康承磊，謝淼，李林飛，任興偉

（1、中鐵四院集團(tuán)西南勘察設(shè)計有限公司昆明650200；2、中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院武漢430074）

跨座式單軌交通有著較低的工程造價，修建前后對周遭環(huán)境影響較小，采用橋跨方式導(dǎo)致其占地少，并且其爬坡能力不俗能適應(yīng)較多地形，正是著上述眾多優(yōu)點，它成為當(dāng)代城市軌道交通系統(tǒng)中重要的組成部分［1］?？缱絾诬壗煌ㄗ咝邢到y(tǒng)獨特，其車體跨坐于軌道梁之上，全部列車荷載由單條軌道梁承載。車輛下部前后各設(shè)有轉(zhuǎn)向架，其每個轉(zhuǎn)向架均配有橡膠材質(zhì)充氣輪胎，分別為沿軌道梁上部表層摩擦滑動的走行輪，軌道梁側(cè)面配有導(dǎo)向輪和穩(wěn)定輪，這一特點明顯區(qū)別于其他城市軌道交通［2］。

作為從日本引進(jìn)的交通技術(shù)，國內(nèi)研究基礎(chǔ)相對薄弱。盡管結(jié)合技術(shù)的轉(zhuǎn)化出臺了一版技術(shù)規(guī)范，但是由于后續(xù)的推廣應(yīng)用沒有及時跟上，導(dǎo)致相關(guān)技術(shù)的深入研究和進(jìn)一步提升也緩和下來。隨著近段時間以來龐巴迪單軌列車、比亞迪云軌、云巴的推廣應(yīng)用，又一次喚醒了人們對于跨座式單軌交通相關(guān)應(yīng)用技術(shù)的研發(fā)。本文旨在對跨座式單軌交通發(fā)展歷史及其動力學(xué)研究進(jìn)行一個系統(tǒng)性的梳理，為這一領(lǐng)域相關(guān)研究的發(fā)展提供一些有限的幫助。本文首先介紹了跨座式單軌交通的發(fā)展歷史，結(jié)合其獨特的結(jié)構(gòu)和運行模式闡明其自身優(yōu)勢，之后介紹其結(jié)構(gòu)的動力學(xué)研究現(xiàn)狀，從結(jié)構(gòu)形式、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、動力學(xué)模型3 個方面闡述了目前國內(nèi)外學(xué)者的研究現(xiàn)狀，最后對研究現(xiàn)狀做了簡單總結(jié)，并對進(jìn)一步的研究提出建議。

1 跨座式單軌發(fā)展歷程及自身優(yōu)勢

1.1 發(fā)展歷史

1876 年，現(xiàn)代跨座式單軌交通的鼻祖——蒸汽雙層列車在美國百年紀(jì)念博覽會上展出，其具有獨特的結(jié)構(gòu)形式并采用旋轉(zhuǎn)蒸汽機(jī)式的驅(qū)動方式［3］，如圖1 所示。雖然動力驅(qū)動效率低，但其獨特的跨騎結(jié)構(gòu)形式為現(xiàn)代跨座式單軌交通開創(chuàng)了先河。

世界上第一條跨座式單軌運行線路是在19 世紀(jì)80 年代末期鋪設(shè)于愛爾蘭巴利巴寧鎮(zhèn)與里斯托爾鎮(zhèn)之間，隨后不斷上漲的運營成本和公路運輸?shù)呐畈l(fā)展，令該線路在不到40 年的運營時間里便被關(guān)閉［4］。1957 年瑞典的Axel Lennart Wenner-Gren 博士在前期單軌試驗的基礎(chǔ)上建立了著名的ALWEG 單軌系統(tǒng)，隨后逐漸被世界各大城市所認(rèn)可。1964 年日本日立公司在通過技術(shù)引進(jìn)研發(fā)日立-ALWEG 系統(tǒng)后，成功建立了羽田機(jī)場線路［5］。該條線路不僅是跨座式單軌交通在世界上首次實際運用在城市交通中，同樣也標(biāo)志著跨坐式單軌交通這一方式開始成為城市軌道交通的組成部分?，F(xiàn)如今世界上仍有許多國家都運營有跨座式單軌線路，例如日本、美國、澳大利亞等，本文針對其特點分為幾類典型單軌車輛，如表1所示。

圖1 美國百年紀(jì)念博覽會上的蒸汽雙層單軌車[3]Fig.1 Steam double-decker monorail at the Centennial American Expo

表1 典型跨座式單軌Tab.1 Typical Straddle Type Monorail

國內(nèi)在本世紀(jì)初從日本引進(jìn)跨座式單軌交通，雖然起步較晚，但其發(fā)展迅猛。近些年來國內(nèi)跨座式單軌交通發(fā)展迅猛，其中以比亞迪生產(chǎn)的“云軌”系統(tǒng)為代表，其運量屬于中小水平，能填補(bǔ)現(xiàn)有常用城市軌道交通以外的運輸需求。此外，中車四方股份有限公司在吸收日本日立公司的雙軸轉(zhuǎn)向架單軌技術(shù)上已具備獨立生產(chǎn)跨座式單軌列車的能力。而中車浦鎮(zhèn)龐巴迪有限公司通過國際合作、技術(shù)引進(jìn)和自主創(chuàng)新等多種方式也具備生產(chǎn)跨座式單軌系統(tǒng)的能力。這些公司的技術(shù)創(chuàng)新和研發(fā)為我國城市軌道交通事業(yè)發(fā)展帶來極大助力。目前國內(nèi)主要跨座式單軌列車如圖2所示。

1.2 跨座式單軌交通的優(yōu)勢

跨座式單軌交通是一種優(yōu)良的中運量軌道交通系統(tǒng)，具有環(huán)保性能優(yōu)異、復(fù)雜地形地貌及城市密集區(qū)適應(yīng)能力強(qiáng)、建設(shè)周期短投資低、橋跨大凈空所帶來的景觀效果好等優(yōu)點。

⑴ 環(huán)保性能優(yōu)異，主要體現(xiàn)在對大氣環(huán)境影響小以及運行產(chǎn)生噪聲、振動小。由于跨座式單軌列車采用橡膠輪胎運行，其運行過程中會有輪胎磨損消耗，但何希和［6］通過對重慶跨座式單軌 2、3 號線全天運行環(huán)境進(jìn)行PM2.5 監(jiān)測，未發(fā)現(xiàn)橡膠輪胎對環(huán)境污染有顯著影響；此外也有研究認(rèn)為列車運行時橡膠輪胎磨耗形成的橡膠顆粒硬度和容重較大，無法形成飄散型可吸收顆粒物［7］。再者，跨座式單軌與城市機(jī)動車驅(qū)動方式相同，目前有報道［8］指出道路交通產(chǎn)生的輪胎磨耗粉塵不會形成大氣污染，那么這說明跨座式單軌交通也不會產(chǎn)生粉塵污染。目前已廣泛運營的地鐵、輕軌以鋼輪鋼軌系統(tǒng)為主，而相比較前者，跨座式單軌所采用充氣橡膠膠輪系統(tǒng)，可有效減少或消除滑動振動和噪聲。此外，跨座式單軌普遍采用高架簡支梁橋的建設(shè)模式，運行過程所產(chǎn)生的振動需要通過整體梁橋的傳遞衰減，因而其對周遭的振動影響小于地鐵和地面輕軌［9］。

圖2 國內(nèi)單軌主要車型Fig.2 Main Domestic Monorail Models

⑵建設(shè)周期短、投資低?？缱絾诬壗煌üこ淘靸r相對較低［10］。目前國內(nèi)跨座式單軌工程投資綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)僅為城市地鐵投資的三分之一不到。雖然跨座式列車運行成本中牽引耗能較高，但是地鐵交通涵蓋地下所需要的環(huán)控通風(fēng)輔助耗能等綜合投資成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于以高架為主的跨座式單軌。因為跨座式單軌的軌道梁是模塊結(jié)構(gòu)，可組織工廠化生產(chǎn)和提前預(yù)制，并在夜間吊裝架設(shè)，這些優(yōu)勢都有利于降低工程建設(shè)對日益惡化的城市地面交通的影響，縮短工程建設(shè)周期。

⑶地形地貌適應(yīng)能力強(qiáng)。相比輕軌和地鐵交通，跨座式單軌的爬坡性能更強(qiáng)以及所需的轉(zhuǎn)彎半徑更小，對復(fù)雜城市環(huán)境具有更好的適應(yīng)性。這使得跨座式單軌在選線時地形制約小，以此能節(jié)省工程投資和避免拆遷工程。因此跨座式單軌不僅適合山城，也適合位于丘陵平原有著復(fù)雜城市環(huán)境或復(fù)雜工程水文地質(zhì)條件的城市。

2 跨座式單軌結(jié)構(gòu)動力研究

2.1 跨座式單軌結(jié)構(gòu)形式

跨座式單軌交通主要由上部的車輛和軌道結(jié)構(gòu)，下部則為高架梁橋、隧道、路基、附屬設(shè)備以及站場和車場等組成。但是其中主要不同的要素主要是車體下部的轉(zhuǎn)向架、道岔區(qū)結(jié)構(gòu)和軌道梁這三部分。其原因是因為結(jié)構(gòu)繁瑣、制作工藝復(fù)雜、精度要求高被認(rèn)為是跨座式單軌交通中三項最關(guān)鍵的技術(shù)［11］?？缱絾诬壗煌?biāo)準(zhǔn)形式如圖3所示。

圖3 跨座式單軌交通簡化示意圖Fig.3 Simplified Schematic Diagram of Straddle-type Monorail Transportation

跨座式單軌列車由車體和下部前后兩臺轉(zhuǎn)向架一同組成。轉(zhuǎn)向架是車輛的核心部件，其兩側(cè)上方各設(shè)兩個導(dǎo)向輪，下方各設(shè)一個穩(wěn)定輪。車軸為單懸臂結(jié)構(gòu)，固定在轉(zhuǎn)向架上，每根軸上裝有兩個走行輪［12］。由于上述三種輪胎均采用橡膠輪胎并充入氮氣、空氣等氣體，因此可以利用輪胎彈性替代一系懸掛的作用，二系懸掛裝置也被空氣彈簧替代承載作用［13］。轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)Fig.4 Bogie Structure

目前，跨座式單軌交通橋梁主要有簡支和連續(xù)剛構(gòu)兩種體系。以施工工藝為分類標(biāo)準(zhǔn)，軌道梁分為預(yù)應(yīng)力混凝土軌道梁和普通鋼筋混凝土軌道梁。預(yù)應(yīng)力混凝土軌道梁多為工廠預(yù)制，其鋪設(shè)形成線路的質(zhì)量和精度較高，但其成本較高，多于正線中使用；普通鋼筋混凝土軌道梁多為現(xiàn)場澆筑，和前者優(yōu)缺點相反，不能在設(shè)置活動模板制梁的地段及挖方區(qū)基巖出露地段釆用［13］。為應(yīng)對城市復(fù)雜的建設(shè)條件，需采取特殊的措施滿足跨越的需求，導(dǎo)致工程造價高、工期長、橋梁景觀效果差，且施工及運營期間對道路交通影響大，因此根據(jù)跨座式單軌交通橋梁特點合理選擇軌道梁及結(jié)構(gòu)體系，以提高其跨越能力，增強(qiáng)其適用性［14］。

跨座式單軌交通系統(tǒng)歷經(jīng)了多年的發(fā)展，國內(nèi)外研究方向各有不同。國外學(xué)者對跨座式單軌交通系統(tǒng)的相關(guān)研究主要集中在系統(tǒng)介紹、運營成本和設(shè)計建設(shè)等方面。國內(nèi)學(xué)者對跨座式單軌交通的研究基于重慶市軌道交通2/3 號線的修建，主要是關(guān)于軌道梁的優(yōu)化設(shè)計、車輛-軌道自振特性及轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)特點等。目前國內(nèi)外學(xué)者對車輛與軌道梁動力相互作用的研究較少且缺乏較深入的探討。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步以及理論創(chuàng)新的步伐的加快，近些年來關(guān)于跨座式單軌交通系統(tǒng)的研究熱點集中在單軌結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計和軌道結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)等方面。雖然目前在這一領(lǐng)域取得一定的研究成果，但是隨著我國城市交通系統(tǒng)建設(shè)腳步加快，所面臨的問題愈發(fā)復(fù)雜和困難，亟需我們更加積極地探索解決關(guān)鍵技術(shù)問題。

2.2 跨座式單軌結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究

跨座式單軌交通系統(tǒng)與普通鐵路系統(tǒng)以及地鐵系統(tǒng)相類似，但其在單軌車輛、軌道梁、道岔3 個方面有獨特的表現(xiàn)［15］。跨座式單軌車輛除了轉(zhuǎn)向架與鐵路和地鐵用車不同外，其他均類似。轉(zhuǎn)向架在跨座式單軌車輛結(jié)構(gòu)體系中有著舉足輕重的地位?？缱絾诬壗煌ò踩５倪\行需要對其轉(zhuǎn)向架進(jìn)行定期必要的維修保養(yǎng)。綜上針對跨座式單軌結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計研究主要從車輛轉(zhuǎn)向架、軌道梁和道岔區(qū)等三個方面進(jìn)行論述。

跨座式單軌列車轉(zhuǎn)向架優(yōu)化。Per Wennhage［16］對三明治結(jié)構(gòu)車體進(jìn)行有限元建模，考慮多方面的因素進(jìn)行減重優(yōu)化。國內(nèi)結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題研究比較晚，但同樣是針對減重優(yōu)化設(shè)計。兆文忠等人［17］側(cè)重于貨物罐車，而呂俊［18］以板殼結(jié)構(gòu)體模擬單軌車輛。兩者在滿足應(yīng)力條件的前提下，均有不錯的減重效果?？缱絾诬壾壍懒簝?yōu)化。目前預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土軌道梁（PC 軌道梁）在跨座式單軌交通線路上占絕大多數(shù)。軌道梁的優(yōu)化設(shè)計大多利用Midas、Anasys 數(shù)值模擬軟件等對軌道梁的橫截面尺寸、材料特性、結(jié)構(gòu)體系等進(jìn)行研究。張奎等人［19］以跨座式單軌簡支梁橋的梁高與預(yù)應(yīng)力鋼筋面積作為設(shè)計變量，將單片梁的總造價作為目標(biāo)函數(shù)，并取預(yù)應(yīng)力混凝土正截面抗裂性與承載力作為約束條件建立數(shù)學(xué)模型，運用拉格朗日乘子法等對其進(jìn)行優(yōu)化分析與計算比較，推導(dǎo)出具有實用價值的計算公式，最終依據(jù)實際工程案例，采用Midas/Civil對計算結(jié)果檢驗；董艷彪等人［20］以一座連續(xù)鋼箱軌道梁為對象，基于直接網(wǎng)格搜索法與ANSYS 來分析其力學(xué)特性。

跨座式單軌道岔的優(yōu)化。張智棟［21］以道岔梁的模型為基礎(chǔ)，對不同荷載下的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行有限元分析，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。靳曉波［22］結(jié)合理論分析，數(shù)值模擬，模型試驗等手段，分析研究了車輛的道岔通過性能，以研究結(jié)果為基礎(chǔ)，提出了關(guān)節(jié)道岔的改進(jìn)措施。

2.3 軌道結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析研究

軌道結(jié)構(gòu)動力學(xué)問題一直是鐵路、公路橋梁的核心部分，主要集中于車輛-橋梁耦合模型的振動響應(yīng)分析，隨著理論、電子計算機(jī)技術(shù)以及實驗方法的不斷進(jìn)步，軌道交通結(jié)構(gòu)的動力學(xué)分析研究趨近于多元化。相較于地鐵高鐵，跨座式單軌交通的動力學(xué)研究較少?？紤]到跨座式單軌獨特的走行系統(tǒng)，動力學(xué)分析建模成為了最重要的環(huán)節(jié)。研究者們基于車輛模型，軌道梁模型以及車橋耦合模型，采用不同的技術(shù)手段不斷發(fā)展完善動力學(xué)建模理論與動力響應(yīng)分析。

2.3.1 理論研究

⑴ 車輛模型。2000 年日本 Kenjiro Goda 等人［23］為研究車輛曲線通過性能，建立了車輛與軌道梁模型，其中車輛模型包括假設(shè)為剛體的車體和兩個轉(zhuǎn)向架，有三個自由度，為日后模型的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。隨后，Lee 等人［24］忽略縱向振動，設(shè)置了具有15 個自由度的車輛模型，由空氣彈黃連接車體和轉(zhuǎn)向架，轉(zhuǎn)向架和軌道梁之間通過橡膠輪胎（走行輪輪對、導(dǎo)向輪輪對分別4 個，穩(wěn)定輪輪對2 個）接觸，空氣彈黃和橡膠均簡化為并聯(lián)的彈簧和阻尼系統(tǒng)。我國任利惠等學(xué)者研究較早，他們考慮了輪胎的剛度，側(cè)偏等效應(yīng)，建立了車輛運動方程，利用MATLAB 編制了仿真程序［25，26］。趙曉亮［27］在車輛模型里增加了車鉤緩沖裝置，有效抑制了振動。

⑵軌道梁模型?？缱絾诬壾壍懒憾嗖捎煤喼Я航Y(jié)構(gòu)，少數(shù)為雙層復(fù)合與鋼結(jié)構(gòu)。PC 混凝土是最常見的材料，除此之外還會附加鋼。其尺寸比普通鐵路橋梁要小，截面剛度小，振動更加明顯。軌道梁主要受到車輛橫向和豎向作用力，因此一般采用空間模型進(jìn)行分析。2005年Lee等人［24］建立了橋梁的三維有限元模型，模型參照一座長約44 m的簡支梁，鋼-混凝土組合梁結(jié)構(gòu)，計算跨徑42.8 m。隨后他們［28］參照了一座大阪長約36 m的簡支鋼桁梁橋，用同樣的方法建立了模型。馬繼兵等人［29］研究了重慶單軌的PC軌道梁、下部承載結(jié)構(gòu)的動力特性。不過上述研究均為直線橋梁，而現(xiàn)實中多以曲線梁為主，曲線梁獨特的應(yīng)力組合可能會導(dǎo)致兩者的分析基礎(chǔ)大不相同，因而曲線梁的動力分析更為迫切。張凱［30］，黃運華等人［31］，陳雅蘭等人［2］通過坐標(biāo)系變換等手段，建立了曲線橋梁模型。

⑶車橋耦合模型。只考慮單個車輛或是軌道的性質(zhì)不足以反應(yīng)跨座式單軌運行的真實情況，耦合模型更為接近實際。Lee等人［24］利用自己建立的車輛模型和軌道梁模型進(jìn)行耦合，驗證分析程序的可靠性。司學(xué)通［32］則以公路鐵路橋梁為對象，分析了列車與汽車共同作用下的振動響應(yīng)。張楠等人［33］在此基礎(chǔ)上，采用蠕滑理論重新定義輪軌兩個方向的作用力，以此建立了考慮動力相互作用的分析模型。喬志［34］建立了三維車輛模型和橋梁模型，以此編制了動力響應(yīng)分析程序，突出研究軌道的不平順性，而趙甲薦［35］則側(cè)重于輪軌接觸參數(shù)的影響。文孝霞等人［36］基于Hamilton 理論建立了輪與軌的三向附著接觸耦合模型。陳雅蘭［2］則基于全過程迭代法和坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換法建立了列車—曲線橋梁振動耦合模型，以跨徑為24 m、曲線半徑為300 m 的曲線梁為對象，分析得到了單軌車輛通過曲線橋時的車橋振動特性和規(guī)律。除去基礎(chǔ)的模型外，Chul-Woo 等人［37］研究了地震作用下的跨座式車輛-軌道梁耦合動力響應(yīng)分析。張凱［30］同樣研究了考慮地震作用下的車輛-曲線梁橋的耦合振動響應(yīng)。劉羽宇等人［38］則研究了考慮風(fēng)荷載作用下的跨座式單軌列車-軌道梁耦合振動響應(yīng)，建立了橫向風(fēng)-車輛-軌道梁耦合分析模型。他們還在新模型中考慮了輪胎側(cè)偏特性，認(rèn)為該模型結(jié)果更接近實際［39］。

2.3.2 數(shù)值模擬

考慮到現(xiàn)場試驗與模型試驗的人力，物理消耗，數(shù)值模擬逐漸受到研究者們的青睞。以ADAMS，SIMPACK 等軟件為基礎(chǔ)建立模型來研究動力響應(yīng)成為一種常見的手段。周君峰［40］在ADAMS 里建立了車軌模型，并基于從MATIAB 中得到的軌道不平順數(shù)據(jù)，分析評價其運行平穩(wěn)性和安全性。王行聰［41］基于SIMPACK 建立了整套列車的動力學(xué)模型以此分析車輛的運行性能。左長永［42］利用ADAMS 建立了車輛-輪胎-軌道梁耦合動力學(xué)模型，分析了車輛在最小半徑曲線梁的通過性能。杜子學(xué)等人［43］基于ADAMS建立了單軌列車及平移式道岔曲線梁的耦合模型，并以計算得到的橫向力來衡量硬件的動載荷強(qiáng)度。成金娜等人［44］基于Guyan 縮減法對跨坐式單軌有限元車體進(jìn)行縮聚，并將模型導(dǎo)入SIMPACK 軟件中建立其剛?cè)狁詈夏Ｐ汀?/p>

基于上述模型與數(shù)值模擬手段，大多學(xué)者側(cè)重于不同工況下列車的平穩(wěn)性，舒適性和安全性以及耦合模型的振動響應(yīng)特性。但是跨座式軌道交通實測數(shù)據(jù)相對較少，如何建立與驗證精確的車輛-軌道梁耦合模型是重中之重。

3 目前研究面臨的挑戰(zhàn)

綜上所述，跨座式單軌交通盡管具有不少優(yōu)勢，但一般城市的首選依然是地鐵軌道交通，除去運輸量大的特點外，地鐵軌道交通的相關(guān)研究和理論已經(jīng)比較成熟。目前，跨座式單軌交通的技術(shù)與理論研究仍然面臨著不小的挑戰(zhàn)：

⑴車輛-軌道梁耦合模型尚不準(zhǔn)確，要考慮的因素有很多：①軌道不平順。軌道不平順一直是耦合模型側(cè)向振動的主要激勵源，很大程度上決定了車輛的穩(wěn)定性，舒適性以及模型的準(zhǔn)確性。由于跨座式交通獨特的走行系統(tǒng)與單軌軌道，實測數(shù)據(jù)少，很難驗證模型的準(zhǔn)確性。②曲線梁橋。大部分的耦合模型與數(shù)值模擬中的橋梁均為直線型，現(xiàn)實中跨座式單軌多為曲線設(shè)計，模型中曲線坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換顯得很重要。③動力系數(shù)。動力系數(shù)是橋梁設(shè)計里重要的參數(shù)，與很多因素（跨度，車長，軌道不平順）相關(guān)?？缱杰壍澜煌ㄟh(yuǎn)遠(yuǎn)區(qū)別于其他橋梁交通，這種參數(shù)在國內(nèi)尚未有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。④輪胎特性?？缱絾诬壗煌ㄖ耘c眾不同，其中一點就是采用了橡膠輪胎，一般模型中將其簡化為并聯(lián)的彈簧和阻尼系統(tǒng)，但輪胎的磨損與結(jié)構(gòu)特性等對列車的運行有影響，不能忽視。⑤其他激勵源。除了軌道不平順外，風(fēng)荷載與地震荷載也對列車影響較大，但在這方面的研究尚未深入。

⑵實測參數(shù)少。①完整的車輛參數(shù)。研究多采用日本公布的車輛參數(shù)，與國內(nèi)實際采用的車輛參數(shù)存在誤差。②實測軌道不平性參數(shù)。軌道不平性是車輛的平穩(wěn)性與舒適性的重要影響因素，目前國內(nèi)尚無實測不平性樣本。③輪胎技術(shù)參數(shù)。橡膠輪胎作為跨座式單軌交通的獨特之處，輪胎的磨損性，結(jié)構(gòu)特性等參數(shù)對模型的建立與車輛的運行有影響，但相關(guān)研究常常忽略這些作用。

⑶軌道梁的設(shè)計和優(yōu)化復(fù)雜。軌道梁設(shè)計需要同時滿足靜力要求與動力要求，但這方面的參數(shù)和研究相對較少。PC 軌道梁系統(tǒng)需要在長期運營的情況下滿足承載，抗疲勞，抗振動響應(yīng)等條件。若采用有良好受力性能的鋼構(gòu)橋，又要解決超靜定、墩梁固結(jié)處力學(xué)性能薄弱、橋墩彎矩大等問題。

⑷評判系統(tǒng)不完整。由于缺乏諸如軌道不平性的實測數(shù)據(jù)，很難精確評判跨座式單軌車輛運行的平穩(wěn)性、曲線通過性與乘坐舒適性。除此以外，目前我國評判標(biāo)準(zhǔn)多采用《鐵道車輛動力學(xué)性能評定和試驗鑒定規(guī)范：GB 5599-85》，并沒有一套完整乘坐舒適性評判標(biāo)準(zhǔn)。

⑸單軌相關(guān)規(guī)范有限且滯后。雖然新型單軌系統(tǒng)在國際、國內(nèi)推廣應(yīng)用快速拓展，但是有關(guān)單軌系統(tǒng)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)非常有限，同時在新標(biāo)準(zhǔn)的制定和老標(biāo)準(zhǔn)的修訂完善方面更是明顯滯后，比如《跨座式單軌交通設(shè)計規(guī)范：GB 50458-2008》里面只出現(xiàn)了比較詳細(xì)的高架橋梁工程和少量的地下隧道工程方面的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，而路基工程方面的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范里面沒有出現(xiàn)，但是實際工程中并不能完全避開地面路基工程形式的出現(xiàn)。因此，研究這些特殊地段的路基結(jié)構(gòu)形式和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，補(bǔ)齊現(xiàn)有規(guī)范短板成為當(dāng)務(wù)之急。

4 研究展望

盡管面臨著上述問題，但跨座式單軌交通所具有的優(yōu)勢使其更適合成為二三線城市、地形復(fù)雜城市、旅游觀光城市的骨干線路甚至于一線城市的非骨干線路。為了使各城市量力而行，選擇合適自身需求的交通方式，跨座式單軌交通需要更進(jìn)一步的發(fā)展，才能更好地解決一線城市末尾段和二三線城市交通壓力。除了在環(huán)境方面需要注意減噪隔音、景觀優(yōu)化、節(jié)能減耗外，還需注意進(jìn)一步研究：

⑴建立精確的車輛-軌道梁耦合模型。①橋梁模型，建立模型時考慮軌道不平順和曲線橋梁與直線軌道橋梁的結(jié)合；②車輛模型，需要考慮輪胎的磨損性能，技術(shù)參數(shù)以及與軌道的接觸理論，逐步完善輪胎對特性對模型計算結(jié)果的影響；③特殊荷載，建模時還是需要考慮地震荷載與風(fēng)荷載，深入研究兩者對跨座式單軌運行情況的影響。

⑵參數(shù)獲取與評判完整化。①除了參照已有的資料外，對車輛參數(shù)，軌道不平性、輪胎特性參數(shù)的數(shù)據(jù)利用現(xiàn)有的技術(shù)手段進(jìn)行實測，了解理論值與實際值的誤差，為模型的準(zhǔn)確性提供強(qiáng)有力的支持。②獲取大量的參數(shù)后，為進(jìn)一步建立符合跨座式單軌交通的統(tǒng)一乘坐舒適性和平穩(wěn)性評定標(biāo)準(zhǔn)提供依據(jù)。

⑶進(jìn)行軌道梁結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。需對預(yù)應(yīng)力混泥土軌道梁、鑄鋼支座等進(jìn)行系統(tǒng)的疲勞、破壞試驗和動荷載振動研究等。這不僅在積累基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的同時，也可以對設(shè)計成果進(jìn)行檢驗，更是為以后的工程積累經(jīng)驗。

⑷相關(guān)規(guī)范制定的提出和補(bǔ)充。首先需要明確目前路基結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)形式，然后對路基結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)的動力響應(yīng)特征研究，獲取路基結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工控制指標(biāo)等關(guān)鍵參數(shù)合理范圍和措施建議，最后依據(jù)研究結(jié)果對現(xiàn)有規(guī)范提出補(bǔ)充及修訂建議。