APM膠輪車與跨座式單軌的綜合對比分析

李桂安 劉亞寧 劉家棟 張卓杰 李梁

摘? ?要：APM膠輪車和跨座式單軌均屬于中小運量的軌道交通運輸方式。作為骨干交通線網(wǎng)的補充和協(xié)調，二者的性能有諸多相似性。但作為兩種新型軌道交通運輸方式，又可被應用在不同的環(huán)境中，文章從經(jīng)濟性、技術性、環(huán)保性、安全性等方面對二者進行綜合對比分析，為城市中小運量軌道交通車輛選型提供參考。

關鍵詞：自動旅客捷運;膠輪車;跨座式;單軌;中小運量;對比分析

近年來，隨著我國城市軌道交通的快速發(fā)展，許多大城市的骨干線網(wǎng)基本形成，逐步轉向中低運量的補充線建設。同時，中小城市和特大城市的衛(wèi)星城對軌道交通的需求日益增強。而自動旅客捷運（Automated People Mover，APM）系統(tǒng)膠輪車和跨座式單軌由于能滿足中小運量的需求而日益受到關注和重視。本研究就兩種軌道交通制式進行綜合對比分析，為城市軌道交通制式的選擇提供參考。

1? ? 兩種交通制式的定義、特點及發(fā)展現(xiàn)狀

1.1? APM膠輪車

APM膠輪車也被稱為自動導軌快捷運輸系統(tǒng)，通常為在范圍較小的地區(qū)運行的中、低運量軌道運輸系統(tǒng)，例如，在機場、城市商業(yè)區(qū)或主題公園中使用。最大的特點是采用無人駕駛、電力驅動、橡膠輪胎，由導向軌道引導，在水泥路面上行駛，如圖1所示。目前，國內(nèi)采用APM車輛制式的線路有北京機場接駁線、廣州APM線、上海8號線3期。

1.2? 跨座式單軌

跨座式單軌交通是車輛采用橡膠輪胎，跨行于梁軌合一的軌道梁上的一種公共交通系統(tǒng)。車輛除走行輪外，在轉向架兩側尚有導向輪和穩(wěn)定輪，夾行于軌道梁兩側，保證車輛沿軌道安全、平穩(wěn)行駛?？缱絾诬壴诿绹⑷毡?、俄羅斯、新加坡等地得到廣泛運用，中國重慶相繼建成了軌道交通2號線、3號線，運營良好。

2? ? 兩種軌道交通方式的綜合比較

2.1? 經(jīng)濟性

2.1.1? 線路建設成本

APM膠輪車輛線路建設多采用地面線和高架線形式，采用中央導向軌道、混凝土走行面路基、簡單的轉岔系統(tǒng)等[1]。另外，由于車輛的轉彎半徑小，線路適應能力好，能夠減少線路的拆遷工程等，使得線路的工程建設成本相對較低。以上海8號線三期工程為例，線路全長6.66 km，工程建設費約11億元[2]，每公里造價約為1.7億元每千米。

跨座式單軌一般采用高架敷設方式，梁軌合一，軌道梁結構及道岔系統(tǒng)較復雜，工程建設成本稍高。以重慶項目為例，二號線約2.65億元每千米（含2.5 km地下區(qū)間）。

2.1.2? 建設周期

APM路軌交通系統(tǒng)的建設周期較短。根據(jù)西門子多個項目的經(jīng)驗，土建工程的建設周期約為1.5年，如果外加機電系統(tǒng)建設，全部完成所需時間約為2年。

跨座式單軌全線使用高架，但由于軌道梁可提前在制梁場預制，跨座式單軌的線路建設周期一般約為2年，如果外加機電系統(tǒng)建設則需2.5年。

2.1.3? 車輛檢修維護

APM膠輪車和跨座式單軌車輛都采用橡膠輪胎，在整個使用壽命周期內(nèi)，車輛的主要維護成本為車輪的更換。走行輪若采用進口的，約10 000元/個，使用壽命約為1年半。導向輪采購價約為4 000元/個，使用壽命約為6年[3]。以上海8號線三期與重慶2號線4編組車為例，輪胎數(shù)量及全壽命周期成本統(tǒng)計如表1所示。

同時，單軌車輛轉向架構造復雜，輪胎種類多，換輪過程相對困難、復雜、耗時較長。

2.2? 車輛技術特性

2.2.1? 線路適應能力

APM膠輪車和跨座式單軌車輛均采用膠輪路軌系統(tǒng)，噪聲小，不影響沿線居民。都可采用高架線路，APM還可以采用地面線甚至地下線。

APM轉彎半徑小、爬坡能力強，APM膠輪車的線路曲線半徑為30 m，在某些情況下可降至17 m，最大坡度可達120‰，跨座式單軌最大坡度為60‰，最小曲線半徑為46 m。相比較而言，APM膠輪車線路適應能力更好。

2.2.2? 車輛運能

目前，國內(nèi)已成熟運營的兩種交通制式的主要參數(shù)如表2所示，以上海8號線三期APM膠輪車及重慶2號線跨座座式單軌為例。APM膠輪車的車體尺寸比跨座式單軌小，所以在相同編組的情況下，APM膠輪車的載客量比跨座式單軌小。

根據(jù)表2的載客能力，分析兩種車型在相同發(fā)車間隔的情況下的單向運能，如表3所示。

可見，由于AW3載客量不同，APM膠輪車載客量略低于跨座式單軌。

2.2.3? 車輛編組靈活性

西門子APM膠輪車，車輛采用模塊化結構，可任意編組，能滿足各種客流量的需求，APM膠輪車能單節(jié)運行，也能幾節(jié)車連掛運行。另外，龐巴迪APM膠輪車也有固定編組的形式。

跨座式單軌一般為固定編組，實際運營項目中以4節(jié)、6節(jié)或8節(jié)編組居多。

APM較跨座式單軌車輛編組更為靈活，能夠滿足各種客流情況和站臺長度的要求，做到資源的最大化利用。

2.3? 環(huán)保性

2.3.1? 車輛噪聲

根據(jù)GB/T14892的測量標準及噪聲限值的要求，當列車以60 km/h的速度運行時，車外離軌道中心7.5 m、離道軌面高1.5 m處的噪聲：APM膠輪車為76 dB（A），跨座式單軌為73.8 dB（A）?？梢?，由于兩種車型都采用橡膠輪胎，噪聲水平相比地鐵車輛都優(yōu)?？缱絾诬壿喬ケ晦D向架兩側的裙板所遮擋，部分噪聲在反射過程中產(chǎn)生衰減，輻射噪聲有所降低，因此，跨座式單軌噪聲表現(xiàn)更優(yōu)[4]。

2.3.2? 固廢污染

兩種制式車輛都使用橡膠輪胎，橡膠輪胎在紫外線的照射下容易老化。目前，國內(nèi)廢棄輪胎回收制度不完善，大量廢棄的輪胎暫時只能作為一般廢品處理，對環(huán)境會造成一定影響。同時，橡膠輪胎在運行過程中磨損嚴重，產(chǎn)生的粉塵也會對環(huán)境造成污染，給市民的健康帶來影響。由于跨座式單軌車輛本身的運行機制，轉向架布置在過度狹小的空間，導致橡膠輪胎在運行過程中的磨損比AMP膠輪車更嚴重。

2.4? 安全性

2.4.1? 安全性與可靠性

膠輪APM的軌道系統(tǒng)主要由走行面、導向軌、軌道道岔和車檔組成，結構較簡單，可靠性高。

跨座式單軌轉向架要求在有限的空間內(nèi)實現(xiàn)行走、導向、取電等功能，結構復雜，可靠性較低。使用的轉轍器令車輛有短暫懸空，有出軌的可能。

2.4.2? 乘客疏散與救援

APM膠輪車可通過車輛前端逃生門疏散或側向客室門疏散，疏散前信號系統(tǒng)將自動切斷相關區(qū)域牽引供電，采用混凝土走行表面，便于乘客行走。

跨座式單軌是高架運行，疏散方式有以下幾種：

（1）通過疏散通道，將故障車的乘客疏散到對面線路的救援車上。

（2）疏散到沿軌道敷設的疏散通道上。

（3）通過前端逃生門，將故障車的乘客疏散到救援車。

（4）通過地面消防云梯或車輛上的疏散袋，將故障車的乘客疏散到地面。

2.5? 對比小結

APM膠輪車與跨座式單軌對比如表4所示。

3? ? 選型建議

AMP膠輪車與跨座式單軌均屬于中低運量的軌道交通制式，相比于地鐵，都有爬坡能力好、噪聲低、工程造價低的優(yōu)點。但從綜合對比分析可知，AMP膠輪車的載客量相對較小，編組也更靈活，轉彎半徑更小、爬坡能力更優(yōu)，其更適合在較小范圍內(nèi)作為主干線的補充線，發(fā)揮末端收集、接駁乘客、服務社區(qū)或園區(qū)的功能。而跨座式單軌適合在我國的中等規(guī)模城市鋪設軌道干線，在大城市和特大城市建設非骨干線路，充分發(fā)揮其中等運量、線路適應性和景觀效果好的優(yōu)點。

[參考文獻]

[1]高金港，張麗.自動旅客捷運系統(tǒng)APM300試驗線設計與研究[J].工程實踐，2018（8）：64-67.

[2]朱蓓玲.從上海軌道交通8號線三期工程車輛選型看膠輪路軌APM系統(tǒng)應用[J].地下工程與隧道，2016（4）：25-31.

[3]劉亞寧，李梁，劉家棟.中低速磁浮列車與跨坐式單軌車輛的綜合比選[J].地下工程與隧道，2016（9）：29-30.

[4]李文超.跨座式單軌的環(huán)境影響及適用性分析[J].鐵路節(jié)能環(huán)保與安全衛(wèi)生，2018（3）：121-124，162.

Comprehensive comparative analysis of APM rubber wheel car and trans-seat monorail

Li Guian， Liu Yaning， Liu Jiadong， Zhang Zhuojie， Li Liang

（CRRC Zhuzhou Locomotive Co.， Ltd.， Zhuzhou 412001， China）

Abstract：APM rubber wheel car and trans-seat monorail all belong to medium and small capacity of rail transportation. As the backbone of the communication network of complementary and harmonious， the performance of the two have many similarities， but as two kinds of new rail transport ways and can be applied in different environment. This article has carried on the comprehensive comparison and analysis from the aspects such as economy， technical， environmental protection， safety， to provide reference for the selection of small and medium-sized urban mass transit vehicles.

Key words：automated people mover; rubber wheel vehicle; straddle; monorail; medium and small volume; comparative analysis