悬挂单轨车离地超5米 火车挂轨道下如何“跑”？

 　　只有一根轨道，架在距地面5米以上的空中。火车不在轨道上，而是挂在轨道下，最高运行时速80公里。

　　7月20日，中车四方股份公司在青岛上演了这样一出“科幻”场景。

　　由中车四方股份公司研制的悬挂式单轨列车，正式进入型式试验和试运行阶段。车辆可实现3—5列灵活编组，载客量可达到300—510余人。

　　试验数据表明，时速80公里为目前国内最高速度等级。此外，成本低，爬坡能力高，安全又舒适均是这辆车最大的亮点。

　　悬挂单轨车是怎么跑的？

　　高铁悬挂 坐车舒服

　　悬挂式单轨列车又被称为“空轨”“空中列车”，是一种轻型、中速、中运量、低成本的新型公共交通方式。适用于景区、山地、城市。

　　速度这么高，在空中悬挂着跑，会不会很颠？“我们这款车的舒适度是很高的。”技术中心副主任、该项目技术负责人刘玉文说。

　　这是怎么做到的？

　　原来，为提升运营安全性和乘客舒适度，这辆悬挂单轨车采用了高铁技术“空气弹簧悬挂结构”技术。

　　“空气弹簧俗称气囊、气囊式气缸，在可伸缩的密闭容器中可以压缩空气，是一种利用空气弹性作用的弹簧。”刘玉文说，空气弹簧的隔振效率比金属弹簧和橡胶弹簧效果都要好，且体积小容易安装。

　　看看这辆车都在什么地方用了“空气弹簧悬挂结构”。

　　车辆转向架采用高速动车组的空气弹簧悬挂结构，通过高铁技术平移，最大程度地过滤车辆在运行中产生的颠簸。

　　据介绍，空气弹簧处在列车车体和车轮的中间位置，即轨道和车体之间，用于承受车体的重量；在悬挂式单轨列车运行中，车轮产生的震动会向车体传递，空气弹簧起到减振作用。

　　“这列车采用了两层减震。”刘玉文说，车辆转向架采用的是橡胶轮，不仅提高了车轮和轨道之间的粘着力，与钢制车轮相比，还能明显减轻振动。

　　另外，在轨道交界面上，还布设了橡胶弹簧，实现振动轻、噪音低的功能。

　　这么多弹簧，想不平稳都难。

　　永磁电机 爬坡带劲

　　这款单轨悬挂车的爬坡能力强劲。“最大爬坡能力达到100‰(列车前行1000米后高度上升100米)，是普通地铁车辆爬坡能力的三倍以上，可在地形崎岖陡峭的山区灵活运行，并保证具有较高的安全性和舒适度。”刘玉文说。

　　这又是用了啥新技术？“为提高车辆运行和爬坡性能，悬挂式单轨列车采用了新型的永磁电机。”刘玉文透露。

　　永磁电机，采用永磁体生成电机的磁场，无需励磁线圈和电流。与普通电机相比，永磁电机因在转子上安装有永磁体，磁极制成后，不需通电源即可维持其磁场。

　　“永磁电机的特性，使其具有功率大、体积小、噪音低、重量轻的优势，能达到更好的运行效率。”刘玉文说，正是选择了永磁电机，使中车四方股份公司研发的悬挂式单轨车辆爬坡能力更强。

　　“随着高性能永磁材料的问世和控制技术的迅速发展，永磁电机已经广泛应用于轨道列车领域。”刘玉文告诉记者，中车四方股份公司研制的悬挂式单轨列车、跨座式单轨列车以及北京地铁8号线的一列试验地铁车辆，均采用了永磁电机技术。

　　轨道“抱”车 风雨无阻

　　与传统轨道车辆“压”在轨道上运行相比，悬挂式单轨列车的轨道位于车体的正上方，因此转向架也设置在车辆上方，其车轮在轨道内部滚动运行。

　　火车悬挂着跑，这是怎么做到的？

　　“与传统设计相反，车辆和轨道位置完全反过来了。空轨的轨道变成了环形轨道，‘抱’着列车的转向架运行。”刘玉文解释说。

　　从轨道的截面来看，环形轨道呈现“C”字型，且开口朝下，转向架和车体通过这个开口连接在一起。

　　转向架车轮也被“抱”在环形轨道内，在“C”字型开口的内部两侧滚动运行。

　　“尽管车辆和轨道结构发生变化，但从运行机理上来说，悬挂式单轨列车依旧是车轮滚动带着车辆前行，区别在于‘空轨’车轮接触到的是轨道内侧位置。”刘玉文说。

　　这样的“抱轨”结构，让轨道与列车的“腿”融为一体，运行时车辆悬挂在高空轨道上，行驶中既不受雨雪天气影响，也不会有脱轨的风险。

　　成本大减 标准最高

　　对于乘客最关心的单轨悬挂车辆的安全性能，刘玉文说，列车采用的是欧洲最严苛的BS6853 I级安全标准，安全性能最优。

　　“设置了多种主/被安全装置。如全车监控系统、蓄电池救援、联挂救援等装置，保证乘客在遇到危险时快速安全逃生。”刘玉文介绍。

　　另外，由于转向架的车轮位于轨道内部，在“C”字型开口的两侧位置，与普通列车的车轮在车体两侧相比，距离变得更近，因此可减小转弯半径，提高运行效率。

　　有这么多优点，那么使用悬挂车交通方式，成本会不会很高？答案是否定的。

　　“相对地铁车辆，悬挂单轨列车具有造价低，建设周期短的优势。”刘玉文透露，悬挂车轨道梁可以在工厂预制，运抵现场进行组装，现场施工时间短，对地面交通影响小。

　　资料显示，悬挂式单轨列车轨道的经济性能还有许多。比如曲线半径小，占用地面空间少，拆迁工程量可显著降低，节约成本投入，仅为地铁成本的三分之一。相对于地面有轨电车，悬挂车避开了与地面车辆混跑的问题，具有安全、准点、载客能力强等优势。

　　“因为悬挂在距地面5—10米的空中，这种交通形式还可以提高城市空间利用率。”刘玉文说，悬挂式单轨列车也被称为“城市直升机”，根据地形情况灵活多变，可弥补城市立体交通的不足，与城市高架桥等规划融为一体。