单轨交通在重庆的应用实践
重庆市轨道交通总公司 沈晓阳
前言
重庆市轨道交通二号线工程是重庆市直辖后兴建的最大的城市基础设施工程，是我国城市轨道交通领域首次引进跨座式单轨交通系统的重要尝试和示范性工程。该工程的成功建设和运营，在极大地缓解城市地面交通压力的同时，促进了沿线经济发展，改善了居民出行和环境质量，提升了中国最年轻直辖市的城市形象，为国内其它城市在轨道交通制式选择方面提供了一种新的思路。
一、单轨交通系统的选择背景
重庆是长江上游最大的经济中心城市，是我国重要的综合性工业城市，西南最大的水陆交通枢纽与对外贸易港口，也是著名的山城。5473平方公里600万人口的都市区为“一城五片，多中心组团式”结构。由于地形条件限制和经济发展水平制约，城市交通难以适应城市发展需求，国家有关部门在90年代的研究评价报告中认为，重庆在22个特大城市中，城市客运交通综合发展水平位列倒数第二，急需改善。应加快规划与建设现代化的城市公共客运交通，形成以快速轨道交通为骨干，地上、地面、地下多种交通方式相结合的立体化公共交通网络。为此，市政府组织完成了轨道交通系统规划，着手进行各项工程建设准备。经过十年的不断完善，重庆已经规划六线一环共354公里的快速轨道交通网络系统，并计划在2012年前建设一、二、三、六号线约100公里的轻轨和地铁。首先筹备建设的是地面高架为主的轨道交通二号线。
重庆市轨道交通二号线一期工程位于核心城区两山与两江之间的浅丘地带，纵贯狭长半岛，规划全长19公里，并继续向西延伸，线路连接渝中区、九龙坡区、大渡口区的重要商业中心、交通枢纽、文体设施、居民小区。根据重庆多中心组团型城市地理特征，以及线路所经过区域山高坡陡、道路曲折、地形复杂等具体情况，特别是线路穿越人口密集的区域和公园，对噪音和振动等环保指标要求高等特点，经过充分论证和技术经济比较，采用了爬坡能力强、转弯半径小、噪音低、景观性好的跨座式单轨交通系统。
在交通制式的选择中，除严格按照客流预测、技术经济比较等规划原则进行综合考虑和评价外，还着重从以下方面开展了大量的分析工作：
1、城市特点
线路区域海拔高度180～430米，相对高差250米，由江边到山顶横贯半岛，坡度和坡长以及线路曲折情况都是一般平原城市难以相比的。单轨系统爬坡能力6～8％，坡长可达400米以上，最小半径仅100米，能充分适应城市地形特点。如果采用常规钢轮轨系统，3％的坡度和300米半径的局限，将产生较长的地下线路及车站埋深增加到80～100米等弊端。
2、环保性能
线路经过人口密集的三大主城区域，周边居民集中且有许多大型商业办公设施，还有公园、医院、学校等文教设施，如果采用钢轮系统，不可避免地将会出现较大的噪音污染，而单轨胶轮系统则大幅度地降低了噪音污染对周边环境的影响。
3、景观影响
受地理条件制约，原有城市道路十分狭窄。采用单轨系统充分利用道路中央分隔带和上部空间，对城市道路无影响，而仅0.85米宽的两片轨道梁体量轻盈，不影响绿化，景观性好。如果采用一般轮轨系统，高架线路区段将在原有道路上方设置平板式的高架道床，为克服噪音污染，还将在平板式道床两边设置噪音屏蔽结构，对城市景观将造成巨大影响。
4、投资控制
投资控制是项目建设的重要指标。单轨系统的建设投资为地铁的一半以下，同重庆的经济发展水平和财政投入能力相适应。如果采用一般轮轨系统，为解决过长的地下线路、过深的地下车站及环控设施等问题，将导致工程投资的大幅上升，使政府难以决策启动建设重庆轨道交通的第一条线路。
综上，重庆市的单轨交通制式选择充分考虑了城市地理特点、环境要求和投资能力等多种因素。
二、单轨交通系统的建设与应用效果
（一）建设过程
1、1990年，市政府组织完成轨道交通线网规划。1993年，日本国际协力事业团专家在渝开展了工程可行性调查。1994年，国家计委评估项目建议书，同意引进单轨交通系统技术。中日两国政府批准列入日元贷款计划。1995年～1998年，相继完成可研报告、环评报告、国产化研究报告，OECF特别帮助调查报告，以及中日合作单轨技术培训班等前期技术准备工作。1999年，国家计委批准项目建议书，完成可研报告评估。2000年批准可研报告。
2、2000年12月，重庆市轨道交通二号线一期工程作为国家西部开发十大重点工程正式开工。线路由较场口到大堰村长14.35公里（地下2.2公里），14座车站（地下3座），单轨车辆84辆21列，投资35.5亿（其中日元贷款271亿日元折合20亿人民币）。2002年10月全线土建贯通并架设轨道梁。2003年12月全线“轨通、电通”。2003年，国家发改委批准延长到新山村的4.8公里二期工程并入一期工程实施，全线共19.15公里，18座车站，总投资43亿元。2004年6月，一期工程试通车。2004年11月，一期工程观光运行。2004年12月28日，一期工程试运行。2005年6月18日，重庆市轨道交通二号线一期工程开通运营。
（二）技术特点
与普通轮轨系统相比，跨座式单轨交通系统具有的爬坡能力强（60‰）、转弯半径小（正线100米、辅助线50米）、运行噪音低（低于70分贝）、等特点，是建立在独有的车辆“骑跨运行”方式上的，因此在工程实施中有三大技术关键，轨道梁系统、道岔系统、车辆转向架系统，是国内的新课题，在建设过程中，通过中日各方的技术合作都得到解决。
1、轨道梁系统
轨道梁为宽0.85米、高1.5米工字型结构，中间为供电轨，梁跨20～24米，车辆骑跨于梁上行驶，轨道梁是集承重、导向、供电等多种功能的关键产品，生产安装的工艺和技术要求极高。要解决以下技术关键：
①要有能生产各种平面及纵断面线型轨道梁的活动模板，以及能有效控制砼变形的材料级配和生产工艺，用这种模板生产的轨道梁误差不大于2毫米。产品还需通过300万次动态疲劳试验和破坏性检查。
②采用后张法的预应力轨道梁上配有安装支座、接触轨等有定位精度的各种预埋件，铸钢支座和汇流排、刚性接触轨等均为国内首次生产制造。
③为保护佛图关公园架设轨道梁不被施工便道破坏，为保证危险地段和交通拥堵区域的轨道梁架设，专门开发研制单轨架桥机和运梁车。
2、道岔系统
单轨系统的道岔分关节型和关节可挠型两类，为5.5米长多段钢箱梁结构。
“关节型”道岔呈折线型，有单、三、五开三种类型，通过速度较低。
“可挠型”道岔呈曲线型，有单开、双开两种形式，通过速度快仅用于正线。
道岔梁上带有供电、信号等系统，其整体移动要求在15秒内完成信号发出、解锁、移动、锁定、反馈信息全过程，制造精度、机电控制要求和安全可靠性要求极高，生产安装难度极大。通过借鉴中外技术和产品开发，已实现关节型道岔的产业化。
3、车辆及转向架系统
三面均为车轮，能适用于正线半径100米的转向架是车辆制造的关键。通过引进日立公司全部生产图纸和转向架等关键部件的生产技术，采用技贸结合方式合作生产单轨车。
①第一批2列8辆车由日立公司生产并在工厂培训中方技术人员和技工。
②第二批15列60辆车，采用重庆研制的大断面铝型材，供长春客车厂生产铝合金车体，采购国内的空调、门机等重要设备，使用日立公司的关键部件（转向架等）。
③最后一批4列16辆车所有设备均由长春客车厂采购国内产品和关键部件，达到逐步实现国产化的目标。并着手二期工程车辆和三号线车辆生产工作，进一步提高车辆国产化率。
4、其它
除上述技术关键外，工程实施中还进行了24米大跨轨道梁开发，30米连续梁试验等创新和探索。解决了26米大断面地下车站安全施工，繁华都市区地下、地面施工爆破不扰民，沿江桥墩开挖施工抗流砂，大跨度大体量倒T型轨道梁夏季高温的现场浇注，都市区施工减少交通拥堵等许多重大施工难题，以及土建、设备、车辆子系统的分步综合联调等系统难题。
（三）工程造价
一期工程全长19.15公里，总投资43亿元。由于严格执行招标、监理、主材集中采购和造价跟踪审计制度，投资和质量都得到有效控制。根据工程概算以及招标后施工与采购合同的执行与决算情况，平均每公里综合造价2.3亿元。其中：标准的地面高架车站120米长、20米宽，平均造价2000万元/座；地下车站200米长、20米宽，1亿元/座；双线轨道梁平均2000万元/公里，道岔平均500万元/副；车辆100万美元/辆；其余的供电、信号、通讯、环控设备系统同地铁系统造价相似。同一般钢轮系统造价相比，总体上土建费用占比重较低，车辆设备占比重略高。
如果采用完全高架线路，站间距为1.5公里以上，车辆、信号本土化水平再增加一点，系统综合造价可降至1.5～2亿元/公里。远远低于国外同等水平的单轨系统造价。也低于国内同等线路条件与水平的高架轻轨造价。
（四）景观效果
景观效应是城市轨道交通规划、建设、运营时需要慎重考虑的重要因素。重庆市轨道交通二号线在线路规划时就以最大限度减少对城市景观的影响为目标，对利用现有道路中央分隔带进行高架桥墩布置方案不断优化。同时，根据山水城市特点，设计了沿嘉陵江滨江路行驶以及穿越城市森林公园的极具观景特色的线路方案。轨道曲线的轻盈优美，桥墩区域的立体绿化，灯饰工程的绚丽多彩，为山水城市增添了一道亮丽的风景线。试通车一年来，来自全国各地的领导、专家、学者及观光乘客，均对体现山城特色的线路景观效果给予了高度评价。
（五）环保效果
环境影响是城市轨道交通规划、建设、运营时需要慎重考虑的另一重要因素。工程建设过程中市民高度关注投入运营后对城市环境和居民生活的影响，重庆市环境监测中心根据环境影响评价报告和国家环境保护有关规定，于2005年4月在佛图关公园区域进行了独立监测，提供的监测报告表明，跨座式单轨列车运营时在线路12米处的运行噪声值分别为64.0分贝（上行）和57.8分贝（下行），在车站及轨道线路区域的综合电场强度和磁场强度不超过国家《电磁辐射防护规定》的有关规定和要求，污水排放达到国标一级排放标准，线路引起的环境振动不大且能满足国标标准。特别是通过试运营半年来对线路周边环境监测和居民调查结果显示，各项环保指标均满足要求，对周边环境无任何影响，居民十分满意。
三、单轨交通系统的应用和推广前景
1、经过工程建设实践可以得出的基本结论
①8辆编组2.5分钟间隔即可以满足单向高峰小时3～4万人次的断面客流要求。
②因地制宜布设灵活的高架桥墩体量小，充分利用道路中央隔离带，有利环境绿化，各种管线和房屋拆迁量极少。
③轨道梁工厂化生产，采用架桥机等多种方式架设，施工中对城市地面交通的干扰最小，建造周期短。
④列车运行噪音低，对周边环境和居民生活影响很小。
⑤设备本土化程度高，工程造价仅为传统地铁的1/2～1/3，有利城市轨道交通网络的快速发展。
⑥方便快捷、环保性好，促进沿线物业发展、土地增值，集聚客流，创造综合效益。
2、面向全国的推广工作
重庆市轨道交通二号线工程是跨座式单轨交通系统在中国的第一个示范工程。单轨交通系统技术成熟，关键技术已基本实现国产化，车辆技术性能优越，具有的行车噪声小、爬坡能力强、转弯半径小、造型优美等优点，不仅适应重庆山水城市的地形特点，满足再造秀美山川的可持续发展环境保护战略，而且适合中西部地区城市经济实力与中等运量需求的现状，在国内其他城市该系统也有广阔的应用前景。重庆市已着手以下进一步应用推广工作。
①继续总结经验、抓紧新线建设。已经规划的单轨交通制式有轨道交通二号线、三号线共99公里，总投资约200亿元，将分期建设实施，形成中运量的十字型客运交通骨干线路。
②已经成立市内外专业单位参加的中外合资单轨工程公司，以重庆市内单轨工程建设为依托，进行面向全国的应用推广工作。
③同市内外单位合作，充分利用重庆市的市场需求、工业优势，推进单轨设备的产业化和市场化。
