空中轨道列车H-Bahn

,空中轨道列车,城市空中巴士H-Bahn,中国上海,城市的骄傲时代的象征,目录,前言,系统基本指标,适用范围,特点及比较优势,目前商业化应用线路,技术指标及国产化程度,维护保养及紧急逃生,前言,近年来，随着我国经济飞速发展，城市人口数量日益增加，道路变得越来越拥挤。完善畅通的交通系统是确保城市持续发展的因素之一，且全球正在提倡节能减排，因此建设低碳、环保的轨道交通系统势在必行。,空中轨道列车（空中巴士）系统是继地铁、轻轨系统之后的一种设计理念先进、技术成熟的轨道交通模式，是目前最先进的现代化有轨电车。,Whatsit,H-Bahn空中轨道列车是从德国引进的一种新型轨道交通系统，亦可称为“空中巴士”或“空中有轨电车”。H-Bahn在德语中为空中轨道之意。它的轨道在列车上方，由钢铁或水泥立柱支撑在空中。它将地面交通移至空中，在无需扩展城市现有公路设施的基础上解决了城市交通问题。,德国，乌帕塔尔是一座老工业城市。这里有世界上最早的悬挂铁路，这里也是伟大导师恩格斯的故乡。,关于历史与现代发展,乌帕塔尔悬挂列车的历史比城市还要久远。一百多年前，由于乌帕河河道窄小无法通航，因此，在乌帕河上架设悬挂铁路的方案提出后，很快被市议会采纳并开始兴建。悬挂列车轨道为全钢结构。列车于1901年开通后，立刻成为了周边居民最喜爱的交通工具，并且直接促成了1929年乌帕塔尔市的建立。,关于历史与现代发展,BeinWuppertal乌帕塔尔老式悬挂列车,关于历史与现代发展,真正意义上的空中轨道列车是1980年代，由德国联邦政府提出设计要求并提供相关支持，由Siemens西门子公司进行设计、生产制造的。其理念是：,一、环保。无废气排放，行驶时无噪音污染，对建筑及环境无影响。,关于历史与现代发展,二、集成化。改变传统的地铁、轻轨设计理论，把路面、轨道、信号、通信、隔音屏等设备全部集中在一条轨道梁内，体现其现代化、智能化和科技化设计。,关于历史与现代发展,三、兼容性好。能够融入已有的其它公共交通系统中，成为其延伸与补充，可与地铁连接到达市中心的商业圈及办公区，为医院、学校、住宅区、景区等提供连接线。,关于历史与现代发展,四、灵活。可以随着城市发展而扩充，即系统可加长、可拆卸、可移动。,在上述四种全新的超前理念指导下，诞生了H-Bahn空中列车公共交通系统。,关于历史与现代发展,先进的轨道交通系统,目前，H-Bahn系统已全线引进中国，2011年初，新闻发布会在北京召开。由国际空列集团牵头组成联合体，铁道第三勘察设计院负责工程设计与勘察，中国南车集团株洲电力机车有限公司生产车辆，中国中铁宝桥集团生产道岔、轨道梁和支柱，技术上有绝对的保障。,中国日报北京日报环球时报科技日报21世纪经济报道人民网、新浪网、网易、中国网,认可与积极反响,同时，H-Bahn也得到了国家众多轨道交通专家以及中国工程院院士王梦恕、刘友梅等的认可、推荐，认为是一种具有广泛市场前景和推广价值的城市公共交通方式。,一、H-Bahn空中轨道列车系统概况,1.1建设年限:单条线路（双线）建设工期：1-2年。,1、系统基本指标,1.2概算投资:双线平均每公里建设工程直接造价：约1.2-1.5亿元人民币左右（含车辆购置费和场站建设费）,2、系统适用范围关于中等运量,H-Bahn空中轨道列车属于轻型、中等速度、中等运量的交通工具。中运量公交系统是介于常规公交和轨道交通之间的中运能的骨干公交方式。,中运量型轻轨交通在都市圈的公共交通中发挥着重要作用。特别是对于一些规模适中的区域性都市圈和规模较小的地方性都市圈来说，中运量型轻轨交通因其具有安全准时、快速灵活、舒适方便等特点，运量及各项技术指标都优于其他城市道路交通工具。,中运量型轻轨交通造价较低、投资回报快，对环境的污染较小，与任何类型的城市交通网络都能连接，增添了交通网络建设的灵活性，又可以根据交通流量变化改变编组方式。,2、系统适用范围关于中等运量,2、系统适用范围,H-Bahn空中轨道列车属于轻型、中速、中运量的交通工具，广泛适用于：大中城市轨道交通干线；特大都市的局部交通线、延伸线、郊区线；,2、系统适用范围,H-Bahn空中轨道列车属于轻型、中速、中运量的交通工具，广泛适用于：旅游区、主题乐园等往返线或景点间的环线交通；高铁、城际铁路、长途汽车客运站、机场、码头联络线；机场航站楼间的接驳线；,2、系统适用范围,H-Bahn空中轨道列车属于轻型、中速、中运量的交通工具，广泛适用于：地铁、轻轨、长途客运站至城市繁华商贸区、居民区联络线；大型商务区、开发区、功能场馆等的内部交通线；,2、系统适用范围,H-Bahn空中轨道列车属于轻型、中速、中运量的交通工具，广泛适用于：特别地，适应于地面交通趋于饱和、地下工程条件受限的特殊地区地段，如：多山丘陵地区、沟河较多地段、地下文物丰富、地下土质结构特殊、地下泉水较多等城市、转弯半径小或相对狭窄的道路、拆迁成本高的区域等；,轮子是在封闭环境下运行的，所以不受恶劣天气影响。无论冰冻、大雪、暴风雨还是浓雾等恶劣天气，列车可照常运行。,2、系统适用范围,不畏冰雪严冬,2、系统适用范围,作为城市快捷公交系统或景区乐园线路,2、系统适用范围,联接地铁，直接进入到商务圈及办公区,3、特点与比较优势,1、安全：（1）走行原理：车辆转向架上装有走行轮和导向轮，走行机理与钢轮钢轨系统完全不同，在列车运行过程中，走行轮和导向轮始终在箱形轨道梁内部，因此充分保障了系统的运营安全。,1、安全：轨道在封闭的钢梁内，没有出轨的可能性。在德国的实际运行中没有出现故障和事故，运行率几乎高达100%。,（2）安全标准和自动控制系统：按照世界上最严厉的德国公共交通系统的安全指标执行，现均已超过国家所规定的各项指标。,1、安全：,采用列车自动控制系统（ATC）、列车自动运行系统（ATO），以及列车自动保护子系统（ATP），可以确保列车安全准时的运行，避免人为操作的失误，以及超时、冒进、追尾等事故。空列的运行速度为50km/h，加之采用外包橡胶钢轮，及其优越的刹车性能，比时速80km钢轨钢轮的地铁的制动距离小很多，做到小距离的安全紧急制动。,2、低碳环保：空列是一套低碳环保的系统。从施工方面看，施工时很少涉及到原建筑的拆迁，只进行地面打孔，挖掘量非常少，对外部环境的污染和影响很小。,施工现场,2、低碳、节能、环保：从运行方面来看，全电力驱动系统，没有废气排放，不会对环境造成污染，耗电量为2.4千瓦时/车公里，远远小于其它轨道交通的耗电量。轨道是封闭在轨道梁中，轮子采用橡胶包裹，运行时产生的噪音小，距离车体6.5米处的噪音测量为65分贝，基本做到了无声息运行。,即使距离这么近，也全无声息。,3、造价低，投入资金少：依据相关数据统计，建设地铁需要5-8亿元/公里左右，轻轨需要3-4亿元/公里，而空中轨道交通系统投入的资金仅约为1.2-1.5亿元/公里左右，远远少于其它轨道交通。,预制生产，现场安装,4、工期短、集成化：建设地铁和轻轨从工程申报到审批，直到建设完成，至少需要6-8年的时间。H-Bahn把地铁、轻轨制式中的轨道、路面、通信信号设备、隔音屏等全部集成到轨道梁中，在工厂中预先批量生产，再到现场进行安装调试，所以大大节省了现场施工的时间，全部工程在1-2年便可投入运行。,5、占地少、拆迁少：与其它轨道交通形式相比，占地面积很少，拆迁工程量小。线路和车站可以沿道路一侧或中间绿化带设计，或利用既有的过街天桥设站，极大程度上减少用地。可以在狭窄、拥挤的街道路面上“立足”，最大程度上利用现有空间和道路资源。,5、占地少、拆迁少：形象地说只要将马路上的照明灯柱加粗，即可支撑起整个空列。,6、运载能力满足需求：（后有专门章节介绍）采取小编组高密度发车方式。一列四节编组列车，90秒发车间隔条件下，单向运载量大约1.5万人/小时，而它的设计发车间隔可以达到40秒，可以满足高峰期运载量的需求，同时在非高峰客流量较少时，也不会出现过多的资源浪费。,7、可拆卸、重复使用：拆卸简单，根据城市发展需要，随时延长或改变路线。当客流量大到需要建设地铁时，可以将既有的空列线路拆除，更换成地铁线路，而拆卸下来的部件经改制后则可以移至其他需要的地方，再进行搭建使用，不会造成资源上的浪费。,8、美观、舒适：空中列车可以沿古城河道，随山城起伏、伴海湾风景，使城市交通与自然景观相得益彰。采用大玻璃车窗设计，乘坐环境变得敞亮舒适，可以凭高欣赏城市景色。简洁美观的列车轨道梁、依据客户的需求个性设计生产的车体以及在其上涂贴的广告或海报，使之成为城市中一道美丽的风景线。,9、带动经济和相关产业发展：空列系统一旦建成，还可以促进沿线经济的发展，提升所经之处土地的价值。对于提高城市综合实力，起到了一定的带动作用。,H-Bahn空中轨道列车在德国已经投入商业运营多年。德国多特蒙德市分别于1980年和1993年建设两条运营线路，并于2003年进行扩建。2002年，德国另一个重要城市杜塞尔多夫市也建设了一条由机场到火车站的运营线路。同时，悬挂式轨道交通系统在世界其它城市（如：日本）也有广泛应用。,4、目前商业化应用的线路及城市,（1）德国乌帕塔尔线,（2）德国多特蒙德线,（3）德国杜塞尔多夫线,（4）日本千叶线,（5）日本湘南线,目前，H-Bahn系统的国产化率可以达到90%，除极个别零部件外，系统的其余部分均完全可以按图纸、文件和技术要求在国内进行生产制造。1、线路与轨道行车速度：每小时50公里；平面最小曲线半径：30米；最大纵坡：6度（10.47%）；双线间距：3.8米加柱宽；轨道型式：利用轨道梁。,5、主要技术指标及国产化程度,图5-1轨道梁截面,图5-2道岔梁,2、轨道梁整个系统的高架部分，由轨道梁、道岔梁、墩柱和基础组成。设计使用年限为100年。跨度30-60米。单线采用倒L型结构、双线采用Y型结构。,图5-5墩柱与基础的连接,图5-3倒L形桥墩,图5-4Y形桥墩,3、轨道梁形式一般情况下，城市道路净高为5m，车辆高度2.6m，为了保证行车安全和满足行人视觉两个方面的要求，轨道梁高度宜稍大，因此推荐一般地段轨道梁下面的净高为9.5m。,图5-6倒L形、Y形梁形式,5、车辆总体性能先进、经济实用、安全可靠维修方便、外型美观、乘坐舒适；设计寿命为30年；运行平稳性指标W小于等于2.5；常用制动冲击率为0.75立方米秒。定员70-100人。车辆总重量13378公斤，橡胶实心动力轮寿命可达10万公里，导向轮寿命可达15万公里。电控联合制动方式，列车控制技术采用列车总线和车辆总线控制模式。采用交流传动系统。设计考虑适应任何海拔高度、环境温度、湿度和各种自然条件下运行。编组可以根据运量与车站设计到发线有效长度采取单节、双节、四节等编组。,4、动力牵引供电电源采用普通工业三相380伏交流电源，受流方式侧面划触，三相四线。,车辆主要结构尺寸车辆长度：8232mm车钩中心距：9200mm车辆宽：2244mm车辆高：2623mm车辆定距：5890mm车门有效尺寸：1350*2000（宽*高）每侧两个门车门中心距：4600司机室前端设紧急疏散门，宽度860,车辆,列车重量转向架1750KG车体净重4955KG车辆净重8455KG最大载荷4923KG最大重量13378KG载客数量载客量为每节车厢70-100人运行参数车辆运行速度：50km/h车辆启动加速度：1.0m/s2车辆常用制动平均减速度：1.0m/s2车辆紧急制动平均减速度：6.5m/s2电动机参数每辆车中间有两个转向架，每个转向架有两个直流电动机，电机功率31/38kw,车辆,6、车站到发线有效长度、站台宽度根据客流量大小确定，设置屏蔽门系统。可利用既有建筑物和过街天桥或统筹考虑设计与建设。,路侧车站示意路中车站示意,车站的设置与商业相结合,设测试线一条，检修库线三条，其中一条为贯通线，承担车辆的清洗和解编任务；两条库内检修线，承担车辆的维修任务；一条尽头库线，负责特种车的存放和维护。维修中心设检修车库一座，库内设有车辆横移装置和检修平台等。,7、综合维修基地,根据运行线路里程和网络建设规模应考虑建设车辆维护与检修基地。,8、线路初步设计示例,图5-9区间标准横断面图,图5-10车站标准（路中）布置横断面图,图5-11路侧布置车站方案,空列交通系统是机电一体化的大型运输设备，包括车辆等许多复杂动力设备，制定经济合理、切实可行的维护检修机制和制度，对确保车辆等设备的安全运行、降低运营成本和延长车辆使用寿命有十分重要的意义。建议首先建立空列公交维修基地或综合维修中心，它是空列交通系统车辆及各种设备和设施的维修管理单位。主要承担全线车辆及各项机电设备的日常保养和定期维修，并承担部分技术含量高、安全要求严格的设备的运用管理维护工作。综合基地主要功能是车辆停放及日常保养、按空列车辆的检修周期，定期完成对地铁车辆的计划性修理（包括定修、架修和厂修）；列车救援功能（列车发生事故或中断供电时，能迅速出动救援设备，排除线路故障，恢复行车秩序）；系统维修功能（对空列各系统，包括供电、环控、通信、信号、防灾报警、自动售检票等机电设备和房屋建筑、轨道梁、车站等建筑设施进行维护、保养和检修等）；材料供应功能（空列在运营过程中，所需各种材料、设备器材、备品备件、劳保用品以及其它物资的采购、储存、保管和供应工作）；技术培训功能（负责对各系统的工人和技术人员进行技术培训）。,6、系统维护、保养及紧急逃生,我们认为，部分设备维修可以外协，实现空列交通社会化维护是将空列系统部分通用的固定设备承包给专业维修公司或制造厂进行维修和保养。这样做可以保障维修质量，减少空列系统有关这部分的投资，也是发挥地区工业发达的优势，拉动当地经济发展。例如将供电设备检修工作分解，充分依靠本市机电工业及其它行业的社会力量，合理利用资源，完成部分空列供电设备检修工作，则既有利于社会，也可使空列运营轻装上阵，降低成本。,整个维修基地主要由检修组合车库、停车棚、基地综合楼等组成。检修组合车库，由厂架修线、转向架检修等车间、临修线、分解线、季检列检库及通信、信号、供电、房建、工务等维修车间组成。另设办公、乘务员公寓、食堂、浴室、培训中心、生产办公房屋等。相对于地铁而言，空列系统维修量极小。,关于紧急逃生：H-Bahn空中列车参照德国现行轨道交通安全管理规定和悬挂式轨道列车安全救援规程，制定了相应了紧急救援措施和章程原则。安全及逃生措施可分安全设计、留车逃生、落地逃生三方面。,1、安全设计方面安全设计考虑以下几点：（1）以非燃性材料建造车体以防失火；（2）装置多套供电系统以防断电；（3）驱动轮及导轮均附备胎以防爆裂；（4）车内与控制中心间设有电话联络；（5）车门无法由乘客随意打开以保证安全。,2、留车逃生（Stay-in-CarEvacuation）H-Bahn的站距一般在500米至1公里之间。列车若于站间路段行驶发生异常状况，则由随车人员手动操作以使列车继续运行，在12分钟内到达下一车站，而让旅客下车疏散。若列车于站间路段发生故障而无法开动，则可使用下列方式之一逃生：,（1）派遣救援列车前往故障地点，两列车（故障与救援）前后相连接后，故障列车乘客经由端门疏散到救援列车，并由救援列车载至车站；（2）在双线路段，救援列车可开往故障列车旁，对齐车门后平行停放，再于两列车车门之间置放踏板，以使乘客横跨到救援列车后载离。,3、落地逃生主要是运用类似大楼失火逃生方法，在列车值乘人员的指挥和协助下，由乘客利用绳索或帆布滑道由车厢直接降到地面，或运用救火车的云梯将乘客转载到地面。,二、运输能力测算,1.1按城市轨道交通每小时30对能力计算1、根据城市轨道交通建设标准和地铁设计规范规定，车辆定员为车辆内部面积减去坐席面积后，剩余面积按每平米站立6人计算。本系统车辆内部尺寸为8.232(长)2.244(宽)=18.4726坐席为16个，占用面积为：160.40.56=3.584驾驶台及电控柜面积：2剩余面积：18.4726-3.584=14.89（无驾驶台）；12.89（有驾驶台）站立定员为：14.896=89人（无驾驶台）；12.896=77人（有驾驶台）每辆车定员为：89+16=105人（无驾驶台）；77+16=93人（有驾驶台）每列车理论定员：1052+932=396人按城市轨道交通每小时30对能力计算，其单向高端面能力为：39630=11880人次/小时,1、关于运输能力问题分析,2、按较高标准5人/平方米计算：每辆车定员为：16+14.895=90人（无驾驶台）16+12.895=80人（有驾驶台）每列车定员为：902+802=340人按城市轨道交通每小时30对能力计算，其单向高端面能力为：34030=10200人次/小时3、按高标准4人/平方米计算：每辆车定员为：16+14.894=75人（无驾驶台）16+12.894=68人（有驾驶台）每列车定员为：752+682=286人按城市轨道交通每小时30对能力计算，其单向高端面能力为：28630=8580人次/小时,1.2发车间隔问题本系统最高运行速度为50km/h，其速度风险远低于地铁系统的80km/h，列车编组4辆的长度为36.8m，不足地铁B型车2辆编组长度，且为胶轮系统，其制动性能、制动距离远低于地铁的钢轮钢轨系统，因此，发车间隔可以缩短。1、采用90s发车间隔站间平均速度按40km/h计算，两列车间隔距离大约为1000m，完全能保证安全运行。其运输能力为：按6人/平方米计算：39640=15840人次/小时按5人/平方米计算：34040=13600人次/小时按4人/平方米计算：28640=11440人次/小时2、采用72s发车间隔站间平均速度按40km/h计算，两列车间隔距离大约为800m，完全能保证安全运行。其运输能力为：按6人/平方米计算：39650=19800人次/小时按5人/平方米计算：34050=17000人次/小时按4人/平方米计算：28650=14300人次/小时鉴于发车间隔太小需要大量增加配车数量，导致车辆段规模增加，且运营组织难度相对较大，建议初期采用2分钟发车间隔，近、远期根据客流情况调整，最小发车间隔采用90s为宜。,综上所述，本系统如按一列车4辆编组，其载客量达到300人以上，采用适当的最小追踪间隔（平均停站时间按25-30秒考虑），高峰小时输送能力可达15000人是完全有保证的。,2、关于系统运输能力结论,三、部分轨道交通制式指标一览表,与其它轨道交通方式比较,与其它路面交通方式比较,四、空中轨道列车效益简析,H-Bahn空中列车项目效益可分为经济效益和社会效益。经济效益主要包括空中列车公交运营的票务收入和公交站台的各种商业、服务和广告收入。社会效益分为直接效益和间接效益。其中，直接效益主要包括以下几个方面：促进交通畅通，方便市民出行，节约乘客时间，提高城市居民生活质量，实现宜居和畅通。,减少交通事故、增强安全性。节约能源，减少城市环境污染。增加就业机会，空列交通项目本身和上、下游行业的发展将为社会剩余劳动力提供大量的就业机遇等。总体来说，空中列车城市公交系统的直接社会效益是城市公交企业对社会直接的、比较直观的效益概括。,环保的预期效果：按照10万人每年少乘坐私家车或出租车10次，每次乘车距离10公里计算，则居民乘坐空中列车出行可节约燃油710吨(折合标煤1044吨)，减排二氧化碳2602吨。按照未来城市少购置1000辆出租车，每辆车年行驶5万公里，每百公里油耗10升计算，则推广使用空中列车每年可节约燃油3550吨(折合标煤5222吨)，减排二氧化碳1.3万吨。以上两项合计可节约燃油4260吨（折合标煤6266吨），减排二氧化碳1.56万吨。注释1间接效益（即外部效益）主要包括沿线不动产增值效益，节约城市土地效益，改善城市布局，美化城市景观，带动沿线地面、空间和其他经济项目成片开发的效益。H-Bahn空中列车的使用年限可达五十年，甚至百年以上。因此，空列公共交通产品的生命周期远长于一般产品，空列公共交通运营的时间越长，客流量越大，收益就越大，体现了收益长期化的特点。,注释1按热值换算，一吨汽油相当于1.471吨标准煤；节约一千克标准煤相当于减排2.493千克二氧化碳；,五、项目建设审批程序,现在全国各省市均在热火朝天的申报地铁、轻轨项目，但审批难度非常大，持续时间漫长（一般4-5年左右）。国家对地铁和轻轨的审批有硬性的要求和条件。当前，国家对空中列车的审批尚无明文规定。根据咨询，专家普遍认为，根据现行政策，本项目的审批可以参照公交BRT的审批程序，作为市内公共交通系统，可由本市、本地区行政许可部门立项审批。,主要程序：,六、附件：H-Bahn空中轨道列车得到交通方面专家关心和支持,中国工程院院士王梦恕：“采用空中轨道交通系统”,中国工程院院士王梦恕：“采用空中轨道交通系统”,中国工程院院士王梦恕：“采用空中轨道交通系统”,集团总裁陈长桂王梦恕院士（右）,王院士（左一）指导工作,中国工程院院士刘友梅主持车辆研发,我国著名电力机车专家、中国工程院院士、南车株洲电力机车有限公司专家委员会主任刘友梅主持H-Bahn车辆的研发工作。,集团总裁陈长桂刘友梅院士（前排右三）,结束语,H-Bahn空中轨道公共交通系统，是一种经济、快捷、安全、环保的新型交通系统。其不仅可以应用于交通运输系统，也可以广泛应用于观光旅游，能够提升区域土地资源，带动当地相关上下游相关产业的经济发展。国际空列集团愿意与您携手，在推动城市公共交通发展的同时，与地方产业优势结合，实现资源配置的本地化、产业化、科学化，为地区经济的发展贡献力量。我们真心希望您对空中轨道公共交通系统做进一步的了解，并热情欢迎您到德国实地考察，我们将竭诚提供全方位、全过程的合作与服务。国际空列集团,谢谢！,关于国际空列集团,国际空列集团由德国H-Bahn公司牵头组成，拥有由西门子公司设计制造的H-Bahn空轨在中国及亚太地区生产制造的全部权利，以及在中国的专利权。国际空列集团在中国上海设立管理中心和营销总部，在中国天津建立设备制造基地和项目技术服务中心。同时，在荷兰、德国、美国等设有分支机构。为全面引进H-Bahn空中轨道列车系统，国际空列集团与铁道第三勘察计院有限公司、中国南车株洲电力机车有限公司、中国中铁宝桥集团三家国内轨道交通行业的一流企业组成了联合体。其宗旨为致力于将先进的空中轨道列车技术引进中国，组织实施项目管理，共同生产制造空中轨道交通系统装备与部件及提供运营服务。,关于联合体,铁道第三勘察设计院有限公司（简称“铁三院”），成立于1953年，是以铁路、城市轨道交通、公路等工程勘察、测绘、咨询、设计、监理、工程总承包等业务为主的大型综