U弦轨运输系统浅析

　    在城市快速发展的今天，轨道交通越来越成为城市交通系统中不可或缺的一部分。U弦轨运输系统是俄罗斯近年来推出的一种高效、环保、高性能的新一代高速轨道运输系统。它通过具有弦骨轨道的特殊结构，能够提供高平整度的弦轨和合理的线路结构，同时其独特的车轮结构，使其具有很高的适应性。不论是在城市环境还是在复杂地形的地区都可以进行架设。同时，其科学和灵活的弦轨车辆设计，能够使得车辆运行速度更快，使用灵活，用途广泛。在俄罗斯已投入使用的U弦轨运输系统的运营情况来看，U弦轨系统以其良好的性能，得到了广泛的赞同和俄罗斯政府的认可，具有良好的发展前景。其先进的管理运营模式和车辆技术都值得为我国轨道交通发展所借鉴。

　　1U弦轨运输系统概况

　　U弦轨全称为尤尼茨基缆式轨道运输系统，英文名为UnitskyStringtransport(UST)，是一种全新的高架弦缆式轨道高速运输系统。其发明者是俄罗斯科学院院士尤尼茨基教授。

　　弦轨运输系统简单地说是这样一种运输系统：装配有钢轮的专业化列车，运行在两根固定支撑的钢弦轨上。由于弦轨结构具有很高平整度和刚度，列车运行速度能够轻松地达到250～350km／h，未来将可以达到更高的速度450～500km／h。弦轨运输系统还可以设计成使用共同支撑或独立支撑的复线结构。

　　尤尼茨基教授早在1982年就发表了第一篇科幻文章，直到1994年申请第一项专利，随后1995年发表第一篇学术论文，再到1996年第一次传媒公开报道后引起业内广泛关注，掀起了U弦轨运输系统的研究热潮，2001年U弦轨概念获得“俄罗斯品牌”奖，同年俄罗斯开始建造第一条试验线路，其原型综合试验台建成，此后俄罗斯先后30余次在国内国际交流和展览，并获得了联合国资助项目。2002年，U弦轨试验全面展开，先是第100次试车成功，莫斯科州政府批准建造莫斯科大环线，俄罗斯运输部和交通部联合鉴定，获得高度评价，与韩国草签合作协议，10月开始建造基辅3000m示范线，标志着科研和实验阶段的基本结束。

　　2002年12月在中国杭州首次报道了这种新型的轨道交通系统，引起了国内不小的振动和高度的兴趣。目前U弦轨2条试验线(莫斯科州湖泊市试验线和乌克兰基辅郊区示范线)和2个启动项目(马来西亚西海岸南北大干线和莫斯科四大空港连接大环线)已全部完工，已完成实际设计方案十余项。

　　2U弦轨技术特点

　　U弦轨运输系统主要有以下主要特点：

　　速度高：250-350km/h，最高可达500km/h；

　　造价低：80（平原）-250（海上）万$/km（复线）；

　　运力高：50万人次/昼夜或50万吨/昼夜（复线）；

　　成本低：0.6-1.0$/百人?公里或0.5~1.0$/百吨?公里；

　　性能高：低能耗(速度300km/h时功率80kW)、爬坡力强(30°)；

　　土工小：不架桥、不挖洞、不拆迁；

　　环保好：占地少、噪音小、无阴影；

　　适应广：地形气候不限，适用平原、海上、高山、水下，可用于城市交通、城际干线、过江跨海、翻山越岭。

　　可见，U弦轨是21世纪低成本，高效率、环保性能好的高速轨道运输系统，具有建设工期短、运营能耗低的优点，是很好的投资方向。

　　3U弦轨构造

　　3.1弦轨构造

　　弦骨轨道的特殊结构是u弦轨系统的显著特点之一。每根轨道有一个外壳，壳内是由高强度钢丝组成的弦(钢缆)，钢丝直径1～5mm。钢缆用每根弦轨上总共高达5000kN的拉力张紧，由于弦预加了很大的拉力，弦轨将具有很高的平整度。这种结构使得弦轨轨道的相对刚度很大：跨度为50m的轨道结构在约50kN的车辆荷载作用下所产生的变形为10mm或115000。因此，对飞驰的列车而言，弦轨运输系统的轨道比钢筋混凝土结构或钢结构桥梁上的高速铁路干线更平整一些。同时，轨面经过高精度磨光，而且所有受载构件，如轨道、弦、支座、桩基，都在弹性阶段工作，没有塑性变形，从而也保证了列车的长时间高速运行。

　　弦轨每隔一定的距离与锚固支承刚性连接。弦布置在保护盒内，弦与弦互不缠绕，其间的自由空间用防锈材料充填。弦轨的最大断面尺寸为：宽15cm，高25cm。每千米弦轨重40～75kg，其中钢材的重量占总重量的50％～80％。与弦轨最类似的结构是桥梁的预应力钢筋混凝土梁。在类似的预应力结构中，弦的形式基本上采用绞股钢缆，但在弦轨系统中采用直股钢丝束，这样的设置充分体现了弦轨的优越性。

　　弦轨运输系统的弦是固定构件，不需要变形，因此不用考虑它的柔韧性，从而也就不用设计成绞股钢缆。采用直股钢丝束反而体现了非常重要的优点。

　　(1)如果单独的某根钢丝断裂，只是这根钢丝相对的有效长度缩短，即这根断裂的钢丝在该断裂段失去作用，而它上面的应力不会传递到其他的钢丝上，少量的钢丝断裂对结构没有太大的影响。

　　(2)弦的钢丝之间没有接触应力，所以也不会局部磨损、出现缺陷、应力重新分布等。

　　(3)弦的弹性模量和钢材一样：(2．0～2．1)×105MPa。

　　(4)无需柔韧性使得弦可以用大直径(3～5mm)钢丝组合，所以弦具有较小的总表面积，因此具有更高的耐蚀性、力学稳定性和更长的寿命。

　　3.2线路结构

　　U弦轨线路由缆骨轨道和一系列支架组成，支架支撑U弦轨以固定其架空高度，架空高度二般在5～30m，跨越低洼地形时会更高。为保证轨道平整，支座的间距不宜过大，一般在25～lOOm。因地形必须采用大跨度时，轨道的高度需借助各种形式的维护索(悬索、斜拉索等)来保障。这时跨度可达到500-2000m。由于U弦轨对地形要求不高，轨道可以按直线布置，线路结构允许坡度高达30度，而曲率半径可小到20m。U弦轨的轨道可以是单线或复线。

　　3.3车辆结构

　　弦轨车辆有两种类型：客车和货车。客车形式多样，从小型的4座车到]00座的大型车不等。货车按货物种类分散货型、件货型和槽罐车。车辆根据需要可以编组成列车。小型车辆自带驱动，列车则有牵引机车。机车一般为电机车，电源通过轨道供给。特殊车辆由自带柴油发电机驱动。

　　3结语

　　U弦轨在我国具有较好的发展前景，可以应用于1）城际交通，如“京津唐”、“沪宁杭”等城市圈；2）西部偏远地区；3）作为城市交通系统辅助组成部分；4）在部分地区以旅游专线的形式参与交通运营。

　　U弦轨不论在经济效益还是环保节能方面都具有十分明显的优越性，对比其他轨道交通系统还具有很多优点，如建造耗材少、造价低、安全性高、适应性强等。在俄罗斯已经投入运营的线路中，U弦轨的技术特点得到充分发挥、运输效率高，能够适应各种环境，为城市发展提供良好助力。可以预见，弦轨交通在未来的轨道交通运输领域将得到越来越多的重视与发展，我国也可能在不久的将来拥有自己的U弦轨运输系统。
 

声明:

凡文章来源标明“中国智能交通网”的文章版权均为本站所有，请不要一声不吭地来拿走，转载请注明出处，违者本网保留追究相关法律责任的权利；所有未标明来源为“中国智能交通网”的转载文章均不代表本网立场及观点，“中国智能交通网”不对这些第三方内容或链接做出任何保证或承担任何责任。