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作者 | 汪澤，清華大學(xué)機(jī)械工程系博士研究生
當(dāng)你在冬日的公交車站瑟瑟發(fā)抖的時候，當(dāng)暴雨兇猛地灌進(jìn)地鐵站的時候，你的心中是否對新的公交出行方式有所期待？今天為大家介紹的懸掛式空中軌道交通系統(tǒng)，或許就是一種更好的選擇。
（一）地面和地下交通都行不通？不妨試試空中軌道列車
懸掛式軌道交通是用支柱將軌道支撐在空中，列車以懸掛的方式運(yùn)行的一種交通系統(tǒng)，這種看似天馬行空的設(shè)計(jì)，卻并不是設(shè)計(jì)師的異想天開。
1901年，世界上第一條“空中軌道列車”在德國伍珀塔爾建成通車，當(dāng)時的伍珀塔爾工業(yè)發(fā)達(dá)，人口密度非常高，密集的人口和車輛給公路運(yùn)輸帶來了巨大的壓力，這種壓力必須通過一種新型的公交方式來緩解。
不幸的是，伍珀塔爾市內(nèi)沒有足夠的空間營造有軌電車，而且地下巖石結(jié)構(gòu)和豐富的地下水資源也限制了地鐵的建造。在這種地面和地下都行不通的情況下，工程師們便將目光轉(zhuǎn)移到了空中，于是就有了這種奇特的空中單軌列車（簡稱空軌）。
雖然經(jīng)歷了兩次世界大戰(zhàn)的洗禮，伍珀塔爾的空軌近百年來幾乎沒有中斷運(yùn)行，至今仍然保持著每天超過7萬人次的運(yùn)力。
德國伍珀塔爾的空軌列車至今仍在運(yùn)行
（二）列車懸掛運(yùn)行，空中軌道列車不怕掉下來么？
對于這種走在空中的列車，大家首先會對其安全性充滿疑問，車那么沉，難道就不怕從天上掉下來么？
這一點(diǎn)大家大可放心，空軌列車的軌道梁普遍采用鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)，足以支撐車體的滿載重量。從列車的行走原理上來說，列車的轉(zhuǎn)向架上分別裝有導(dǎo)向輪和行走輪，這一點(diǎn)與常見的雙軌列車有著很大的區(qū)別。
列車在行走過程中，行走輪始終與軌道接觸并為列車提供動力，導(dǎo)向輪則位于軌道兩側(cè)，在列車轉(zhuǎn)向過程中起到緩沖橫向沖擊并提供一定向心力的作用（這一點(diǎn)與小時候玩的四驅(qū)車很是類似），避免了列車脫軌的問題。而且，空軌列車的行走輪和導(dǎo)向輪都位于高架線路的軌道梁內(nèi)部，這也能充分保證列車運(yùn)行的安全。
相比于路面公共交通來說，空中運(yùn)行的方式也最大程度上地避免了與其他車輛相撞的危險(xiǎn)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，空軌列車多年運(yùn)行以來尚未發(fā)生一起交通事故，安全性很令人放心。
（三）看起來天馬行空的空中軌道列車系統(tǒng)，實(shí)則優(yōu)勢多多
除了安全性非常有保障外，空中軌道列車還有許許多多優(yōu)勢。
1、快速交貨，良心價(jià)格
空軌列車作為一種公共交通方式，一項(xiàng)巨大的優(yōu)勢就是造價(jià)低，施工周期短。
為了保證公交設(shè)施的安全合理運(yùn)營，像地鐵、輕軌這樣的軌道交通需要在軌道鋪設(shè)的同時配備動力保證、通信信號、隔音屏蔽等一系列設(shè)備，這無疑會增加成本，延長工期。而空軌列車則可以把所有的相關(guān)設(shè)備全部集成到軌道梁的結(jié)構(gòu)中，設(shè)備的安裝調(diào)試工作可以在軌道梁的生產(chǎn)車間中批量化完成，極大地節(jié)約了現(xiàn)場施工的時間和生產(chǎn)成本。
在現(xiàn)場施工階段，空軌建設(shè)主要進(jìn)行的是對地面挖掘量非常少的打孔等操作，而不用像地鐵的營造那樣大動干戈地讓盾構(gòu)機(jī)這樣的大家伙出動，同時也避免了施工對于交通狀況的影響。
有人甚至開玩笑地說，只要將路邊的電線桿或者路燈桿加粗一下，就能支撐起整個空軌系統(tǒng)。
空軌列車的行走輪和導(dǎo)向輪
2、節(jié)約土地資源
空軌列車另外一項(xiàng)優(yōu)勢是能夠大幅節(jié)省土地資源。
空軌列車本身在空中運(yùn)行，不搶占地面的空間資源，地面上的基礎(chǔ)設(shè)施占地面積小，減小了拆遷和施工的難度。除此之外，空軌列車能夠很大幅度地做到與現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施兼容。
還記得前幾年傳得沸沸揚(yáng)揚(yáng)的“巴鐵”么？和現(xiàn)有的交通設(shè)施的沖突過大是導(dǎo)致項(xiàng)目遲遲無法落地的一個重要原因。而空軌的軌道線路鋪設(shè)可以沿著道路的一側(cè)或車道中間的綠化帶及隔離帶鋪設(shè)，甚至可以把過街天橋這樣的基礎(chǔ)設(shè)施改造成為車站，極大程度上減少工程用地面積。
沿著河流架設(shè)的空軌線路，極大程度上地節(jié)約了土地資源
3、極強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力
前面我們已經(jīng)提到，空軌列車的行走輪、導(dǎo)向輪以及軌道全部藏在封閉的高架線路的軌道梁結(jié)構(gòu)中，這使得車輛的運(yùn)動部件不會受到惡劣天氣的影響，即便下雨、下雪、下冰雹也不會影響空軌的全天候運(yùn)行，這相比于傳統(tǒng)的地面運(yùn)輸方式來說優(yōu)勢明顯。
另外，軌道的支撐結(jié)構(gòu)現(xiàn)在大多采用純鋼結(jié)構(gòu)，使其在抗擊地震災(zāi)害方面也有著天然的優(yōu)勢，至于地鐵嘛，在地震面前還是有點(diǎn)心驚膽戰(zhàn)的。
4、靈活的軌道布局
由于空軌列車的占地面積很小，相比于地面、地下鐵軌、高架橋等基礎(chǔ)設(shè)施，空軌軌道線路的靈活拆卸和可重復(fù)性布局更具有可行性。
隨著城市的發(fā)展，根據(jù)具體需求延長、縮短甚至轉(zhuǎn)移原有軌道線路，將現(xiàn)有資源合理分配到交通壓力最大的地方，避免資源的浪費(fèi)，這也是節(jié)約成本的一個重要表現(xiàn)。
支撐空軌高架線路的支撐結(jié)構(gòu)可拆卸
5、美觀舒適噪音小
除了上面的優(yōu)勢外，行走在空中的列車還能夠讓乘客有一種“上方的空氣更清新”的感覺。
空軌列車的車輪一般采用實(shí)心橡膠而并非鋼鐵，減小了車輪和軌道之間的振動和噪音，加之車輪位于軌道梁的噪聲屏蔽裝置的保護(hù)之下，這使得空軌列車的運(yùn)行噪聲比傳統(tǒng)的軌道交通更小。
無阻礙的視野配合大面積玻璃車窗的設(shè)計(jì)，能夠給乘客極為開闊的視覺體驗(yàn)，使得乘坐公共交通出行不再是一種折磨，反而成為一種享受。開闊的視野和寧靜的乘車環(huán)境也使得空軌列車成為旅游景區(qū)、主題游樂園的不錯選擇。
日本千葉的空軌列車穿越櫻花
（四）空中軌道列車可能存在的技術(shù)難題
目前，空中軌道列車僅在德國和日本的少數(shù)城市得到了應(yīng)用，2016年，中國首列懸掛式單軌列車開始在成都試運(yùn)行，這標(biāo)志著，中國成為繼德國、日本后世界上第三個掌握該技術(shù)的國家。
不過，盡管造型獨(dú)特的空軌列車存在著一系列的優(yōu)勢，但這種結(jié)構(gòu)也為其實(shí)際運(yùn)營和保養(yǎng)帶來了很多難題。
首先橡膠車輪的耐磨性相比于鋼鐵要更差，而且封閉于軌道梁內(nèi)部的車輪也不利于檢修和維護(hù)工作的展開。
其次為了最大程度上利用鋪設(shè)的軌道，變軌（變更列車運(yùn)行的軌道）的功能對于軌道交通來說是必須的。空軌列車為單軌結(jié)構(gòu)，其變軌相比于雙軌列車更為復(fù)雜，稍有不當(dāng)會導(dǎo)致列車車體與軌道的暫時分離，甚至有脫軌的風(fēng)險(xiǎn)，這對于懸空的車廂來說是極為致命的。
另外，當(dāng)列車遇到緊急情況而被迫停車后，對于半空中的乘客的救援工作可不是敲碎車窗就能逃生那么簡單，通常只能采用縱向和橫向兩種救援模式。
縱向救援時派遣拖車將故障列車拖進(jìn)車站再疏散乘客，橫向救援是在雙向運(yùn)行的路段派遣另外一輛車停靠在故障車旁邊，車門對齊后，使乘客在空中完成“換乘”。更極端的情況甚至需要考慮啟用登高平臺車甚至索降的方式進(jìn)行救援。
除此之外，空軌列車過載能力不及傳統(tǒng)的軌道交通方式，這使得其運(yùn)力受限，在早晚高峰的考驗(yàn)下會有些力不從心。
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