王其恒

(安徽水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院本科部，安徽 合肥 231603)

城市規(guī)模越來越大，人口越來越多，交通問題日益突出。解決城市交通問題最根本的措施還是要靠發(fā)展公共交通。目前各國均在大力研究城市公共交通系統(tǒng)，努力探求新的交通形式，運(yùn)量大，速度快，成本低，耗能小，無污染。索道交通基本滿足了上述種種要求，是一種新型的交通形式，可能是今后公共交通發(fā)展的一個(gè)方向。

1 城市索道交通系統(tǒng)組成

城市索道交通系統(tǒng)由鋼索、支架、車廂、車站、動力系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等各部分組成[1]。如圖1(a)所示。

(1) 鋼索。包括支承索和牽引索。支承索固定于支架下方，用于承載車廂，車廂掛于其下方向前滑動。每側(cè)支承索共兩根，每根由若干股高強(qiáng)鋼絲繩絞合而成，可支承100t以上重物。每根支承索長度為1000m～1500m，為相鄰兩個(gè)車站間距離。支承索在站臺處設(shè)接頭，由連接裝置把兩根索連為一體。牽引索用于牽引車廂向前行駛，為車廂提供動力。每個(gè)車廂設(shè)兩根牽引索，牽引索牽引車廂高速運(yùn)行，最高時(shí)速可達(dá)60km。牽引索的動力由電動機(jī)提供，電動機(jī)位于站臺兩端的機(jī)房內(nèi)。

(2)支撐系統(tǒng)。包括柱子、水平支架以及附屬設(shè)施[2]。柱子為鋼筋混凝土柱，截面為方形或圓形，外徑1m～1.5m，高10m以上，亦可設(shè)計(jì)成下細(xì)下粗形式。柱子立于道路中央，每隔100m設(shè)1個(gè)。水平支架為鋼結(jié)構(gòu)桁架，固定于柱頂，每側(cè)懸挑出約5m。附屬設(shè)施包括滑輪及其附件，主要用來承托并固定牽引索?；喭ㄟ^垂直桿件固定于支架下方，每側(cè)支架下設(shè)2個(gè)。如圖1(b)所示。

圖1 索道交通圖

(3)車廂。用來載運(yùn)乘客，形狀為長方形，長約15m，寬約3m，高約2.5m。單節(jié)車廂總載客量可達(dá)270人，滿載時(shí)重量約25t。車頂通過連接裝置懸掛于支承索上，在牽引索牽引下向前滑行。車廂2個(gè)側(cè)面偏上部各設(shè)計(jì)有1排脫掛式抱索器，用以抱緊牽引索。車廂底部距路面7m左右，其空間足夠地面上的車輛通行如圖2所示。車廂設(shè)有動力控制系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、制動系統(tǒng)等。車廂前部設(shè)有司機(jī)室，由司機(jī)統(tǒng)一控制上述系統(tǒng)。根據(jù)城市線路乘客流量的多少，每列車可設(shè)置1～4節(jié)車廂。

1.樓梯(地面至人行天橋)2.無障礙電梯(地面至人行天橋)3.人行天橋 4.樓梯(人行天橋至站房)5.機(jī)房6.無障礙電梯(人行天橋至站房)7.站房8.路緣

1.鋼架 2.車廂 3.人行天橋 4.站房 5.樓梯(人行天橋至站房) 6.樓梯(地面至人行天橋)

(4)車站。位于道路中央，采用懸挑結(jié)構(gòu)，中間1排柱子，上部懸挑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)站房。懸挑高度約7m，下部空間足夠地面上車輛通行。站房長約100m，寬5m[3]。站房兩端設(shè)有動力機(jī)房，分別為左右兩側(cè)的牽引索提供動力。站房通過人行天橋和人行道相連，人行天橋高4.5m，下部凈高4m以上，滿足城市交通車輛運(yùn)行。乘客進(jìn)站時(shí)先由人行道通過4.5m高樓梯上至人行天橋，再水平行至站房下方，再通過2.5m高樓梯上至站房層。人行道處和站房層均設(shè)無障礙電梯，提升高度分別為4.5m和2.5m，供殘疾人士使用。其平面圖與剖面圖分別如圖2、圖3所示。

2 索道運(yùn)行機(jī)制

2.1 正常運(yùn)行狀態(tài)

車廂通過吊臂懸掛于支承索上，并由牽引索牽引滑行，為盡可能減小摩擦，并保證吊臂不會脫落，吊臂端部和支承索之間應(yīng)有合理的連接措施。圖4為吊臂與支承索連接示意。吊臂上端設(shè)置滾輪，以滾輪支承于支承索上向前滑行，可減小摩擦，吊臂上部的∩形彎卡住支承索，可防止?jié)L輪脫軌。每個(gè)車廂設(shè)若干個(gè)吊臂懸掛于支承索上，一是多點(diǎn)支承，保證受力均勻合理，二是運(yùn)行更加平順穩(wěn)定，三是即使有一處支承損壞或脫軌，不會影響整體的安全。車廂啟動時(shí)，由司機(jī)控制抱索器抱緊牽引索，然后通過智能控制系統(tǒng)啟動機(jī)房的電動機(jī)，帶動牽引索前行。踩下加速踏板增加電動機(jī)轉(zhuǎn)速，使?fàn)恳鲙榆噹铀偾斑M(jìn)，快要進(jìn)站時(shí)則踩下減速踏板，逐漸減速，并斷開電動機(jī)電源直至車廂停止。進(jìn)站停穩(wěn)后站房候車門和車廂門同步打開，乘客上下車[4]。圖5為索道運(yùn)行原理簡圖。

圖4吊臂與支承索連接示意圖 圖5索道運(yùn)行原理簡圖

2.2 突發(fā)事件處理

行駛途中若遇到突發(fā)情況可踩下制動，并切斷電機(jī)電源，強(qiáng)制車廂停止。如需緊急疏散乘客，車廂中備有逃生軟梯或逃生滑道，可把軟梯或滑道掛于車門下緣，乘客按秩序魚貫而下，至地面安全區(qū)域即可。也可通過消防救援機(jī)構(gòu)，設(shè)置消防登高車等救援措施進(jìn)行疏散逃生。車廂若在站臺區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)故障，則可直接疏散至站臺，再通過樓梯疏散至地面安全區(qū)域。

3 索道交通優(yōu)點(diǎn)

索道交通的優(yōu)點(diǎn)如下：

(1)運(yùn)量大，速度快。把城市公交車、地鐵和索道做一個(gè)比較。按常規(guī)尺寸，公交車長10m，寬2.5m，最高可載客100人。地鐵每節(jié)廂長20m，寬3m，最高可載客400人，每列車按6節(jié)車廂計(jì)，則可載客2400人。索道車廂長15m，寬3m，最高可載客270人，每列車若設(shè)4節(jié)車廂，則可載1080人。城市公交車最高限速一般為40km/h，地鐵最高速度為80km/h，索道最高速度為60km/h，若算上進(jìn)站、出站及等候時(shí)間，則3種交通工具的平均速度為分別20km/h，40km/h，30km/h。公交車平均相鄰站間間隔約750m，地鐵相鄰站間間隔約1500m，相鄰站間時(shí)間間隔約為2.2min。設(shè)索道相鄰站間間隔為1250m，則相鄰站間時(shí)間間隔約為2.5min。以每個(gè)乘客平均每乘坐10站就下車，并有其他乘客上車補(bǔ)充計(jì)算，則每小時(shí)單輛公交車最大運(yùn)載量為372人，單列地鐵最大運(yùn)載量為8945人，單列索道最大運(yùn)載量為3672人。從每小時(shí)運(yùn)送里程來看，公交車為20km，地鐵為40km，索道為30km[5、6]。綜上分析，索道的運(yùn)量和速度要遜于地鐵，但遠(yuǎn)大于公交車，這還是沒有算上城市堵車的情況，若堵車公交車會更慢。3種交通工具參數(shù)對比如表1所列。

表1 3種交通工具參數(shù)對比

(2)建設(shè)及運(yùn)營成本低。首先看建設(shè)成本，和地鐵相比較。地鐵造價(jià)極高，主要是地下工程，每公里造價(jià)高達(dá)5～10億元。每節(jié)車廂價(jià)格也不菲，在500～900萬元之間。而索道系統(tǒng)建造則簡單得多，純地面以上工程，每公里造價(jià)不超過2億元[7]。而車廂由于尺寸比地鐵車廂要小，且數(shù)量要少，總價(jià)也要低得多。 再看運(yùn)營成本。地鐵運(yùn)營成本非常高，包括各種能耗產(chǎn)生的電費(fèi)、設(shè)備系統(tǒng)及基礎(chǔ)設(shè)施的更新維護(hù)費(fèi)用、人員工資和福利、綜合管理費(fèi)用等，加起來是個(gè)龐大的數(shù)字。而索道系統(tǒng)雖然也有上述各種費(fèi)用，但由于整體規(guī)模要小得多，所以運(yùn)營成本相對要低得多。

(3)建設(shè)周期短。一條地鐵線的建設(shè)一般需3年左右，地質(zhì)情況復(fù)雜時(shí)間可能要更長些。相比地鐵，索道交通系統(tǒng)建設(shè)周期要短得多。土建工程方面只需要沿線埋些柱子以及蓋若干座站房，若工程順利，半年即可完工。剩下的都是設(shè)備安裝工程，最多半年即可安裝完畢。總工期也就1年左右，和城市高架路差不多。建設(shè)時(shí)即便需要封路，時(shí)間也不會太長，1年后即可解封。

(4)無污染，噪音小。索道交通既不靠燃油驅(qū)動，也不用電力驅(qū)動，而是通過鋼絲繩牽引，完全靠機(jī)械驅(qū)動，不會排放污染物，因此它是低碳綠色環(huán)保的交通工具。索道交通的噪聲也很小，一是它本身沒有動力，二是它是靠滾輪在支承索上滾動前行，摩擦力小，所以幾乎沒有噪音。不像汽車，有發(fā)動機(jī)聲響，輪胎和地面摩擦力大，有很大胎噪聲。參考景區(qū)的某些索道，運(yùn)行時(shí)在其旁邊幾乎聽不到任何聲音。

(5)不遮擋視線，無陰影區(qū)。近年來很多城市為解決車輛和交通問題，采取了立體交通手段——修建高架路。高架路有一個(gè)致命問題，它改變了城市道路上部的空間形態(tài)，造成了道路視覺空間在水平和垂直方向上的不連續(xù)，并且在高架路下方形成連續(xù)的日照陰影區(qū)，使下部空間陰冷、壓抑，嚴(yán)重破壞道路兩側(cè)的商業(yè)氣場。而索道交通不會有這樣的問題。因索道系統(tǒng)在空中只是細(xì)細(xì)的鋼索，不會遮擋視線，也不會造成地面陰影，更不會影響路兩側(cè)建筑的日照，所以不會破壞道路空間本來的商業(yè)氣場。

(6)可欣賞城市風(fēng)光。由于索道在高空運(yùn)行，乘坐索道時(shí)可欣賞城市風(fēng)光。一邊乘車，一邊欣賞美景，透過窗戶，觀看外面的山川、河流、樹木、建筑、道路、行人、車輛等。在某些風(fēng)景佳絕處，可減慢速度盡情觀看，一飽眼福。在風(fēng)景旅游城市，尤其適合建設(shè)索道[8]。相比之下，地鐵雖然快速便捷，但由于處在地下，就沒有這個(gè)優(yōu)點(diǎn)。

(7)建設(shè)時(shí)不影響環(huán)境，特別適于歷史文化保護(hù)區(qū)。地鐵建設(shè)時(shí)要在地下大量開挖，可能會破壞地下有價(jià)值的東西。特別是在歷史文化古城，地下到處都是寶貝，建設(shè)地鐵時(shí)難免會破壞地下古跡。建設(shè)索道系統(tǒng)則不會，因它不涉及地下工程，即使是沿線的柱基礎(chǔ)施工時(shí)需開挖基槽，那也是一個(gè)個(gè)的點(diǎn)式開挖，占地不大，不像地鐵那樣在地下進(jìn)行坑道式的連續(xù)開挖，故不會破壞地下的東西。在一些歷史文化保護(hù)區(qū)，特別適合采用索道交通形式[9]。

4 存在的問題

索道交通存在的問題如下：

(1)支承索的強(qiáng)度。若設(shè)4節(jié)車廂，則共60m長，重達(dá)100t，全部懸掛在支承索上，支承索必須有足夠的強(qiáng)度，能夠承受住全部荷載的重量。另外，車廂在上面反復(fù)碾壓行駛，支承索還得能抵抗住動荷載的變化和反復(fù)的疲勞沖擊。只有滿足這些條件，才能保證行駛的安全。

(2)站與站的銜接。每個(gè)站的動力系統(tǒng)是獨(dú)立設(shè)置的，從這一站到下一站，快進(jìn)站時(shí)，要切斷這一站的動力，然后松開抱索器，與牽引索分離，進(jìn)入站臺，在指定位置停穩(wěn)，再使抱索器抱緊下一站牽引索，啟動動力裝置，向前行駛。這一系列動作環(huán)環(huán)相扣，不能出一點(diǎn)差錯，否則會導(dǎo)致站間銜接不暢，甚至無法進(jìn)入下一站。

(3)智能控制系統(tǒng)。由于車廂本身沒動力，完全靠機(jī)房中的電動機(jī)轉(zhuǎn)動帶動牽引索牽引車廂前行，而電動機(jī)的啟停、增減速都是由車廂中的司機(jī)通過遠(yuǎn)程智能控制的，因此智能控制系統(tǒng)顯得尤為重要。智能控制必須靈敏、精準(zhǔn)、可靠，才能保證行駛的安全、穩(wěn)定、平順。智能控制若失靈，則會導(dǎo)致行駛的癱瘓或安全故障。

(4)系統(tǒng)維護(hù)保養(yǎng)。支承索、牽引索、支架、滑輪、滾輪及其他附件都裸露于空氣中，會受風(fēng)吹、日曬、雨淋、霜凍等不良?xì)夂蚯忠u及空氣中有害物質(zhì)的腐蝕，必須要經(jīng)常定期進(jìn)行維修檢測保養(yǎng)，保證各部件的安全可靠，確保車廂的行駛安全。另外，還有所有行駛車廂的全線調(diào)度問題，車廂的如何折返問題，發(fā)生故障的緊急處理問題等，只有把這些問題都解決了，才能保證系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、可靠。

5 結(jié)束語

索道交通是一種新型交通方式，目前只有國外少數(shù)城市擁有，在我國還沒有得到推廣。相比傳統(tǒng)交通工具，它有很多優(yōu)點(diǎn)，但也有很多問題亟待解決。由于我國在此方面的研究和應(yīng)用方面幾乎是一片空白，導(dǎo)致在技術(shù)層面，如鋼索承載力、牽引速度、動力操作、智能控制等方面還不成熟。索道交通工程是一個(gè)涉及到多專業(yè)、多領(lǐng)域的系統(tǒng)工程，而國內(nèi)又沒有太多的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)可借鑒，所以在城市中沒有普及，只存在于一些景區(qū)和礦區(qū)用于簡單、低速、小規(guī)模的單線運(yùn)輸。相信隨著時(shí)間的發(fā)展，將來會有越來越多的人去關(guān)注并研發(fā)城市索道交通系統(tǒng)，制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，形成完整成熟的交通體系，并逐步在適合的城市建設(shè)，進(jìn)而在全國普及。