中铁四院集团新型轨道交通设计研究院有限公司江苏省苏州市215009
摘要：旅游观光轨道交通具有系统性、安全性、舒适性、环保性、易达性、丰富性和延展性等特点，通常被作为一种高品质交通方式和特色旅游产品，并备受关注。针对山区旅游景区，沿线往往山峦叠嶂、河谷深切，不良地质多发。鉴于此，首先，对国内外山区旅游轨道案例进行了调研，并将传统与新型轨道交通制式归类，筛选认为米轨、云巴、悬挂式单轨、跨座式单轨4种制式适用山区旅游线；其次，从车辆制式系统属性中车辆性能、旅行速度、系统能力及运营组织、技术成熟度及国内设备供应情况、日常维护工作内容、检修工作量及难度、动力牵引方式共6个方面，对4种备选制式的适应性进行了比较分析，并得到了综合适应性最优的车辆制式；最后，还指出了还存在诸如国内标准、地方产业、立项报批等影响车辆选型的潜在问题，可为我国山区旅游轨道发展建设提供参考。
关键词：山区旅游观光轨道；车辆选型；适应性分析；潜在问题
StudyonrailwaysystemcomparisonofTouristrailtransit
Jiexiaofeng
（New-typerailtransitdesignandresearchinstituteofChinarailwaySiyuansurveyanddesigngroupCo.，Ltd.，SuzhouChina，215009）
Abstract：Touristrailtransithasbeenaworkfocusoftheministryoftourism.Asameansoftransportationandtourismproducts，railtransithasmanyadvantages，suchassystematic，safety，comfortandetc.Withitsdramaticmountains，lushforestsandwindyclimate，Mountainscenicareasisdifficulttoconstruction.Giventhosesituation，firstly，wesurveyedmanysuccessfulcasesofdomesticandforeigntourismorbit；Then，oninvestigationofsystemproperties，suchasvehicleperformance，travellingspeed，systemcapabilityandoperationorganizationandetc.wemadeacomparativeanalysisoftheadaptabilityofthemountaintourismorbit.Finally，wealsopointedoutthattherearesomepotentialproblemsaffectingvehicleselection，suchasdomesticstandards，localindustries，projectapprovalandapproval.Theresultcanprovideareferenceforsimilarsituations.
Keywords：Touristrailtransit；railwaysystemcomparison；analysisofadaptability；potentialproblems.
1山区旅游观光轨道制式调研
基于国内外旅游观光轨道案例调研及资料查阅[1.2]，旅游轨道一般具有以下特点：1.作为独立的轨道交通系统，采取独立的运营管理模式；2.具有票价自主定价权，可根据实际运营情况和旅客经济能力合理定价，更有利于项目运营可持续；3.客流存在明显的潮汐出行特征，早中晚高峰明显，并且淡旺季客流差异较大，运输组织需在系统能力范围内尽可能地适应不同时间段的客流变化规律，满足游客出行需求，保证一定的服务频率，为游客进出景区及欣赏沿线风景提供便捷的服务。
目前，除了米轨、齿轨等传统制式[3.5]，新型轨道交通[6.8]也逐渐运用于旅游线，如跨座式单轨、悬挂式单轨、云巴等。依据《城市公共交通分类标准》CJJ/T114-2007以及列车驱动方式，可归类如下：轮轨系统制式（窄轨铁路、有轨电车等）、自动导轨系统制式（APM、云巴等）、悬挂式单轨（空中快车、空铁、空轨等）以及跨座式单轨。结合类似项目经验，初步筛选适用于山区的制式有：米轨（以云南建水米轨[3]为代表）、云巴（新型轨道交通）、悬挂式单轨（以日本江之岛线[9]为代表）、跨座式单轨（以重庆跨座式单轨[10]为代表）。
2不同制式适应性比较分析
车辆制式系统属性是轨道制式比选研究的基本出发点，以下从车辆性能、旅行速度、系统能力及运营组织、技术成熟度及国内设备供应情况、日常维护工作内容和检修工作量及难度、动力牵引方式共6个方面，对山区旅游观光轨道适应性进行了比较分析。
1）车辆性能对环境的适应性
车辆运行需要依靠粘着力，坡度过大时，容易诱发轮轨接触面滑动，产生危险。因而线路需要攀爬到一定高度而粘着力无法满足要求时，必须通过延长轨道线路的长度来实现，但线路的延长受较多因素的限制，且一定程度上会增加工程投资，增加车辆走行距离和运行时间。米轨车辆限制坡度不宜超过40‰，云巴、悬挂式单轨车辆限制坡度不宜超过80‰、跨座式单轨车辆限制坡度不宜超过60‰，后三者对山区地形地貌适应性更好。
冰雪气候下，米轨、云巴、跨座式单轨因钢轨（导向梁）与钢轮（橡胶轮胎）接触面裸露于恶劣气象之下，将严重影响列车运营安全，致使列车停运。悬挂式单轨轮胎包裹于导向梁内，受冰雪气象影响小，可开行冬季雪景专列。大风气候下，参照国内铁路和城市轨道交通运营安全预案，在8级风力下将采取限速运行或停运措施，在10级风力必须停运。鉴于米轨、云巴等4种制式均可抗九级风，对于风力影响差别不大。
2）旅行速度的适应性
根据国内外轨道交通实际运营情况及相关研究资料表明：米轨最高运行速度可达120~160km/h，云巴最高运行速度一般为80km/h，悬挂式单轨最高运行速度为80km/h，目前中车四方车辆已能够满足最高运行速度70~80km/h，跨座式单轨最高运行速度一般为80km/h，
各制式由于均采用独立路权，平均旅行速度不低于30km/h，都能较好的适应山区旅游观光需求。从牵引计算模拟结果来看，各制式旅行速度基本相当，跨座式单轨稍快，悬挂式单轨次之，云巴第三，米轨相对最慢，但总体相差不大。
3）系统能力及运营组织的适应性
参照湖北省某山区旅游观光线案例，该项目近、远期旺季单向高峰小时最大断面客流量分别为1049人次/小时、1484人次/小时。米轨、云巴、悬挂式单轨、跨座式单轨在不同编组方案下，系统能力均能满足要求。其中，米轨因采用单线运行，列车编组达到6辆，相对于云巴（4辆）、悬挂式单轨（4辆）、跨座式单轨（2辆）灵活性差；在运用车数量上，云巴（174辆）远高于悬挂式单轨（95辆）和跨座式（123辆），后期运营组织更加复杂，应对突发情况也缺乏一定的富余能力，适应性最好（见表1）。
表1湖北省某山区旅游线近、远期各制式编组及系统能力表（旺季）
4）技术成熟度及国内设备供应情况
①技术成熟度
米轨、跨座式单轨在国内有已运营的山区线路，国内有车辆厂家提供设备及后期维保，技术成熟度较好；云巴、悬挂式单轨在国内没有运营线路（仅有试验线），可供参考的设计规范和设计标准以地方、企业级别为主，但悬挂式单轨在日本江之岛线（局部为山区线）已安全运营多年，技术也很成熟。此外，国内车辆生产厂家对米轨、云巴、悬挂式单轨、跨座式单轨均具有独立研发、生产能力，国内供货数量及后期采购、维护等情况基本一致。对不同制式技术成熟度及国内设备供应情况调研可知，米轨、悬挂式单轨、跨座式有山区线路成熟运用，适应性较好。
②设备供应
米轨车辆具备自主设计、生产能力，生产运用维护全生命周期技术成熟。中车株机厂生产的出口马来西亚米轨动车组“南洋之星”最高运行速度为120km/h，已投入使用多年，技术成熟；北车天津轨道装备有限公司生产的出口阿根廷的内燃米轨动车组最高运行速度为100km/h。
云巴是比亚迪根据胶轮自动导轨系统简化而成的一种新制式。比亚迪云巴目前尚无实际运营的线路，但在深圳总部已建成一条三公里的云巴试验线，模拟云巴在城市里的运行，试验线高4.5m，双线投影地面宽度4.6m，基础占地面积小。比亚迪公司介绍云巴的国产化率为90%。
悬挂式单轨在我国四方、浦镇、株机等几家主机厂均有研究及样车，其中铺镇中唐、四方厂内设有悬挂式单轨的试验线。中唐空铁集团有限公司与中车南京浦镇车辆有限公司共同研制了我国自主知识产权的新能源（车载储能）悬挂式单轨；中车青岛四方股份公司研发的高速悬挂式单轨列车已下线，目前进入型式试验和试运行阶段。
跨座式单轨在国内北车长客通过与日立公司合作，已具备独立生产跨座式单轨车辆能力；南车浦镇与庞巴迪合作，拟依托芜湖单轨项目在芜湖建立生产基地。
5）日常维护工作内容、检修工作量及难度
山区旅游线往往通过分析旅客经济能力合理定价，严格控制工程投资更有利于项目运营可持续运营。参照湖北省某山区旅游观光线案例，米轨路基段与标准规矩铁路一致，可采用有砟轨道降低投资，不在赘述，根据材料性能、施工、检修确定了备选制式主要构件材料方案（见表2）。
针对各制式桥梁上部结构、下部结构主要构件方案，其日常维护和检修工作内容如下：1.对于混凝土结构，日常维护中需重点检查构件表面有无裂缝、蜂窝、麻面、孔洞、露筋、剥落、游离石灰、缝隙夹层等现象；2.对于预应力混凝土梁，日常维护中除混凝土结构所含检查内容以外，还需重点关注梁顶、底板及腹板、锯齿块等部位。当出现裂缝时，应加强观测，查明原因并进行处理或加固。3.对于钢结构构件，日常维护需重点关注耐久性、疲劳开裂问题。检查时应特别注意下列部分是否有裂缝产生。
根据经验，山区轨道交通桥梁的检修和维护工作量少于路基区段。如米轨存在路基沉降、边坡防护等需长期监测、检测的工作，相对于云巴、悬挂式单轨、跨座式单轨制式维护工作量更大。云巴、悬挂式单轨、跨座式单轨基础设施主要是轨道梁和桥墩，因材料类型相似，日常养护维修作业内容相近，差别不大。
技术成熟制式车辆检修维护工作量少于不成熟制式车辆，米轨相关修程及检修设备可借鉴标准轨距，其车辆轮对寿命长，修程修制已通过数十年运用检验及不断优化，检修设备智能化程度高，也不需要考虑废弃轮胎的处理。云巴检修设备可借鉴跨座式单轨，在国内已经有成熟的检修设备，悬挂式单轨检修设备则部分尚待研发或引进。云巴、悬挂式单轨、跨座式单轨的修程修制、检修停修时间、换轮周期等情况基本相同（见表3）。
综合对山区线路区间、车辆段场日常维护工作内容、工作量及难度等适应性分析，云巴、悬挂式单轨、跨座式单轨在山区环境维护工作量小，适应性更好。
6）动力牵引方式的适应性
米轨可利用机车动力牵引车辆运行，动力牵引方式包括蒸汽机车、内燃机车和电力机车。其中，蒸汽机车、内燃机车对沿线适用性较好。悬挂式单轨、跨座式单轨可采用接触轨供电，专用回流轨回流的供电方式。该供电方式标称电压一般为DC750V或DC1500V，技术比较成熟，供电可靠性高。但该供电方式需要沿全线架设接触轨和回流轨，一般情况下供电系统投资、运营工作量相对较大。云巴、悬挂式单轨可采用车载储能供电方式。车载储能装置主要采用超级电容或锂电池作为储能元件，由于山区线路往往站间距设置较大、且存在长大坡度，对储能元件的性能、续航能力及可靠性有着很高的要求，尤其是车载储能单元的续航能力，需结合供电系统的各种运行方式进行详细的核算。且由于车载储能单元在运营一定年数后需废弃，还存在储能单元废弃回收的问题。
山区旅游观光轨道沿线一般地势起伏、峡谷沟壑丛生，线路条件十分复杂，动力牵引方式的选择应优先考虑安全性和可靠性。但沿线也缺乏外部电源接入条件，全线敷设供电轨投资较大，如可以灵活采用接触轨或车载储能供电方式，对项目环境有更强的适应能力。综上所述，米轨可采用蒸汽机车、内燃机车，悬挂式单轨供电制式可采用接触轨供电及车载储能供电，二者适应性较好。
3综合比较分析
在车辆制式系统属性适应性比较分析中，悬挂式单轨车辆性能（如爬坡能力、转弯半径、冰雪影响等）对本项目适应性最好；4种制式车辆均能满足旅游线路30km/h的速度目标值要求，适应性基本相当；4种制式系统能力均能满足一般旅游线路高峰小时最大断面客流量，但悬挂式单轨、跨座式单轨运用车数量少，运营组织更加灵活简单；4种制式车辆能够实现国内设备供应，但仅米轨、悬挂式单轨、跨座式单轨在国内外有已通车运营的山区线路；以桥梁工程为主的云巴、悬挂式单轨、跨座式单轨在山区环境总体维护工作量小，且制式之间相差不大；米轨、悬挂式单轨的动力牵引方式更符合山区旅游轨道线路平纵条件复杂、外部电源接入条件差等恶劣工况。综合分析，悬挂式单轨制式在系统属性方面综合适应性最优，云巴、跨座式单轨次之，米轨较差。此外，作为旅游线路，观光效果同样以悬挂式单轨较优。（见表4）
表2不同制式桥梁构件主材选择表
4车辆选型中的潜在问题
山区旅游观光铁路既是一种新型的旅游交通方式，也是景区旅游产品与旅游线路。虽然类似工程在国外特别是在欧洲旅游景区应用较多[11]，技术成熟，但在国内尚属空白。因此，在设计过程中也存在诸多问题亟待解决：
1）米轨、云巴、悬挂式单轨等主要制式在我国均属先行先试，尚无适用的设计规范和设计标准，也无成熟的运用实例，多项技术参数也不明确。在此条件下，建议在项目的逐步推进过程中对车辆基本技术参数、运行性能参数、检修关键技术及限界设计研究进行不断尝试、探索和创新，检验其正确性、合理性、合规性。
2）如地方具有当地设备供货商，对于后期采购数量、维护等方面更加方便快捷、稳定可靠，而且可以利用制造商的设备进行车辆养护、检修，能够有效降低车辆段用地及设备规模，旅游观光轨道项目亦可以支持相关产业发展，并为其打造宣传名片，实现共赢发展。建议地方与主要制式车辆制造商进行产业引进洽谈。
3）制式的选择可以是全线采用统一制式，并有利于运营维修。推荐的悬挂式单轨能适应山区起伏地形、冰雪环境、运营组织简单灵活、技术和厂商供应成熟、动力牵引多样可靠、工程建设与旅游体验符合河涧、峡谷等要求。但考虑不同区段服务功能差异、城区线路存在报批风险[12]等，建议也可对组合制式模式进行探讨。
5结论
基于国内外旅游轨道运营案例调研，筛选了4种适用于山区旅游线路的车辆制式，并对各制式车辆的系统属性进行了适应性分析，叙述了其他潜在因素的影响，具体结论如下：
1）归纳了旅游观光轨道的3项特点，梳理了传统轨道制式和新型轨道交通对于山区旅游线的应用，并依据《城市公共交通分类标准》将其归类为轮轨系统、自动导轨系统、悬挂式单轨以及跨座式单轨。初步筛选适用于山区的制式有：米轨、云巴、悬挂式单轨、跨座式单轨。
2）从车辆制式系统属性中车辆性能、旅行速度、系统能力及运营组织、技术成熟度及国内设备供应情况、日常维护工作内容和检修工作量及难度、动力牵引方式共6个方面，对山区旅游观光轨道适应性进行了比较分析，综合分析悬挂式单轨对于山区旅游线适用性相对较好。
3）山区旅游观光铁路在国内尚属空白，在设计过程中也存在诸多问题亟待解决。车辆选型中除了车辆制式系统属性比较，还存在国内部分制式设计规范和设计标准滞后、地方相关产业发展的支持，组合制式在同一线路中应用情况等，需在后续研究中进一步探讨。
参考文献：
[1]田沃.旅游轨道交通票务系统研究[J].工程建设与设计，2018（8）：267-268.
[2]刘广武，连义平.旅游轨道技术及服务标准探讨[J].西部交通科技，2017（8）：94-98.
[3]白月廷.中国仍在运营的最古老的米轨铁路-滇越铁路[J].世界轨道交通，2005（01）：64-65.
[4]冯帅.对齿轨铁路在旅游观光铁路上的适用性分析[J].交通企业管理，2015（1）：66-68.
[5]戴建龙.环长白山旅游产业开行观光小火车可行性及主要技术特征探讨[J].铁道建筑技术，2013（1）：1-3.
[6]曾晨.基于旅游线的悬挂式单轨车设计研究——以雅安市旅游线为例[D].西南交通大学.2017.
[7]王治颖，李芾，牛悦丞，等.跨座式单轨车的发展及其应用前景[J].电力机车与城轨车辆，2018（4）：8-13.
[8]毛励良，杨珂.北京城市轨道交通西郊线系统制式选型研究[J].都市快轨交通，2010（5）：8-12.
[9]李定南.国内外悬挂式单轨列车的发展与展望[J].国外铁道车辆，2017（3）：1-4，45.
[10]仲建华.跨座式单轨交通在我国的应用和创新[J].都市快轨交通，2014（2）：20-26.
[11]接小峰，贺捷，赵春光等.丽水全域旅游轨道机会研究[R].苏州：中铁四院集团新型轨道交通设计研究院有限公司，2018：48-56.
[12]接小峰.国家全域旅游示范区旅游轨道发展探讨[J].铁道建筑技术，2019（1）：