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工学工程
悬挂式单轨创新技术探讨
添加时间: 2018-11-4 13:50:23 来源: 作者: 点击数:1141

 

徐文龙 

(中铁第六勘察设计院集团有限公司  天津 300308

摘要:为保证悬挂式单轨的安全性、舒适性、经济性的前提下,提出配车数根据淡季高峰小时客流需求来确定的新型设计理念;采用地面车站替换传统悬挂式单轨高架车站,减少车站设备来压缩车站建设规模;隧道内取消支撑柱,缩小隧道截面面积。表明配车数量的确定、地面车站以及隧道截面的优化能降低悬挂式单轨工程总价,提出悬挂式单轨总设计思路是在跨座式单轨设计的基础上做减法,在现代有轨电车的设计基础做加法的设计理念。

关键词:悬挂式单轨 配车数的确定 车站 隧道

Discussion on the technology of suspension monorail innovation

 XuWenlong

China Railway Liuyuan Group co.,LTD’Tianjin 300308’China

In order to ensure the safety, comfort and economy of the suspended monorail, the new design concept based on the number of vehicles according to the peak hour passenger flow demand is proposed. Using ground station to replace the traditional suspended monorail elevated station, reduce the station equipment to compact the scale of the station construction; The support column in the tunnel is cancelled and the section area of the tunnel is reduced. It is shown that the determination of the number of vehicles, the optimization of the ground station and the cross section of the tunnel can reduce the total cost of the suspended monorail project, and the idea of the suspension monorail design is based on the straddle monorail design, which is based on the design concept of the modern tram.

Key words: Suspended monorail  Determination of the number of cars  Station  Tunnel

1问题的提出

悬挂式单轨作为一种轻型、中速、中运量新型的轨道交通制式,因其建造景观效果好、建造费用较低、建设周期短受到很多地方的欢迎[1]。在各地中小城市和风景区陆续进行了规划和修建,但在功能定位利用悬挂式单轨解决城市拥堵问题还是作为城市旅游交通线定位不清,同时项目建造各方在建设规模和设计标准制定随意性很大,造成悬挂式单轨工程造价居高不下,调研情况如下:

1)成都市金堂县悬挂式单轨起于三星站,止于港中旅金堂温泉度假区,全长6.65km,设站8座,车辆段、控制中心各一座,控制中心位于车辆段内;预估算总额为11.74亿元,技术经济指标为1.77亿元/正线公里[2]

2贵州省安顺市黄果树悬挂式轨道交通示范线路长6.5公里,设5座站,分别是服务中心站、湿地公园站、大瀑布站、油寨站及三岔河站,预估算总额约12亿元,经济指标1.85亿/公里[3]

3陕西省韩城市悬挂式单轨全长10.7公里,线路起于司马迁祠,途径国家文史公园、澽水主题乐园、农耕文化园、澽水新城组团,止于古城南门,共设置高架站点6座,车辆基地1座,预估算总额投资18.68亿元,经济指标1.75亿/公里[4]

上述悬挂式单轨项目工程造价1.7-1.9亿元/公里,与中等运量交通制式相比较造价相对较高,优势不明显,同时给政府今后运营带来财政风险,为保证项目能尽快落地,项目建造各方应在降低工程造价方面作出相应的努力。目前悬挂式单轨在国内仍然处于起步阶段,规划建设缺乏统筹,设计规范也没有出台,设计依据主要参考地铁规范和跨座式单轨规范,本文主要从配车数的确定、车站设计、隧道截面设计三个方面进行优化,在满足项目运用安全的情况下,节省工程造价。由于文章篇幅有限,主要阐述悬挂式单轨在旅游景区中运用。

2 配车数的确定

目前国内旅游市场火爆,但在风景区进行工程施工,对环境破坏较大,而悬挂式单轨因结构简单,占地面积小,装配式施工,对环境破坏小,同时作为空中航道,本身也是一道旅游产品。

城市轨道交通功能主要优势体现在车辆到站准时性、发车时间短、乘客交通换乘方便、目的地可达性,而且车厢有效空余地板面积上站立乘客标准宜按每平方5~6名乘客考虑[5];悬挂式单轨做为旅游交通线路,重点应考虑旅客的舒适性、景点的观赏性,因此车厢站立乘客标准不宜采用每平方5~6名乘客的标准,站立单位乘客数量应适当减少,建议采用4~5/m2[6]

悬挂式单轨景区客流模式与城市轨道交通模式不一样,城市客流采用早晚高峰,而旅游景区客流采用旺季和淡季之分,景区节假日客流会爆发式增长,如果采用轨道交通高峰小时单向最大断面客流(人次/h)计算配车数量,会导致配车数量急速增加、车辆段规模的增加的状况,在淡季将会出现大量车辆闲置的情况,因此需要对配车数从设计理论上进行重新分析,重新制定计算配车数新原则。

旅游景区节假日客流会爆发式增长,结合各大景区客流时间节点分布不同,避免采用高峰小时单向最大断面客流计算配车数产生的弊端,建议根据景区淡季客流高峰客流需求进行配车数量的计算。景区旺季客流较高,景区可采用应急措施,同时尽量将所有车辆投入生产运营,通过降低乘车的舒适性、限流等措施,以满足旺季客流的大部分需求。

3车站设计

悬挂式单轨作为串联各大景区的轨道交通观光线路,为景区又平添一道亮丽的风景线。观光游客搭载着独特新颖的悬挂式单轨,穿梭于优美的景观之间,感受科技与自然的和谐共生,体验绿色生态与科技生活的完美结合。

车站建筑位于各个不同风格的景区当中,同时作为景区的一部分,要与景区的整体规划和建筑风格保持和谐统一。车站建筑在承担交通功能之外,更要作为一件建筑展览品,成为景区的一张趣味性十足的名片。在游客到达或启程的节点上,画下优美的一笔,成为整条观光线上的一个个闪光点。

悬挂式单轨车站设计受到轨道交通定向思维的限制通常设计成二层或三层高架桥车站,如图1所示,满足车站运营以及紧急疏散的情况下套用轨道成熟设计规范通常需要设置电扶梯、垂直电梯、供电系统,fas系统等等众多设备,如此设计后车站建筑面积不小于1800m2,车站土建费用约2000[8]。车站工程造价高,且体量较大,与悬挂式单轨正线细小的轨道梁极为不协调,不符合简化设计宗旨,因此建议在山区设置车站时应利用地形,设计成简约型地面车站,如图2所示。地面车站便于旅客的疏散,同时减少不必要的设备,这方面可以参考现代有轨电车车站的设计理念[6],车站设置在道路一侧的地块内,站台层在满足列车行驶要求与防淹的要求的条件下,将站台尽量做低,节省项目投资,更方便乘客上下车,同时需在特殊区域要考虑对列车行驶区域安全防护,如此车站建筑面积400-600m2,车站土建费用100-200万,节约大量的工程费用。[9]

1 高架桥站效果图

2  地面站效果图

4隧道截面的确定

隧道截面具体设计尺寸由限界专业的确定,本文重点讨论轨道梁悬挂问题,其他细节参数不宜展开说明[10]

悬挂式单轨隧道断面设计通常采用在隧道内部设置轨道桥梁。这种方法将隧道围岩衬砌设计和轨道桥梁设计分开,从隧道受力的静力分析中可以看出,结构受力明确,设计简单,一般隧道截面尺寸如下:净空面积52m2,开挖面积73.5m2,二衬450mm,初支250mm,如图3所示,此隧道截面尺寸过大,造成工程浪费。

优化方案如下:将隧道围岩衬砌设计和轨道桥梁设计进行二合一,减少中间支撑柱,将轨道梁受力上传至隧道衬砌中,只须每隔20-25m设置一道加强钢梁门式框架(嵌入围岩内部)即可。隧道截面尺寸如下:净空面积43m2,开挖面积63.5m2,拱顶二衬600mm,初支250mm,如图4所示。优化方案减少开挖面积约10m2,隧道工程费用减少约15%

3  隧道截面设计图

4  隧道截面设计优化图

6结语

悬挂式单轨涉及专业众多,设计过程总的思路是在地铁、跨座式空轨设计的基础上做减法,在现代有轨电车的设计基础做加法,本次通过调研和设计总结悬挂式单轨自身特点,在配车数的确定、车站设计优化、隧道截面优化三个方面进行详细阐述,希望起到抛砖引玉的作用,统一思想认识,推动悬挂式单轨设计规范的尽快出台,更加有效的指导设计工作。

参考文献

[1]钟异莹,陈坚,唐炜.山地城市悬挂式单轨交通系统可行性研究[J].城市轨道交通,20157.

[2]中铁第六勘察设计院集团有限公司.成都市金堂县快速公共交通1号线悬挂式单轨交通预可行性研究报告[R].天津,2016.

[3]铁道第三勘察设计院集团有限公司.贵州省安顺市黄果树悬挂式单轨可行性研究报告[R].天津,2016.

[4]中铁二院工程集团有限责任公司. 陕西省韩城市悬挂式悬挂式单轨可行性研究报告[R].成都,2016.

[5]北京城建设计研究总院.GB50157—2013地铁设计规范[S].北京:中国计划出版社,2013.

[6]沈景炎.关于车辆定员与拥挤度的探析[J].都市快轨交通.20075.

[7]苏交科集团股份有限公司.南京市河西新城快速公交一号线[R].南京.2013.

[8]张强,王孔明等.悬挂式单轨列车乘客区间紧急疏散方案研究[J].现代城市轨道交通.20144.

[9]中铁第六勘察设计院集团有限公司.济源市黄河小浪底悬挂式单轨预可行性研究报告[R].天津,2016.

[10]郭艳华,李岳,马新亮.公路隧道变截面衬砌外轮廓的确定[C].2006年中国土建工程技术论文集,2006:622-625.

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