懸掛單軌車離地超5米 火車掛軌道下如何“跑”？

只有一根軌道，架在距地面5米以上的空中。火車不在軌道上，而是掛在軌道下，最高運行時速80公里。

7月20日，中車四方股份公司在青島上演了這樣一出“科幻”場景。

由中車四方股份公司研制的懸掛式單軌列車，正式進入型式試驗和試運行階段。車輛可實現3—5列靈活編組，載客量可達到300—510余人。

試驗數據表明，時速80公里為目前國內最高速度等級。此外，成本低，爬坡能力高，安全又舒適均是這輛車最大的亮點。

懸掛單軌車是怎么跑的？

高鐵懸掛 坐車舒服

懸掛式單軌列車又被稱為“空軌”“空中列車”，是一種輕型、中速、中運量、低成本的新型公共交通方式。適用于景區、山地、城市。

速度這么高，在空中懸掛著跑，會不會很顛？“我們這款車的舒適度是很高的。”技術中心副主任、該項目技術負責人劉玉文說。

這是怎么做到的？

原來，為提升運營安全性和乘客舒適度，這輛懸掛單軌車采用了高鐵技術“空氣彈簧懸掛結構”技術。

“空氣彈簧俗稱氣囊、氣囊式氣缸，在可伸縮的密閉容器中可以壓縮空氣，是一種利用空氣彈性作用的彈簧。”劉玉文說，空氣彈簧的隔振效率比金屬彈簧和橡膠彈簧效果都要好，且體積小容易安裝。

看看這輛車都在什么地方用了“空氣彈簧懸掛結構”。

車輛轉向架采用高速動車組的空氣彈簧懸掛結構，通過高鐵技術平移，最大程度地過濾車輛在運行中產生的顛簸。

據介紹，空氣彈簧處在列車車體和車輪的中間位置，即軌道和車體之間，用于承受車體的重量；在懸掛式單軌列車運行中，車輪產生的震動會向車體傳遞，空氣彈簧起到減振作用。

“這列車采用了兩層減震。”劉玉文說，車輛轉向架采用的是橡膠輪，不僅提高了車輪和軌道之間的粘著力，與鋼制車輪相比，還能明顯減輕振動。

另外，在軌道交界面上，還布設了橡膠彈簧，實現振動輕、噪音低的功能。

這么多彈簧，想不平穩都難。

永磁電機 爬坡帶勁

這款單軌懸掛車的爬坡能力強勁。“最大爬坡能力達到100‰(列車前行1000米后高度上升100米)，是普通地鐵車輛爬坡能力的三倍以上，可在地形崎嶇陡峭的山區靈活運行，并保證具有較高的安全性和舒適度。”劉玉文說。

這又是用了啥新技術？“為提高車輛運行和爬坡性能，懸掛式單軌列車采用了新型的永磁電機。”劉玉文透露。

永磁電機，采用永磁體生成電機的磁場，無需勵磁線圈和電流。與普通電機相比，永磁電機因在轉子上安裝有永磁體，磁極制成后，不需通電源即可維持其磁場。

“永磁電機的特性，使其具有功率大、體積小、噪音低、重量輕的優勢，能達到更好的運行效率。”劉玉文說，正是選擇了永磁電機，使中車四方股份公司研發的懸掛式單軌車輛爬坡能力更強。

“隨著高性能永磁材料的問世和控制技術的迅速發展，永磁電機已經廣泛應用于軌道列車領域。”劉玉文告訴記者，中車四方股份公司研制的懸掛式單軌列車、跨座式單軌列車以及北京地鐵8號線的一列試驗地鐵車輛，均采用了永磁電機技術。

軌道“抱”車 風雨無阻

與傳統軌道車輛“壓”在軌道上運行相比，懸掛式單軌列車的軌道位于車體的正上方，因此轉向架也設置在車輛上方，其車輪在軌道內部滾動運行。

火車懸掛著跑，這是怎么做到的？

“與傳統設計相反，車輛和軌道位置完全反過來了。空軌的軌道變成了環形軌道，‘抱’著列車的轉向架運行。”劉玉文解釋說。

從軌道的截面來看，環形軌道呈現“C”字型，且開口朝下，轉向架和車體通過這個開口連接在一起。

轉向架車輪也被“抱”在環形軌道內，在“C”字型開口的內部兩側滾動運行。

“盡管車輛和軌道結構發生變化，但從運行機理上來說，懸掛式單軌列車依舊是車輪滾動帶著車輛前行，區別在于‘空軌’車輪接觸到的是軌道內側位置。”劉玉文說。

這樣的“抱軌”結構，讓軌道與列車的“腿”融為一體，運行時車輛懸掛在高空軌道上，行駛中既不受雨雪天氣影響，也不會有脫軌的風險。

成本大減 標準最高

對于乘客最關心的單軌懸掛車輛的安全性能，劉玉文說，列車采用的是歐洲最嚴苛的BS6853 I級安全標準，安全性能最優。

“設置了多種主/被安全裝置。如全車監控系統、蓄電池救援、聯掛救援等裝置，保證乘客在遇到危險時快速安全逃生。”劉玉文介紹。

另外，由于轉向架的車輪位于軌道內部，在“C”字型開口的兩側位置，與普通列車的車輪在車體兩側相比，距離變得更近，因此可減小轉彎半徑，提高運行效率。

有這么多優點，那么使用懸掛車交通方式，成本會不會很高？答案是否定的。

“相對地鐵車輛，懸掛單軌列車具有造價低，建設周期短的優勢。”劉玉文透露，懸掛車軌道梁可以在工廠預制，運抵現場進行組裝，現場施工時間短，對地面交通影響小。

資料顯示，懸掛式單軌列車軌道的經濟性能還有許多。比如曲線半徑小，占用地面空間少，拆遷工程量可顯著降低，節約成本投入，僅為地鐵成本的三分之一。相對于地面有軌電車，懸掛車避開了與地面車輛混跑的問題，具有安全、準點、載客能力強等優勢。

“因為懸掛在距地面5—10米的空中，這種交通形式還可以提高城市空間利用率。”劉玉文說，懸掛式單軌列車也被稱為“城市直升機”，根據地形情況靈活多變，可彌補城市立體交通的不足，與城市高架橋等規劃融為一體。