郭風琪，陳柯源，顧發(fā)根，王輝，文婷

(1.中南大學土木工程學院，湖南長沙，410075；2.株洲中車特種裝備科技有限公司，湖南株洲，412004；3.湖南柏宇建設(shè)工程咨詢有限公司，湖南長沙，410017)

跨座式單軌交通系統(tǒng)至今有近150年的歷史，最早的記錄為1876年美國百年紀念博覽會上展出的蒸汽雙層單軌車[1]。隨著ALWEG 單軌系統(tǒng)的推廣[2]，跨座式單軌交通系統(tǒng)逐步發(fā)展起來。1964年，日立公司成功建成羽田機場跨座式單軌線路[3]，是世界上第一條正式應(yīng)用于城市軌道交通的跨座式單軌。2005年6月，重慶軌道交通2號線建成運營，成為國內(nèi)首條單軌交通項目。目前，比亞迪“云軌”、中車青島四方、中車浦鎮(zhèn)龐巴迪均可提供跨座式單軌公共交通服務(wù)[4]，但由于各種原因，跨座式單軌公共交通系統(tǒng)在國內(nèi)發(fā)展仍較緩慢。隨著我國經(jīng)濟快速增長，國內(nèi)旅游行業(yè)也隨之蓬勃發(fā)展。各旅游景區(qū)為加強客流管理，串聯(lián)景區(qū)內(nèi)部景點，促進周邊景區(qū)的融合，迫切需要一種既不是公共交通系統(tǒng)又能利用跨座式單軌優(yōu)點，并適用于旅游行業(yè)的交通方式?；谏鲜鲂枨螅诮梃b跨座式單軌公共交通系統(tǒng)技術(shù)的基礎(chǔ)上，株洲中車特種裝備科技有限公司(以下稱中車特裝)與中南大學共同提出了跨座式單軌旅游交通系統(tǒng)(monorail tour transit system,MTTS)的概念。該系統(tǒng)的特點為占地面積小、速度要求不高、中低運量、審批立項手續(xù)簡便、建設(shè)周期短、造價低、回報高等。該系統(tǒng)針對性和適用性強，日益受到各旅游景區(qū)的歡迎?？缱絾诬壜糜谓煌ㄏ到y(tǒng)的車輛為隨軌供電或超級電容供電驅(qū)動的中小型游覽車，通常采用鋼箱梁鋼立柱結(jié)構(gòu)、樁基礎(chǔ)或擴大基礎(chǔ)。線路全程高架，具有單獨路權(quán)，解決了景區(qū)內(nèi)或景區(qū)之間的交通問題，也為游客提供了一種新的觀光方式。由于該系統(tǒng)具有特殊的結(jié)構(gòu)和建造優(yōu)勢，近10年來發(fā)展迅速，目前國內(nèi)已建成、在建或正在規(guī)劃設(shè)計的項目有30 多個，項目遍布全國，還有多個國外項目在建或規(guī)劃中。經(jīng)過20 多年的發(fā)展，從建設(shè)規(guī)模、技術(shù)水平、應(yīng)用范圍等各方面看，我國在該領(lǐng)域已經(jīng)處于世界前列。

1 跨座式單軌旅游交通系統(tǒng)簡介

1.1 系統(tǒng)組成

跨座式單軌旅游交通系統(tǒng)主要由高架軌道結(jié)構(gòu)子系統(tǒng)和車輛子系統(tǒng)組成。高架軌道結(jié)構(gòu)子系統(tǒng)包括軌道梁、支座、梁柱節(jié)點、立柱和基礎(chǔ)幾個部分，典型斷面見圖1。軌道梁不同于一般鋼軌，既是引導(dǎo)單軌列車走行的軌道，又是主要的受力構(gòu)件，梁軌合一。為能在復(fù)雜地形安裝，節(jié)省工期，梁體通常采用全焊接矩形鋼箱梁截面，部分項目采用鋼桁架和工字鋼截面；立柱通常采用鋼管柱，當?shù)匦螚l件較好時，也可采用鋼筋混凝土墩柱。車輛子系統(tǒng)包括車廂和轉(zhuǎn)向架，通過橡膠走行輪、側(cè)向?qū)蜉喓头€(wěn)定輪環(huán)抱軌道梁行駛，目前已形成P6-P18 系列型號，具體參數(shù)見表1，典型應(yīng)用項目見圖2。全系列車型能夠適應(yīng)不同工程項目的各種需求。除上述主要系統(tǒng)外，供電、通信、信號、環(huán)控通風、給排水、防災(zāi)報警、自動檢售票等機電設(shè)備與常規(guī)軌道交通基本相同，車輛段及綜合維修基地均無太大差別。

圖1 雙線跨座式單軌旅游交通系統(tǒng)典型斷面圖Fig.1 Typical cross section of double-track MTTS

圖2 跨座式單軌旅游交通系統(tǒng)車型應(yīng)用實例Fig.2 Application examples of different MTTS train types

表1 跨座式單軌旅游交通車輛系統(tǒng)車型參數(shù)Table 1 Technical parameters of MTTS trains

1.2 主要優(yōu)點

跨座式單軌旅游交通系統(tǒng)對平曲線半徑和縱坡要求低，具有機動靈活的特點，極適用于地勢起伏較大的山區(qū)；且單軌旅游交通系統(tǒng)運量適中[5?7]，其自身具備的景觀特性也能很好地融入自然景區(qū)中。詳述如下。

1)環(huán)境地形適應(yīng)性強、易于選線?？缱絾诬壛熊囘\行的最大縱坡可達100‰，最小曲線半徑可達20 m，可設(shè)置陡坡急彎，能夠很好地適應(yīng)景區(qū)山地高差大、障礙物多的復(fù)雜地形條件。

2)環(huán)境友好。軌道梁結(jié)構(gòu)寬度小，占地面積少，其墩柱及高架結(jié)構(gòu)斷面尺寸較普通鋼輪鋼軌系統(tǒng)小很多；全線為高架線路，工程建設(shè)對景區(qū)自然環(huán)境的破壞小，能最大限度地保持景區(qū)原有的生態(tài)環(huán)境。在城鎮(zhèn)地區(qū)，線路還可布置在道路花壇內(nèi)，大大減少征地拆遷和施工期間對交通的影響。列車采用橡膠輪胎，噪聲低；動力上采用隨軌供電或超級電容供電方式，綠色環(huán)保。

3)施工簡便，工程造價低。旅游交通系統(tǒng)軌道結(jié)構(gòu)相對簡單，軌道梁通常采用工廠預(yù)制加工、現(xiàn)場拼裝的施工方法，工期較短。復(fù)線造價在3 000萬元/km以內(nèi)，遠低于軌道交通的造價。

4)安全、舒適，旅游觀光效果佳。旅游交通系統(tǒng)采用高架線路，視野開闊，乘客乘坐過程中可欣賞沿線景色，該交通系統(tǒng)自身也是一道流動的風景線。

1.3 與軌道交通的區(qū)別

旅游交通系統(tǒng)與常規(guī)軌道交通的典型參數(shù)對照見表2。與傳統(tǒng)的軌道交通相比，該系統(tǒng)具有鮮明的特點，具體表現(xiàn)在以下方面。

表2 旅游交通系統(tǒng)與常規(guī)軌道交通的典型參數(shù)對照Table 2 Comparison between rail transit and MTTS

1)服務(wù)對象不同。軌道交通主要是城市人群的工作、生活出行工具，對運力有較高要求，屬于解決民生問題的公共交通；旅游交通系統(tǒng)主要服務(wù)對象為景區(qū)旅游人群，為景區(qū)的交通工具，兼具觀光和游玩的功能，具有中、低運力即可，屬于休閑旅游交通。

2)主管部門和建設(shè)程序不同。軌道交通為城市基礎(chǔ)設(shè)施，以政府主導(dǎo)為主，需國家發(fā)改委審批并抄報住建部，由住建主管單位負責建設(shè)管理，立項審批嚴格；旅游交通系統(tǒng)屬游樂設(shè)施，一般以旅游主管部門或相關(guān)企業(yè)為主導(dǎo)并由其負責建設(shè)管理，由國家市場監(jiān)督管理總局下屬特種設(shè)備檢測研究院審查和驗收，立項建設(shè)手續(xù)簡便，模式大多為EPC總包形式。

3)技術(shù)參數(shù)差異較大。傳統(tǒng)軌道交通最大縱坡為60‰，平曲線半徑不小于100 m；旅游交通系統(tǒng)最大縱坡為80‰，增加防滑措施后可提高到100‰，平曲線半徑最小達20 m，能夠更好地適應(yīng)地形，減小建設(shè)規(guī)模，這是軌道交通所不具備的。

4)結(jié)構(gòu)及動力特性不同。傳統(tǒng)單軌交通的軌道梁基本為PC構(gòu)件，而旅游交通系統(tǒng)大多數(shù)為高架鋼結(jié)構(gòu)，梁體質(zhì)量小，車體質(zhì)量占比大，呈現(xiàn)恒載小、活載大的特點，軌道梁動力響應(yīng)更加明顯。

5)造價低，投資回報率高。旅游交通系統(tǒng)軌道立柱均為鋼結(jié)構(gòu)，采用裝配式設(shè)計，有配套的專用架橋機；建設(shè)周期短，總投資小，經(jīng)濟適用，一般3～8 a即可收回成本。

2 跨座式單軌旅游交通系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 國內(nèi)發(fā)展歷程

國內(nèi)最早的跨座式單軌游覽車是從瑞士英特敏(INTAMIN)游樂設(shè)備公司引進的。從1998年的深圳華僑城歡樂谷的歡樂干線項目開始，先后在我國的西安曲江旅游觀光輕軌、寧波羅蒙環(huán)球樂園等項目上使用。深圳歡樂干線(圖3(a))包括一段長為3.88 km的環(huán)形封閉運行線和一段長為0.48 km的維修支線。最小曲率半徑為20 m，線路最大縱坡為80‰，軌道梁頂寬為750 mm，底寬為540 mm；軌道梁高為724～1 500 mm不等，軌道梁跨度為10～21 m 不等。西安曲江旅游觀光輕軌(圖3(b))于2014年試運營，線路全長約9.5 km，運行速度為10～15 km/h，因規(guī)劃調(diào)整現(xiàn)已臨時停運。浙江寧波羅蒙列車(圖4(a))于2015年運營，軌道全長1 200 m，最高時速為16.2 km/h，采用全無人駕駛模式。上述項目由國外公司設(shè)計并提供車輛，普遍存在造價偏高、技術(shù)適應(yīng)性較弱、服務(wù)周期長等問題，目前在國內(nèi)主流市場的占比日益減少。

圖3 深圳歡樂干線與西安曲江旅游觀光輕軌Fig.3 Shenzhen happy line and Xi'an Qujiang tourism light rail

中車特裝是國內(nèi)最早提出和推動跨座式單軌旅游交通系統(tǒng)研發(fā)的企業(yè)，于1999年開發(fā)了第一個項目即張家界十里畫廊旅游觀光車(圖4(b))，其運行線路全長3.8 km，頗受游客歡迎，是所在天子山景區(qū)的明星游樂項目。但受當時技術(shù)水平和資金所限，各項功能均屬一般，目前正在提質(zhì)改造。2012年開發(fā)的桂林蘆笛巖小火車項目，線路較短，全長僅486 m，各項指標與張家界十里畫廊列車的接近。

圖4 羅蒙環(huán)球樂園列車與張家界十里畫廊列車Fig.4 Luomeng universal park train in Ningbo and Zhangjiajie Shili gallery train

2015年前，跨座式單軌旅游交通系統(tǒng)總體項目偏少，規(guī)模不大，車輛單一。2015年后，隨著旅游業(yè)發(fā)展和需求增長，中車特裝的車輛產(chǎn)品線逐漸豐富，高架結(jié)構(gòu)設(shè)計施工技術(shù)也不斷進步，該系統(tǒng)開始在國內(nèi)快速發(fā)展。目前建成、在建或處于設(shè)計階段的旅游交通系統(tǒng)見表3。國內(nèi)跨座式單軌旅游交通系統(tǒng)發(fā)展情況見圖5。從圖5可見系統(tǒng)建設(shè)呈快速發(fā)展態(tài)勢。

圖5 國內(nèi)跨座式單軌旅游交通系統(tǒng)發(fā)展情況Fig.5 Development of MTTS

表3 國內(nèi)建成、在建、規(guī)劃設(shè)計階段的旅游交通系統(tǒng)Table 3 MTTS of constructed,constructing or designing

2.2 功能分類及典型項目

跨座式單軌旅游交通系統(tǒng)以運送游客設(shè)備的交通功能和景區(qū)的觀光功能為標準，可細分為以下3種類型。

1)區(qū)域交通類。這類項目通常用于地形復(fù)雜、有特殊要求、景點間距離較長的景區(qū)或者景區(qū)間等情況，主要起到區(qū)間交通的功能。如遼寧撫順熱高樂園游覽車(圖2(a))，冬季用于將游客從溫泉點直接運至室內(nèi)水上世界，避免了因轉(zhuǎn)換場景而換衣的過程；浙江磐安百丈潭項目地形復(fù)雜，游客乘車可從游客中心直達景點；陜西黃陵觀光輕軌是連接縣城和黃帝陵的主要交通工具；貴州習水鳛部森林度假區(qū)、山西平遙古城的幾個景點都較遠，均通過該旅游交通系統(tǒng)將各個景區(qū)串聯(lián)起來(圖6(b))。

圖6 習水森林山地游覽車與平遙捷運列車Fig.6 Xishui forest excursion train in Guizhou and Pingyao rapid-transit train in Shanxi

2)觀光交通類。這類項目既是游玩的觀光游樂設(shè)施，又具有運輸景區(qū)游客、物資設(shè)備的交通功能。典型項目如安徽石臺牯牛降游覽車(圖7(a))、貴州安順景區(qū)游覽車(圖2(b))，均是將游客從一個景點運送至另一個景點，沿線亦可觀景；昆明七彩云南歡樂世界游覽車(圖2(e))、海南陵水淺海觀光車(圖2(f))設(shè)計為環(huán)線，游客既可乘坐觀光，又可避免步行變換景點。

除運送乘客沿途觀光外，根據(jù)景區(qū)的不同需求，此類旅游交通系統(tǒng)還可兼具貨運等功能。典型項目如江西靖安三爪侖游覽車(圖8(a))運送漂流設(shè)備，浙江嘉興嘉禾牧歌游覽車(圖7(b))運送農(nóng)用物資，江西資溪大覺山高山越野動車(圖8(b))運送生活和建設(shè)物資等。

圖7 牯牛降游覽車與嘉禾牧歌游覽車Fig.7 Guniujiang excursion train in Anhui and Jiahe pastoral theme sightseeing train in Zhejiang

圖8 三爪侖虎嘯峽游覽車與大覺山旅游觀光車Fig.8 Huxiao gorge forest excursion train and Dajue mountain sightseeing train in Jiangxi

在此基礎(chǔ)上，考慮到地形和景觀要求等因素，有些項目也嘗試建造一些特色結(jié)構(gòu)，除了滿足功能屬性外，還增強了項目本身的景觀屬性。例如，貴州六盤水野玉海單軌高架游覽車項目為解決線路大高差問題，特別設(shè)計了52 m 高的螺旋爬升結(jié)構(gòu)(圖9)。項目運營后，不但解決了景區(qū)交通問題，而且獲得了世界紀錄認證，成為網(wǎng)紅打卡地。

圖9 六盤水野玉海景區(qū)旅游交通系統(tǒng)螺旋爬升結(jié)構(gòu)Fig.9 Unique spiral structure of MTTS in Liupanshui Yeyuhai Park

3)旅游觀光類。這類項目與游樂園的過山車等性質(zhì)更為接近，交通功能相對弱化，通常位于景區(qū)內(nèi)部，線路長度較短，一般不超過500 m。典型項目如重慶歡樂谷的超級飛俠(圖10(a))，線路全長346.1 m；上海臨港室內(nèi)架空游覽車(圖10(b))，線路全長263 m；長沙盤小寶室內(nèi)游覽車，線路全長僅72 m。上述項目均可歸為具有交通屬性的游樂設(shè)施，是旅游交通系統(tǒng)的特例。

圖10 重慶歡樂谷超級飛俠與上海臨港游覽車效果圖Fig.10 Sightseeing train in Chongqing happy valley and Shanghai Lingang

3 跨座式單軌旅游交通系統(tǒng)研究現(xiàn)狀

國內(nèi)跨座式單軌旅游交通系統(tǒng)發(fā)展迅速，但相關(guān)研究相對滯后，目前尚處于起步階段，主要研究方向和成果如下。

3.1 動力特性

橋梁結(jié)構(gòu)的振動常常是引發(fā)結(jié)構(gòu)損壞、環(huán)境惡化、設(shè)備精度或可靠性降低等工程問題的主要原因。分析和了解跨座式單軌旅游交通系統(tǒng)振動特性是評價列車運行平穩(wěn)性與乘坐舒適性、對軌道梁進行安全監(jiān)測和狀態(tài)評估的基礎(chǔ)。

旅游交通系統(tǒng)和常規(guī)軌道交通在動力特性方面主要有以下不同：1)系統(tǒng)采用焊接鋼箱梁截面，車梁質(zhì)量小，恒載小，活載大，軌道梁動力響應(yīng)明顯；2)系統(tǒng)的列車設(shè)計車速一般不超過40 km/h，遠小于常規(guī)軌道交通的列車設(shè)計車速；3)系統(tǒng)具備獨特的走行系統(tǒng)、不同的車型和軌道梁結(jié)構(gòu)參數(shù)。基于此，系統(tǒng)的軌道梁沖擊系數(shù)和振動系數(shù)等均不宜參考其他規(guī)范，應(yīng)針對性地取值。國內(nèi)絕大多數(shù)針對跨座式單軌的動力特性研究，均基于重慶跨座式單軌交通，缺乏針對跨座式單軌鋼軌道梁的研究[8?10]。王鵬蛟等[11?12]對單軌旅游交通系統(tǒng)動力特性進行了研究，實測了典型軌道梁段的動力響應(yīng)值，明確了實際運營中的單軌旅游交通系統(tǒng)的動力特性，并基于多體動力學和有限元理論建立車橋耦合聯(lián)合模型，結(jié)合試驗數(shù)據(jù)驗證了聯(lián)合模型的正確性，在此基礎(chǔ)上，給出了建議的沖擊系數(shù)。

跨座式單軌旅游交通系統(tǒng)主要服務(wù)于旅游景區(qū)，對車輛運行平穩(wěn)性和乘坐舒適性有較高的要求。王鵬蛟等[11?12]基于單軌旅游交通系統(tǒng)的全線路運營實測車體加速度，依據(jù)GB/T 5599—2019“機車車輛動力學性能評定及試驗鑒定規(guī)范”，提出采用運行穩(wěn)定性和乘坐舒適度等指標評價單軌旅游交通系統(tǒng)的運行性能，可為后續(xù)的研究提供參考。

3.2 軌道不平順

軌道不平順是引起列車振動、輪軌作用力的重要因素，對行車平穩(wěn)舒適性和行車安全都有重要影響，是直接限制行車速度的主要因素。軌道梁的不平順直接影響旅游交通系統(tǒng)軌道梁結(jié)構(gòu)的動力效應(yīng)和車輛運行時的舒適性。

目前，國內(nèi)外僅有的單軌不平順數(shù)據(jù)來自日本的跨座式單軌實測(全長34.8 m，鋼軌道梁)[13?14]，被廣泛應(yīng)用于各類單軌(包括懸掛式)的耦合研究[15]。但是，日本單軌軌道譜[13?14]的樣本量過少，且中日兩國的工程構(gòu)件制作、安裝水平不一，這將不可避免地引起分析誤差。同時，跨座式單軌旅游交通系統(tǒng)采用全焊接鋼箱軌道梁，在軌道梁材料、制作等方面均與鐵路或重慶PC梁單軌有明顯不同。因此，針對單軌旅游交通系統(tǒng)軌道不平順的實測和理論研究是非常必要的。王鵬蛟等[11?12]提出了一種測試單軌旅游交通系統(tǒng)軌道梁的方法，完成了3 個項目(江西靖安三爪侖、貴州安順大屯堡和貴州習水鳛部森林項目)軌道梁走行面的不平順實測，并分別采用基于Burg求解的AR模型和分式模型對單軌高低不平順譜進行了估計和擬合。

3.3 抗震性能(特殊結(jié)構(gòu))

我國是地震多發(fā)國家，抗震設(shè)計是結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要部分。為使單軌旅游交通系統(tǒng)適應(yīng)景區(qū)復(fù)雜地形，進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，往往選用不同于通常梁、柱概念的大型構(gòu)件。由這些構(gòu)件組成的旅游交通系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與由常規(guī)結(jié)構(gòu)構(gòu)件組成的結(jié)構(gòu)體系的地震響應(yīng)有顯著不同。相比于其自身的發(fā)展速度，目前跨座式單軌旅游交通系統(tǒng)在抗震方面的研究遠遠滯后。

為確?？缱絾诬壜糜谓煌ㄏ到y(tǒng)結(jié)構(gòu)的抗震安全性，需要對其抗震性能及設(shè)計進行深入研究。胡凱[16]對單軌旅游交通系統(tǒng)特殊節(jié)段的高墩螺旋鋼結(jié)構(gòu)抗震進行了研究。高墩螺旋節(jié)段在單軌旅游交通系統(tǒng)中屬于高聳結(jié)構(gòu)，形式特殊，受力、傳力較復(fù)雜，分析其抗震性能和破壞機理可為該系統(tǒng)的抗震研究和設(shè)計提供參考。

3.4 專用支座

跨座式單軌旅游交通系統(tǒng)采用全焊接鋼箱軌道梁，梁寬較窄，其支座承受很大的扭矩，受力機理復(fù)雜。單軌支座除需具備承受豎向荷載、水平荷載及適應(yīng)梁端變形等常規(guī)功能外，還需具有抗拉抗扭、能調(diào)節(jié)豎向和水平位置、調(diào)節(jié)線路縱橫向坡度等功能。目前，市場上尚無成熟的產(chǎn)品滿足其使用要求，研究和設(shè)計更加符合功能需求的軌道梁支座非常必要。

目前，針對跨座式單軌旅游交通系統(tǒng)的專用支座已有一些研究應(yīng)用成果。鄭若梅[17]設(shè)計了一種針對單軌旅游交通系統(tǒng)箱型鋼梁的新型固定和活動銷軸支座，并進行了有限元分析；王輝等[18?19]設(shè)計了跨坐式單軌鋼梁用抗壓抗拉支座和活動鉸軸支座(圖11)，已經(jīng)應(yīng)用于多個項目中，降低了工程造價，大大提高了安裝的便捷性和安全性。根據(jù)跨座式單軌旅游交通系統(tǒng)的受力特點，專用支座的結(jié)構(gòu)、制造和成本控制等仍需進一步研究。

圖11 活動鉸軸支座和抗拉抗壓支座[18?19]Fig.11 Movable hinged bearing and compressive-tensile bearing[18?19]

3.5 安裝設(shè)備

架橋機是橋梁高效建設(shè)的主要機械設(shè)備，對于跨座式單軌旅游交通系統(tǒng)的新型結(jié)構(gòu)形式，要在確保安全的前提下向高效率、高質(zhì)量、高性能和配套系列化轉(zhuǎn)化，因此，有必要研發(fā)專用的新型架梁施工機械設(shè)備。針對旅游交通系統(tǒng)的新型架設(shè)梁柱的施工機械設(shè)備應(yīng)適應(yīng)如下條件：1)適用于較窄的全焊接鋼箱梁；2)適用于小平曲線半徑的工況；3)沿著軌道梁長度方向行走便捷。

王輝等[20?21]研發(fā)了國內(nèi)第一臺單軌旅游交通系統(tǒng)專用的輕便式獨軌架橋機(見圖12)，具備運輸鋼梁和鋼立柱并進行架設(shè)的功能，對于常規(guī)跨度的系統(tǒng)均可適用，解決了山地不能修建施工便道無法吊裝的難題，已在多個施工項目中應(yīng)用，效果良好。

圖12 輕便式獨軌架橋機模型和現(xiàn)場架設(shè)圖[20?21]Fig.12 Model diagram of MTTS portable bridge-craft and the operating portable bridge-craft of MTTS[20?21]

4 存在的不足與發(fā)展趨勢

4.1 理論研究需進一步深入

1)動力特性。目前針對跨座式單軌旅游交通系統(tǒng)動力特性的研究處于起步階段，動力響應(yīng)實測樣本少，理論分析不足。系統(tǒng)的軌道梁的結(jié)構(gòu)形式與常規(guī)鐵路、公路有較大差異，沒有針對性的規(guī)范，僅靠參考鐵路、公路相關(guān)規(guī)范進行沖擊系數(shù)取值，不能滿足準確性要求。后續(xù)需要開展更多動力響應(yīng)的理論及實測研究，確定適用于單軌軌道梁的主要設(shè)計參數(shù)如沖擊系數(shù)、結(jié)構(gòu)基頻及結(jié)構(gòu)剛度等計算方法或推薦限值，建立和完善跨座式單軌旅游交通系統(tǒng)的相關(guān)規(guī)范。

2)軌道不平順。目前仍未見單軌游覽車導(dǎo)向輪和穩(wěn)定輪的不平順實測研究，軌道譜體系尚未建立。在后續(xù)研究中，應(yīng)當系統(tǒng)地針對軌道梁分別建立走行輪、導(dǎo)向輪和穩(wěn)定輪的不平順譜，合理擬合其軌道譜，并給出適用于不同工程實際情況的多級軌道譜。

已有的軌道梁不平順測試方法效率較低，易引起頻譜分析誤差，需研發(fā)自動化測試設(shè)備，改進不平順測試方法。此外，在旅游交通系統(tǒng)軌道梁不平順相關(guān)規(guī)范的建立和完善中，應(yīng)當考慮軌道梁制作、安裝設(shè)備和老化帶來的不平順的影響。

3)運行平穩(wěn)性與乘坐舒適性。國際上廣泛采用的運行平穩(wěn)性與乘坐舒適性評定指標如斯佩林(Sperling)指標等是否適用于跨座式單軌旅游交通系統(tǒng)列車的運行平穩(wěn)性與乘坐舒適性評定有待研究。此外，現(xiàn)有的關(guān)于跨座式單軌運行平穩(wěn)性與乘坐舒適性的研究，絕大多數(shù)基于重慶單軌交通系統(tǒng)開展。但跨座式單軌旅游交通系統(tǒng)和常規(guī)軌道交通有諸多差異，如重慶跨座式單軌軌道梁采用PC梁，而跨座式單軌旅游交通系統(tǒng)采用的焊接鋼箱梁在動力響應(yīng)上更加明顯。若采用國內(nèi)外鐵路或軌交運行平穩(wěn)性和乘坐舒適性的相關(guān)指標作為參考，則存在針對性不強的問題，應(yīng)盡快建立旅游交通系統(tǒng)運行平穩(wěn)性和乘坐舒適性評價指標。

4)純鋼梁溫度場。對于長期暴露在露天環(huán)境的旅游交通系統(tǒng)鋼軌道梁結(jié)構(gòu)，日照溫度場引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)部不均勻溫度分布對結(jié)構(gòu)內(nèi)力影響顯著，嚴重的可能導(dǎo)致梁柱節(jié)點產(chǎn)生病害，甚至直接導(dǎo)致橋梁發(fā)生破壞。在設(shè)計旅游交通系統(tǒng)軌道梁時，考慮溫度應(yīng)力與變形的影響至關(guān)重要[22]。

目前，國內(nèi)關(guān)于純鋼箱梁溫度場的研究有以下不足：1)當前規(guī)范相關(guān)條文僅針對帶鋪裝的鋼梁，將其應(yīng)用于旅游交通系統(tǒng)的無鋪裝小尺寸鋼箱梁設(shè)計時，將存在較大偏差；2)溫度荷載屬于環(huán)境作用的一種，對不同設(shè)計周期的橋應(yīng)有不同的取值(類似于風荷載)，而規(guī)范中沒有明確給出相關(guān)溫度荷載的超越概率；3)我國幅員遼闊，不同地區(qū)的日照輻射差異很大，可能產(chǎn)生不同的溫度梯度荷載，在規(guī)范中未體現(xiàn)出地域的影響。

下階段應(yīng)通過相關(guān)研究來完善規(guī)范中關(guān)于溫度場的具體要求：1)在規(guī)范中體現(xiàn)溫度荷載的環(huán)境作用特性；2)明確設(shè)計計算所采用的溫度梯度；3)根據(jù)溫度效應(yīng)的影響程度進行分區(qū)，充分體現(xiàn)地域?qū)τ跍囟群奢d的影響。

5)風車橋耦合。自然風中的平均風作用會使橋梁產(chǎn)生靜位移，脈動風會使橋梁發(fā)生抖振。其中，橋梁的靜位移相當于改變了軌道不平順，抖振則會顯著影響車橋耦合振動特性。跨座式單軌旅游交通系統(tǒng)大多位于海拔較高的山區(qū)，適用于該系統(tǒng)的風壓取值、風壓高度系數(shù)修正、風對車橋系統(tǒng)的動力效果、舒適性影響的程度等尚無研究，設(shè)計人員在進行軌道梁設(shè)計時缺乏參考。應(yīng)針對旅游交通系統(tǒng)的風車橋耦合進行進一步研究，并完善相關(guān)規(guī)范。

4.2 規(guī)范規(guī)程的完善

對于跨座式單軌旅游交通系統(tǒng)，目前在設(shè)計和施工中采用和參考的規(guī)范有GB 8408—2018“大型游樂設(shè)施安全規(guī)范”、GB/T 18165—2019“小火車類游樂設(shè)施通用技術(shù)條件”、GB/T 18166—2008“架空游覽車類游藝機通用技術(shù)條件”和GB/T 18164—2020“觀覽車類游樂設(shè)施通用技術(shù)條件”。上述規(guī)范條文寬泛，其面向?qū)ο蟾鼉A向于常見的游樂設(shè)施，如過山車、傳統(tǒng)輪軌關(guān)系的地面小火車等，存在重要設(shè)計參數(shù)的取值不明確(如沖擊系數(shù)、結(jié)構(gòu)剛度限值和基頻限值等)、條文不完善、設(shè)計依據(jù)不足等問題。

在工程實踐中，上述問題則體現(xiàn)為設(shè)計標準不統(tǒng)一、乘坐舒適性不足、系統(tǒng)驗收標準缺乏等。同時，與常規(guī)的工程建設(shè)項目相比，系統(tǒng)在立項、規(guī)劃、設(shè)計、施工、驗收、配套等各個方面存在不足。隨著該系統(tǒng)在國內(nèi)的進一步發(fā)展，上述不完善引發(fā)的問題會越發(fā)凸顯，專用規(guī)范規(guī)程的編制和成熟的工程建設(shè)管理制度的建立十分必要。

4.3 運營維護制度規(guī)范化

跨座式單軌旅游交通系統(tǒng)因歸口游樂設(shè)施，在系統(tǒng)交付運營后，沒有地方建設(shè)主管部門參與管理與養(yǎng)護，運營維護大多依靠業(yè)主自管自檢，重視程度普遍不夠。個別管理較規(guī)范的業(yè)主借鑒CJJ 99—2017“城市橋梁養(yǎng)護技術(shù)標準”或JTG H11—2004“公路橋涵養(yǎng)護規(guī)范”部分條文進行維護，更多的實際項目沒有進行專門的管理與養(yǎng)護，運維的專業(yè)性、系統(tǒng)性和規(guī)范性都有欠缺，存在一定的安全隱患。下一步應(yīng)盡快建立和完善國家、地方、企業(yè)運營維護標準化體系，制訂系統(tǒng)運營、檢修、救援等運營管理規(guī)程，明確線路監(jiān)控覆蓋要求，細化系統(tǒng)車輛設(shè)備、高架單軌結(jié)構(gòu)的定期維護標準，建立系統(tǒng)的健康檔案，將設(shè)備運用原理和操作技能培訓(xùn)文件規(guī)范化，進而加強司乘人員的安全教育和維護人員的認知水平，從運營維護方面保證系統(tǒng)的正常使用和安全性。

4.4 系統(tǒng)形式多樣化

為適應(yīng)不同景區(qū)的要求，跨座式單軌旅游交通系統(tǒng)未來將向2 個方向發(fā)展：1)低運量短距離，需要車輛微型化、輕量化。如將串聯(lián)列車組改為單個車廂，大車廂改為氣泡型微型車廂，單車廂載客2～4 人。與之配套的軌道結(jié)構(gòu)也相應(yīng)輕量化，如將軌道梁由箱形截面改為工字形截面或組合鋼管截面，減小立柱截面等，在城市中的線路、立柱甚至可與照明燈桿合并，既減少占地，又可減少造價。2)大運量長距離，需要車輛大型化。單車廂載客30～50 人；車速進一步提高至40 km/h 以上。相應(yīng)地，軌道結(jié)構(gòu)也需進行相應(yīng)調(diào)整，在大跨重載情況下，需增設(shè)獨立的橋跨結(jié)構(gòu)，并將軌道梁放置于主梁上。由于主梁僅承擔局部荷載，結(jié)構(gòu)形式可不局限于單一的梁結(jié)構(gòu)，斜拉、懸索等都將成為可能。

4.5 裝配化程度進一步提高

單軌旅游交通系統(tǒng)主要應(yīng)用于景區(qū)內(nèi)或景區(qū)之間，所處區(qū)間的地形通常較復(fù)雜，施工條件惡劣，且對環(huán)境保護方面的要求普遍較高，基本沒有建設(shè)施工便道、預(yù)制場地的條件。同時，設(shè)計線路的復(fù)雜平縱設(shè)計造成軌道梁的線形變化大，三維梁占比非常高，存在放樣困難、制作工藝要求高、耗時長、造價高等缺點。上述問題涉及設(shè)計、制造、安裝、設(shè)備各個方面的相互影響和制約，迫切需要對其進行系統(tǒng)性研究。目前亟待解決的問題有：運用新設(shè)計理念優(yōu)化線路和構(gòu)件設(shè)計，改進既有安裝設(shè)備，縮短施工工期；研發(fā)專門的放樣軟件模塊和可調(diào)的鋼梁制作臺架，提高構(gòu)件制作效率，從而逐步提高裝配化程度，形成成套的專用技術(shù)。

5 結(jié)論

1)跨座式單軌旅游交通系統(tǒng)是各景區(qū)解決游客區(qū)域交通的一種新型系統(tǒng)，具有地形適應(yīng)性強、環(huán)境友好、施工簡便等鮮明的特色和優(yōu)點，在國內(nèi)發(fā)展迅速。為滿足不同需求，未來將向多樣化、多功能方向發(fā)展。

2)目前各項研究相對滯后，制約了系統(tǒng)的進一步優(yōu)化和技術(shù)進步。完善規(guī)范條文、研發(fā)制造安裝設(shè)備、建立成熟的驗收標準和管養(yǎng)制度，更好的為生產(chǎn)實踐服務(wù)，是下階段的重要工作之一。

3)旅游業(yè)作為我國國民經(jīng)濟的戰(zhàn)略性支柱產(chǎn)業(yè)，低消耗高效益，有廣闊的發(fā)展前景。為完善旅游交通服務(wù)，加強旅游基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，國務(wù)院《關(guān)于促進旅游業(yè)改革發(fā)展的若干意見》(國發(fā)[2014]31 號)為推出有市場吸引力的鐵路、游樂設(shè)施等旅游產(chǎn)品并促進裝備制造國產(chǎn)化指明了方向。交通部等六部門聯(lián)合印發(fā)的《關(guān)于促進交通運輸與旅游融合發(fā)展的若干意見》(交規(guī)劃發(fā)[2017]24號)也大力支持旅游交通產(chǎn)品的創(chuàng)新，鼓勵開發(fā)適合的特種觀光裝備?？缱絾诬壜糜谓煌ㄏ到y(tǒng)與政策導(dǎo)向相契合，適用性強，有旺盛的市場需求，必然會迎來更大的發(fā)展機遇。