《《城市轨道交通》PPT课件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《《城市轨道交通》PPT课件.ppt(130页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、第4章 单轨运输系统,就技术上的定义而言,单轨(Monorail)系统是指以单一轨道(Rail)或梁(Bearn)支撑悬挂车厢并提供导引作用而运行的轨路式运输系统。根据现有的纪录,英国人Henry Palmer在1821年即开始研究单轨系统,并取得英国第461号的发明专利权。1824年Palmer先生在伦敦码头区布设单轨系统轨路用以载货,号称世界上第一条单轨系统。当时的轨梁是以木料制成,将车厢跨坐在木轨上并以马匹拉动。随后在1826年Palmer又渡海到德国展示他发明的系统模型,鼓吹兴建单轨系统借以运输乌伯塔(Wuppetal)地区Barmen及Elberfeld两地间的煤。虽然他的愿望没有实
2、现,但一般相信该次展示促成了日后乌伯塔市兴建连接上述两地而闻名世界的悬挂式单轨捷运系统“Schwebebahn”。,4.1 单轨系统的发展,1888年法国人Charles Lartigue在爱尔兰建造了一条15公里客货两用的跨坐式单轨系统。该系统以由两个汽锅连接组成的蒸汽机车带动,是世界上第一个动力式单轨系统。该系统平均运行速度28公里小时,最高可达43公里小时,营运了将近36年,至1924年才停运。1893年德国人Eugen Langen开始研究发展悬挂式的单轨系统,并于1901年3月在乌伯塔市沿贯穿市区的河谷搭建钢架吊悬车厢并利用电力驱动,完成13.3公里长的城市轨道运输系统,称为Lang
3、en式或Wuppertal式单轨系统。该系统营运至今始终无任何伤亡纪录,并被列为世界高效率运输系统之一。,1952年瑞典人 Axel Leonart Wenner Gren 以其构想开发出新型的跨坐单轨系统,并以1:2.5的比例在德国科隆市附近的Fuhligen作模型试验,轨梁系由钢筋混凝土制成。根据纪录,在1.9 KM长的试验轨道上,车厢可达到130公里小时的运行速度。1957年 Gren又在原地建造了一条1.8公里长的实体轨路,测试的结果与模型试验相近。这种类型的单轨系统就以 Gren 的全名缩写字母定为“ALWEG”型单轨系统。,单轨运输系统,Schweberbahn,ALWEG型单轨系
4、统很快成为世界单轨的风尚。美国洛杉矶“迪斯尼乐园”(Disney Land)于1959年首先建造了2.3公里的游客输送系统。1961年意大利托里诺(Torino)完成了1.16公里的客运路线。1962年美国西雅图市为配合当时世界博览会的游客运输,建造了1.5公里从市中心区到展览会场大门的联络系统。1971年美国东海岸奥兰多市的“迪斯尼世界”(Disney World)完成了4.4公里的旅运系统。在发展成型至70年代的10余年间ALWEG型单轨虽然有快速进展,但仅限于游乐园或展览会场区内的游客运输,还没有称为都市运输系统。,另一方面,在法国所属的10家厂商与法国国铁及巴黎捷运局(PATP)共同努
5、力下,1960年2月底在巴黎南方奥尔良市附近的Chateauneut 完成了1.4公里长的一种新式悬挂式单轨系统的试验,根据参与厂商所属的集团名称缩写字母定为“SAFEGE”型单轨系统。日本是世界上第一个应用“SAFEGE”型单轨系统的国家,于1964年在名古屋的东山动物园建成日本都市单轨系统。,单轨交通系统主要由车辆、轨道结构、设备系统和车站等建筑构成。单轨交通由于走行系统不同于传统的轮轨交通,因此车辆和轨道结构均具有独特的构造型式,同时跨座式与悬挂式单轨交通由于走行的具体方式不同,两者之间也有许多差别。单轨交通的设备系统组成,与传统城市轨道交通没有明显的区别,但由于轨道独特的构造形式,在供
6、电、通信、信号包括自动控制系统等方面的一些技术措施和设置方式与传统型城市轨道交通也不完全相同。跨座式单轨交通在技术系统组成中,有别于其他城市轨道交通的主要是PC轨道梁、道岔和车辆的转向架,这是这种交通制式中构造复杂、精度要求高、制作难度大的三项最关键的技术组成。,4.2 单轨交通系统的组成,1 跨座式单轨交通车辆(1)车辆的基本构造 跨座式单轨交通的车辆是跨骑于轨道梁上行驶,车辆上部乘坐乘客的厢体与一般轨道交通的车辆构造基本相同,只是车辆根据客运要求选定的尺度大小有区别。,4.2.1 车辆,车辆下部车辆下部承托车体的走行部分,日本的单轨车辆用的是双轴转向架,采用钢板压制焊接无摇枕结构,一根轴上
7、装有两个承重的走行轮,因受橡胶材料性能的限制,容许轴重又常在10 t上下,轮径为1 m左右,在轨道梁的两侧转向架上半部有两对导引车辆行走方向的导向轮,转向架的下半部装有一对保持车辆安全平稳行驶的稳定轮。由于采用充气橡胶车轮,虽然充入的是比较安全的惰性气体氮气,但为防止轮胎泄气或万一发生爆裂影响行车和安全,导向轮和稳定轮每一橡胶车轮均附设了一个钢制辅助车轮。,跨座式单轨车辆构造,此外,走行轮不仅装置胶质实心辅助车轮,还设置内压检测等装置,以确保安全。跨座式单轨车辆全部采用双轴转向架,带动力的转向架上还装设有牵引电动机、集电装置等部件,因此跨座式单轨车辆的转向架是一个技术含量较高、构造比较复杂的部
8、件。跨座式单轨交通车辆的电气等设备,放置在车厢地板以下的部位,为了降低牵引电动机、传动装置等产生的噪声,除车厢内壁装设了隔声材料外,车体的两侧都用裙板进行包封,阻止噪声向外扩散,同时也使车体的外形显得整体利落,比较美观。车辆的正、负极集电器安装在车体的两侧,分别与轨道梁两侧正、负极导电轨接触受电和回流。,2 悬挂式单轨车辆 悬挂式单轨交通的车辆是悬挂在钢制的箱型轨道梁下方行驶,车辆由转向架、悬挂装置和车体三部分组成,车厢内部设置与跨座式单轨车辆相似。车体材料通常也是采用轻质的铝合金焊接结构。悬挂式单轨车辆的电器等设备的安放位置,与跨座式单轨车辆不同,均设置在车体的顶部。,1 道岔结构类型 道岔
9、是使列车由一条线路转向另一条线路的设施。跨座式单轨交通的道岔,道岔区的轨道梁同时也是道岔的部件,称道岔梁。转辙时一端位置不动另一端转辙对位,使车辆转换行驶线路。跨座式单轨交通的道岔,从结构上可分为关节型道岔和关节可挠型道岔两大类型。,(a)关节型道岔,4.2.2 道岔,(b)关节可挠型道岔,2 道岔的形式 跨座式单轨交通的道岔其基本形式有单开、双开、三开及五开等几种。依据行车组织设计,组合成单渡线、交叉渡线等多种不同的形式。下面为具有代表性的几种道岔:(1)单渡线道岔 可移动的道岔分两组,供上下行线间设单渡线使用。道岔区长度约40m。,单渡线道岔示意图,(2)交叉渡线道岔 形式I:用于上下行线
10、交叉渡线处,中间两节短道岔梁为固定式,另有2租活动道岔梁,通过不同组合连接,可构成4条通路。道岔区长约为40 m,列车通过速度可达25 kmh。,交叉渡线,交叉渡线道岔(长40 m)示意图,形式 用于上下行线交叉渡线处,在上下行线及线间中部为固定梁,另有4租活动道岔梁,通过不同组合连接可构成4条通路。道岔区长约为72m,列车通过速度可达35kmh。,交叉渡线,交叉渡线(长72m)示意图,(3)多开道岔 这种道岔用于车场内行车线与多条停车线的连接。根据连接线路的多少,道岔采用单开、双开、三开或五开形式,道岔区长度一般为2030 m。,五开道岔,五开道岔示意图,(4)道岔桥 道岔桥是承托高架道岔的
11、平台,其长度与宽度和平面形状,根据道岔布置的形式、横向移动幅度,以及附属机电设备的需要确定。道岔桥一般采用预应力钢筋混凝土带悬臂板式结构,由于道岔对防止平台不均匀沉降要求极高,因此,平台的板梁结构需保证足够的整体刚度控制变形。道岔桥下部支承结构,可采用双柱墩,门形刚架和多柱式排架。柱基的处理必须坚实可靠。,单轨交通的设备系统与传统型城市轨道交通配备的设备系统基本相同,但随单轨交通特具的构造特点,也有些相应的变化。1 供电系统 单轨交通和传统型城市轨道交通一样,其供电系统属一级供电负荷用户,平时由两路互为备用的独立电源供电,以实现不间断供电。单轨交通牵引供电通常采用1 500V直流电源,只有少量
12、线路采用750V直流电源。单轨交通的馈电和回流方式,跨座式单轨交通采用在轨道梁的两侧各设一刚性导电轨,一侧为正极馈电,一侧为负极回流。悬挂式单轨交通在箱形梁内顶部装置正极馈电轨,负极回流轨装置在侧面。,4.2.3 设备系统,2 信号系统 信号系统是单轨交通控制系统中重要组成部分,保证列车安全、快速、有序运行,实现行车指挥、运行调整及列车驾驶自动化,提高运输的效能。信号系统一般包括信号、轨道回路、闭塞联锁、调度集中、列车保护及自动驾驶等。单轨交通由于自身构造原因,除库线外均不设地面色灯信号,只在列车司机室设置车内信号。,控制中心 司机室,目前较普遍采用的跨座式单轨交通,因无钢轨作轨道电路,用通过
13、高频感应连续接收信号的列车检测方式(TD),连续不断地检测出列车在线路上的实际位置,并传输信息。列车检测是在轨道梁顶部两侧埋设的感应环线,与车辆上天线进行信号传送。日本单轨交通自动化程度较高,很多采用列车自动控制(ATC)系统,该系统由列车自动防护(ATP)、列车自动驾驶(ATO)和列车自动监控(ATS)等子系统组成。各子系统之间互相协调,构成地面控制与车上控制结合、现地控制与中央控制结合,以安全设备为保证的一个使用灵活,快速、有序完整的列车自动控制系统。不过,为节约初期工程投资,单轨交通也可在初期只设ATP和CTC系统,日后再升级为ATS和增设ATO子系统,最终构成完整的安全、高效的列车自动
14、控制(ATC)系统。单轨交通的通信、环控、防灾报警等其他各设备系统的设置与管理,与地铁及轻轨交通中高架线基本相同。,1 行车安全保障 单轨交通为保证行车安全,在多方面多层次地采取了保障行车安全装置和措施。现代化的单轨交通采取的自动控制系统中均包含保证列车运行安全的列车自动防护系统(ATP),可自动检测列车位置,保证前、后列车的安全距离,可防止超速运行,具有自动诊断功能,有故障会及时输出控制命令。在轨道结构中,对行车安全有关键性影响的道岔,也有专门的控制系统和检测系统,保证道岔转辙位置准确、锁紧可靠。供电系统规定采用双电源不间断地供电,防止停电造成停车。车辆本身采用的是不燃材料,其转向架上所有的
15、橡胶车轮,均配有在轮胎出现问题时保证安全行驶的辅助车轮等。这一系列的安全措施给行车安全在多方面多层次给予了保障,出现事故的可能性是非常小的,在现实中尚未见到单轨交通出现过重要安全事故。,4.2.4 行车安全保障和救援措施,2 救援措施 单轨交通一般都采用高架桥结构形式,桥下净空通常在8 m以上,列车在单轨上行驶,一旦在区间发生故障或灾情时,救援比较困难。跨座式单轨交通轨道只是一根很窄的轨道梁,乘客无法从轨道上疏散逃生。悬挂式单轨交通车辆底下就是高高的空间,更是无法直接逃生。因此,必须考虑车辆在区间万一出现故障和遇有灾情的情况下的救援措施。可能采取的措施有:列车牵引至邻近车站解救 另派列车救援
16、地面救援 其他方法,单轨交通的车站型式,与传统型城市轨道交通一样,可分为侧式站台车站,岛式站台车站和混合式站台车站等。在客流大而集中和位置重要的站点,采用岛式站台车站,一般车站为使两端轨道结构简化和降低车站建设成本基本都采用侧式站台车站。在折返站中有的凶行车组织要求,采用了比较复杂的混合式站台车站。,4.2.5 车站建筑,单轨交通通常穿行于城市内部,因此车站的建筑形式,除体现交通特点外,必须注意与周围的城市环境相协调,为此车站的体型尽可能做到通透轻巧,体量也不宜过大。单轨交通的高架车站可利用地面层作站厅层,站台层设在高架桥上。条件不具备时,站台层和站厅层可分两层设在高架桥上。设备用房应尽可能设
17、在地面层或紧邻车站附近的地段。车站的站厅、通道等宽度、高度及面积,与传统型城市轨道交通一样,应根据客流量计算及规范要求确定。,日本自1950年开始研究引进单轨系统,并朝着作为未来有效的都市运输系统的方向进行。1957年在东京都政府支持下,首先在上野动物园兴建了一段长331米的悬挂式单轨系统作为都市运输应用的试验线。该系统类似乌伯塔市的 Langen 式,但使用橡胶轮胎,列车由两个车厢组成,容量为31人。这是日本的第一个单轨系统。从1961至1966年的5年间是日本单轨系统快速发展的时代。在此期间,外国的单轨技术如ALWEG型、SAFEGE型,以及美国洛克希德公司发展的“洛克希德”型被陆续引入,
18、同时日本本地的工业厂商如东芝、日立、三菱重工也加紧配合研究开发适合本土应用的单轨技术。,4.3 日本都市单轨系统,1964年6月“日本单轨协会”正式成立,董事会包含日本政治工业营建各界重要人物,其主要任务是研究发展都市单轨技术,协助各个准备引进单轨系统的城市进行规划工作及取得行政上的核准,以便早日动工。在认定单轨系统可以在未来都市公共运输中担当重要角色的构想下,日本运输省于1967年责成该协会进行都市单轨技术设计建造准则的研究。该协会在搜集、整理了学者专家从业者政府官员缜密的讨论与研究后,将各种不同的单轨技术规格综合划定为下列两种都市单轨基本类型。,1970年是日本都市单轨系统发展最重要的一个
19、年头。由于从业者及官方共同努力,借1970年大阪世界博览会展示都市单轨新技术之东风,完成了环绕会场4.3公里长的跨坐式单轨路线。自1970年3月到该年9月的6个月展览期间,全线共载运了约33 500 000人次,平均每天183 000人次,同时赢得了乘客的信心与好评,也奠定了日后在关西地区建造都市单轨系统的基础。几乎在同一时间,关东地区于1970年3月继东京羽田线之后,神奈川县境内的湘南地区也开通了一个长 6.6公里、从国铁大船站至江之岛的悬挂式都市单轨系统,以快速的输运和高效率的服务特质,获得了乘客的肯定与称赞。,上列两个都市单轨的成功,给予从业者及政府方面带来相当大的信心,并使单轨系统逐渐
20、成为70年代日本都市公共运输研议的主要对象。1972年11月17日在确认单轨系统可以担当都市大众运输任务的基本前提下,日本议院无异议地通过议员所提议案并制定了“促进都市单轨建设相关法律”)法律第129号)。该法律首次界定了“城市单轨”的定义。根据该法第二条,所谓“城市单轨”必须符合下列4个要件:(1)具备以车厢跨坐或悬挂于单一轨梁运行并载送乘客或货物的输送设施;(2)供都市公共交通使用;(3)轨梁依“道路法”主要架设于道路路线用地范围内;(4)系统路线大部分布设于都市计划区域内。自此“城市单轨”成为日本运输界的法定名词。,1974年,日本政府建立了“都市单轨建设补助制度”,规定政府与营运单位在
21、总建设费中的分摊比例为55.9与44.1。由干这个补助制度的建立,使得地方企业团体能够配合政府的财务补助,充实公共运输设施,也掀起了各地兴建都市单轨的热潮。北九州市首先在这个补助法案下进行兴建都市单轨系统的规划工作,随后很快地展开系统建造工程,成为1972年“都市单轨”法案制定后进入实施阶段的第一个日本都市单轨系统。,日本单轨系统包含轨梁、车辆、车站、电力供应、控制系统等,其中轨梁、车辆部分跨坐式与悬挂式各有不同,现分别说明如下。,4.4 日本都市单轨系统要素,1 轨梁 轨梁一般由预应力混凝土(PC)梁构成,以减少建造成本。支柱采用钢筋混凝土(RC)构造圆形或方形柱身,宽约1.5米。PC梁的跨
22、距通常为20米,标准断面(宽高)为80厘米140厘米。通常一个PC梁RC柱组合的双车道轨路断面,约需7.57米宽的空间(车厢外缘至另一车厢外缘)。当长跨距或特殊地形状况需要跨径大于20米时,则采用钢梁钢柱组合构成轨路结构。墩柱可采用T形或倒L形。若轨路需分叉时,则以水平移动轨路中的一段(称为转辙梁,switching Beam)完成列车的转辙运作。转辙梁系钢制内附马达用来驱动转辙。一般转辙时间约需10秒钟。,4.4.1 跨坐式单轨的轨梁与车辆构造,预应力混凝土梁(一般路段),跨坐式单轨轨梁(PC梁及钢梁),钢梁(交叉口或特殊地段),跨坐式单轨转辙运作利用“转辙梁”的水平移动实现,跨坐式单轨转辙
23、运作(车站段),单轨列车通常由四或六节车厢固定编组而成,分“先头车”及“中间车”两种,先头车由驾驶室,配置在列车的首尾。跨坐式单轨车厢分为“标准型”及“大型”两种,二者的主要差别在于车厢容量。随着车厢种类的不同,轨梁断面亦不同,例如采用大型车厢时,轨梁则需采用85厘米X150厘米的断面,标准型车厢的尺寸为13米2.98米3.61米。,2 车辆,车体采用轻量设计,由铝合金制成,因此不具易燃性。车厢内部坐位的安排与配备大致上与铁路车厢的标准相同,每节车厢每侧有两个车门,先头车端部另有一逃生门,各车厢之间直接相通。各顷电路控制及零件与一般铁路车厢一样,安装在车厢地板之下。每个车厢具有两个双轴车架,每
24、个车架包含10个橡胶轮胎四个驱动轮、四个导引轮、两个隐定轮,除行驶轮内充氮气外,其余各轮均灌充一般空气。为了防止爆胎,另备有辅助胎。,跨坐式单轨转辙运作(路线段),跨跨坐式单轨车辆,4.4.2 悬挂式单轨的轨梁与车辆构造,1 轨梁 悬挂式单轨的轨路一般系钢制,轨梁采用箱型中空断面,内含集电轨、通信缆线、导轨、运行轨并包容车厢的车架,经悬挂使列车沿导轨运行。,轨梁的跨径,在直线路段约为30米35米,但在弯曲路段则折减为25米。墩柱亦为钢制,可根据路线状况采用标准T形、倒 L 形或门架形式。悬挂式单轨的转辙主要可分成“分叉转辙”(2way Switch)及“交叉转辙”(Crossing Switc
25、h)两种。转辙动作系借助与通信设备连锁完成,转辙时间约需10秒钟。为防断电影响,在转辙地点另装设有手动设备。,2 车辆 悬挂式单轨车厢分“大型”(Large Size)与“中型”(Medium Size,)两种。列车通常由四或六节车厢固定编组而成。与跨坐式一样,车厢分先头车及中间车两类。大型先头车(带有驾驶室)长16.8米、宽2.66米、车高2.95米。中型先头车的尺寸则为13.3米 2.51米2.95米。车体亦采用轻量设计,由铝合金焊接而成。车内设备大致与铁路车厢相同,只是所有电气设备安装在车顶。车体系以吊悬系统由包裹在轨路内的两轴车架吊撑,车架包含驱动轮与导轮,均为橡胶轮胎,同时另有辅助轮
26、以防爆胎。悬吊系统使车架与车体连接,包含吊杆、安全索、油封等。,城市单轨系统车站的站距一般为500米至1公里。站台类型可依旅客使用、出入数量及用地大小建造成岛式或上行下行线高度分开的对向(岸壁)式站台。站台长度通常随着车厢的尺寸(大型、中型或标准型)以及列车联挂车厢数而决定,一般以六节大型车厢组成的列车计算,约需100米的站台长度。,4.4.3 车站设计,决定站台宽度的主要因素在于出入的旅客数量,一般如采用岛式站台,最小宽度为3米,上下行线分开的对向式站台则需2米。配合高架轨路结构,车站基本上以高架式居多,同时为了安排夹层及跨越连接的人行天桥,车站离地面相当高,因此一般配备有电扶梯。除此之外,
27、尚可依需要设厕所及其他设施或电气管线设备。,挂悬挂式单轨车站,都市单轨车厢的标准供电电压为直流1 500伏特。为了防止电压降低而引起各种操作上的问题,通常除在沿线适当地点设置变电站外,并装设双回路式的电力供应系统。在这种双回路式电力供应系统下,系统变电站先从发电厂的输配电线接收66千伏或22千伏的高压电,再以 22 千伏的电压传到沿线的变电站,每一条线上的变电站将交流电转换成1 500伏的直流电,随即传到输电轨上。另外车站及修理场所需的电力则由其中具6.6千伏高压传输设施的变电站传送。,4.4.4 电力供应,都市单轨系统采用电脑化的中央控制系统管制整个系统,完成自动操作运转;列车由随车人员按钮
28、即可开动并自动运行,沿途的信号及转辙等动作亦为自动管制。通常由主电脑及附近各种自动化设备构成中央控制室,执行下列系统控制工作。(2)调度场站列车管制(3)事务管理(4)自动列车运作(ATO)(5)其他,4.4.5 控制系统,单轨路线基本上为高架结构,当与人行天桥或快速道路交叉时,必须以跨越方式通过,因此轨梁距地面相当高,一般在8米以上。另外就轨梁构造而言,80厘米140厘米的断面除供列车跨行或吊行外,已无空余再供旅客逃生行走或沿轨梁加设逃生走道,因此安全及紧急逃生措施成为单轨系统中很重要的一个设计项目。单轨系统的安全及逃生措施可分安全设计、留车逃生、落地逃生三方面。,4.4.6 安全及逃生措施
29、,1 安全设计安 全设计要考虑以下几点:(1)以非燃性材料建造车体以防失火;(2)装置多套供电系统以防断电;(3)驱动轮及导轮均附备胎以防爆裂;(4)车内与控制中心间设有电话联络;(5)车门无法由乘客随意打开以保证安全。,2 留车逃生(StayinCar Evacuation)单轨系统的站距一般在500米至1公里之间。列车若于站间路段行驶发生异常状况,则由随车人员手动操作以使列车继续运行而在1分钟2分钟内到达下一车站,而让旅客下车疏散。若列车于站间路段发生故障而无法开动,则可使用下列方式之一逃生:(1)派遣救援列车前往故障地点,两列车(故障与救援)前后相连接后,故障列车乘客经由端门疏散到救援列
30、车,并由救援列车载至车站;(2)在双线路段,救援列车可开往故障列车旁,对齐车门后平行停放,再于两列车车门之间置放踏板,以使乘客横跨到救援列车后载离。,3 落地逃生 主要是运用类似大楼失火逃生方法,由乘客利用绳索或帆布滑道由车厢直接降到地面,或运用救火车的云梯将乘客转载到地面。此种方式较为费时并需由受过训练的救生人员执行,容易影响地面交通。,日本都市单轨系统在大众运输的规划应用上,依服务规模大致可分成下列几个类型:(1)大型城市周边地区的辅助集散路线,例如大阪环状单轨系统;(2)中型城市的主要大众运输路线,例如千叶城市单轨系统和冲绳那霸单轨系统;(3)大型住宅社区与干线铁路车站间的联络线,例如北
31、九州都市单轨小仓线和湘南单轨江之岛线;(4)近效新开发地区联络运输系统,例如东京多摩城市单轨;(5)机场与市区铁路车站间联络线,例如东京单轨羽田线。,4.5 日本都市单轨系统的应用,东京单轨羽田线为日本都市单轨系统的始祖,为近代应用于都市运输的第一个ALWEG跨坐式单轨系统。它虽系于20余年前所建,但在规划应用及路线安排上仍具甚多创意与特点。,4.5.1 东京单轨羽田线,羽田线的建造起源于60年代日本筹划在东京举行的奥林匹克运动会。当时,有关比赛场地及住宿设施一应俱全,但发现从那时的东京国际机场(羽田机场)至市区间,虽仅有15公里的路途,却因交通拥挤常需花费1小时2小时才能抵达,无形中将影响利
32、用航空交通进出东京的国内外旅客,进而减少观看奥运的人数。为适应这种情况,东京都当局拟订了两项措施:一为辟筑快速道路;另一则为兴建当时尚在发展阶段的单轨系统。日本自60年代开始真正开发单轨系统。日立制作所于1960年与在1957年成功发展ALWEG型单轨系统的德国签订了技术合作协定,运用ALWEG公司的既有技术,发展符合广泛需要的、称为“日立一ALWEG”系统的新型运输工具。,因此,当1963年5月羽田线采用“日立 ALWEG”系统进行长达13.1公里路线施工时,全世界对这种新型运输系统的实用化,均投以关注的眼光。而1964年9月17日羽田线以1年4个月的工期竣工通车时,更令人大为惊奇,同时也为
33、机场至市中心间的快捷联系建立了新的应用模式,并使单轨系统成为新的铁路运输与航空运输间的接转交通工具。,通车后的20余年间,羽田线已载运了将近4亿旅客,赭红色的列车沿着东京湾的西岸每日南来北往,川流不息。虽然日本都市单轨系统已有了更进一步的发展,但羽田线不论在日本单轨行列或在东京都的公共运输之林中始终保持着一种独特的先导地位。羽田线的路线从羽田机场开始,沿东京湾北上至国铁(现为JR)山手线的浜松町站止,而与国铁衔接。全线长13.1公里,共设5站。路线最大坡度为6,最小曲线半径120米。,在羽田线的5个车站中,羽田、浜松町首尾两站在设计上较具规模外,其余3个后来增设的中途站均非常简单。羽田站于地下
34、第二层,设有长100米、宽10米的岛形站台。旅客下车后顺着站内指示标志,即可很快到达羽田机场的旅客大厅办理各项手续,非常方便。路线北端终点站的浜松町站,站台为对向式,长105米,宽2.5米10米,设于地上第五层,以电梯及上、下电扶梯与地面连接。因此路线轨面高度从羽田站端的地下7.861米到浜松町站端的地上21.625米,其间高差达约30米,成为世界公共运输系统中少有的特例。,除路线首尾分别设置地下与高架车站外,羽田线在路线布设上尚有下列几项特点。(1)地下穿越机场跑道 在距起点(羽田站)以北约700米处,羽田线开始以6坡度进入地下,并以823米长隧道穿越羽田机场B滑行道南行,止于羽田站。,(2
35、)地下穿越河川 羽田线在距起点约2公里处为海老取川的入海口,因受船舶航行及机场跑道高度限制,无法以桥梁方式跨越,于是建造了700米长的河底隧道以地下方式穿越。(3)使用长跨径的Dywidag型涉水桥 距起点约6.6公里的路段系沿岸边水中布设。为避免影响航路,轨路被设计成Dywidag型桥,支柱间隔约40米,并配合布设X形、T形及Rahmen型的RC墩柱。,(4)以距地面25米的高度跨越快速道路 距起点10.5公里11.5公里的五色桥至芝浦运河段。由于取得用地困难,于是将部分路段布设于芝浦运河中,并以特殊长跨径的钢结构跨越“高速1号羽田线”快速道路。轨道面距地面25米,成为羽田线单轨系统中的最高
36、点。(5)120米半径的“最小曲线”在距起点约11.7公里的国铁(现称JR)田町驿附近,羽田线由芝浦运河的水中路段转至与国铁平行的陆地路段。国铁路线与运河几近垂直相交,因此羽田线在此处构成120米半径的“最小曲线”(新型的城市单轨系统最小曲线半径已可缩至50米)。,羽田线以当时所能构成的最小曲线半径(半径为120米)自芝浦运河转入与JR平行的路段,(6)“共用”铁路路线用地 自国铁田町驿附近,至终点站的浜松町站附近约700米的路段,由于取得土地困难,羽田线以“共用路线”方式沿国铁路线旁平行布设,以跨径35米的钢梁及T形倒 L形钢柱组成。,(7)以距地面23米的高度跨越铁路 羽田线平行国铁路线段
37、系沿铁路东侧布设,浜松町站位于路线西侧,以门架形钢柱竖立于国铁山手线浜松町站台的方式,高架跨越铁路,轨面高度约23米。,羽田线轨路系高架单轨复线构成,轨梁为I形预应力混凝土梁,80厘米宽,1.4米高,标准梁跨为20米。部分路段采用连续钢梁,80厘米宽,2米4米高,25米65米长。支柱亦采用标准钢筋混凝土柱与钢柱混合使用,分T形、X形、Rahmen型。全线共灌注1 316根梁,由5组套模设备于1年间完成。,羽田线目前使用的车辆为跨坐两轴电动客车,通常由两节固定编组而成,最多可挂接六节。车厢容量以两节固定编组时,坐立位共254人,最拥挤时则可以容纳363人。两节车厢组成的列车长30.4米、宽约3米
38、、高度为4.35米。车身由全钢焊接而成,车内坐位分2人坐及3人坐,以“非”字形排列,部分坐位设计成相背靠的长椅。羽田线运行最高速度可达80公里小时,羽田站到浜松町站之间仅需15分钟的时间。羽田线的运行管制系使用类似铁路运输的固定区间“进出检查”系统;在每一个行驶区间装设两个监测器,车站内设一个监测器,借着缆线将信号连续传导,而于车上驾驶室显示。在列车停止管制方面,则于车厢内装设自动列车停止设备,借助信号显示与控制室联动。,羽田线自1964年9月17日开通羽田线机场至浜松町间的快捷运输服务,虽然初期吸引了不少好奇的乘客,当年10月即创下536 695人次的运载纪录,但随着奥运热潮的减退,乘客数量
39、也急剧下降。营运单位研究发现是下列因素导致业绩欠佳:(1)与羽田线平行的“高速1号羽田线”快速道路刚开通不久,道路交通服务水准相当高;(2)羽田单轨路线(当时)仅设羽田与浜松町两站,无中途站,虽可提供两点间快捷输送,但乘客使用范围与数量毕竟有限;(3)路线两端车站与接转系统(铁路航空)间没有连贯性的通达设施与整体性的转接服务;(4)票价太高,难与道路系统竞争。,于是,首先于1965年5月增设“大井赛马场前驿”;1966年1月、4月、11月分别完成票务改革、全面降价并发行通勤定期乘车券,同时完成与国铁浜松町站的连接通道,开始与国铁东京都区内路线的联络服务。紧接着配合羽田地区开发建设工作人员的通勤
40、需要,于1967年3月设立了“羽田整备场驿”。,1967年11月,营运单位进行改组,日立运输株式会社与西部日立运输株式会社合并成立“日立运输东京单轨株式会社”,使管理职权统一,工作效率大增。1969年12月东京地区最大的卡车货运站作业量激增,羽田线配合设置“新和平岛驿”(1972年1月改称“流通中心驿”)以供作业人员通勤使用,同时行车班次间距也缩短。自此羽田线营运量呈稳定成长,1973年10月累积载客量首次超过1亿人次,1977年7月又超过2亿人次,1981年3月运载业绩达3亿以上人次。为提高经营绩效,于该年5月1日成立资金达15亿日元的“东京单轨株式会社”,转化为单纯的运输企业公司。羽田线目
41、前营运间距约6分钟,平均高峰小时运量达6 350人次,日运量可达162 000人次。由于与羽田线平行的“高速1号羽田线”快速道路近年来日趋拥塞,使羽田单轨系统的大众捷运功能日益彰显,成为东京都大众运输路网中相当出色的一条路线。,北九州市位于九州岛北端,为海陆交通辐辏之地。该市系于1963年2月10日由九州北部的5个城市门司、小仓、若松、八幡、户畑合并而成。这5个城市分别为国际商港、商业中心、货运港口以及钢铁工业重镇。因此合并后即成为九州岛惟一超过百万人口的都市,列居全日本第九大城市,预计至1990年时,人口将达113万。由于快速的都市发展,各业务中心间联络日密,人口也大量向郊区移动,于是产生了
42、各活动中心之间以及近郊社区与市中心区间大量运输需求的问题。,4.5.2 北九州都市单轨小仓线,为了适应此种情况,北九州市政当局早于1970年9月即委托“运输经济研究中心”着手城市运输的研究。在东京工业大学社会工学科菅原操教授领导下的一个小组,进行了半年的初步规划工作后,提出北九州市交通计划研究报告。在这本报告书里建议了一个包含铁路捷运与单轨系统的综合网路,成为日后北九州市捷运建设的蓝图。,1972年12月21日随着国会新制定的“促进城市单轨建设相关法律”的实施,北九州市当局完成了捷运路网的基本架构,有东西线一条、南北线两条(小仓线及黑崎线),相互连接成一丌字形网路。在系统技术方面,同时决定小仓
43、线、黑崎线采用跨坐式单轨,东西线则视而后各项条件的发展再决定。在两条单轨路线中并以小仓线为优先路线。,为了加强小仓线的建设工作,除由北九州市计划局高速铁道建设部负责土木工程外,1976年7月31日以“第三团体”方式成立“北九州高速铁道株式会社”,由北九州市长谷伍平先生亲任社长,负责车辆及机电设备方面事务以及未来的营运业务。北九州都市单轨小仓线由日立、东芝两公司联合建设,自1978年开工,于1985年1月通车,是日本第一个在1972年颁布的“促进城市单轨建设相关法律”下完成的城市单轨系统,也是最具代表性的日本城市单轨系统技术。,北九州城市单轨小仓线,小仓线的路线安排系从小仓南方志德新社区的企救丘
44、站开始,沿南北方向进入市中心区至小仓北区的鱼町,于小仓驿与国铁鹿儿岛本线接转,基本上是一种运输走廊性服务。路线总长8.7公里,营运路线长8.4公里(其余0.3公里系调度站场轨道),共设12个车站,平均站距约787米。,小仓线的12个车站全部为高架式。除终点站的小仓驿采用岛式站台外,其余11站均采用对向式的站台。站台上顶与两侧有盖顶,边缘设有栏杆围篱以保障乘客安全。小仓驿的岛式站台长约70米,除容纳60米长的列车外,尚有10米的余量以与设于站台两端下层的穿堂连接。穿堂设于夹层中并配备有自动售票机及销票闸。该站除以楼梯连接站台及地面外,尚装设有仅供上行的电扶梯以方便旅客移动。采用对向式站台的各中途
45、站的穿堂则仅设于站的一端,并只在穿堂层与站台层间设置电扶梯连接。为了旅客的转车方便,北九州市当局特别在小仓驿与国铁车站间的地下连通路段设计了290米长的转动式人行道(Moving Sidewalk)用以连接输送旅客,并在单轨车站下方建造了一个具有喷泉与雕塑的圆形地下广场。,小仓线全线皆为复线轨路,最大纵坡度为4,最小曲线半径为80米。路线中城野站与北方站间路段,以共架方式将轨路安排于快速道路之下交叠通过,形成重叠两层高架,为路线中一大特色。,轨路建材采用钢料与预应力混凝土混合使用。梁跨在20米范围内的,采用85厘米宽、105厘米高的梁断面;跨径大于20米的则采用钢梁,支柱大部分为1.5米的方柱
46、或直径1.5米的圆柱。轨道面距地面高为10米至18米。,小仓线的列车由四节车厢组成。车厢采用大型车种,具有两个先头车,两个中间车,全长约 60 米,先头车长 15.5 米,中间车长12.6 米,车宽 2.98 米,高度为 2.36 米。列车编组两节为一组,每组容量 239 人。车体由铝合金制成,各车厢之间均相通,坐位沿着车内侧壁平行设置。车顶装有排式荧光灯与冷暖空调设备,手拉吊环沿着坐位外缘上方安装,以供站立乘客使用,车壁窗顶另以悬臂方式设有行李架。小仓线车厢的外表以市民选定的乳白色为底配以藏青色的线条,非常朴素高雅,车头漆有从全国4 110名应征者中选定的代表“北九州高速铁道株式会社”英文字
47、母的“K”字社徽,由具直线与曲线轨道涵义的线条构成,表现流动感的图案也为列车的外观增色不少。,小仓线在路线南端终点的企救丘设有一占地5.5公顷的调度站场。为经营北九州市单轨系统,由北九州市府出资52并由11家民间企业投资48,成立拥有资金22亿日元的“北九州高速铁道株式会社”负责营运。该系统总建设费根据1983年币值估算约700亿日元,其中330亿日元为基本建设费(轨路及土木工程),370亿日元为车辆及设备费。小仓线初期日运量为85 000人次,班次间距为6分钟,高峰小时路线运量达6 900人次每方向,系统设计曰运量为102 000人次。列车最高运行速度可达80公里小时,自小仓驿至企救丘站8.
48、4公里长的旅程中约需19分钟的时间。列车的运转仅于开动时由随车人员于驾驶台上按钮发动,其余为全自动化的运作。,单轨系统由于轨梁构造简单,墩柱可布设于道路中央分界岛,因此建设用地需求较少,并使工程费用节省。在路线上,它又可克服陡坡及以较小曲线半径转弯,具有相当大的布设弹性。轨梁下日照遮蔽面积较少,对邻近地区遮光少。在输送能力上单方向每小时可达5 00040 000人次。日本政府于60年代开始注意到上述单轨系统在都市交通应用上的特点,认为改善都市道路交通问题、兴建都市单轨系统与道路建设具有同等重要的意义,齐头并进以完成高效率的都市运输。随着相关政策、法律及补助制度的建立,在“日本单轨协会”倡导下,
49、自本州的关东、关西地区至九州的北九州都市圈,甚至南方,中绳岛的都市都纷纷引进单轨系统作公共运输服务。目前已有3个系统(路线总长28公里)正在营运中,施工中的有两个系统(路线长约29公里),进行规划设计中的有两个系统(路线长约27公里),另外有不少的城市亦开始着手研议。,4.6 日本都市单轨的前景,日本显然已成为世界上拥有最多单轨捷运系统的国家。这种产生于欧洲,并在1901年应用于德国乌伯塔市大众运输后即沦为游乐园区载客系统的捷运技术,经过日本各界20余年的努力,终于在都市捷运行列中再度崛起,并开拓了相当广阔的应用领域。于是,日本都市单轨系统也就成了这种技术再生转化为时髦的城市运输系统后的当然代
50、表名称。,根据文献的记载,跨坐式单轨系统于1876年即在宾州费城的展览会场上出现,算是美国最早的单轨系统。其后宾州又于1878年建造了一条A字形支座长达96公里的货运单轨路线,采用蒸汽机车带动,至1910年纽约市出现以电动马达驱动的单轨客运服务系统,时速达24公里小时,但营运几个月后目口拆除改建为铁路。1930年旧金山开始进行悬挂式单轨系统的模型试验。1956年在得克萨斯州休斯顿及达拉斯分别出现“倒J”形及“T”形悬挂式系统,但都仅止于试验的性质。,4.7 美国的单轨系统,19世纪90年代美国画家笔下的单轨系统,西雅图单轨系统美国第一个城市地区单轨系统,美国的第一个近代ALWEG跨坐式单轨系统