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摘要：介绍了悬挂独轨交通发展历程，结合跨座式独轨交通说明了悬挂式的优越性。依据悬挂独轨交通的特点及实施现状，分析说明了它可能的应用前景及面临的问题。
关键字：悬挂；独轨交通；发展前景
分类号：U121
随着世界各国城市交通量急增，交通拥堵已经是一个世界性的话题。优先发展公共交通虽然可以缓解交通拥堵，但这类传统的交通存在建设成本高、建设周期长，对城市噪声、振动等生态环境影响较大、不能个人拥有、不能点对点直达的缺点。悬挂独轨交通以其运量较大、安全、快捷、低噪声、低污染、占地少、自动化运行而受到世界各国的欢迎。这种新型交通形式在德、美、日等发达国家正在不断发展。
1、悬挂独轨交通的特点
独轨交通按车辆的行驶状态可分为跨座式和悬挂式。目前对跨座式独轨交通研究很多，并取得了大量的研究成果，由于悬挂式独轨交通对轨道材料和设计要求过高，故没有跨座式发展迅速，但也有其不容忽视的优点：
1）轨道梁宽较小。跨座式独轨交通轨道梁至少与行走的车辆同宽，而悬挂式不受此限制；
2）采用悬挂布局方式使列车的重心较低，便于行驶，另外由于向心力的影响，车体在转弯时向轨道外侧自然倾斜，使乘客感觉更加安稳舒适；
3）在大风等恶劣天气中有更好的稳定性。由于悬挂式独轨交通的车辆悬挂在轨道下方，大大降低了车辆脱轨、翻车的危险。同时在车辆转弯时，车辆自重抵消了由车辆离心力产生的扭矩，轨道梁受扭作用不明显，保证了结构的稳定性【1】；
4）恶劣天气下拥有自动清除能力，导电轨、走行系统等均设置在钢梁内部,不受气候影响；
5）对最小曲线半径的限制极小 , 车辆可平顺通过；
6）可设置升降梯，实现实物的自动上载下载。
2、悬挂独轨发展概况及类型
世界上最早、历史最悠久的悬挂式独轨交通座落于德国著名的“悬车之城”伍佩尔塔尔市，全长13.3公里，可乘座旅客80多人，旅行速度为25 km/h，最快速度为60 km/h，已运行100多年。同时许多国家都在积极研究该系统，一些悬挂独轨系统已建成并在运营中，如德国的Wuppertal Monorail、Cabinlift、SIPEM及日本千叶市和Ueno动物园内建成的悬挂独轨交通等。随着时代的进步，各种新型的悬挂独轨交通层出不穷，技术上不断创新、应用性也越来越高，包括Aerobus、Airtrain、Flyway、JPods、MISTER、Sky tram等十几种。
Aerobus是悬挂独轨交通的一种，是传统悬挂独轨交通的一次重大飞跃。Aerobus是由瑞士发明家Gerhand Muller于20世纪60年代发明并实验成功的空中快车专利技术。这项技术运用缆索理念，采用纤细的塔架支撑预应力索网结构，自行式车辆悬吊在轨索下，塔架之间的跨度可达600m。该系统目前已经发展到第五代，美国AEROBUS公司创始人Fred Parks将其定位为二十一世纪人类城市交通的最新、最佳的解决方案。我国的威海市计划建设的是最先进的第五代Aerobus（图1），空中快车线路从威海市区渔港路横跨威海湾到达刘公岛东村，塔架最大跨度620米，行车速度可达80 km/h。
JPods（图2）是一种小型悬挂独轨交通, 由美国明尼苏达州JPods有限责任公司研制，主要解决交通拥堵问题和能源消耗及污染问题。JPods是一个由电脑控制的水平电梯网络，适合在机场、商务区、住宅区等区域运营的客货运输系统，由太阳能驱动，行驶速度可达50-70km/h，载客四人，能承受极端恶劣天气。2010年我国昆明新螺蛳湾率先引进了美国JPods公司世界最先进的太阳能悬挂式轨道交通系统，每辆车可搭载4-6人，用作旅游观光、运载乘客和货物，项目建成后不仅能解决新螺蛳湾教交通运输问题，还将是全球第一个太阳能悬挂式轨道交通系统。
Flyway（图3），由Swede Track System 公司研发，为了解决城市环境恶化的问题，并以最经济的方式提高人民的生活质量而努力推动得一种交通系统。Flyway的特点是悬挂车可降低到地面，因此仅需建地面车站，降低了车站的造价并减少了视线干扰。Flyway车体即有针对几个人的设计，也有乘坐几十人的大容量车体。
MISTER（图4）是小型车体悬挂独轨交通系统，主要为了解决城市拥堵及污染问题。MISTER平均运行速度50 km/h，运送量5,000-10,000 人/小时，高于地铁系统。其特点是接触轨切换，可使系统在没有根本改变轨道系统的任何部件的情况下切换到新的路线；车站远离路线，不会造成主线路交通堵塞。2007年9月，波兰的奥波莱市主广场展示了该系统一个完整工作原型，包括车辆和带转向装置的钢轨，能在行驶中改变轨道。
Sky Tram（图5）是美国开发的一种更快、更便宜的、更环保的替代交通方案,主要为了解决交通堵塞和燃料的污染问题。Sky Tram悬挂的车体是报废的客机，每隔300米安装一个支撑塔来支撑整个系统，每座塔上装有太阳能电池面板和螺旋形的风力涡轮机电，用来产生清洁、可持续电能，设有大型中转站。Sky Tram是一个全国范围的运输系统，能够将任何地方的汽车、货物和人以160—400km/h的速度在“天空中高速公路”运行，不受地面交通，城市布局和天气状况影响，比飞机更加安全，目前该系统处于概念设计阶段。
（圖1 威海,中国第五代Aerobus）（图2 JPods）（图3 Flyway）
（图4 MISTER）（图5 Sky Tram） （图6 Zhonghua-06）
3、悬挂独轨交通在我国的发展
Zhonghua-06（图6）是中国大连磁谷科技研究所开发的轻型吊轨磁悬浮系统，它标志著我国高速永磁悬浮列车的诞生。“中华06号”轻型吊轨磁悬浮验证车是依据“永磁补偿式”磁悬浮技术研制而成的，依靠稀土永磁材料提供磁悬浮力。2005年5月11日它在70米导轨上测试成功。该系统成本远低于目前日本和德国磁浮系统,运行需要较少电能，产生噪音小。设计时速可达400公里，运送量80,000人/小时、“物流”4.8万吨/小时，是专为大中型城市的区域经济圈设计的城际交通工具。
自主转向悬挂独轨交通系统是北方工业大学独轨交通系统试验研究所正在研究的一种新型的悬挂独轨交通系统（图7）。课题来源于北京市自然科学基金项目、北京市教育委员会科技发展计划重点项目，项目编号:KZ200610009005。发明的专利有中国发明专利(申请号00105643.3)以及中国发明专利(申请号200510007655.2) 以及中国发明专利(申请号03146691.5)。专利道岔设置使得独轨车通过自身的车载转向及控制装置平稳通过轨道道岔或伸缩缝，实现悬挂式独轨车的转向【2】。较一般的悬挂独轨交通系统而言，这种新型交通系统是路面轨道两用交通系统，同时可自主转向、自动驾驶、实现实物的自动上载下载。该交通系统不仅可用于城市风景区，同时也可跨越江河和深沟。
4、悬挂独轨交通的应用前景和面临的挑战
悬挂独轨交通具有自动化、无人驾驶、易于施工、经济，安全，可靠和灵活的特性。它独立于道路交通条件，乘坐舒适,有良好的环境，能够全天候运行，具
有广泛的应用前景，不但能作为繁华城市交通系统
（图7 跨水面的轨道架设概念图） 的补充，还可用于地形复杂的城市，还能作为旅游观光的交通工具。
1）现代城市市中区街道普遍狭窄，建筑物密度大，居民的出行量大,车辆拥挤。该交通系统由于轨道狭窄、结构简单、占用土地少、空间适应性强，可以很好解决上述问题。
2）有一些城市的地形起伏比较大，坡陡、坡长和弯多等复杂地质环境，独轨交通对复杂地形有较强适应性，具有爬坡能力强、能通过较小曲线半径等优点，可作为中小城市轨道交通运输形式。
3）城镇历史街区，街道狭窄，车辆进出困难，可充分利用悬挂独轨交通空中行驶、占地少，安全、节能、经济、环保的特点在保护街区历史文化遗产的同时改善交通拥堵的状况。
4）悬挂独轨交通可跨越如河流、建筑物等障碍物建设在空中，不受路面交通的影响，能够对抗大雾大雪等恶劣天气的影响，可建于易发生自然灾害地区，作为输送物资和运送人员的交通工具，减少人们的生命财产损失。
悬挂独轨交通有诸多优点，要真正成为人们出行值得依赖的交通方式还面临挑战。
1)由于有限的资源大都投入到使该系统成为可能的决定性因素—系统控制的开发和设计上，对于轨道的设计重视不够，没有统一的轨道设计要求和指导准则，影响了该系统的实际应用【3】。
2)相对于跨座式独轨交通，悬挂独轨交通建成的较少，而且部分是实验性的，不能对实际项目的成本、技术进行有效的评估。
3）由于资金问题、工程和设计上的不足而失败的项目使得投资者更加谨慎研究独轨交通类项目建设计划【4】。
5、结束语
悬挂独轨交通是一种新型的交通模式，It can be operated in a fixed cycle mode or in a demand-responsive mode that permits a precise adaptation to normal changes in demand throughout the day.与城市地下轨道交通相比，它占地面积少、建设工期短，构件可工厂预制，建设成本低；与城市道路公共交通相比，它不受路面状况影响，不堵车，无人驾驶，电脑控制，大大降低了交通事故的发生；与其他的交通方式相比，更加快捷，可点对点直达。同时它电力驱动，减少对石油的依赖，节能环保，而且不受雨雪等恶劣天气的影响，避免了现有的交通模式的缺陷。随着各国对悬挂独轨交通技术的研究不断深入，该系统将以更加安全，经济、便捷的特点受到人们的关注和认同，为人们的高质量出行提供一种新的交通方式。
参考文献
[1] J.Edward Anderson,A Review of the State of the Art of Personal Rapid Transit(J), Journal of Advanced Transportation,2000,34(1):3-29
[2]趙明. PRT交通技术在城市中的应用研究及其对建筑形态的影响(D).北京：北方工业大学,2008,61-64
[3] J.Edward Anderson,How to Design a PRT Guideway(J), Proceedings of the Twelfth International Conference on Automated People Movers.2009,第一卷。,343，第436-449。343:436-449.
[4]俞礼军.个人快速交通技术发展现状与应用展望.城市轨道交通研究(J),2007(9):60-65
作者简介：刘亚杰，硕士，主要研究方向：结构工程
本文受北京市人才强教计划项目（PHR201006119）；北京市教育委员会科技计划重点项目（KZ200610009005）；北京市教育委员会实验室建设项目PXM2008-0142 的基金支持。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键字：悬挂；独轨交通；发展前景
分类号：U121
随着世界各国城市交通量急增，交通拥堵已经是一个世界性的话题。优先发展公共交通虽然可以缓解交通拥堵，但这类传统的交通存在建设成本高、建设周期长，对城市噪声、振动等生态环境影响较大、不能个人拥有、不能点对点直达的缺点。悬挂独轨交通以其运量较大、安全、快捷、低噪声、低污染、占地少、自动化运行而受到世界各国的欢迎。这种新型交通形式在德、美、日等发达国家正在不断发展。
1、悬挂独轨交通的特点
独轨交通按车辆的行驶状态可分为跨座式和悬挂式。目前对跨座式独轨交通研究很多，并取得了大量的研究成果，由于悬挂式独轨交通对轨道材料和设计要求过高，故没有跨座式发展迅速，但也有其不容忽视的优点：
1）轨道梁宽较小。跨座式独轨交通轨道梁至少与行走的车辆同宽，而悬挂式不受此限制；
2）采用悬挂布局方式使列车的重心较低，便于行驶，另外由于向心力的影响，车体在转弯时向轨道外侧自然倾斜，使乘客感觉更加安稳舒适；
3）在大风等恶劣天气中有更好的稳定性。由于悬挂式独轨交通的车辆悬挂在轨道下方，大大降低了车辆脱轨、翻车的危险。同时在车辆转弯时，车辆自重抵消了由车辆离心力产生的扭矩，轨道梁受扭作用不明显，保证了结构的稳定性【1】；
4）恶劣天气下拥有自动清除能力，导电轨、走行系统等均设置在钢梁内部,不受气候影响；
5）对最小曲线半径的限制极小 , 车辆可平顺通过；
6）可设置升降梯，实现实物的自动上载下载。
2、悬挂独轨发展概况及类型
世界上最早、历史最悠久的悬挂式独轨交通座落于德国著名的“悬车之城”伍佩尔塔尔市，全长13.3公里，可乘座旅客80多人，旅行速度为25 km/h，最快速度为60 km/h，已运行100多年。同时许多国家都在积极研究该系统，一些悬挂独轨系统已建成并在运营中，如德国的Wuppertal Monorail、Cabinlift、SIPEM及日本千叶市和Ueno动物园内建成的悬挂独轨交通等。随着时代的进步，各种新型的悬挂独轨交通层出不穷，技术上不断创新、应用性也越来越高，包括Aerobus、Airtrain、Flyway、JPods、MISTER、Sky tram等十几种。
Aerobus是悬挂独轨交通的一种，是传统悬挂独轨交通的一次重大飞跃。Aerobus是由瑞士发明家Gerhand Muller于20世纪60年代发明并实验成功的空中快车专利技术。这项技术运用缆索理念，采用纤细的塔架支撑预应力索网结构，自行式车辆悬吊在轨索下，塔架之间的跨度可达600m。该系统目前已经发展到第五代，美国AEROBUS公司创始人Fred Parks将其定位为二十一世纪人类城市交通的最新、最佳的解决方案。我国的威海市计划建设的是最先进的第五代Aerobus（图1），空中快车线路从威海市区渔港路横跨威海湾到达刘公岛东村，塔架最大跨度620米，行车速度可达80 km/h。
JPods（图2）是一种小型悬挂独轨交通, 由美国明尼苏达州JPods有限责任公司研制，主要解决交通拥堵问题和能源消耗及污染问题。JPods是一个由电脑控制的水平电梯网络，适合在机场、商务区、住宅区等区域运营的客货运输系统，由太阳能驱动，行驶速度可达50-70km/h，载客四人，能承受极端恶劣天气。2010年我国昆明新螺蛳湾率先引进了美国JPods公司世界最先进的太阳能悬挂式轨道交通系统，每辆车可搭载4-6人，用作旅游观光、运载乘客和货物，项目建成后不仅能解决新螺蛳湾教交通运输问题，还将是全球第一个太阳能悬挂式轨道交通系统。
Flyway（图3），由Swede Track System 公司研发，为了解决城市环境恶化的问题，并以最经济的方式提高人民的生活质量而努力推动得一种交通系统。Flyway的特点是悬挂车可降低到地面，因此仅需建地面车站，降低了车站的造价并减少了视线干扰。Flyway车体即有针对几个人的设计，也有乘坐几十人的大容量车体。
MISTER（图4）是小型车体悬挂独轨交通系统，主要为了解决城市拥堵及污染问题。MISTER平均运行速度50 km/h，运送量5,000-10,000 人/小时，高于地铁系统。其特点是接触轨切换，可使系统在没有根本改变轨道系统的任何部件的情况下切换到新的路线；车站远离路线，不会造成主线路交通堵塞。2007年9月，波兰的奥波莱市主广场展示了该系统一个完整工作原型，包括车辆和带转向装置的钢轨，能在行驶中改变轨道。
Sky Tram（图5）是美国开发的一种更快、更便宜的、更环保的替代交通方案,主要为了解决交通堵塞和燃料的污染问题。Sky Tram悬挂的车体是报废的客机，每隔300米安装一个支撑塔来支撑整个系统，每座塔上装有太阳能电池面板和螺旋形的风力涡轮机电，用来产生清洁、可持续电能，设有大型中转站。Sky Tram是一个全国范围的运输系统，能够将任何地方的汽车、货物和人以160—400km/h的速度在“天空中高速公路”运行，不受地面交通，城市布局和天气状况影响，比飞机更加安全，目前该系统处于概念设计阶段。
（圖1 威海,中国第五代Aerobus）（图2 JPods）（图3 Flyway）
（图4 MISTER）（图5 Sky Tram） （图6 Zhonghua-06）
3、悬挂独轨交通在我国的发展
Zhonghua-06（图6）是中国大连磁谷科技研究所开发的轻型吊轨磁悬浮系统，它标志著我国高速永磁悬浮列车的诞生。“中华06号”轻型吊轨磁悬浮验证车是依据“永磁补偿式”磁悬浮技术研制而成的，依靠稀土永磁材料提供磁悬浮力。2005年5月11日它在70米导轨上测试成功。该系统成本远低于目前日本和德国磁浮系统,运行需要较少电能，产生噪音小。设计时速可达400公里，运送量80,000人/小时、“物流”4.8万吨/小时，是专为大中型城市的区域经济圈设计的城际交通工具。
自主转向悬挂独轨交通系统是北方工业大学独轨交通系统试验研究所正在研究的一种新型的悬挂独轨交通系统（图7）。课题来源于北京市自然科学基金项目、北京市教育委员会科技发展计划重点项目，项目编号:KZ200610009005。发明的专利有中国发明专利(申请号00105643.3)以及中国发明专利(申请号200510007655.2) 以及中国发明专利(申请号03146691.5)。专利道岔设置使得独轨车通过自身的车载转向及控制装置平稳通过轨道道岔或伸缩缝，实现悬挂式独轨车的转向【2】。较一般的悬挂独轨交通系统而言，这种新型交通系统是路面轨道两用交通系统，同时可自主转向、自动驾驶、实现实物的自动上载下载。该交通系统不仅可用于城市风景区，同时也可跨越江河和深沟。
4、悬挂独轨交通的应用前景和面临的挑战
悬挂独轨交通具有自动化、无人驾驶、易于施工、经济，安全，可靠和灵活的特性。它独立于道路交通条件，乘坐舒适,有良好的环境，能够全天候运行，具
有广泛的应用前景，不但能作为繁华城市交通系统
（图7 跨水面的轨道架设概念图） 的补充，还可用于地形复杂的城市，还能作为旅游观光的交通工具。
1）现代城市市中区街道普遍狭窄，建筑物密度大，居民的出行量大,车辆拥挤。该交通系统由于轨道狭窄、结构简单、占用土地少、空间适应性强，可以很好解决上述问题。
2）有一些城市的地形起伏比较大，坡陡、坡长和弯多等复杂地质环境，独轨交通对复杂地形有较强适应性，具有爬坡能力强、能通过较小曲线半径等优点，可作为中小城市轨道交通运输形式。
3）城镇历史街区，街道狭窄，车辆进出困难，可充分利用悬挂独轨交通空中行驶、占地少，安全、节能、经济、环保的特点在保护街区历史文化遗产的同时改善交通拥堵的状况。
4）悬挂独轨交通可跨越如河流、建筑物等障碍物建设在空中，不受路面交通的影响，能够对抗大雾大雪等恶劣天气的影响，可建于易发生自然灾害地区，作为输送物资和运送人员的交通工具，减少人们的生命财产损失。
悬挂独轨交通有诸多优点，要真正成为人们出行值得依赖的交通方式还面临挑战。
1)由于有限的资源大都投入到使该系统成为可能的决定性因素—系统控制的开发和设计上，对于轨道的设计重视不够，没有统一的轨道设计要求和指导准则，影响了该系统的实际应用【3】。
2)相对于跨座式独轨交通，悬挂独轨交通建成的较少，而且部分是实验性的，不能对实际项目的成本、技术进行有效的评估。
3）由于资金问题、工程和设计上的不足而失败的项目使得投资者更加谨慎研究独轨交通类项目建设计划【4】。
5、结束语
悬挂独轨交通是一种新型的交通模式，It can be operated in a fixed cycle mode or in a demand-responsive mode that permits a precise adaptation to normal changes in demand throughout the day.与城市地下轨道交通相比，它占地面积少、建设工期短，构件可工厂预制，建设成本低；与城市道路公共交通相比，它不受路面状况影响，不堵车，无人驾驶，电脑控制，大大降低了交通事故的发生；与其他的交通方式相比，更加快捷，可点对点直达。同时它电力驱动，减少对石油的依赖，节能环保，而且不受雨雪等恶劣天气的影响，避免了现有的交通模式的缺陷。随着各国对悬挂独轨交通技术的研究不断深入，该系统将以更加安全，经济、便捷的特点受到人们的关注和认同，为人们的高质量出行提供一种新的交通方式。
参考文献
[1] J.Edward Anderson,A Review of the State of the Art of Personal Rapid Transit(J), Journal of Advanced Transportation,2000,34(1):3-29
[2]趙明. PRT交通技术在城市中的应用研究及其对建筑形态的影响(D).北京：北方工业大学,2008,61-64
[3] J.Edward Anderson,How to Design a PRT Guideway(J), Proceedings of the Twelfth International Conference on Automated People Movers.2009,第一卷。,343，第436-449。343:436-449.
[4]俞礼军.个人快速交通技术发展现状与应用展望.城市轨道交通研究(J),2007(9):60-65
作者简介：刘亚杰，硕士，主要研究方向：结构工程
本文受北京市人才强教计划项目（PHR201006119）；北京市教育委员会科技计划重点项目（KZ200610009005）；北京市教育委员会实验室建设项目PXM2008-0142 的基金支持。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。