單軌交通在重慶的應用實踐

重慶市軌道交通總公司 沈曉陽
　

前言
　　重慶市軌道交通二號線工程是重慶市直轄后興建的最大的城市基礎設施工程，是我國城市軌道交通領域首次引進跨座式單軌交通系統的重要嘗試和示范性工程。該工程的成功建設和運營，在極大地緩解城市地面交通壓力的同時，促進了沿線經濟發展，改善了居民出行和環境質量，提升了中國最年輕直轄市的城市形象，為國內其它城市在軌道交通制式選擇方面提供了一種新的思路。
　　一、單軌交通系統的選擇背景
　　重慶是長江上游最大的經濟中心城市，是我國重要的綜合性工業城市，西南最大的水陸交通樞紐與對外貿易港口，也是著名的山城。5473平方公里600萬人口的都市區為“一城五片，多中心組團式”結構。由于地形條件限制和經濟發展水平制約，城市交通難以適應城市發展需求，國家有關部門在90年代的研究評價報告中認為，重慶在22個特大城市中，城市客運交通綜合發展水平位列倒數第二，急需改善。應加快規劃與建設現代化的城市公共客運交通，形成以快速軌道交通為骨干，地上、地面、地下多種交通方式相結合的立體化公共交通網絡。為此，市政府組織完成了軌道交通系統規劃，著手進行各項工程建設準備。經過十年的不斷完善，重慶已經規劃六線一環共354公里的快速軌道交通網絡系統，并計劃在2012年前建設一、二、三、六號線約100公里的輕軌和地鐵。首先籌備建設的是地面高架為主的軌道交通二號線。
　　重慶市軌道交通二號線一期工程位于核心城區兩山與兩江之間的淺丘地帶，縱貫狹長半島，規劃全長19公里，并繼續向西延伸，線路連接渝中區、九龍坡區、大渡口區的重要商業中心、交通樞紐、文體設施、居民小區。根據重慶多中心組團型城市地理特征，以及線路所經過區域山高坡陡、道路曲折、地形復雜等具體情況，特別是線路穿越人口密集的區域和公園，對噪音和振動等環保指標要求高等特點，經過充分論證和技術經濟比較，采用了爬坡能力強、轉彎半徑小、噪音低、景觀性好的跨座式單軌交通系統。
　　在交通制式的選擇中，除嚴格按照客流預測、技術經濟比較等規劃原則進行綜合考慮和評價外，還著重從以下方面開展了大量的分析工作：
　　1、城市特點
　　線路區域海拔高度180～430米，相對高差250米，由江邊到山頂橫貫半島，坡度和坡長以及線路曲折情況都是一般平原城市難以相比的。單軌系統爬坡能力6～8％，坡長可達400米以上，最小半徑僅100米，能充分適應城市地形特點。如果采用常規鋼輪軌系統，3％的坡度和300米半徑的局限，將產生較長的地下線路及車站埋深增加到80～100米等弊端。
　　2、環保性能
　　線路經過人口密集的三大主城區域，周邊居民集中且有許多大型商業辦公設施，還有公園、醫院、學校等文教設施，如果采用鋼輪系統，不可避免地將會出現較大的噪音污染，而單軌膠輪系統則大幅度地降低了噪音污染對周邊環境的影響。
　　3、景觀影響
　　受地理條件制約，原有城市道路十分狹窄。采用單軌系統充分利用道路中央分隔帶和上部空間，對城市道路無影響，而僅0.85米寬的兩片軌道梁體量輕盈，不影響綠化，景觀性好。如果采用一般輪軌系統，高架線路區段將在原有道路上方設置平板式的高架道床，為克服噪音污染，還將在平板式道床兩邊設置噪音屏蔽結構，對城市景觀將造成巨大影響。
　　4、投資控制
　　投資控制是項目建設的重要指標。單軌系統的建設投資為地鐵的一半以下，同重慶的經濟發展水平和財政投入能力相適應。如果采用一般輪軌系統，為解決過長的地下線路、過深的地下車站及環控設施等問題，將導致工程投資的大幅上升，使政府難以決策啟動建設重慶軌道交通的第一條線路。
　　綜上，重慶市的單軌交通制式選擇充分考慮了城市地理特點、環境要求和投資能力等多種因素。
　　二、單軌交通系統的建設與應用效果
　　（一）建設過程
　　1、1990年，市政府組織完成軌道交通線網規劃。1993年，日本國際協力事業團專家在渝開展了工程可行性調查。1994年，國家計委評估項目建議書，同意引進單軌交通系統技術。中日兩國政府批準列入日元貸款計劃。1995年～1998年，相繼完成可研報告、環評報告、國產化研究報告，OECF特別幫助調查報告，以及中日合作單軌技術培訓班等前期技術準備工作。1999年，國家計委批準項目建議書，完成可研報告評估。2000年批準可研報告。
　　2、2000年12月，重慶市軌道交通二號線一期工程作為國家西部開發十大重點工程正式開工。線路由較場口到大堰村長14.35公里（地下2.2公里），14座車站（地下3座），單軌車輛84輛21列，投資35.5億（其中日元貸款271億日元折合20億人民幣）。2002年10月全線土建貫通并架設軌道梁。2003年12月全線“軌通、電通”。2003年，國家發改委批準延長到新山村的4.8公里二期工程并入一期工程實施，全線共19.15公里，18座車站，總投資43億元。2004年6月，一期工程試通車。2004年11月，一期工程觀光運行。2004年12月28日，一期工程試運行。2005年6月18日，重慶市軌道交通二號線一期工程開通運營。
　　（二）技術特點
　　與普通輪軌系統相比，跨座式單軌交通系統具有的爬坡能力強（60‰）、轉彎半徑小（正線100米、輔助線50米）、運行噪音低（低于70分貝）、等特點，是建立在獨有的車輛“騎跨運行”方式上的，因此在工程實施中有三大技術關鍵，軌道梁系統、道岔系統、車輛轉向架系統，是國內的新課題，在建設過程中，通過中日各方的技術合作都得到解決。
　　1、軌道梁系統
　　軌道梁為寬0.85米、高1.5米工字型結構，中間為供電軌，梁跨20～24米，車輛騎跨于梁上行駛，軌道梁是集承重、導向、供電等多種功能的關鍵產品，生產安裝的工藝和技術要求極高。要解決以下技術關鍵：
　　①要有能生產各種平面及縱斷面線型軌道梁的活動模板，以及能有效控制砼變形的材料級配和生產工藝，用這種模板生產的軌道梁誤差不大于2毫米。產品還需通過300萬次動態疲勞試驗和破壞性檢查。
　　②采用后張法的預應力軌道梁上配有安裝支座、接觸軌等有定位精度的各種預埋件，鑄鋼支座和匯流排、剛性接觸軌等均為國內首次生產制造。
　　③為保護佛圖關公園架設軌道梁不被施工便道破壞，為保證危險地段和交通擁堵區域的軌道梁架設，專門開發研制單軌架橋機和運梁車。
　　2、道岔系統
　　單軌系統的道岔分關節型和關節可撓型兩類，為5.5米長多段鋼箱梁結構。
　　“關節型”道岔呈折線型，有單、三、五開三種類型，通過速度較低。
　　“可撓型”道岔呈曲線型，有單開、雙開兩種形式，通過速度快僅用于正線。
　　道岔梁上帶有供電、信號等系統，其整體移動要求在15秒內完成信號發出、解鎖、移動、鎖定、反饋信息全過程，制造精度、機電控制要求和安全可靠性要求極高，生產安裝難度極大。通過借鑒中外技術和產品開發，已實現關節型道岔的產業化。
　　3、車輛及轉向架系統
　　三面均為車輪，能適用于正線半徑100米的轉向架是車輛制造的關鍵。通過引進日立公司全部生產圖紙和轉向架等關鍵部件的生產技術，采用技貿結合方式合作生產單軌車。
　　①第一批2列8輛車由日立公司生產并在工廠培訓中方技術人員和技工。
　　②第二批15列60輛車，采用重慶研制的大斷面鋁型材，供長春客車廠生產鋁合金車體，采購國內的空調、門機等重要設備，使用日立公司的關鍵部件（轉向架等）。
　　③最后一批4列16輛車所有設備均由長春客車廠采購國內產品和關鍵部件，達到逐步實現國產化的目標。并著手二期工程車輛和三號線車輛生產工作，進一步提高車輛國產化率。
　　4、其它
　　除上述技術關鍵外，工程實施中還進行了24米大跨軌道梁開發，30米連續梁試驗等創新和探索。解決了26米大斷面地下車站安全施工，繁華都市區地下、地面施工爆破不擾民，沿江橋墩開挖施工抗流砂，大跨度大體量倒T型軌道梁夏季高溫的現場澆注，都市區施工減少交通擁堵等許多重大施工難題，以及土建、設備、車輛子系統的分步綜合聯調等系統難題。
　　（三）工程造價
　　一期工程全長19.15公里，總投資43億元。由于嚴格執行招標、監理、主材集中采購和造價跟蹤審計制度，投資和質量都得到有效控制。根據工程概算以及招標后施工與采購合同的執行與決算情況，平均每公里綜合造價2.3億元。其中：標準的地面高架車站120米長、20米寬，平均造價2000萬元/座；地下車站200米長、20米寬，1億元/座；雙線軌道梁平均2000萬元/公里，道岔平均500萬元/副；車輛100萬美元/輛；其余的供電、信號、通訊、環控設備系統同地鐵系統造價相似。同一般鋼輪系統造價相比，總體上土建費用占比重較低，車輛設備占比重略高。
　　如果采用完全高架線路，站間距為1.5公里以上，車輛、信號本土化水平再增加一點，系統綜合造價可降至1.5～2億元/公里。遠遠低于國外同等水平的單軌系統造價。也低于國內同等線路條件與水平的高架輕軌造價。
　　（四）景觀效果
　　景觀效應是城市軌道交通規劃、建設、運營時需要慎重考慮的重要因素。重慶市軌道交通二號線在線路規劃時就以最大限度減少對城市景觀的影響為目標，對利用現有道路中央分隔帶進行高架橋墩布置方案不斷優化。同時，根據山水城市特點，設計了沿嘉陵江濱江路行駛以及穿越城市森林公園的極具觀景特色的線路方案。軌道曲線的輕盈優美，橋墩區域的立體綠化，燈飾工程的絢麗多彩，為山水城市增添了一道亮麗的風景線。試通車一年來，來自全國各地的領導、專家、學者及觀光乘客，均對體現山城特色的線路景觀效果給予了高度評價。
　　（五）環保效果
　　環境影響是城市軌道交通規劃、建設、運營時需要慎重考慮的另一重要因素。工程建設過程中市民高度關注投入運營后對城市環境和居民生活的影響，重慶市環境監測中心根據環境影響評價報告和國家環境保護有關規定，于2005年4月在佛圖關公園區域進行了獨立監測，提供的監測報告表明，跨座式單軌列車運營時在線路12米處的運行噪聲值分別為64.0分貝（上行）和57.8分貝（下行），在車站及軌道線路區域的綜合電場強度和磁場強度不超過國家《電磁輻射防護規定》的有關規定和要求，污水排放達到國標一級排放標準，線路引起的環境振動不大且能滿足國標標準。特別是通過試運營半年來對線路周邊環境監測和居民調查結果顯示，各項環保指標均滿足要求，對周邊環境無任何影響，居民十分滿意。
　　三、單軌交通系統的應用和推廣前景
　　1、經過工程建設實踐可以得出的基本結論
　　①8輛編組2.5分鐘間隔即可以滿足單向高峰小時3～4萬人次的斷面客流要求。
　　②因地制宜布設靈活的高架橋墩體量小，充分利用道路中央隔離帶，有利環境綠化，各種管線和房屋拆遷量極少。
　　③軌道梁工廠化生產，采用架橋機等多種方式架設，施工中對城市地面交通的干擾最小，建造周期短。
　　④列車運行噪音低，對周邊環境和居民生活影響很小。
　　⑤設備本土化程度高，工程造價僅為傳統地鐵的1/2～1/3，有利城市軌道交通網絡的快速發展。
　　⑥方便快捷、環保性好，促進沿線物業發展、土地增值，集聚客流，創造綜合效益。
　　2、面向全國的推廣工作
　　重慶市軌道交通二號線工程是跨座式單軌交通系統在中國的第一個示范工程。單軌交通系統技術成熟，關鍵技術已基本實現國產化，車輛技術性能優越，具有的行車噪聲小、爬坡能力強、轉彎半徑小、造型優美等優點，不僅適應重慶山水城市的地形特點，滿足再造秀美山川的可持續發展環境保護戰略，而且適合中西部地區城市經濟實力與中等運量需求的現狀，在國內其他城市該系統也有廣闊的應用前景。重慶市已著手以下進一步應用推廣工作。
　　①繼續總結經驗、抓緊新線建設。已經規劃的單軌交通制式有軌道交通二號線、三號線共99公里，總投資約200億元，將分期建設實施，形成中運量的十字型客運交通骨干線路。
　　②已經成立市內外專業單位參加的中外合資單軌工程公司，以重慶市內單軌工程建設為依托，進行面向全國的應用推廣工作。
　　③同市內外單位合作，充分利用重慶市的市場需求、工業優勢，推進單軌設備的產業化和市場化。