单轨交通设计标准（跨座式单轨交通为何没有推广开）
单轨交通设计标准（跨座式单轨交通为何没有推广开）1、“产生橡胶粉尘污染”二、对跨座式单轨交通的认识误区但轨道交通能耗不能仅考虑牵引能耗，还应考察辅助能耗，地下线路的环控通风能耗远大于高架线路，根据对重庆、广州等地地铁的调研，地下站辅助能耗为6500～7000 kWh /站·d，而高架站辅助能耗约为3 800 kWh /站·d，地下线辅助能耗较高架线约高71%。根据对某特大城市各条地铁线路能耗统计数据，辅助能耗占总能耗的50%～72%。综合考虑牵引能耗和辅助能耗的运营总能耗指标，以高架为主的跨座式单轨总能耗低于以地下为主的B 型车，重庆单轨( 3 号线) 综合能耗指标( kWh /万人·km) 较地铁( 1 号线) 低42%。由此可见，跨座式单轨采用橡胶轮胎虽然增加了牵引能耗，但由于大量采用高架敷设方式，其辅助能耗远较地铁低，运营总能耗仍大大低于地铁或地下敷设为主的“轻轨”。因此，本项缺点只说对了一半，或者说不够全面。
跨座式单轨交通系统是一种优良的中运量轨道交通系统，具有环保性能优异、景观效果好、地形地貌适应能力强、建设周期短、投资低等优点，在我国重庆得以成功运用，目前运营良好。目前国内一些城市正在规划建设跨座式单轨，国际上一些主要的跨座式单轨系统供应商和国内轨道交通研究设计单位、装备制造企业也在积极推动国产化、自主化和技术创新工作。
同时，也有部分人士认为跨座式单轨存在运营成本高、高架线路影响景观等缺点，不宜大力推广，对此存在学术争议。笔者认为，部分学术观点不无道理，跨座式单轨有其适应范围，不必过分夸大，但也存在着一些认识误区。目前，国内已有很多文献阐述了跨座式单轨的优点，本文不再重复，而是着重对跨座式单轨的缺点及认识误区进行分析，并进一步说明未获广泛推广的原因，最后，针对我国城市轨道交通存在问题、发展阶段的转变及国家政策导向，提出了消除对跨座式单轨的认识误区，在其适应范围内大力发展的建议。
2、列车牵引能耗高
跨座式单轨由于采用橡胶轮胎，提高了粘着系数，在获得了大爬坡能力、小转弯半径、低噪声振动优势的同时，也增加了列车的牵引能耗。根据理论计算，在相同的线路条件下，重庆单轨较B 型车能耗指标(kWh /人·km) 高28%，庞巴迪单轨由于采用永磁电机和轻量化车体，能耗较重庆单轨能耗低。根据重庆市轨道交通1 号线(地铁6 辆B 型车编组) 、3 号线(单轨6 辆编组) 的数据对比，由于线路条件及满载率不同，实际牵引能耗指标(kWh /人·km) 单轨较B 型车高39%。
但轨道交通能耗不能仅考虑牵引能耗，还应考察辅助能耗，地下线路的环控通风能耗远大于高架线路，根据对重庆、广州等地地铁的调研，地下站辅助能耗为6500～7000 kWh /站·d，而高架站辅助能耗约为3 800 kWh /站·d，地下线辅助能耗较高架线约高71%。根据对某特大城市各条地铁线路能耗统计数据，辅助能耗占总能耗的50%～72%。
综合考虑牵引能耗和辅助能耗的运营总能耗指标，以高架为主的跨座式单轨总能耗低于以地下为主的B 型车，重庆单轨( 3 号线) 综合能耗指标( kWh /万人·km) 较地铁( 1 号线) 低42%。由此可见，跨座式单轨采用橡胶轮胎虽然增加了牵引能耗，但由于大量采用高架敷设方式，其辅助能耗远较地铁低，运营总能耗仍大大低于地铁或地下敷设为主的“轻轨”。
因此，本项缺点只说对了一半，或者说不够全面。
二、对跨座式单轨交通的认识误区
1、“产生橡胶粉尘污染”
橡胶粉尘是目前对跨座式单轨最多的质疑。跨座式单轨采用橡胶轮胎运行，的确会产生橡胶轮胎的磨耗，但是否会形成污染值得商榷。根据研究，列车运行时橡胶轮胎磨耗形成的橡胶颗粒硬度和容重较大，无法形成飘散型可吸收颗粒物，迄今为止，没有任何一项研究资料表明橡胶轮胎颗粒成为雾霾的污染来源。
根据2015 年4 月1 日环保部公布的北京等9 个城市的大气颗粒物源解析工作结果，“机动车尾气、工业生产、燃煤、扬尘等是当前我国大部分城市环境空气中颗粒物的主要污染来源，占85%～90%。”跨座式单轨与城市机动车驱动方式相同，如果说道路交通产生的轮胎磨耗粉尘不会形成大气污染，那么单轨交通也不会产生粉尘污染。
2、“疏散救援困难”
早期的跨座式单轨未设置疏散通道，遇到紧急情况下，可采用横向救援、纵向救援和垂向救援等多种救援方式。救援方式如图4 所示。
由图4 可见，上述救援方式存在一定不足，在国外，如西雅图单轨、新加坡圣淘沙单轨曾经发生单轨救援不够及时影响疏散效率的情况。
近年来，随着设计理念的更新和技术的提高，跨座式单轨也可在2 条轨道梁之间设置疏散通道，并兼做检修通道和电缆托架。如重庆3 号线、拉斯维加斯单轨( 图5) 和巴西圣保罗单轨都设置了疏散通道，因此跨座式单轨的疏散救援不再成为问题，而且高架线路疏散救援效率远优于地下线路。拉斯维加斯单轨救援疏散通道如图5 所示。
3、“只有一根轨道，运营不安全”
跨座式单轨虽然采用一根轨道梁，但整个列车是骑跨在轨道梁上，列车较地铁更难脱轨，桥梁荷载计算要考虑各种作用力及其组合作用，因此列车运行是安全的。
自 20 世纪60 年代以来，跨座式单轨在全球安全运营已超过50 年，经历了地震( 如日本大阪单轨经历的阪神大地震) 、海啸、台风的考验，未发生乘客人身死亡事故。重庆跨座式单轨也安全运营超过10 年，因此跨座式单轨的运营安全是经过实践验证的。
4、“运营成本高”
相对于钢轮钢轨的高架轻轨，同种敷设方式情况下，跨座式单轨运营成本的确略高，主要是增加了牵引能耗和橡胶轮胎更换费用。如前所述，跨座式单轨牵引能耗较地铁B 型车高28%，走行轮需在18万～26万km 更换，导向轮和稳定轮需50万km 更换，而钢轮钢轨一般在80万～100万km 才进行轮对更换，根据统计资料，单轨车辆维修成本较钢轮钢轨轻轨高5%～10%。
但由于环保和景观的原因，目前已经不可能在城市中心城区建设高架的钢轮钢轨系统，而跨座式单轨则可以大量采用高架方式。跨座式单轨相对于地下敷设为主的“轻轨”，由于环控通风等辅助能耗低、机电设备维护费用低，因此其运营成本较钢轮钢轨系统显著降低。
单轨列车购置费用较B 型车高，目前B 型车约600 万元/辆，单轨车约800 万元/辆。但单轨车购置费用较高与以往生产企业单一、市场规模小、研发成本摊销大等因素密切相关; 目前国内已有3 家以上企业能生产单轨列车，市场规模也将会大幅拓展，随着国产化推进，单轨车辆的购置费用将会逐渐降低。
由于高架线路投资低，其折旧成本和财务成本( 贷款利息) 也较大量采用地下敷设“轻轨”低。以1 条长30 km 线路为例，单轨较B 型车线路折旧成本少2.7 亿元/年，还贷利息少1.6 亿元/年，车辆购置费多0.5 亿元/年。
因此，综合考虑建设成本、总成本(运营成本、折旧成本、财务成本) 、运营期的车辆购置成本，在全生命周期内，跨座式单轨经济性显著优于地下敷设为主的钢轮钢轨系统。
5、“只适合山城”
跨座式单轨对地形地貌良好的适应能力的确适合如重庆这样地形复杂的城市，但这并不是一个逆反命题。由于城市环境复杂，道路狭窄、建筑物密集、河流蜿蜒、桥梁起伏，控制条件多，环境敏感因素多。跨座式单轨具有较大的爬坡能力( 60‰) 和较小的转弯半径( 46 m) ，可以使其在选线时大幅度减少征地拆迁工程，节省工程投资和避免拆迁纠纷。因此跨座式单轨不仅适合山城，也适合其他丘陵平原城市。如图6所示。
6、“高架线路影响景观”
跨座式单轨是高架线路景观影响最小的一种轨道交通制式。跨座式单轨除承担交通功能外，它自身也成为一道流动的风景线，同时，乘客在车内也可观看城市沿线风貌，具备观景功能。国外许多城市将跨座式单轨应用于景观要求很高的繁华商业区和风景区，如：拉斯维加斯、迪拜棕榈岛、日本冲绳、美国迪斯尼、日本迪斯尼、新加坡圣淘沙等。国外部分著名景区还在规划建设跨座式单轨。图7 为世界著名景区跨座式单轨线路，与周围环境十分协调。
景观虽然事关环境影响，但它无法像噪声振动去用定量的技术指标衡量，它是一个主观性很强的东西，见仁见智，一般很难形成广泛的共识。对于景观问题，建议有关部门及评审专家不必替地方政府和市民做主，把决定权交还直接牵涉方。
在进行轨道交通环评公示时，建设者应告诉市民跨座式单轨是一种什么样的轨道交通、环保性能如何、景观效果如何、与传统的钢轮钢轨有什么差别；并计算如果建设地铁需要花多少钱，运营每年需补贴多少钱，分摊到每个市民身上会花多少钱；如果建跨座式单轨，情况又是如何？笔者相信大多数市民会做出理性的选择。
7、“高架线路影响土地开发价值”
由于跨座式单轨环保性能显著优于传统的轨道交通方式，它更适合将车站、车辆段与商业、民用建筑结合进行物业开发，融为一体。重庆轨道交通2 号线李子坝车站，车站楼上即为居民住宅，居民最初购房时曾有顾虑，后来发现既能享受轨道交通近在咫尺的便利，又无轨道交通噪声振动的困扰。重庆建设单轨时曾因线路对临近建筑的环保影响，购买了临近建筑房产作为职工宿舍，后卖出大幅度升值；2 号线经过秋实花园时，曾考虑减少对其环境影响，在小区外侧设置声屏障，后小区居民反映根本就没有什么环境影响，声屏障反而挡视线影响景观，要求拆除。如图8 所示。
阿联酋迪拜棕榈岛号称“世界第八大奇迹”，耗资140 亿美元打造闻名于世的旅游景点。人们可以通过乘坐高架的跨座式单轨列车到达棕榈岛( 图7) 。棕榈岛建设了大量的高档物业，销售异常火爆，并未因高架单轨影响物业价值。
三、跨座式单轨未获广泛推广的原因
厘清上述认识误区后，可以发现，跨座式单轨实际上是一种性能优良的轨道交通系统。但在国内，除了重庆市外，目前其他城市还没有一条作为公共交通的跨座式单轨线路; 在国外，跨座式单轨线路与地铁、轻轨和有轨电车相比，规模也很小，原因都在哪里？笔者从国外和国内两方面进行分析。
1、国外
跨座式单轨发源于欧洲，但在欧美建成线路较少，这主要是轨道交通发展阶段特点造成的。跨座式单轨最早起源于1888 年，但现代跨座式单轨在20 世纪60 年代才得以成型，而且早期的跨座式单轨主要作为游乐设施，比如用于美国西雅图世博会单轨和美国加州的迪尼斯单轨。但自1863 年世界第一条地铁在英国建成以来，欧洲、北美和日本主要城市在当时已基本建成较为完善的地铁、轻轨和有轨电车线网。日立公司在20 世纪60 年代引进ALWEG 单轨技术后，自1964 年建成羽田机场单轨线以来，才把它逐渐发展成为一种公共交通工具。近年来，欧美城市主要是做城市轨道交通线网的完善、补足工作，且普遍存在城市规模小、人口少、道路交通秩序良好的特点，因此他们目前更适合发展现代有轨电车。简言之，在欧美和日本等发达国家，现代跨座式单轨由于成型较晚且早期作为游乐设施的定位，错过了发展的最佳窗口期，甚至在将其“发扬光大”的日本，也主要是一些城市的零散线路采用，作为整个轨道交通系统的补充和完善。
2、国内
在国内，跨座式单轨以前未获推广的原因主要有如下方面。
（1）我国城市轨道交通发展的阶段特点决定了以往应以地铁为主要选择目前我国总体上仍处于轨道交通发展初期阶段，以前建设轨道交通的城市主要是特大城市、大城市的骨干线路，运能需求大，跨座式单轨作为一种中运量系统，不能适应需求。截止到2014 年末，全国城轨交通运营城市22 个，比上年增加3 个，分别是长沙、宁波和无锡。这些城市基本上都是直辖市、省会城市和中东部的计划单列市、副省级城市，普遍存在经济实力雄厚、人口规模大等特点，其先期建设线路都是其骨干线路。以无锡市建成的一号线为例，其远期设计客流高峰小时最大断面流量达到3.28 万人/h。最近通车的青岛地铁3 号线远期设计客流高峰小时最大断面流量达到3.2 万人/h。再考虑运量预测的不确定性及留有适当的运能余量，基本上超过了跨座式单轨的适应范围，采用地铁制式更合理。
（2）部分地方政府对轨道交通建设缺乏正确的认识，对跨座式单轨缺乏全面的了解部分地方政府认为只有地铁才是真正意义的轨道交通，才是现代城市的标志，对地下线路高昂的工程投资和运营成本认识不足，认为高架形式的轨道交通制式影响景观和土地开发价值，由于缺乏专业知识，对跨座式单轨存在上述一些认识误区。
（3）轨道交通业界部分人士对跨座式单轨存有认识误区
轨道交通业界部分人士对跨座式单轨存在上述认识误区，并进而影响到地方政府的选择。
四、跨座式单轨的适应范围
跨座式单轨虽然具有诸多优点，但作为一种中运量系统，有其特定的适应范围，其适应范围如下：
（1）中等规模城市(100～300万人) 的轨道交通线网干线；
（2）特大城市、大城市( 300 万人以上) 的轨道交通非骨干线路；
（3）地形复杂、道路狭窄的城市；
（4）旅游观光城市或旅游观光线路；
（5）对环境指标要求高的大型社区、组团的内部交通线。
由此可见，跨座式单轨与地铁、有轨电车是不同层次的系统，是互补而不是替代的关系。《城市轨道交通工程基本术语标准》( GB/T 50833—2012)对轻轨的定义为：在全封闭或部分封闭线路上运行的中运量城市轨道交通方式，线路通常设于地面或高架桥上，也可延伸至地下结构内。因此，跨座式单轨是一种广义上的轻轨系统。跨座式单轨应在其适应范围内进行推广应用。
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