现代新型轨道交通发展研究

刘仲波 王彦新 王茉莉

摘要：城市轨道交通是世界各国解决城市拥堵、舒缓交通压力的重要方式。近年来，各国出现新型轨道交通并得到广泛关注，文章分析了空轨、云轨、磁悬浮、超级高铁与传统轨道交通优缺点，指出新型轨道交通发展瓶颈并给出改善与提高的途径。

Abstract： Urban rail transit is an important way for countries around the world to solve urban congestion and relieve traffic pressure. In recent years， new rail transit has emerged in various countries and has received extensive attention. The article analyzes the advantages and disadvantages of air rail， cloud rail， magnetic levitation， super high-speed rail and traditional rail transit， points out the bottleneck of new rail transit development and gives ways to improve it.

关键词：轨道交通；空轨；单轨交通；磁悬浮

Key words： rail transit；air rail；monorail traffic；magnetic levitation

中图分类号：U239.5 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）32-0228-02

0 引言

近年来，大都市的交通拥堵问题日益严重，以轻轨、地铁为代表的城市轨道交通得到大力推广和发展。城市轨道交通与其它交通方式相比优势明显，主要体现在：“一大、二小、二省、四好”，即：运能（量）大；污染小、噪音小；省占地、省能源；四好为：方便、快捷、舒适、安全。单轨交通是城市轨道交通的重要组成之一，其与双轨的轨道交通（如轻轨、地铁、磁悬浮等）比较，单轨交通具有如下优点：造价更低、噪音更小、爬坡能力更强等特点。近年来，我国轨道交通的发展得到世界范围瞩目，除了常规交通发展之外，也出现了一些新的创新轨道交通形式，例如使用新能源的单轨交通，其代表为电池驱动的“云轨”与“空轨”等；美国提出的“超级轨道”等等。

1 我国新型单轨交通情况

1.1 云轨

“云軌”来源于我国的比亚迪公司开发的单轨交通。2016年10月13日，比亚迪公司的跨座式单轨交通被命名为“云轨”，在深圳举行了全球首发仪式。纵观单轨交通发展历史，世界第一条用于货运的单轨于1824年在伦敦投入运营。世界第一条跨座式单轨铁路于1888年出现在爱尔兰。单轨交通按照轨道列车与轨道结构关系分为：跨座式与悬挂（吊）式两种。“云轨”在轨道结构形式上属于跨座式单轨交通。早在1958年由德国工程师将跨座式单轨的技术归纳为三个要点：跨座式、混凝土轨道、橡胶轮，即称之为所谓的“ALWEG型独轨”。“云轨”具有常规单轨交通的优点，即占地面积小、噪声低、乘坐舒适、景观性好等特点。据统计，云轨的建设工期只需要1-2年，仅相当于地铁建设的三分之一左右；建设成本在每公里1亿元人民币，约为地铁的五分之一；其运载能力为单向每小时0.8-4.0万人；由于轨道结构全部采用高架结构，拆迁量少；最小转弯半径仅为45米。同时，“云轨”的创新之处在于，轨道列车上安装我国比亚迪公司自主开发的电池系统，能够保证列车在外部供电系统停止之后，列车自身继续供电直到列车到达下一站，确保行车安全性。

1.2 空轨

“空铁”是对悬挂式单轨交通的一种简称。空轨作为一种新式的轨道交通装备，它适用于中等规模城市的公共交通干线运行，以及大城市轨道交通的补充线，包括一些旅游区、主题乐园观光线等。在2016年4月由西南交通大学、四川中唐空铁科技有限公司、中国中车资阳公司组成联合体开发了空铁项目，首次提出了“新能源空铁”的概念，并研制成功了具有完全自主知识产权的空铁列车。其突出特点是以纯蓄电池为动力、永磁电机驱动的新能源列车。同时，空铁拥有单轨交通的共性优势，体现在安全性高、占地少、绿色环保、噪声低、环境协调性好等，它可以有效缓解城市交通难题；同时，空轨造价对比轻轨、地铁或者磁悬浮交通而言相对较低，大约仅为地铁的五分之一到八分之一。目前，新能源的空铁轨道交通已列入四川省政府的重点实施项目。

1.3 磁悬浮

目前，国内对磁悬浮列车的研究又逐渐兴起，有关磁悬浮列车技术的研究最早起源于德国，在1922年由德国的工程师赫尔曼·肯佩尔提出了电磁悬浮原理，并且在1934年申请了关于磁悬浮列车的专利。磁悬浮列车只有来自空气的阻力，这是因为其轨道的磁力使列车整体悬浮在空中，列车运行时不需要接触地面轨道，没有来自轨道摩擦力。目前，在线运营的磁悬浮列车的最高时速可达每小时600公里以上，比常规的轮轨高速列车时速300多公里快出很多。

磁悬浮列车具有高速，低噪音，环保，经济和舒适等特点。磁悬浮线路的造价只是普通路轨的85%，而且运行时间越长，效益会更明显。因为，磁悬浮列车的路轨寿命可达80年，而普通路轨只有60年。磁悬浮列车车辆的寿命是35年，轮轨列车是20至25年。此外，磁悬浮列车的年运行维修费仅为总投资的1.2%，而轮轨列车高达4.4%。磁悬浮高速列车的运行和维修成本约是轮轨高速列车的1/4。磁悬浮列车和轮轨列车乘客票价的成本比约为1：2.8。

1.4 超级高铁

超级高铁是一种最新提出的以“真空管道运输”为理论核心设计的交通运载工具，它是将列车置于真空管道中，利用磁悬浮技术驱使列车运行的方式进行工作。超级高铁与其它轨道交通形式比较，其具有运行速到超高、能耗更低、噪声更小、污染更小等优点。这种“胶囊”式的列车概念的提出，被称为是汽车、轮船、火车和飞机之后的新一代交通运输工具。超级高铁因为其外形类似医用胶囊形状，故也被称为“胶囊高铁”。

早在2013年由美国人Elon Musk提出了超级高铁计划，构想的超级高铁可以大约1200公里的超高时速进行远距离运送乘客 。2016年11月迪拜将成为全世界第一个拥有“超级高铁”的大都市，该线路预计将于2021年开始正式运行载客。2017年5月，超级高铁已投产，预计2020年将首先在阿联酋建成。我国贵州铜仁市和美国超级高铁公司（Hyperloop Transportation Technologies，简称“HTT”） 于2018年7月19日签署了框架性协议，双方将在贵州铜仁建造我国第一条具有商业运营性质的真空管道超级高铁线路。超级高铁将从理论研究阶段向实暨投产阶段大踏步迈进。

2 新型单轨交通发展前景

2.1 新型轨道交通瓶颈

新型单轨交通在能源应用上有创新，在交通结构上也实现了突破，体现了我国在轨道交通创新上的重大发展，同时新型单轨交通也存在制约发展的瓶颈需要解决。单轨交通诞生120多年以来，“全世界最长的单轨交通”是在中国重庆，運营里程为16.5公里，单轨交通之所以迄今为止没有得到大力发展，主要因为单轨交通存在制约的瓶颈——运能不足。以云轨为例，其提供的运行参数中，其运载能力是0.8-4.0万人/小时单向。例如北京市的交通状况，地铁10号线日均运送超过100万人次，以云轨最大运载能力计算其单日最多运送50万人次，对于大型或特大城市而言，目前这些新型单轨交通不足以缓解城市交通拥堵压力。

对于磁悬浮列车与超级高铁技术，两则都是借用了磁悬浮技术原理。由于所有的磁悬浮系统都是依靠电磁力实现列车的悬浮、导向和驱动功能，一旦出现线路短短情况，则磁悬浮列车将失去悬浮功能，不能运行，进而发生严重的安全事故。目前有关突发断电后磁悬浮的安全保障措施，仍然没有得到根本性的解决方案。同时，磁悬浮列车与超级高铁技术都利用了磁场的工作原理。为使得列车实现悬浮，必须拥有强大的磁场，但是磁场对周围人的身体健康、生态环境、附近的电子产品的运行都会产生一定的影响，需进一步研究解决方法。特别是对人类的身体健康影响程度目前还没有定论。另外，磁悬浮列车与超级高铁都采用的高架结构线路方案，一旦发生事故时，地面救援力量无法第一时间来到事故现场，救援工作将变得非常艰难。同时磁悬浮列车与超级高铁列车因为没有钢轮结构，遇到突发事故利用其它机车拖出事故现场存在巨大困难。

2.2 发展新型单轨交通途径

①现有技术条件下，云轨与空轨首先解决电池蓄能不足问题。随着我国高性能蓄电池技术的不断提高和发展，通过创新电池材料、扩大蓄电容量等方法，在一定程度上可以解决电池蓄能问题。

②未来随着我国核能技术发展，我国核能小型化是一个重要突破口，未来可以设想可控的核能微型化，会为单轨交通带来不竭动力，随着动力解决，其运能不足的问题也将迎刃而解。

③磁悬浮技术列车技术、超级高铁面临断电危险的解决根本方案就是机车自身增加蓄电功能，以备不时之需，具体解决方法可参看上述①②。同时，针对强磁场对人身危害问题，应尽快进行更多实地运行试验，验证方案的可行性与安全性，建立对应的减轻或根治方法，消除社会顾虑。

3 结束语

随着我国经济实力提高和轨道科技不断发展，具有我国特色与技术支持的轨道交通技术将会不断涌现。无论新型的轨道交通技术上是否完善，只要是新的创意，能够为解决交通发展提供新思路、新设想，都应得到支持与鼓励，未来轨道交通将向超快速、大容量方向发展，其在大型都市的城市交通系统中的作用将会日益重要。

参考文献：

[1]李紫宜.我国新型城市轨道交通技术可持续发展措施分析[J].技术与市场，2016（10）：88.

[2]毛盈盈.新型城镇化背景下城市交通发展趋势分析[J].科技研究，2014（1）：16-17.

[3]李芳芳.武汉新型轨道交通网发展的战略意义[D].华中科技大学，2007.