不同功能定位的跨座式单轨建设运营特征研究

周 琪，毛保华，黄俊生，刘 颂

（1. 北京交通大学综合交通运输大数据应用技术交通运输行业重点实验室，北京 100044；2. 中铁第四勘察设计院集团有限公司，武汉 430063）

跨座式单轨是通过单根轨道梁来支承、稳定和导向，车体骑跨在轨道梁上运行[1]的城市轨道交通系统。在政府财政压力加大、难以支撑地铁建设的背景下，造价低、运量适中的跨座式单轨无疑给不同经济发展水平和客流基础的城市提供了一种新的路径选择。

截至目前，中国重庆、芜湖将跨座式单轨作为城市公共交通[2]，深圳、银川仅将跨座式单轨作为景区游玩设施。另有佛山、中山、柳州、潍坊等40多个城市规划了以跨座式单轨为推荐制式的轨道交通线网，总里程超过3 000 km[3]。因此，为了促进我国跨座式单轨的科学发展，需全面调研全球跨座式单轨的应用情况并研究其建设运营特征。

1 全球应用概况

据不完全统计，截至2020年12月全球共12个国家运营跨座式单轨，建设、运营线路共33条。表1为全球跨座式单轨应用情况，统计线路不包含公园、商场等内部小型跨座式单轨。可知目前跨座式单轨并未取得规模性应用，甚至存在停运、拆除的现象。

表1 全球跨座式单轨应用情况Table 1 Global straddle monorail applications

在建的跨座式单轨线路概况如表2所示。由表可知超过一半的线路采用庞巴迪的技术。从功能定位来看，越来越多的跨座式单轨开始承担起城市交通的功能。

表2 在建的跨座式单轨线路概况Table 2 Overview of straddle monorail lines under construction

在运营的跨座式单轨线路车辆制造厂商占比如图1所示，可知日本日立和加拿大庞巴迪的占比较大，两者皆由德国全抱式ALWEG跨座式单轨改良设计[4]而来。

图1 在运营跨座式单轨线路车辆制造厂商分布Figure 1 Manufacturers of Straddle Monorail Vehicles

我国部分厂家现已具备自主化生产跨座式单轨的能力，但由于技术尚未标准化，各厂家产品存在明显差异且互不兼容，技术参数如表3所示。因此，城市在选择车辆的同时，也选定了日后运维、增购的厂家，城市可能陷入被动局面；另外，我国投运与在建的跨座式单轨线路规模较小，市场容量有限，不同厂家各自占有一定市场。根据边际成本的原理可知，单件产品的制作生产成本必然高于规模化生产出来的产品价格，而规模化的前提之一就是要实现产品规格的统一和标准化。因此，在尚未规模化应用、尚未标准化的背景下，采用跨座式单轨可能存在边际成本高的问题。

表3 跨座式单轨车辆技术参数Table 3 Technical parameters of straddle monorail vehicles

跨座式单轨自身的技术特点决定其具有多样化的功能定位。本文根据线路的功能定位和运行地理环境特征，将跨座式单轨线路分为观光旅游类、衔接类、加密类、骨干类4种功能类型，图2为不同类型跨座式单轨的线网位置示意图。

图2 不同类型跨座式单轨的线网位置Figure 2 Network position of different types of Straddle Monorail

统计运营的23条跨座式单轨线路，得到4种功能类型线路的占比分别为：48%、12%、24%、16%。可知观光旅游线是全球应用最广泛的跨座式单轨线路类型，主要承担景区、游乐园内的游玩功能；衔接线是指衔接机场、车站等大型交通枢纽，承担客流集散和换乘功能的线路；加密线是指在城市轨道交通网络中辅助地铁、市郊铁路等大运量轨道交通，为城市中心区、外围城镇或地铁空白区域提供运输服务的线路；骨干线是指位于大城市外围新城或中小城市，服务通勤等日常出行客流的线路。下文对不同功能类型线路的建设运营特征进行分析。

2 不同类型线路特征分析

2.1 观光旅游线路

观光旅游线路大多修建在景区或游乐园内部，线路敷设方式为高架，独特的造型能够为景区提供良好的视觉效果[5]。表4为部分观光旅游线的建设运营特征，可知线路长度一般不超过10 km，列车编组较为灵活，在2～6辆不等。线路最大断面运能低于1万人次/h，平均造价在 3.7亿元/km左右，线路平均旅行速度为22.4 km/h，远低于普通地铁的旅行速度。

用投资效率来反映线路单位里程投资下所能提供的运能水平。由表4可知，观光旅游类线路的平均投资效率为2.4万人次/亿元，表明每千米线路投资1亿元能够获得2.4万人次的日运能水平。

表4 部分观光旅游类线路特征[6]Table 4 Characteristics of some tourist routes

从发车间隔和日均客流来看，修建在大型乐园和景区内部的线路高峰期发车间隔低于 5 min，其余线路的发车间隔较大。莫斯科单轨的发车间隔甚至达到30 min，也正是由于速度低和客流效益不佳，莫斯科单轨正面临停运拆除的风险。观光旅游类线路的主要服务对象是游客，日均客运量较小，平均能力利用率仅为 20.7%。这样的运营特征反映了这种类型的单轨更倾向于考虑旅游观光的舒适性而非出行的时效性。

2.2 衔接类线路

衔接类线路主要承担城市内、外部重要交通枢纽的客运集散功能，乘客出行目的地较为集中，对时效性要求较高。该类线路不仅衔接城市内外的机场和火车站，同时也提供与其他轨道交通方式的换乘。例如：日本羽田机场单轨的 4个车站位于机场内部，通过单轨可快速到达滨松町火车站换乘JR等线路，沿线车站也与京急线、东京临海高速铁道等线路衔接；日本大阪单轨分为本线和支线(彩都线)，衔接了大阪国际机场，本线的5个换乘站可换乘至多条私铁线路，有效促进跨座式单轨线路与城市综合交通网络的融合。

表5为衔接类线路特征，与观光旅游类线路不同，该类线路最大断面运能均在1万人次/h以上，平均造价为2.97亿元/km，平均投资效率为9.8万人次/亿元，高于观光旅游类线路。由于衔接类线路不仅服务进出港客流，同时服务沿线的通勤、游玩等客流，发车间隔较小，平均能力利用率为36.0%。

表5 衔接类线路特征Table 5 Characteristics of connecting lines

由表5可知日本两条线路的旅行速度均在35 km/h以上，羽田机场单轨旅行速度甚至达到了59.3 km/h，主要由于其采用快慢车模式。图3为羽田机场单轨开行方案示意图，通过开行机场快速、区间快速、普速3种类型列车，满足了沿线乘客的多样化出行需求。

图3 日本羽田机场单轨开行方案Figure 3 Monorail operation plan of Haneda Airport in Japan

2.3 加密类线路

部分城市为了完善交通网络，通过单轨来填补线网中的空缺部分，承担起中心城区或郊区的运输功能，与大运量交通制式形成优势互补，线路特征如表6。整体来看，该类线路的平均能力利用率为31.0%，平均造价为 5.1亿元/km，平均投资效率为6.0万人次/亿元。根据线路所处地理环境，可进一步分为两种类型。

表6 加密类线路特征Table 6 Characteristics of encrypted lines

一类在大都市圈中辅助地铁或市郊铁路，服务郊区或新城的出行。该类线路长度较长，单方向运能在1万人次/h以上，平均旅行速度为24.8 km/h，日均客流较大。例如：位于东京都市圈新城的多摩线，连接了多摩南区和北区；圣保罗15号线在线网中的位置如图 4所示，作为地铁 2号线的延长线，连接了郊区和市中心，并在Vila Prudente和Oratorio车站旁边设置了专门的自行车停车场；孟买单轨位于无市郊铁路和地铁覆盖的东部地区，有效填补了地铁服务空白区域。

图4 圣保罗单轨的线网位置Figure 4 Location of Sao Paulo line 15 network

另一类是在城市中承担某个区域内部的交通循环功能，这主要得益于跨座式单轨对陡坡道和急曲线有良好的适应性[7]。该类线路长度较短，运能较小，沿线客流的通勤属性不强，平均旅行速度仅为22.9 km/h。例如吉隆坡单轨，如图5所示，连接了市中心的南部和北部，平均站间距为0.86 km，主要为中央商务区的乘客提供“最后一公里”的接驳服务；美国的杰克逊维尔单轨，主要服务市中心南岸和北岸客流，提供沿线商业、政府和娱乐场所的便捷通道，并在 Jefferson和Kings Avenue车站附近设置了Park-n-Ride(P+R)停车场，为乘客进出核心区提供了停车的便利。

图5 吉隆坡单轨的线网位置Figure 5 Location of line network of Kuala Lumpur Monorail

2.4 骨干类线路

由于地形条件、经济状况等因素，部分城市更倾向于修建成本低、工期短、运量适中的跨座式单轨，并将其作为城市轨道交通网络的骨干线路。目前这类线路在世界范围内应用较少，大多应用于21世纪以后的中等城市。

各地修建跨座式单轨的原因不尽相同。日本冲绳县主要为了改善由于汽车数量增加造成的道路拥堵问题；重庆2、3号线的修建，与重庆独特的地形地貌有重要关系[8]。同时，跨座式单轨具有良好的环保性能，每人公里碳排放比汽车少174.4 g[9]，骨干类线路的建设运营特征如表7所示。

表7 骨干类线路特征Table 7 Characteristics of backbone lines

由表7可知，骨干类线路呈现出线路长、车站多、能力大、客运量大的特点，因此平均能力利用率较高，达到68.3%。由于该类线路修建时间较晚，技术发展成熟，平均造价为2.85亿元/km，加上能力较大，该类线路的平均投资效率为11.1万人次/亿元，是所有类型的跨座式单轨线路中最高的。

骨干类线路的平均站间距为1.15 km，沿线站点的接驳方式主要有公交车、私家车等。例如：冲绳线在沿线8个车站设有自行车、私家车停车场和出租车、客车车站，保证重要交通节点的接驳。重庆2、3号线沿线站点主要通过公交车衔接，每个站点周边300 m范围内平均约有2个公交站点以及9条公交线路经过。

骨干类线路的旅行速度为30.2 km/h，同样是4种类型线路中最高的。日客流量明显高于其他类型线路，发车间隔具备与工作日、周末客流匹配的早晚高峰特征，体现了服务通勤的功能特征。我国重庆3号线最小发车间隔为2.5 min，是世界上跨座式单轨线路中实际发车间隔最小的线路，运输能力甚至达到地铁水平。

3 结论

跨座式单轨作为一种新型轨道交通系统，为城市发展多层次轨道交通网络提供了新的选择。因此，本文研究了不同功能类型跨座式单轨的建设运营特征，得到以下结论；

1) 跨座式单轨在运能方面虽不及地铁等大运量轨道交通制式，但从建设及投资效率来看，承担城市主要交通功能的骨干类跨座式单轨造价为2亿～4亿元/km，平均投资效率为11.08万人次/亿元。与一条6B编组、造价6亿～8亿元/km、投资效率为8.64万～11.52万人次/亿元的地铁线路相比，跨座式单轨展示出良好的投资效率。

2) 从功能定位来看，跨座式单轨具备不同的适用性：大城市轨道交通线网加密线与交通枢纽衔接线；中小城市或特殊地形城市骨干线；旅游城市观光线等。

3) 从运营模式来看，国外的衔接类跨座式单轨与国内单一的专用型或复合型[10]机场线不同，不仅开行多种类型的列车满足多样化的出行需求，同时通过枢纽为乘客换乘至其他交通方式提供便利；部分骨干类与加密类线路通过在车站设置专门的汽车或自行车停车场，促进跨座式单轨与其他交通方式的便捷换乘。

4 建议

对我国发展跨座式单轨提出以下建议：

1) 跨座式单轨目前尚未得到规模性应用，甚至存在被拆除的案例或争议，主要由于线路客流需求与系统能力供给不匹配而导致的成本效益不佳。因此，在前期规划阶段应充分深化跨座式单轨系统与通道客流的适应性研究，避免开通运营后出现因供需不匹配而导致的能力利用率低、客流效益差的情况。

2) 目前国内外暂无跨座式单轨与其他制式互联互通的案例，经验表明：可通过接入枢纽的形式促进跨座式单轨与城市综合交通网络的融合，为乘客在不同交通方式之间提供无缝换乘服务；同时，结合功能定位，以满足客流多样化需求为导向运用运输组织模式，为出行者提供优质服务。

3) 近年来，我国通过“引进、消化、吸收”建立起一套跨座式单轨的规范标准[11]，同时实现了跨座式单轨技术自主化。但由于车辆技术尚未标准化，各厂家产品互不兼容。在跨座式单轨尚未规模化应用且尚未标准化的背景下需要注意边际成本过高的问题。