图3。它的线路是由一节一节的预应力钢筋混凝土梁构成，车辆是骑跨在轨道梁上运行，每辆车有2个转向架，每个转向架有4个走行轮、4个导向轮和2个稳定轮。车辆靠走行轮支撑并在轨道梁上行走，车辆的导向轮和稳定轮从轨道梁两侧紧夹住轨道梁，完成列车的转向和保证列车的稳定。车辆的走行轮为充氮气的橡胶轮，导向轮和稳定轮则是充空气的橡胶轮。基于上述特点，单轨车辆的维修和线路维护与地铁轨道交通有很大的差别。

图1 SkyTrain上的直线电机轮轨交通系统

图2 跨坐式单轨车辆及轨道

1 车辆维修设备选型

1.1 单轨车辆和地铁车辆检修修程和检修周期比较

由于单轨车辆的车轮都是橡胶轮，所以检修修程和检修周期与地铁车辆有所不同，表1是两种车辆的检修修程、检修周期和检修时间。

图3 跨坐式单轨车辆及轨道示意图

从上表中可以看出，两种车辆的检修修程、检修周期和检修时间是有差别的。单轨车辆走行轮为橡胶轮，其磨耗较大，每一年左右需要换轮。由于更换走行轮工艺较复杂，目前更换一辆车的走行轮(8个)需要2～3天，故在单轨车辆的检修修程中专门设了换轮作业修程。

1.2 换轮设备

跨坐式单轨车辆的结构与地铁钢轮钢轨车辆结构最主要差别是走行部的不同，两种车辆的走行部结构见图4、图5。

地铁车辆的走行轮为钢轮，其最外圈的轮箍最大允许磨耗为70 mm，运行一段时间后若出现偏磨、擦伤、裂纹等，在不落轮旋轮机床上进行旋轮，之后可继续使用，寿命根据不同的线路条件一般为3～5年，在其寿命周期里可多次旋削。而单轨车辆的走行轮为橡胶轮，运行时磨耗大于钢轮。一般单轨车辆走行轮更换周期为1年，在运营初期单轨车辆走行轮更换周期还不到1年，这可能跟轨道梁表面粗糙度等有关。所以单轨车辆走行轮更换较频繁，维修成本费较高。

表1 单轨车辆和常规地铁车辆检修修程和检修周期对照表

图4 跨坐式单轨车辆转向架

图5 地铁车辆转向架

在单轨车辆段里一个重要设施是换轮库，类似地铁车辆段里的旋轮库。因单轨车辆运行时是骑跨在轨道梁上，由于其转向架的独特性，在车辆段维修时也必须是骑跨在轨道梁上，只是车辆段轨道梁基本是置于地面上，不是高架。换轮时必须在换轮库将单轨列车某一辆车的转向架与车体分离，才能更换走行轮或导向轮和稳定轮。

换轮库最主要设备就是换轮装置，用于将单轨车辆转向架与车体分离和组装。该装置主要由沉降梁(作为换轮库里轨道梁的一段，与轨道梁结构尺寸相同，可沉降)、升降机构、沉降梁回转机构、液压系统、电气控制系统等组成。再配备起重机、氮气充气装置、轮胎拆卸机等，可完成对单轨车辆转向架的走行轮、导向轮和稳定轮的更换作业。换轮库设备配置如表2，换轮库见图6。

1.3 单轨车辆其他主要维修设备

单轨车辆由于其独特的运行方式和特殊结构的走行部，在车辆段其他车间维修时也有一些与地铁车辆维修不同之处。如在停车库、列月检库等，因库内轨道梁是置于地面上，两侧均有带电的接触轨，高度在人可接触到的范围内(见图7)。为保证库内作业人员的安全，在轨道梁两侧必须加装安全防护设施，库前均应设置隔离开关或分段器，每股道前均应设置送电时的信号显示或音响。因单轨车辆是骑跨在轨道梁上，为防止车辆运行时冲出轨道梁，在每股道后面均设有车挡(见图7)。

表2 单轨车辆段换轮库设备配置表

图6 换轮库

图7 停车库

针对单轨车辆特殊的走行部和轮轨关系，列月检库和检修库配置了与常规地铁车辆维修不同的设备和工器具(见表3)，但单轨车辆电器部分的维修设备与地铁车辆还是相同的。

表3 单轨车辆主要专用维修设备和工器具

2 线路维护设备

2.1 线路构成

跨坐式单轨交通线路由轨道梁和道岔梁组成，轨道梁是集轨道、桥梁和牵引供电于一体的预应力钢筋混凝土结构(又称PC梁，precast concrete track beam)，轨道梁高1.5 m，宽0.85 m，由(支柱)桥墩支撑。轨道梁标准长22 m，当跨距大于22 m时，采用箱型钢结构梁。

跨坐式单轨交通系统的道岔是一种特殊结构的道岔，它是由数个箱型钢梁组合而成，采用电力驱动，可以左右移动实现单轨列车转线的道岔梁。单轨道岔的基本型式主要有单开、三开和五开。图8为重庆单轨车辆段库前咽喉区的两组五开道岔。

图8 重庆单轨车辆段库前咽喉区的两组五开道岔

2.2 线路维护设备

由于跨坐式单轨交通线路大部分为高架，其维护设备与地铁线路也有差别。

无论线路做何种维护，都需要乘坐专用工作车(见图9)。这种工作车是线路维护最主要的设备，主要用于轨道梁、道岔、隧道、以及轨道梁上的供电、通信、信号等设施的维修和保养，同时也要牵引在线路上运行的其他无动力的车辆。工作车由自带的大容量蓄电池提供动力，车上有3个检修工作平台，一个用于轨道梁顶面的维修保养，安装在车的端部，另两个用于轨道梁侧面的维修保养，安装在该车中部的两侧，左右各一。两侧检修平台长1.5～1.7 m，宽0.5～0.6 m，四周设护栏。两侧检修平台可升降，升降范围为PC梁底部起往下1.1 m，并能承受最大150 kg的负载。车上各平台配备有安全带，并在护栏上设有安全带钩。

图9 工作车

工作车前后端设电源插座，可为悬臂吊拖车及限界检查车提供工作电源。工作车的两端各设有司机室，便于双向行走。工作车的走行轮为充气轮胎，导向轮与稳定轮采用橡胶缓冲轮胎，而走行轮的辅助轮采用实心橡胶轮。工作车在平直道上单独运行时速度约30 km/h，检修工作时运行速度0～4 km/h。

线路维护设备还有为轨道梁上的供电、通信、信号等设施的维护和保养提供必需材料和器材的悬臂吊拖车，检查轨道梁两侧及上方、下方各种建筑物、构筑物、设备设施是否超限的限界检测车等，线路维护主要设备见表4。

3 结束语

跨坐式单轨交通系统其车辆、轨道、道岔等与常见的地铁钢轮钢轨交通系统差异较大。在单轨车辆段的设计时，对车辆和线路维修设备的配置，要结合单轨车辆、轨道梁的结构特点，有针对性的配置一些专用维修设备，以满足单轨车辆维修和线路维护的需要，为列车的安全运行提供保障。

表4 线路维护主要设备表

[1] GB 50458-2008,跨座式单轨交通设计规范[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2009．

[2] GB 50157-2013,地铁设计规范[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2014．

[3] 中铁二院工程集团有限责任公司.重庆轻轨较新线一期工程施工图[Z] 成都：2003.

[4] 北京城建设计研究总院有限责任公司.重庆市轨道交通三号线一期工程初步设计[Z.]北京：2006.

[5] 冷德熙. 跨坐式单轨：比地铁更经济更环保[N].北京：科技日报，2014.

[6] 中铁二院工程集团有限责任公司.重庆跨坐式单轨设计论文专辑[C].北京人民交通出版社.2005:12.

[7] 长春轨道客车股份有限公司.重庆单轨车使用维修、操作手册[G].2004.

[8] 刘继峰. 标准技术领先世界跨坐式单轨花开海内外[N]. 北京：中国高新技术产业导报.2015: 03.

[9] 吴 刚. 跨坐式单轨车转向架分离装置的研究与设计[J]. 重庆大学：机械制造及其自动化，2008.

[10] 王省茜. 跨坐式单轨铁路的特点及其应用前景[J]. 长沙：233网校论文中心，2008.

Repair Equipment Selection and Track Maintenance of Straddle-Type Monorail Transportation

CAOKefei,CHENKe,CAOHongyu

(China Railway Eryuan Engineering Group Co. Ltd.，Chengdu 610031 Sichuan, China)

It has been many years since the straddle-type monorail transportation system was first put into regular use. Considering the particularity in rolling stock construction and track structure, there is quite a big difference in train repair and track maintenance between the straddle-type monorail transportation system and the normal steel wheel-rail transportation system. Such a particularity also exists in technics equipment and facilities used in repair and maintenance. While some foreign cities as well as domestic ones are intending to build the straddle-type monorail transportation system at present, the characteristics of rolling stock repair and track maintenance are put forward in this paper according to some interviews to monorail transit depots, which may be a reference to related design in future.

monorail train; repair; track maintenance; equipment selection

1008-7842 (2015) 06-0059-04

)男，高级工程师(

2015-07-03)

U239.5

A

10.3969/j.issn.1008-7842.2015.06.16