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摘 要：根据重庆跨座式单轨交通运营经验，在保持现有单轨成熟技术的基础上，探讨新型跨坐式单轨车辆的技术升级及具体设计需求。
关键词：新型跨坐式单轨车辆；技术升级；设计需求
跨座式单轨交通是车辆采用橡胶车轮骑跨在梁轨合一的单根轨道梁上行驶的轨道交通方式。跨座式单轨交通系统是在日本、美国等国家的很多城市修建的、成熟的轨道交通运输系统。重庆根据本身城市道路弯道多、坡陡、路窄、城市建筑面积密集、人口密度大等特点，选择了适应山城地形特征的爬坡能力强、转弯半径小的高架跨座式胶轮单轨交通系统。自2005年6月18日正式开通运营以来，已安全运营13年，但中国自2002年引进跨座式单轨技术以来，一直沿用日本技术，仅对部分系统和结构进行国产化与优化，本文结合重庆十多年来长期大运量的运营经验，在保持现有单轨成熟技术的基础上，对新型跨座式单轨车辆的技术升级以及具提升及需求进行探讨：
一、新型跨座式单轨车辆列车储能设备（蓄电池）紧急牵引技术应用
新型跨座式单轨车辆设计应用列车蓄电池紧急牵引技术，在无高压输入的情况下由车载蓄电池设备驱动列车自走行的技术，它能实现场段内无供电区域的短距离转轨和正线发生供电故障时列车牵引到下一站（至少）或回库的运营需求，最大程度降低正线救援的影响。
二、新型跨座式单轨车辆智慧列车技术应用
1、列车控制和管理系统（TCMS）
新型跨座式单轨车辆设计应用列车控制和管理系统（TCMS），减少硬线控制。TCMS应是一个分布式网络控制系统，通过贯穿列车总线来传送控制、监测及故障诊断等信息。分为列车控制级、车辆控制级和子系统控制级三级网络结构，从而实现为司机提供列车操作帮助和为维修任务提供集中支持的目的。
TCMS应具有以下基本功能：
驾驶模式的选择（与ATC连接管理）；
操作端和列车方向控制；
牵引、制动控制与管理；
客室车门管理；
空调控制与管理；
辅助电源供电控制与管理；
空压机控制及压力保护；
列车逻辑控制与管理；
列车故障诊断、存储管理；
列车状态信息显示管理；
系统冗余管理；
系统自检；
列车故障信息、状态信息传送到地面分析设备；
软件上传、下载接口及设备测试接口管理等。
2、智慧列车管理系统
智慧列车管理系统是一种对列车实时在线状态检测及故障信息收集汇总并加以分析的数据系统总称，针对列车走行部、牵引系统、制动系统、防火、视频等危及安全的重要事项、重点部件和部位，采用实时检测、监视、预警、报警方法，实现车地无线实时传输及地面专家系统分析等功能。
主要应用方面：
走行轮及水平轮无线胎压监测，能实时在线监测走行轮及水平轮胎压、温度等运行状态，实现胎压异常预警、爆胎紧急限速等功能；可完全替代目前胎压检测装置，达到运营可靠性及安全性要求。
电机轴承、齿轮箱轴承超温、振动异常等状态在线检测；
受电弓状态在线检测，重点检测弓網配合状态，如零部件脱落（螺栓缺失、滑块脱落等）、弓网放电等；
轮胎异常磨耗，偏磨、踏面严重损伤等状态检测；
车辆晃车/抖车/倾斜/偏载等横向稳定性问题检测；
制动系统的异常制动、缓解作用不良检测；
电器设备短路、易燃易爆物品及吸烟等人为造成的火灾监测；
车门故障、司机误操作、旅客夹伤挤伤等安全事故监测。
三、新型跨座式单轨车辆列车救援能力设计
1、每2辆车形成一个动力单元，任意一个动力单元发生严重故障的情况下，可利用其它正常的动力单元牵引整列车返回车辆基地，尽可能避免采用救援列车牵引故障列车返回车辆基地的情况；最多可允许切除1/2动力单元，由健全动力单元牵引在最短时间内自力退出运行。为实现此功能，列车需具备任意一个动力单元高压母线分段运行的能力；需重新设计正负极受电弓的布置形式，确保列车高压母线分段运行的情况下，任意一个动力单元通过接触网分段绝缘区时均能形成正常供电牵引回路。
2、车体及车钩
列车中每个动力单元的各车辆间可设半永久棒式车钩，各动力单元之间可设密接式半自动车钩，在司机室前可设密接式半自动车钩。
作用于车钩的压缩载荷为800kN；
作用于车钩的拉伸载荷为640kN；
应能在所有运行条件下，保持车钩接触面之间紧密贴合；
能在连挂接合后自动锁定，运行中，钩头不能解锁、分离。
车钩满足8编组单轨车辆各种救援工况下的救援能力，救援过程中车钩配合良好。
车体结构在正常载荷或交变载荷条件下不发生疲劳断裂，且能够在30年内正常运用。
侧墙、车顶、底架等主要部件，应适应最新成熟工艺（如搅拌摩擦焊接等）要求的设计结构。
车体结构应采用中空双壁大型铝合金挤压型材组焊而成的整体承载结构，能满足运营、维修、调车、联挂和救援的要求。不应选用对应力腐蚀敏感的7系（铝、锌、镁三元合金系列）铝合金型材。
设计制造者必须通过计算或载荷试验来验证车体结构在最大载荷（满足各种救援工况）下不发生永久变形及断裂。
3、被救援车基础制动不需强制缓解情况下：无论被救援车蓄电池是否有电，被救援车与救援车在任意紧急制动施加条件下，均能自动同步施加紧急制动；救援车与被救援车之间的车钩脱钩时，被救援车与救援车自动同步施加紧急制动。
被救援车基础制动需要强制缓解情况下：被救援车基础制动手动缓解后实施救援时，被救援车相当于整列拖车，救援存在极大安全隐患，需制定安全可靠的救援实施方案。 四、新型跨座式单轨车辆各系统设备具体设计需求
1、裙板轻量化设计，优化上、下裙板结构，使用轻量化复合材料，采用最新焊接工艺，达到运营可靠性要求。
2、对于新线车辆考虑增加车门设置，每辆车合理布置3-4对车门，全列车纵向客室相邻车门中心距宜相等，方便站台门的设计、安装和使用；既有线路可设计增加车门宽度，以节约乘客上下车时间。
3、通信与乘客信息系统包括广播系统、视频监控系统以及乘客信息系统，考虑广播、PIS、CCTV等整体集成系统，采用一体化解决方案。
4、针对单轨车辆悬空的车/网供电制式，对正常行驶过程中因车体带电，导致列车不能牵引故障，设计合理的接地检测方案及车体放电措施，提高列车运营的安全性、可靠性。
5、受电弓控制方式设计单元切除功能，当列车发生GR等故障时，受电弓降下后再次重新升弓，此时应能够实现独立控制故障单元的受电弓不升弓。
6、车体和转向架构架设计寿命均应不低于30年；设置合理的检修周期，降低全寿命维护运营成本。
7、制动系统应具有保持制动功能，应具有随车辆载荷变化自动调整制动力功能，并保证列车在运营线路上停车不溜逸。
8、车辆电气系统设计采用模块化、集成化设计，便于控制及维护。客室座椅下及贯通道内不布置电气设备，将客室电气设备集中布置在的電气柜内，方便检修和维护。
9、针对单轨车辆高架运行工况较多，车窗玻璃建议采用新技术、新材料，可以隔热、防紫外线，自动调整光线，取消客室窗帘。
10、针对单轨车辆运行工况，空调系统需最大限度地降低噪声和减轻振动（包括空调机组和通风系统），空调系统工作时无谐振产生；在恶劣工况下，考虑分级减载保护方案，降低空调故障率，提高运营可靠性。
在汲取国内外单轨的技术特点，采用城市轨道交通车辆先进技术的基础上，不断进行单轨车辆技术升级和创新驱动，对跨座式单轨车辆运营维护和产业化发展具有重要意义。
参考文献
[1]杜伟，郑魏婧.浅谈重庆跨座式单轨车辆车下电气优化[J].科技展望，2014（22）.
[2]仲建华.重庆跨座式单轨交通[J].都市快轨交通，2004，17（5）：17-22.
[3]刘绍勇，林勤，蒋朝平.重庆跨座式单轨转向架研制[C]// 2005城市单轨交通国际高级论坛.2005.
（作者单位：重庆市轨道交通（集团）有限公司）
关键词：新型跨坐式单轨车辆；技术升级；设计需求
跨座式单轨交通是车辆采用橡胶车轮骑跨在梁轨合一的单根轨道梁上行驶的轨道交通方式。跨座式单轨交通系统是在日本、美国等国家的很多城市修建的、成熟的轨道交通运输系统。重庆根据本身城市道路弯道多、坡陡、路窄、城市建筑面积密集、人口密度大等特点，选择了适应山城地形特征的爬坡能力强、转弯半径小的高架跨座式胶轮单轨交通系统。自2005年6月18日正式开通运营以来，已安全运营13年，但中国自2002年引进跨座式单轨技术以来，一直沿用日本技术，仅对部分系统和结构进行国产化与优化，本文结合重庆十多年来长期大运量的运营经验，在保持现有单轨成熟技术的基础上，对新型跨座式单轨车辆的技术升级以及具提升及需求进行探讨：
一、新型跨座式单轨车辆列车储能设备（蓄电池）紧急牵引技术应用
新型跨座式单轨车辆设计应用列车蓄电池紧急牵引技术，在无高压输入的情况下由车载蓄电池设备驱动列车自走行的技术，它能实现场段内无供电区域的短距离转轨和正线发生供电故障时列车牵引到下一站（至少）或回库的运营需求，最大程度降低正线救援的影响。
二、新型跨座式单轨车辆智慧列车技术应用
1、列车控制和管理系统（TCMS）
新型跨座式单轨车辆设计应用列车控制和管理系统（TCMS），减少硬线控制。TCMS应是一个分布式网络控制系统，通过贯穿列车总线来传送控制、监测及故障诊断等信息。分为列车控制级、车辆控制级和子系统控制级三级网络结构，从而实现为司机提供列车操作帮助和为维修任务提供集中支持的目的。
TCMS应具有以下基本功能：
驾驶模式的选择（与ATC连接管理）；
操作端和列车方向控制；
牵引、制动控制与管理；
客室车门管理；
空调控制与管理；
辅助电源供电控制与管理；
空压机控制及压力保护；
列车逻辑控制与管理；
列车故障诊断、存储管理；
列车状态信息显示管理；
系统冗余管理；
系统自检；
列车故障信息、状态信息传送到地面分析设备；
软件上传、下载接口及设备测试接口管理等。
2、智慧列车管理系统
智慧列车管理系统是一种对列车实时在线状态检测及故障信息收集汇总并加以分析的数据系统总称，针对列车走行部、牵引系统、制动系统、防火、视频等危及安全的重要事项、重点部件和部位，采用实时检测、监视、预警、报警方法，实现车地无线实时传输及地面专家系统分析等功能。
主要应用方面：
走行轮及水平轮无线胎压监测，能实时在线监测走行轮及水平轮胎压、温度等运行状态，实现胎压异常预警、爆胎紧急限速等功能；可完全替代目前胎压检测装置，达到运营可靠性及安全性要求。
电机轴承、齿轮箱轴承超温、振动异常等状态在线检测；
受电弓状态在线检测，重点检测弓網配合状态，如零部件脱落（螺栓缺失、滑块脱落等）、弓网放电等；
轮胎异常磨耗，偏磨、踏面严重损伤等状态检测；
车辆晃车/抖车/倾斜/偏载等横向稳定性问题检测；
制动系统的异常制动、缓解作用不良检测；
电器设备短路、易燃易爆物品及吸烟等人为造成的火灾监测；
车门故障、司机误操作、旅客夹伤挤伤等安全事故监测。
三、新型跨座式单轨车辆列车救援能力设计
1、每2辆车形成一个动力单元，任意一个动力单元发生严重故障的情况下，可利用其它正常的动力单元牵引整列车返回车辆基地，尽可能避免采用救援列车牵引故障列车返回车辆基地的情况；最多可允许切除1/2动力单元，由健全动力单元牵引在最短时间内自力退出运行。为实现此功能，列车需具备任意一个动力单元高压母线分段运行的能力；需重新设计正负极受电弓的布置形式，确保列车高压母线分段运行的情况下，任意一个动力单元通过接触网分段绝缘区时均能形成正常供电牵引回路。
2、车体及车钩
列车中每个动力单元的各车辆间可设半永久棒式车钩，各动力单元之间可设密接式半自动车钩，在司机室前可设密接式半自动车钩。
作用于车钩的压缩载荷为800kN；
作用于车钩的拉伸载荷为640kN；
应能在所有运行条件下，保持车钩接触面之间紧密贴合；
能在连挂接合后自动锁定，运行中，钩头不能解锁、分离。
车钩满足8编组单轨车辆各种救援工况下的救援能力，救援过程中车钩配合良好。
车体结构在正常载荷或交变载荷条件下不发生疲劳断裂，且能够在30年内正常运用。
侧墙、车顶、底架等主要部件，应适应最新成熟工艺（如搅拌摩擦焊接等）要求的设计结构。
车体结构应采用中空双壁大型铝合金挤压型材组焊而成的整体承载结构，能满足运营、维修、调车、联挂和救援的要求。不应选用对应力腐蚀敏感的7系（铝、锌、镁三元合金系列）铝合金型材。
设计制造者必须通过计算或载荷试验来验证车体结构在最大载荷（满足各种救援工况）下不发生永久变形及断裂。
3、被救援车基础制动不需强制缓解情况下：无论被救援车蓄电池是否有电，被救援车与救援车在任意紧急制动施加条件下，均能自动同步施加紧急制动；救援车与被救援车之间的车钩脱钩时，被救援车与救援车自动同步施加紧急制动。
被救援车基础制动需要强制缓解情况下：被救援车基础制动手动缓解后实施救援时，被救援车相当于整列拖车，救援存在极大安全隐患，需制定安全可靠的救援实施方案。 四、新型跨座式单轨车辆各系统设备具体设计需求
1、裙板轻量化设计，优化上、下裙板结构，使用轻量化复合材料，采用最新焊接工艺，达到运营可靠性要求。
2、对于新线车辆考虑增加车门设置，每辆车合理布置3-4对车门，全列车纵向客室相邻车门中心距宜相等，方便站台门的设计、安装和使用；既有线路可设计增加车门宽度，以节约乘客上下车时间。
3、通信与乘客信息系统包括广播系统、视频监控系统以及乘客信息系统，考虑广播、PIS、CCTV等整体集成系统，采用一体化解决方案。
4、针对单轨车辆悬空的车/网供电制式，对正常行驶过程中因车体带电，导致列车不能牵引故障，设计合理的接地检测方案及车体放电措施，提高列车运营的安全性、可靠性。
5、受电弓控制方式设计单元切除功能，当列车发生GR等故障时，受电弓降下后再次重新升弓，此时应能够实现独立控制故障单元的受电弓不升弓。
6、车体和转向架构架设计寿命均应不低于30年；设置合理的检修周期，降低全寿命维护运营成本。
7、制动系统应具有保持制动功能，应具有随车辆载荷变化自动调整制动力功能，并保证列车在运营线路上停车不溜逸。
8、车辆电气系统设计采用模块化、集成化设计，便于控制及维护。客室座椅下及贯通道内不布置电气设备，将客室电气设备集中布置在的電气柜内，方便检修和维护。
9、针对单轨车辆高架运行工况较多，车窗玻璃建议采用新技术、新材料，可以隔热、防紫外线，自动调整光线，取消客室窗帘。
10、针对单轨车辆运行工况，空调系统需最大限度地降低噪声和减轻振动（包括空调机组和通风系统），空调系统工作时无谐振产生；在恶劣工况下，考虑分级减载保护方案，降低空调故障率，提高运营可靠性。
在汲取国内外单轨的技术特点，采用城市轨道交通车辆先进技术的基础上，不断进行单轨车辆技术升级和创新驱动，对跨座式单轨车辆运营维护和产业化发展具有重要意义。
参考文献
[1]杜伟，郑魏婧.浅谈重庆跨座式单轨车辆车下电气优化[J].科技展望，2014（22）.
[2]仲建华.重庆跨座式单轨交通[J].都市快轨交通，2004，17（5）：17-22.
[3]刘绍勇，林勤，蒋朝平.重庆跨座式单轨转向架研制[C]// 2005城市单轨交通国际高级论坛.2005.
（作者单位：重庆市轨道交通（集团）有限公司）