懸掛單軌車(chē)離地超5米 火車(chē)掛軌道下如何“跑”？

　　只有一根軌道，架在距地面5米以上的空中。火車(chē)不在軌道上，而是掛在軌道下，最高運(yùn)行時(shí)速80公里。

　　7月20日，中車(chē)四方股份公司在青島上演了這樣一出“科幻”場(chǎng)景。

　　由中車(chē)四方股份公司研制的懸掛式單軌列車(chē)，正式進(jìn)入型式試驗(yàn)和試運(yùn)行階段。車(chē)輛可實(shí)現(xiàn)3—5列靈活編組，載客量可達(dá)到300—510余人。

　　試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，時(shí)速80公里為目前國(guó)內(nèi)最高速度等級(jí)。此外，成本低，爬坡能力高，安全又舒適均是這輛車(chē)最大的亮點(diǎn)。

　　懸掛單軌車(chē)是怎么跑的？

　　高鐵懸掛 坐車(chē)舒服

　　懸掛式單軌列車(chē)又被稱(chēng)為“空軌”“空中列車(chē)”，是一種輕型、中速、中運(yùn)量、低成本的新型公共交通方式。適用于景區(qū)、山地、城市。

　　速度這么高，在空中懸掛著跑，會(huì)不會(huì)很顛？“我們這款車(chē)的舒適度是很高的。”技術(shù)中心副主任、該項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人劉玉文說(shuō)。

　　這是怎么做到的？

　　原來(lái)，為提升運(yùn)營(yíng)安全性和乘客舒適度，這輛懸掛單軌車(chē)采用了高鐵技術(shù)“空氣彈簧懸掛結(jié)構(gòu)”技術(shù)。

　　“空氣彈簧俗稱(chēng)氣囊、氣囊式氣缸，在可伸縮的密閉容器中可以壓縮空氣，是一種利用空氣彈性作用的彈簧。”劉玉文說(shuō)，空氣彈簧的隔振效率比金屬?gòu)椈珊拖鹉z彈簧效果都要好，且體積小容易安裝。

　　看看這輛車(chē)都在什么地方用了“空氣彈簧懸掛結(jié)構(gòu)”。

　　車(chē)輛轉(zhuǎn)向架采用高速動(dòng)車(chē)組的空氣彈簧懸掛結(jié)構(gòu)，通過(guò)高鐵技術(shù)平移，最大程度地過(guò)濾車(chē)輛在運(yùn)行中產(chǎn)生的顛簸。

　　據(jù)介紹，空氣彈簧處在列車(chē)車(chē)體和車(chē)輪的中間位置，即軌道和車(chē)體之間，用于承受車(chē)體的重量；在懸掛式單軌列車(chē)運(yùn)行中，車(chē)輪產(chǎn)生的震動(dòng)會(huì)向車(chē)體傳遞，空氣彈簧起到減振作用。

　　“這列車(chē)采用了兩層減震。”劉玉文說(shuō)，車(chē)輛轉(zhuǎn)向架采用的是橡膠輪，不僅提高了車(chē)輪和軌道之間的粘著力，與鋼制車(chē)輪相比，還能明顯減輕振動(dòng)。

　　另外，在軌道交界面上，還布設(shè)了橡膠彈簧，實(shí)現(xiàn)振動(dòng)輕、噪音低的功能。

　　這么多彈簧，想不平穩(wěn)都難。

　　永磁電機(jī) 爬坡帶勁

　　這款單軌懸掛車(chē)的爬坡能力強(qiáng)勁。“最大爬坡能力達(dá)到100‰(列車(chē)前行1000米后高度上升100米)，是普通地鐵車(chē)輛爬坡能力的三倍以上，可在地形崎嶇陡峭的山區(qū)靈活運(yùn)行，并保證具有較高的安全性和舒適度。”劉玉文說(shuō)。

　　這又是用了啥新技術(shù)？“為提高車(chē)輛運(yùn)行和爬坡性能，懸掛式單軌列車(chē)采用了新型的永磁電機(jī)。”劉玉文透露。

　　永磁電機(jī)，采用永磁體生成電機(jī)的磁場(chǎng)，無(wú)需勵(lì)磁線圈和電流。與普通電機(jī)相比，永磁電機(jī)因在轉(zhuǎn)子上安裝有永磁體，磁極制成后，不需通電源即可維持其磁場(chǎng)。

　　“永磁電機(jī)的特性，使其具有功率大、體積小、噪音低、重量輕的優(yōu)勢(shì)，能達(dá)到更好的運(yùn)行效率。”劉玉文說(shuō)，正是選擇了永磁電機(jī)，使中車(chē)四方股份公司研發(fā)的懸掛式單軌車(chē)輛爬坡能力更強(qiáng)。

　　“隨著高性能永磁材料的問(wèn)世和控制技術(shù)的迅速發(fā)展，永磁電機(jī)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于軌道列車(chē)領(lǐng)域。”劉玉文告訴記者，中車(chē)四方股份公司研制的懸掛式單軌列車(chē)、跨座式單軌列車(chē)以及北京地鐵8號(hào)線的一列試驗(yàn)地鐵車(chē)輛，均采用了永磁電機(jī)技術(shù)。

　　軌道“抱”車(chē) 風(fēng)雨無(wú)阻

　　與傳統(tǒng)軌道車(chē)輛“壓”在軌道上運(yùn)行相比，懸掛式單軌列車(chē)的軌道位于車(chē)體的正上方，因此轉(zhuǎn)向架也設(shè)置在車(chē)輛上方，其車(chē)輪在軌道內(nèi)部滾動(dòng)運(yùn)行。

　　火車(chē)懸掛著跑，這是怎么做到的？

　　“與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)相反，車(chē)輛和軌道位置完全反過(guò)來(lái)了。空軌的軌道變成了環(huán)形軌道，‘抱’著列車(chē)的轉(zhuǎn)向架運(yùn)行。”劉玉文解釋說(shuō)。

　　從軌道的截面來(lái)看，環(huán)形軌道呈現(xiàn)“C”字型，且開(kāi)口朝下，轉(zhuǎn)向架和車(chē)體通過(guò)這個(gè)開(kāi)口連接在一起。

　　轉(zhuǎn)向架車(chē)輪也被“抱”在環(huán)形軌道內(nèi)，在“C”字型開(kāi)口的內(nèi)部?jī)蓚?cè)滾動(dòng)運(yùn)行。

　　“盡管車(chē)輛和軌道結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，但從運(yùn)行機(jī)理上來(lái)說(shuō)，懸掛式單軌列車(chē)依舊是車(chē)輪滾動(dòng)帶著車(chē)輛前行，區(qū)別在于‘空軌’車(chē)輪接觸到的是軌道內(nèi)側(cè)位置。”劉玉文說(shuō)。

　　這樣的“抱軌”結(jié)構(gòu)，讓軌道與列車(chē)的“腿”融為一體，運(yùn)行時(shí)車(chē)輛懸掛在高空軌道上，行駛中既不受雨雪天氣影響，也不會(huì)有脫軌的風(fēng)險(xiǎn)。

　　成本大減 標(biāo)準(zhǔn)最高

　　對(duì)于乘客最關(guān)心的單軌懸掛車(chē)輛的安全性能，劉玉文說(shuō)，列車(chē)采用的是歐洲最嚴(yán)苛的BS6853 I級(jí)安全標(biāo)準(zhǔn)，安全性能最優(yōu)。

　　“設(shè)置了多種主/被安全裝置。如全車(chē)監(jiān)控系統(tǒng)、蓄電池救援、聯(lián)掛救援等裝置，保證乘客在遇到危險(xiǎn)時(shí)快速安全逃生。”劉玉文介紹。

　　另外，由于轉(zhuǎn)向架的車(chē)輪位于軌道內(nèi)部，在“C”字型開(kāi)口的兩側(cè)位置，與普通列車(chē)的車(chē)輪在車(chē)體兩側(cè)相比，距離變得更近，因此可減小轉(zhuǎn)彎半徑，提高運(yùn)行效率。

　　有這么多優(yōu)點(diǎn)，那么使用懸掛車(chē)交通方式，成本會(huì)不會(huì)很高？答案是否定的。

　　“相對(duì)地鐵車(chē)輛，懸掛單軌列車(chē)具有造價(jià)低，建設(shè)周期短的優(yōu)勢(shì)。”劉玉文透露，懸掛車(chē)軌道梁可以在工廠預(yù)制，運(yùn)抵現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝，現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)間短，對(duì)地面交通影響小。

　　資料顯示，懸掛式單軌列車(chē)軌道的經(jīng)濟(jì)性能還有許多。比如曲線半徑小，占用地面空間少，拆遷工程量可顯著降低，節(jié)約成本投入，僅為地鐵成本的三分之一。相對(duì)于地面有軌電車(chē)，懸掛車(chē)避開(kāi)了與地面車(chē)輛混跑的問(wèn)題，具有安全、準(zhǔn)點(diǎn)、載客能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)。

　　“因?yàn)閼覓煸诰嗟孛?—10米的空中，這種交通形式還可以提高城市空間利用率。”劉玉文說(shuō)，懸掛式單軌列車(chē)也被稱(chēng)為“城市直升機(jī)”，根據(jù)地形情況靈活多變，可彌補(bǔ)城市立體交通的不足，與城市高架橋等規(guī)劃融為一體。