中铁四院集团西南勘察设计有限公司 云南昆明 650200
摘要：本文结合跨座式单轨线路设计的实践经验，对平面、纵断面、横断面、辅助线设计的技术标准、重点问题进行了总结，并提出了跨座式单轨线路设计的相关建议，以期为同类型项目的设计提供很好的借鉴。
关键词：跨座式单轨；平面设计；纵断面设计；横断面设计；辅助线设计
1、简介
跨座式单轨交通系统是一种轨道为条带型的梁体，车辆跨坐于其上行驶的交通工具。车辆的最高速度能够达到80km/h，平均运营速度为30~35km/h，与地铁等城市轨道交通速度相当。
跨座式单轨具有爬坡能力强，可实现灵活的线路选择，能够在线路地形条件较差或大坡度线路条件下运行，转弯半径小，适用于旧城改造或城市核心区道路狭窄地段；施工周期短，工程造价低，跨座式单轨系统轨道为模块结构，轨道梁便于工厂预制、现场拼接，既保证了精度又便于施工，还可以缩短工期，工程造价较低。
跨座式单轨目前在美国、日本、阿联酋、巴西等国家均有广泛的应用，运营和正在建设线路里程超过600km；我国重庆2号线、3号线均采用跨座式单轨，另外柳州、芜湖、桂林、汕头等城市正在开展前期的相关研究工作，本文就某城市跨座式单轨前期线路设计过程中的一些重点问题展开讨论，以为后续设计提供借鉴。
2、平面设计
2.1设计标准
（1）线间距：高架直线地段最小线间距3.9m，曲线半径小于300m时需要加宽，为方便桥梁标准化设计，结合限界加宽要求，高架地段线间距统一为4.6m，对于设置有道岔区段，可根据道岔结构尺寸要求进行加宽。
（2）线路平面设计应优先采用两端等长缓和曲线的单曲线线型，不宜采用复曲线，特别困难条件下线路平面采用复曲线线型时，两圆曲线间插入的缓和曲线长度应不小于分别按两圆曲线半径求得的缓和曲线长度差值，且不应小于一节车辆长度，宜按15m计。
（3）夹直线和圆曲线的最小长度不应小于15m。
2.2平面设计重点问题探讨
（1）最小曲线半径
从单轨车辆的转向性能来看，已能实现50m曲线的通过能力，规范要求正线最小半径为100m，现已建成的重庆3号线最小半径为150m；根据重庆的运营经验，小曲线半径对车辆的磨损严重，故在进行线路平面设计时，应尽量避免小曲线半径[4]；
当现场条件受限时，如采用较大半径需增加投资，建议可结合实施情况采用较小半径，后期运营采用限速降低车辆的磨损，建议最小曲线半径不低于120m。
（2）线路与既有道路的适应性
跨座式单轨主要采用高架敷设方案，线路沿既有道路敷设，线路应尽量与既有道路拟合；但跨座式单轨曲线地段需设置超高，桥梁存在偏心，小曲线地段最大偏心可达0.4m，故在条件较为苛刻的小曲线地段，线路与既有道路线形拟合时，需考虑桥梁的偏心距离，避免后期桥墩无法设置于道路中间。其偏心计算公式为：梁高*超高率。
跨座式单轨线路路侧、路中相互转换，跨越不同道路时，不可避免需设置异型墩、门式墩，此时需利用跨座式单轨的优势，综合考虑桥梁跨度（最大跨度一般为50m），通过不同曲线半径、缓长的调整，减少门式墩的数量。如西江路段，线路需横跨道路，研究分别采用R=200-65、R=300-100和R=400-20、R=270-35的曲线半径转换路由，如图1所示；
前者缓长取值较大，不限速，但需设置10处门式墩，后者缓长取值较小，局部限速，但门式墩数量可减少6处，且经行车计算，两者运营时间相差不大，推荐采用R=400-20、R=270-35曲线进行深化设计。
3、纵断面设计
3.1设计标准
（1）区间正线的最大坡度为60‰
（2）竖曲线的设置应符合下列规定：
相邻坡段间应以圆曲线型竖曲线连接；
当平面曲线半径不大于400m时，竖曲线半径不应小于3000m；当平面曲线半径大于400m时，竖曲线半径不应小于2000m；困难地段及车站两端竖曲线半径可减至1000m。
（3）坡段长度应满足：
线路最短坡段长度不应小于远期列车编组长度100m，且两竖曲线之间夹直线长度不宜小于40m，困难情况下不应小于20m。
当纵坡≥30‰时，坡段长度应按下式计算的长度进行限制：
L≤1200-40i/3
式中 L——坡段限长（m）、i——坡度值（‰）。超出该要求时需要核查车辆的编组及其牵引和自动的动力性能。
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图1
3.2纵断面设计重点问题探讨
（1）高架纵断面设计
纵断面按先车站后区间的原则进行设计。
车站桥下净空主要考虑城市道路的通行要求，等级较高的道路桥下净空不低于5.5m，但考虑一定误差，建议车站桥下净空按6m取值。
高架区间纵断面设计时主要需考虑与城市道路的协调性，跨座式单轨纵坡尽量与道路纵断面保持一致；当区间桥下净空取值较大时，需增加桥墩造价，区间桥下净空取值较小时，景观效果交差，综合考虑工程投资及景观，建议区间桥下净空为10m~12m。
（2）地下纵断面设计
当坡度大于≥30‰时，《轻型跨座式单轨交通设计导则》T/CAMET04001-2018对坡长进行了限制；但敞开段，当条件受限需采用大长坡时，且坡长已突破规范限值，如城邕路敞开段纵坡采用540m-56‰、225m-46‰，经车辆厂家核查车辆的编组及牵引、自动的动力性能后，可满足要求。
跨座式单轨地下区间进行节能坡设计时，笔者根据庞巴迪车辆的性能，并对不同坡长、坡度进行了牵引、能耗的统计，如表1所示；当采用250m-22‰坡度时，其总能耗最低。
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表1
4、横断面设计
4.1横断面设计原则
（1）跨座式单轨以高架敷设为主，沿城市市政道路敷设，因桥墩布设引起的既有道路改建或规划道路调整应满足道路功能、城市总体规划、道路网规划[3]。
（2）既有道路改造除满足相关技术要求外，还需考虑行车的安全性、舒适性及工程的经济性和社会综合效益。同时需尽量降低对城市景观的影响[3]。
4.2横断面设计重点问题探讨
（1）既有道路改造
跨座式单轨桥墩宽度为2.0~3.5m，桥墩的设置应不降低道路的的通行能力，如道路无路中绿化带或者绿化带宽度不够时，可通过压缩机动车道、侧分带、人行道宽度来调整道路横断面布置，
如图2所示，原航岭路红线宽度为50m，双向六车道，路中无绿化带，跨座式单轨需占用3m的宽度，可通过需压缩1m侧分带、0.5m机动车道的宽度调整道路断面，如图2所示。
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图2
（2）过渡段位置的选择
跨座式单轨敞开段宽度为10.5m，宽度较大，故敞开段的设置因尽量避免宽度较窄的城市主干道；
敞开段的位置可选择于路侧设置，避免对城市道路交通的影响，如桂柳路段设置于北侧绿化带内，图3所示；
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图3
如敞开段需设置于路中时，因尽量设置于规划道路上，且前期需与规划部门沟通对接，规划道路中间需预留敞开段的设置条件，如规划的城邕路、德润路段均预留了敞开段设置条件，如图4所示.
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图4
当条件受限，敞开段设置于既有城市主干路时，可通过拓宽道路红线来保证原有的交通通行能力；
如飞鹅路段既有道路红线宽40m，为双向四车道。可将飞鹅路红线分别往两侧拓宽6m，从而保证敞开段设置后的道路通行能力不受影响。如图5所示。
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图5
5、辅助线设计
5.1配线及停车线
《轻型跨座式单轨交通设计导则》T/CAMET04001-2018 规定每隔5~6座车站设置停车线，并根据行车密度、故障运行、维修作业要求设置必要的渡线。
考虑跨座式单轨渡线造价较高，且对城市景观影响较大，建议在满足运营要求的前提下，尽量减少渡线的数量；
停车线可采用“Y”字形或外挂形式；具体形式可结合现场条件、景观因素综合考虑；如图6所示。
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图6
5.2出入场线
出入场线的设计需综合考虑现场条件、出入场线与正线立体交叉处桥梁的实施难度；出入场线兼折返功能时，应进行多方案比选。
如车辆段出入场线，进行了两种方案比选；方案一采用“Y”字形，出入场线需与正线交叉，区间桥梁需设置多处门式墩，且交叉处桥梁需采用异型桥墩，实施难度较大；如图7所示。
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图7
方案二采用外挂形式出入场线，避免正线与出入场线交叉，出入场线可沿侧分带敷设，桥梁实施难度小，无需设置门式墩，如图8所示；且经计算，该方案不影响行车能力，故推荐方案二的基础上进行深化设计。
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图8
5.3联络线
跨座式单轨为实现资料共享，不可避免需设置联络线；高架换乘站一般为“十”字换乘和平行换乘；
平行换乘需设置联络线时，联络线可采用两个单开道岔；“十”字换乘需设置联络线时，为减小联络线对城市景观的影响，联络线可结合周边地块的开发设置，设置于地块内，避免对城市景观的影响，如图9所示。
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图9
6、结语
通过探讨跨座式单轨线路设计重点问题和柳州跨座式单轨线路设计的实践总结，建议如下：
（1）线路平面设计时需与既有道路尽量拟合；当小曲线地段，需考虑线路超高引起的偏心；局部地段可利用跨座式单轨线型灵活的优势，减少异型墩、门式墩的设置；
（2）纵断面设计时，高架车站桥下净空可按6m取值，区间桥下净空按10~12m取值；经对比计算后，庞巴迪车辆当坡度为250m-22‰时，总能耗最低。
（3）横断面设计时应避免对现状道路通行能力的影响，对于未实施道路，应提前与规划部门对接沟通，并做好预留设计，避免后期的工程浪费。
（4）配线的设计应综合考虑行车能力、现场条件、工程实施难度、城市景观等因素进行方案对比。联络线设计可考虑结合地块的物业开发综合设计，避免对城市景观的影响。
参考文献：
［1］GB 50458—2008，跨坐式单轨交通设计规范［S］．
［2］《轻型跨座式单轨交通设计导则》T/CAMET04001-2018．
［3］吕昌明，跨座式单轨交通线路设计重点问题探讨 . 铁道标准设计，2020，64(5)：1-6
［4］王杰，跨座式单轨交通线路设计参数分析研究. 中国铁道学会工程分会第七 届线路专委会第二次会议-论文集：1-5