城市独轨（Monorail）交通系统仍属于轮轨运行模式，但与传统的钢轮钢轨、双轨线路有了很大的区别，它占用的空间比传统的双轨线路要小。独轨交通系统的车辆不仅可以在轨道上面行走，也可以采取悬挂的形式，在轨道下面行走。这就为在道路局促、建筑密集、地物复杂而难以修建传统轨道交通地段，提供了又一种轨道交通形式。

（一）独轨交通系统的发展历史

就技术上的定义而言，独轨交通系统是指以单一轨道来支承或悬挂车厢并提供导向作用而运行的轨道交通系统。根据现有的纪录，英国人亨利·帕尔默 （Henry Palmer）在1821年即开始发展独轨系统，并取得英国第461号发明专利权。

1824年，帕尔默在伦敦码头区布设独轨系统轨道用以运载货物，号称世界上第一个独轨系统。当时的轨道梁是以木料制成，将车厢跨坐在木轨上并以马匹拉动。随后在1826年，帕尔默又渡海到德国展示他发明的系统模型，鼓吹兴建独轨系统借以运输伍珀塔尔（Wuppertal）地区Bamenn及Elberfel两地间的煤。虽然他的愿望没有实现，但该次展示促成了日后在伍珀塔尔兴建连接上述两地闻名世界的悬挂式独轨快速运输系统。

1888年法国人夏尔·拉蒂格 （Charles Lartigue）在爱尔兰建造了一条15km客货两用的跨座式独轨系统，以由两个汽锅连接组成的蒸汽机车带动，是世界上第一个动力式独轨系统。该系统平均运行速度28km/h，最高速度可达43km/h，运营了将近36年，至1924年停业。

1893年，德国人欧根·朗根 （Eugen Langen）开始研究发展悬挂式的独轨系统，并于1901年3月在伍珀塔尔市沿着贯穿市区的河谷，搭建钢架吊悬车厢并利用电力驱动方式，完成13.3km长的城市公共交通系统，称为Langen式或Wuppertal式独轨系统 （见图2-11）。该系统运营至今无任何伤亡记录，被列为世界高效率运输系统之一。

1952年，瑞典人阿尔塞尔·莱昂纳特·文纳·格伦（Axel Leonart Wenner Gren）以其构想发展出新型的跨座独轨系统，并以1∶2.5的比例在德国科隆市附近的Fuhligen进行模型试验，轨道梁系由钢筋混凝土制成。据纪录所载，在1.9km长的试验轨道上，车厢可达到130km/h的运行速度。1957年，格伦再次在原地建造了一条1.8km长的实体轨道，测试的结果与模型试验相近。这种形式的独轨系统就以格伦的全名缩写字母命名为ALWEG型独轨系统。ALWEG型独轨系统很快地成为世界独轨的风尚：1959年，美国洛杉矶迪斯尼乐园首先建造了2.3km 的游客输送系统；1961年，意大利的都灵（Torino）完成了1.16km的客运路线；1962年，美国西雅图市配合世界博览会的游客运输，建造了1.5km从市中心区到展览会场大门的游客输送系统，1971年美国东岸奥兰多的迪斯尼世界 （Disney World）完成了4.4km的游客输送系统。ALWEG型独轨交通系统在发展成型后至20世纪70年代的10多年间，虽然进展较快，但似乎仅限于游乐园或展览会场区内的游客运输，尚未进入城市交通系统的领域。到了80年代后期，欧洲的独轨交通开始进入城市轨道交通体系。

在法国企业管理股份有限公司 （Societe Anonyme Francaise d'Etudes de Gestion et d'Entreprisese）所属的10家厂商与法国国铁及巴黎快速运输局 （RATP）共同发展下，1960年2月底，在巴黎南方奥尔良市附近的Chateauneut完成了1.4km长的一种新式悬挂式独轨系统的试验，并用参与厂商所属集团名称的缩写字母命名为SAFEGE型独轨系统。

日本是世界上第一个应用“SAFEGE”型独轨系统的国家，于1964年在名古屋的东山动物园建造了470m长的游园路线。ALWEG型及SAFEGE型逐渐成为现代独轨系统的两大主流技术。

图2-11　德国Wuppertal式独轨系统

我国第一条独轨交通于2000年在重庆开始修建（见图2-12～图2-14）。东起重庆市区商业中心校场口，西至大渡口区钢铁基地新山村，途经临江门、大溪沟、牛角沱、李子坝、大坪和杨家坪等地段，全线长17.54km。根据重庆市山城丘陵的地理特点，选择噪声低、爬坡能力强、转弯半径小的跨座式单轨交通系统，在我国尚属首次。全线共设17座车站，分两期建设实施。其中一期工程由校场口至大堰村全长13.98km，包括14座车站、2座变电站、6座牵引变电站、1座车场和1座控制中心。初期配车84辆，建设工期四年半，于2004年11月完成。全线建成后的客运能力可达到高峰小时运送3万人次。重庆轻轨交通线是我国自行设计、施工的第一条跨座式单轨交通线，分左右线双向行驶。高架轨道梁桥贯穿全线，占总长的83.2%。

图2-12　重庆独轨交通线路穿过市区

图2-13　重庆的跨座式独轨车辆开始运行

图2-14　重庆独轨已正式运营

（二）跨座式独轨交通系统的轨道与车辆

1.轨道梁

轨道梁一般由预应力混凝土（PC）梁构成，支柱采用钢筋混凝土 （RC）构造，宽约1.5m。PC梁的跨距通常为20m，标准断面（宽×高）为800mm×1400mm，通常由一根PC梁、RC柱组合的双车道轨道断面，约需7.57m宽的空间 （车厢外缘至另一车厢外缘）。当长跨距或特殊地形状况需要跨径大于20m时，则采用钢梁钢柱组合构成轨道结构，柱可采T形或倒L形。若轨道需分叉时，则通过水平移动轨道梁中的一段 [称为转辙梁 （Switching Beam）]完成列车的转辙运作，转辙梁系钢制，内附马达用以驱动转辙，一般转辙时间约需10s。如图2-15所示。

图2-15　独轨转辙设备

2.车辆

独轨列车通常由4个或6个车厢固定编组而成。分先头车及中间车两种，先头车具有驾驶室，配置在列车的首尾。跨座式独轨车厢分为 “标准型”及 “大型”两种，主要的区别在于车厢容量。随车厢种类的不同，轨道梁断面亦相应而不同。例如采用大型车厢时，其轨道梁则需采用850mm×1500mm的断面。标准型车厢的尺寸为13m×2.98m×3.61m。如图2-16所示。

车体采用轻量设计，由铝合金制成，无易燃性。车厢内部座位的配备大致与地铁车厢的标准相同。每个车厢每侧有2个车门，先头车端部另有1个逃生门，各车厢之间为直接相通。各项电路控制及零件与一般铁路车厢一样，安装在车厢地板下面。

每个车厢具有2个双轴转向架，每个车架包含10个橡皮轮胎——4个驱动轮、4个导向轮、2个稳定轮，除行驶轮内充氮气外，其余各轮均灌充一般空气。为了防患爆胎，另备有辅助胎。

图2-16　跨座式独轨车厢

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图2-17　悬挂式独轨系统轨道各构成元件

（三）悬挂式独轨交通系统的轨道与车辆

1.轨道梁

悬挂式独轨的轨道一般系钢制，轨道梁采用箱形中空断面，内含集电轨、通信缆线、导向轨、走行轨并包容车厢的转向架，以悬挂并使列车沿导轨运行（见图2-17）。

轨道梁的跨径，在直线路段约为30～35m，但在弯曲路段则折减为25m。

墩柱亦为钢制，可根据路线状况采用标准T形、倒L形或门架形式。

悬挂式独轨的转辙主要可分成 “连接”（2 way Switch）及 “交叉”（Crossing Switch）两种，转辙操作借助于通信设备联锁达成，转辙时间约需10s，为了防止断电影响，在转辙地点另装设有手动转辙设备。

2.车辆

悬挂式独轨车辆分为大型和中型两种。列车通常由4个或6个车厢固定编组而成。与跨座型一样，分先头车和中间车两类车厢，大型先头车 （附有驾驶室）尺寸为16.8m×2.66m×2.95m。中型先头车的尺寸则为13.3m×2.51m×2.95m。

车体亦采用轻量设计，以铝合金焊接而成。车内配置大致与地铁车厢相同，唯所有电气设备均安装在车顶。车体悬吊系统由被覆在轨道内的两轴转向架吊撑，转向架包含驱动轮与导轮，均为橡皮轮胎，同时另有辅助轮以防爆胎。如图2-18所示。

（四）独轨交通系统车站

城市独轨系统车站的站距一般为0.5～1km。站台形式可依旅客使用、出入数量及用地大小建造成岛式或侧式站台。站台长度通常随车厢的尺寸（大型、中型或标准型）以及列车编组数量而定。一般以6节大型车厢组成的列车计算，约需100m的站台长度。站台宽度主要取决于出入的旅客数量。一般如采用岛式站台，最小宽度为3m，上下行线分开的侧式站台则需2m。

配合高架轨道结构，车站基本上以高架式为多，同时为了安排夹层及跨越连接的人行路桥，车站离地面相当高，因此一般配备有人行扶梯和电动扶梯（见图2-19、图2-20）。此外，尚可依需要设置厕所及其他附属设施或电气与控制管线设备。

图2-18　悬挂式独轨系统吊杆装置

图2-19　跨座式独轨交通系统的车站

图2-20　悬挂式独轨系统车站

（五）独轨交通系统的综合特点

独轨交通发展由来已久，但从已开通的线路来看，远远低于钢轮钢轨系统，一般多见于旅游观光场所。与普通轨道交通相比，跨座式和悬挂式独轨交通具有以下一些钢轮钢轨系统无法替代的特点，特别适合于地形复杂、高低起伏较大、对防振降噪要求较高的场合。其综合特点如下：

（1）占用土地少。独轨交通均为高架线路，轨道结构的限界尺寸比轻轨还要小，土木工程建筑体量也小。

（2）运量相当于轻轨。作为轨道交通的独轨系统列车，可由4辆或6辆车组成，列车最大运输能力分别为1070人和1626人，单向每小时的客运量为5000～30000人；其运量已接近轻轨交通系统。

（3）适应复杂地形要求。独轨交通的车辆使用橡胶轮胎，在大坡道和小半径曲线的区段都能发挥正常性能，理论上可以通过100‰的纵坡和30m的小半径曲线（实际应用中采用60‰纵坡，100m最小曲线半径）。

（4）建设工期相对地铁、轻轨为短，施工简便，造价低。独轨交通轨道结构简单，标准轨道梁可在工厂预制，现场拼装，建造容易，所以工期较短。造价远低于地铁，一条独轨交通的造价一般仅为同长度地铁造价的1/3。

（5）运输安全性好、事故率很低。独轨交通车辆和轨道的特殊形式能保证其安全运行，完全没有脱轨的危险。

（6）噪声低、无废气污染等公害。独轨交通采用橡胶轮胎，与钢轮钢轨系统相比，运行时噪声较低，据日本小仓线独轨列车运行时的实测结果，当行车速度为60km/h，距轨道中心线10m，离地面高1.2m处，测得噪声值为74d B （分贝），与一般地铁或轻轨相比约低10～15dB。

（7）乘坐舒适。由于橡胶车轮和空气弹簧转向架的采用，列车运行平稳，再加上空调等现代化设备的装设，旅客乘坐环境舒适，视野开阔，眺望条件好，在城市中运行可兼有游览观光的作用。