空中軌道列車

空中軌道列車

空中軌道列車(SkyTrain)也稱為空中鐵路,簡稱空軌,是軌道交通的一個分支。基本原理與捷運、輕軌相似,在設計思維上與捷運則相反,採用懸掛式動力轉向架,車廂亦是懸掛式。空中鐵路主要由控制中心、運行車輛、動力裝置和軌道建設四個部分組成。空中電車即以懸掛的方式在空中軌道下方運行的列車。這種列車最早出現在德國,已投入商業運行。同捷運及輕軌相比,懸掛式空中列車具有造價低,安全可靠性高等特點。

基本信息

簡介

空中軌道列車空中軌道列車
空中軌道列車屬於城市快捷公交,是懸掛式單軌交通運輸系統。軌道位於列車上方,由鋼鐵或水泥立柱支撐,列車被吊在半空中行駛。它以電力牽引為動力,解決了廢氣污染;它比捷運造價低、比輕軌占地面積小,在建造和運營方面有許多突出的特點和優點。

空中軌道列車每節車廂定員75人,四節車廂可承運15000人次每小時。按照設計的最高限額,它可以完成30000人次每小時的交通任務。

正常情況下,一節捷運車廂每公里耗電5到6千瓦時,該空中列車每公里僅耗電量2.4千瓦時。從造價來看,包含列車、軌道、站台及信號控制系統在內,空中列車每公里工程總價在1.2億元-1.5億元,與地面有軌電車大致相當,約為捷運造價的五分之一,輕軌、低速磁浮的二分之一到三分之一。

發展歷史

空中軌道列車空中軌道列車

早在1898年,德國人伍珀塔爾在烏帕河上架設建造了全球第一條單軌懸掛鐵路系統,1903年全線通車,線路長13.3公里,迄今這條世界上首條單軌懸掛鐵路系統已運行了113年。

德國總共只在4個地區建設了這種列車。經統計,目前總共建成的懸掛式空中列車軌道僅為20公里左右。

2011年,浙江溫州市有意向建設中國首條空中軌道列車運營線路,建設者是國際空列集團AirTrainInternationalGroup。該集團由德國H-Bahn公司於2008年牽頭組成。H-Bahn總部位於德國多特蒙德市。雖然是德國公司牽頭建立,但是國際空列集團的主要業務卻集中在中國。

2011年3月,國際空列集團中國區總裁林幼齡表示,“國際空列集團已從西門子公司買斷這項技術在中國及亞太地區的全部權利,同時在中國申請了專利。目前,國際空列集團已與中國的軌道交通系統的設計、製造單位組成了聯合體,未來將共同在中國推廣這項技術。”

2012年,中國兩會上,政協委員馮幸耘提出《關於採用空中軌道交通系統緩解城市交通困難的建議》,溫州、天津上海濟南合肥洛陽石家莊北京等城市有意建設該種軌道系統。

2013年5月8日,首屆中國(上海)國際技術進出口交易會開幕,上海空列軌道技術有限公司表示上海有望引進空中軌道列車。上交會展示的H-Bahn空列項目由國際空列集團下屬上海空列軌道技術有限公司運營。H-Bahn空列從2011年開始引入中國,前期重心是本土化。比如德國的車廂用鋼材製造,由於中國的車輛技術已較完善,就考慮改用鋁合金。如此一來,車廂變得更輕,運力就有所增強。2013年5月,包括車輛、信息控制系統在內,空列國產化率已突破90%。

中國國內20多個城市下轄區縣已進行項目前期研究。進展最快的是溫州,空列線路已初步定為從客運西站穿越城區,直抵客運東站。上海的長寧區、嘉定區、寶山區、楊浦區均已研究項目可行性,其中有兩區已進入線路規劃階段。

2016年11月21日下午,在成都雙流空港經濟技術開發區的中唐空鐵產業基地,新能源空鐵總設計師、中科院院士翟婉明宣布:世界首條新能源空中鐵路(簡稱空鐵)試驗線成功投入運行。

建設完工

德國

伍珀塔爾1901年,13.3km;

多特蒙德H-Bahn,1984年起3km;

杜塞道夫國際機場,SkyTrain2002年2.5km。

建設困難

相比100多年前,空軌技術成熟了很多。但是,將之引進到中國存在一些無法拷貝的技術難題。例如,德國伍珀塔爾線路的機車只有2個車廂,而多特蒙德大學校園線路的車廂跟一輛公交差不多大小。但是,中國的城市規模和人口都要巨大很多。需要6節或者8節車廂的運力,才能較好地緩解通勤壓力。之前德國也有其他城市有計畫引進“空軌”,但都受限於技術細節和資金支持而無法推進。

性能分析

優點

建設成本最低
空中軌道列車空中軌道列車
捷運或輕軌由於牽涉到大量的拆遷問題,隱性的成本要高得多,施工時間也長得多。與其他軌道交通相比較,H-Bahn空軌的建設成本最低。

空軌系統引入中國後,經過吸收、消化、創新,目前階段國產化率達到了80%以上,隨著國產化率不斷提高和規模生產,製造成本將進一步降低。

系統可以根據客戶需求,配置不同的控制系統,也可以採用人工駕駛降低工程造價。

系統綜合平均每公里工程造價在1-1.5億元之間。和跨坐式單軌系統造價基本一樣啊。但跨坐式單軌系統載客能力高。

運輸能力強

與捷運及輕軌相比,空列採用2節或4節車廂編組,聚焦中等運量的交通需求。連同乘客在內,空列每節車廂限載13噸,最多運輸乘客75人次。列車設計速度為每小時50公里,旅行速度每小時25-40公里。按每小時40公里的速度計算,採用90秒正常發車間隔,運輸能力達每小時12000人次,最高則可達30000人次每小時。

能耗低

正常情況下,一節捷運車廂每公里耗電5到6千瓦時,空列每公里僅耗電量2.4千瓦時。從造價來看,包含列車、軌道、站台及信號控制系統在內,空列每公里工程總價在1.2億元-1.5億元,與地面有軌電車大致相當,約為捷運造價的1/5,輕軌、低速磁浮的1/2到1/3。

安全性好

空列行駛時,控制行駛和方向的輪盤卡在軌道梁內,安全保障充分。在德國,懸掛式空列已有100多年歷史,新式懸掛系統自1984年開始啟用,在多特蒙德及杜塞道夫等城市運行至今,沒有出現過運營事故。

工程建設最快

空中軌道交通列車不像捷運或輕軌,需要在現場進行大量的建造工程。H-Bahn空軌所有的部件包括軌道梁、支柱等全是在工廠中批量完成的,現場施工十分簡單快捷。支柱施工僅需在地下打孔,然後植入混凝土基礎,不需要專用的機械設備。一般每處施工幾天即可完成,全線只要幾個月,即可將空軌豎桿組裝完畢。整個系統建設周期在1-2年之間。

占地面積最小

空軌占地面積極小,形象地說只要將馬路上的照明燈桿加粗,即可支撐起整個空軌。

空軌系統除了車站需要占用一定地面空間外,軌道基礎占地面積非常小,由於軌道曲線半徑設計比較靈活,工程幾乎不涉及既有建築物的拆遷。商務區、機場和火車站還可以利用既有建築或過街天橋作為車站

可拆卸可移動

空軌可從一處很容易拆卸後移至另一處。這對發展中的城市尤為重要。在城市新區,人流太小,沒必要建大流量的軌道交通,可先建H-Bahn空軌,等商圈繁華、地價升高、人流增大後,再以大流量軌道交通替代,空軌可拆卸移走,用到它處。

全過程自動化

空軌為全程全自動無人駕駛系統。它採用自動列車控制ATC系統,全程由計算機控制。西門子公司開發的定位系統能保證在任何時間、任何情況下3公分的列車定位精度。列車全程自動運行ATO,高效、節能、準時,消除人為錯誤。而自動列車保護ATP子系統能保證列車不會逾時、冒進,發生追尾等事故。

環保低噪節能

空軌為全封閉電力驅動,無噪音,無任何污染,占地面積極小,是最為環保的交通工具。一旦建成,可極大地緩減城市擁擠的交通,大量地降低汽車對空氣的污染。

空軌的軌道全封閉在軌道梁內,行駛時幾乎不產生噪音。所有的輸電線、通信線也全部封閉在軌道梁內,外觀整潔、美觀。

在全球空前重視氣候變暖和減少溫室氣體排放的今天,空軌系統是最為環保的交通工具,可以從根本上改變城市空氣污染問題,有著非常廣闊的套用前景。

適應複雜地形

空軌車輛採用外包橡膠鋼輪,爬坡能力強,轉彎半徑小。道岔可在彎道處,對複雜地形有較好的適應性,因此選線自由度大。從而可以減少拆遷量和施工期間對地面交通的影響。

適應特殊地

一些城市有特殊地質結構,如地下泉水、硬質岩層等,無法開挖捷運。這些城市建造空軌更應成為首選。

適應任何天氣

空軌的輪子是在封閉環境下運行的,所以不受惡劣天氣影響。當遇到大雪、冰凍等惡劣天氣其它公交工具無法行駛時,空軌可照常運營。

外型美觀整潔

空軌的建設不會給城市美觀帶來影響,也不會將城市切割為凌亂的單元,相反還會增加城市美感。沿古城的河道,隨山城的起伏,沿風景區海灣,空軌與自然景觀相得益彰,可以為城市中一道亮麗的風景線。現代化、智慧型化成為城市的又一明顯標誌。

空軌的車站有多種形式。一種是在過街天橋處,在街中央天橋處略微加長後可建成一現代化的空中車站。空軌亦可建成直接開進商業或辦公中心。這樣,空軌車站與建築連在一起。當然,路邊的簡易小站也是一種選擇。

絕對安全保障

德國公共運輸系統的安全指標可以說是全世界最嚴厲的,而空軌所有安全性能指標均超過國家標準。空軌的軌道在封閉的鋼樑內,所以絕對沒有出軌的可能性。另外,在空中運行,不會發生與其它物體相撞行為。H-Bahn空軌系統是世界上最為安全的交通工具之一,運行已有多年,運行率幾乎高達100%,無一起交通事故。空軌系統採用自動列車控制ATC系統,全程由計算機控制走。西門子公司開發的定位系統能保證在任何時間、任何情況下3公分的列車定位精度。列車全程自動運行ATO,高效節能準時,消除人為錯誤。而自動列車保護(ATP)子系統能保證列車不會逾時、冒進,發生追撞等事故。

車輛轉向架上裝有走行輪和導向輪,走行機理與鋼輪鋼軌系統完全不同,在列車運行過程中,走行輪和導向輪始終在箱形軌道梁內部,因此充分保障了系統的運營安全。

走行原理

空軌為全程無人駕駛計算機自動控制。ATO系統的速度控制使得在任意滿載或空載的情況下都能以最佳加速度起動或停車,在任何彎道以最佳速度通過。特殊定製的包橡膠鋼輪,人性化設計的大玻璃窗車廂,使乘客享受到世界上最先進舒適的乘車系統。與捷運環境的封閉、憋悶相比,乘客在空軌列車上感覺舒適,還可憑高遠望,景色盡收眼底

快捷高效便利

空中軌道列車每節車廂定員75人,以每72秒一列車的速度,四節車廂可承運15000人次小時,如果是重型設計,運載量可達30000人次小時,足可以滿足人流高峰的運載要求。

在喧譁熱鬧的城市上空,在擁擠的高速公路上方,空中軌道列車以每小時50公里的時速,無聲息地穿梭而過。安全、經濟、快捷、舒適、無噪音、無污染。

無論是冰雪還是暴雨天氣,都不能阻止空中軌道列車的運行。由於空中軌道的特殊設計,在不需要加熱的情況下即可抵擋北方的風雪。

缺點

承載量有限

由於是建在空中的,而且是靠下面的鋼柱來支撐的。因此它的承載量是有限的。我們目前所看的資料都兩節編組,更能說明這一點。如果編組多的話,鋼柱就支撐不起來。為了減輕重量只能是小編組運行。

突髮狀況

一旦遇到突髮狀況的時候,只能原地停留等待救援設備到來。不能像捷運或者輕軌,一旦遇到突髮狀況乘客就可以打開車門或者砸開車窗逃生。由於是掛在空中的,即使打開車門或者砸開車窗也無法逃生。只能在裡面乾等救援設備到達現場。這在救援的前面的時間裡是十分重要的,而且乘客焦急等待會產生焦慮不安的情緒和心情。

運營業績有限

目前我們看到的只能在德國幾個小城市里小規模的運行。並沒有像捷運和輕軌在全世界範圍里大面積的廣泛運營。因此運營管理這套系統的人才相對匱乏。可選的供應商特別狹窄,有的零部件只能從一家購買,因此設備的維修維護成本相對會高點。

國外發展

烏帕塔爾線

德國烏帕塔爾1900年建成現代空中鐵路,距今已有100多年的歷史,是一條古老而年輕的交通線路。

烏帕塔爾是恩格斯的家鄉,作為烏帕塔爾市旅遊觀光項目和一張城市歷史名片,該條懸掛式空中鐵路線總長13公里,已成為市民最主要進出市郊各城鎮的交通工具,市政府表示該線路還要再運行100年。

多特蒙德線

多特蒙德是德國西部北萊茵-威斯伐倫州的重要經濟貿易中心,位於魯爾區東部。共有兩條線,1號線(藍線)始建於1993年,2003年擴建,單線,兩列車往返運行,中間設避讓線。發車間隔10分鐘。2號線(紅線)1980年開始籌劃建設,1984年建成,發車間隔5分鐘。2007年建成維修車間,採用無人駕駛

杜塞道夫線

杜塞道夫為德國北萊茵-威斯伐倫州首府,人口60萬,是德國西部重要的經濟、金融中心,水、陸、空交通樞紐,其中杜塞道夫機場為德國第三大機場。本線為連線火車站至機場的一條線路,1993年投入運營,每天運營21小時。機場三個航站樓間設兩個車站,另一個在城際火車站,可以為乘客提供方便

千葉都市單軌列車

千葉單軌電車共有兩條線路,1號線自千葉港站至縣庁前站;2號線自千葉站至千城台站。1988年3月28日,2號線體育中心站-千城台站區間率先開業。1999年3月24日,包含1號線在內的全線通車。總營業長度距離15.2km,是世界最長的懸掛式單軌電車,並在2001年獲得金氏世界紀錄大全認證。另外,若包含跨座式的話,則日本的大阪單軌電車是世界最長的單軌電車。目前重慶軌道交通已打破大阪高速交通單軌電車的運營里程記錄

2006年4月28日,千葉單軌電車獲國土交通省認證,允許在產業活力再生特別措置法基礎上進行事業再構築計畫,以實現減少累積損失和單年度盈利。同年5月,實施99%減資,同時千葉縣和千葉市所持有的204億日元貸款以現物出資的形式進行第三者割當增資,實施新股發行。

此外作為合理化對策的一部份,目前單軌電車的司機由車輛基地的車輛檢查要員兼任,以降低人力費用。一人兼任司機和車輛檢查員的鐵道公司極其罕見。

開業到2009年2月之前,千葉單軌電車發行有自動售票機専用的預付卡“モノレールカード”MonorailCard,這是首都圈除JR以外公私鐵道公司中最晚使用磁卡式預付卡的交通卡。發行當時並未對應パスネット,因眾多乘客希望其能對應,千葉單軌電車加入了パスネット協定會,不過未加入パスネット本身。千葉單軌電車在次世代IC交通卡的協定機關PASMO協定會設立當初就有參加,2009年3月14日開始使用PASMO以千葉單軌電車沿線為舞台,於1990年上映的電影《淺水金魚》(バタアシ金魚)為先,近年千葉單軌電車積極吸引電視劇及廣告在其沿線攝影,如《警部補矢部謙三》朝日電視台系列及《TAXMEN》MXTV等、《逃亡律師》逃亡弁護士,富士電視台系列。千葉單軌電車不僅提供車廂和車站供電視攝影,本社社屋及車輛基地也積極外借攝影。2010年製作的電視動畫《我的妹妹不可能這么可愛》俺の妹がこんなに可愛いわけがない中也有多處千葉站附近及千葉公園的單軌電車畫面。2011年5月,發售了畫有片中人物的紀念車票。

中國進展

空中軌道列車空中軌道列車
為解決城市核心商務區的交通瓶頸問題,上海長寧區已開始進行懸掛式空中列車系統的研究論證,並有望於“十二五”期間在大虹橋地區試點“空中列車”。

同濟大學交通運輸學院教授李曄表示,“空中列車”是解決城市區域內部、交通節點和樞紐、功能場館等微循環系統交通問題的好手。靠電力驅動的懸掛式空中列車系統具有安全可靠、節約用地、建設周期短、噪音小、無廢氣排放等優勢。中等運量的“空中列車”可以承載尖峰時段每小時1萬至1.5萬人的客運量。而且其造價僅僅是軌道交通的五分之一左右。

長寧區區長李耀新透露,緊臨虹橋商務區的虹橋機場東片區,交通建設和公共運輸服務與其對虹橋商務區的支撐定位不相匹配,其所處的長寧區臨空園區公共運輸的服務覆蓋率較低。發展中等運量的交通線路對於長寧區意義重大,而懸掛式空中列車便是中等運量交通線路中一項很好的選擇。

上海將在市中心建設懸掛式空中列車,串聯起幾大核心商圈,設計方案正在論證中。空中列車的設計理念與模型,將在首屆中國工業設計創新展上亮相。

車身全透明,車窗可升降
空中列車項目引進德國H-Bahn懸掛式空中列車技術,由中國工業設計研究院對其進行外觀和結構工程再設計,並採用了更加高性能和環保的材料。記者從中國工業設計研究院獨家獲悉,規劃中的空中列車為全透明車身,從遠處看就像空中懸掛著一個“玻璃盒子”。乘坐時,如同坐纜車一般,空中和地面景觀一覽無遺。車窗可自動升降,開窗至安全距離處,乘客可憑欄吹清風、聞花香。

“目前空中列車的設計出發點,不是作為主要交通工具,而是為了更好地聯接商圈、最佳化商業布局和激活城市觀光旅遊。”項目總設計師、中國工業設計上海研究院股份有限公司副總裁周佚介紹,每節車廂理論上可運輸乘客75人次。“座位設計簡潔緊湊,大部分是站立空間。”

全自動運行,智慧型化互動

列車全自動運行,無人駕駛。設計時速為50公里,日常時速則在40公里左右。車廂用鋁合金材料,更輕盈。行駛時,控制行駛和方向的輪盤卡在軌道梁內,安全保障充分。預計3年後可建設完成。

上海“空中列車”的初步設計方案是:在2.5公里的城市中心帶設定5個車站。部分車站與現有軌道交通形成立體交通網路,乘客可直接從捷運車站坐電梯進入空列車站。通過空中交通,乘客可直接從一家商場的二樓逛到另一家,不用再到街面上。

列車的特定區域設立互動螢幕,除顯示車輛運行情況,還能告訴乘客每一站附近的商場信息,“有哪些品牌、飯店,商場人流、商品打折等,都能顯示在螢幕上;乘客還可以通過下載二維碼,在手機上觀看具體信息。

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