翟婉明院士 | 新能源空鐵：一種有前景的軌道交通制式

隨著中國經濟快速發展和人民生活水平不斷提高，汽車和旅遊消費越來越普遍，使得大城市和旅遊景區的地面交通變得擁堵不堪，同時還造成了環境汙染。為了緩解地面交通壓力，各大城市紛紛修建地下鐵道。地鐵投資大、建設週期長、路網有限，建成後同樣人滿為患。面對中國交通擁堵的現實壓力，發展技術先進、經濟合理、節能環保、靈活方便的空中新型軌道交通就成為城市立體化交通發展和緩解旅遊景區交通壓力的重要選擇。

空中軌道交通主要採用高架輕軌交通、磁浮軌道交通、跨座式單軌交通、懸掛式單軌交通（空鐵）等形式。每種交通方式均有各自的特點，空鐵與其他高架軌道交通方式在形式上有重大區別：它不是將整個路面抬到空中，而只是將軌道樑通過支柱架設在空中，列車懸掛在軌道樑下方運行。近年來，空鐵這種交通制式在中國有了創新研究與發展，引起了廣泛關注，逐漸成為一些新建軌道交通項目的重要選擇形式之一。

空鐵在建造和運營方面的突出優點是：（1）運營安全性高。車輛走行機構始終封閉於箱形軌道樑內部，永遠不可能脫軌。列車在空中有專有路權，運行過程中不會與其他物體碰撞，充分保障了系統的運營安全。（2）佔地少、適應性強。空鐵通過立柱將軌道樑架設於空中，佔地少、垂直空間小；空鐵線路最大坡度可達 10%、最小曲線半徑僅為 30 m，地形適應能力強、最大限度減少了拆遷量。（3）投資小、工期短。每公里建設成本僅為地鐵的 1/4~1/6、跨坐式單軌交通的1/2~1/3，成本優勢極為明顯；軌道樑和立柱採用工廠預製、現場組裝，施工簡便，建設週期短。（4）噪音低、環境協調性好。空鐵運營過程中無廢氣排放、距離車輛 6.5 m處的運營噪音為 65 dB，大大低於輪軌噪音。（5）運能適中、全天候運行。列車最高運行速度 60~80 km/h，最大運能 1.5萬~2萬人/小時。列車運行不堵塞、不受天氣影響。（6）美觀舒適、融於自然。根據當地的自然環境和人文元素，通過對列車外觀、軌道塗裝、車站建築個性化設計，可使空鐵與環境和諧地融為一體。

中國自 2011 年開始對空鐵技術開展理論研究和可行性論證。2016年初，西南交通大學與中唐空鐵集團、中車南京浦鎮車輛有限公司、中鐵第六勘察設計研究院集團有限公司、中鐵寶橋集團有限公司、上海富欣智能交通控制有限公司、四川大唐能源投資有限公司等單位建立產學研協作平臺，共同研發鋰電池驅動的懸掛式單軌交通系統（新能源空鐵），並在成都建成了世界首條新能源空鐵試驗線。試驗線全長 1.41 km，2016 年 11 月全線投入試運行。截至目前，已累計試驗運行 3 萬餘公里，積累了大量試驗數據，各項關鍵技術指標均達到了設計要求，標誌著中國成為繼德國和日本之後第 3個掌握懸掛式空鐵技術的國家。2017年 3 月，以劉友梅院士為組長的技術專家組評審認為：新能源空鐵屬國內外首創，整體技術達到國際先進水平，其中大容量鋰電池動力牽引應用技術和空鐵列車-軌道樑橋耦合動力分析技術居國際領先水平。2018 年入選中國高等學校十大科技進展。

新能源空鐵不同於德國和日本的高壓供電方式，它採用鋰電池作為動力，無需修建變電站和牽引變電所，軌道樑內不需要安裝供電和受流設備，不僅節省了建設成本，而且沿線不會產生電磁汙染，是綠色環保經濟的軌道交通新制式。新能源空鐵主要適用範圍為：大城市的機場、高鐵站、地鐵交通的接駁線；山地城市或二三線中小城市軌道交通幹線；視覺景觀要求高的主題公園、旅遊景區往返線或景點聯絡線；大型商務區、開發區、功能場館內部交通線。

新能源空鐵作為一種全新的軌道交通制式，尚處於推廣應用初期。目前，四川大邑縣晉原至安仁旅遊基礎設施—空鐵項目已開工建設，線路總長 11.2 km，計劃於2020年開通運行。此外，柬埔寨金邊市、菲律賓馬尼拉市、泰國普吉島等旅遊空鐵線也在積極推進。新能源空鐵的應用前景值得期待。

作者簡介

翟婉明，江蘇靖江人，中國科學院院士，軌道交通工程專家。現為西南交通大學首席教授、學術委員會主任。主要研究方向為軌道交通、工程動力學與振動控制理論及應用。

注：本文發表於《科技導報》2019 年第6期，敬請關注。