本書是重慶跨座式單軌運(yùn)營十多年來，對單軌交通車輛知識積累的一個系統(tǒng)總結(jié)。作為跨座式單軌交通核心的車輛，是由轉(zhuǎn)向架騎跨在軌道梁上的，車體支撐在轉(zhuǎn)向架的空氣彈簧上從而實(shí)現(xiàn)整個車輛在軌道梁上行走的系統(tǒng)。跨座式單軌交通車輛涉及機(jī)械、計算機(jī)、電路、控制、材料等多領(lǐng)域，在本書中都做了比較詳細(xì)的介紹。亦對該交通系統(tǒng)的設(shè)備做了介紹。
隨著我國城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人口的集中，城市交通問題越來越突出，交通擁堵嚴(yán)重影響了城市經(jīng)濟(jì)和社會活動的正常秩序和居民的出行，還帶來了環(huán)境污染、能源浪費(fèi)等諸多問題。城市軌道交通具有運(yùn)量大、速度快、安全準(zhǔn)時、乘坐舒適、節(jié)約能源、能有效緩解地面交通擁擠以及有利于環(huán)境保護(hù)等多方面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)勢，因此，世界上許多國家的大城市紛紛開始采用立體化的、快速的城市軌道交通來解決日益惡化的城市交通擁堵問題。
跨座式單軌交通作為城市軌道交通的一種形式，其最大特點(diǎn)是車體比承載軌道要寬�？缱絾诬壗煌ㄏ到y(tǒng)以其自身的特殊適應(yīng)性成為中小城市、海濱城市和山地城市軌道交通的首選形式，具有對復(fù)雜起伏的地形有較強(qiáng)的適應(yīng)性、土地占用量小、運(yùn)輸量適中、噪聲小、造價低等優(yōu)點(diǎn)。目前，中國、日本、美國、英國、加拿大、德國、俄羅斯、澳大利亞、馬來西亞、韓國等11個國家已建成跨座式單軌交通線路，我國是在重慶市建成了2條跨座式單軌交通線路。
作為跨座式單軌交通核心的車輛，是由轉(zhuǎn)向架騎跨在軌道梁上，車體支撐在轉(zhuǎn)向架的空氣彈簧上從而實(shí)現(xiàn)整個車輛在軌道梁上的行走�？缱絾诬壾囕v涉及機(jī)械、計算機(jī)、電子、控制、材料等多領(lǐng)域，在跨座式單軌交通系統(tǒng)設(shè)備中占據(jù)重要地位。
本書是對重慶跨座式單軌交通運(yùn)營十多年來的一個系統(tǒng)總結(jié)，可作為城市軌道交通高等院校的專業(yè)教材，也適合作為其他相關(guān)專業(yè)的選修課程教材，還可以作為職業(yè)院校、培訓(xùn)學(xué)校相關(guān)專業(yè)的教學(xué)用書；本書也可作為運(yùn)營管理人員、專業(yè)技術(shù)人員的參考資料。
由于寫作時間倉促及作者理論水平所限，書中難免有疏漏及不當(dāng)之處，望廣大讀者批評指正。
編寫組
2016年2月
第1章 緒 論 1
1.1 單軌交通概述 1
1.2 單軌交通的發(fā)展歷程 7
1.3 重慶跨座式單軌交通 11
第2章 跨座式單軌車輛概述 21
2.1 跨座式單軌車輛的特點(diǎn)、組成和主要技術(shù)參數(shù) 21
2.2 跨座式單軌車輛的編組形式、總體布置和標(biāo)識的定義 24
2.3 跨座式單軌車輛限界 31
2.4 跨座式單軌車輛牽引計算 34
2.5 跨座式單軌車輛載荷力學(xué)模型及計算 42
第3章 跨座式單軌車輛車體及轉(zhuǎn)向架 49
3.1 跨座式單軌車輛車體 49
3.2 跨座式單軌車輛車鉤及緩沖裝置 58
3.3 跨座式單軌車輛轉(zhuǎn)向架 62
3.4 跨座式單軌車輛車體及轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)檢修與維護(hù) 70
3.5 跨座式單軌車輛車體及轉(zhuǎn)向架的故障處理 72
第4章 跨座式單軌車輛牽引系統(tǒng) 75
4.1 牽引系統(tǒng)概述 75
4.2 跨座式單軌車輛牽引系統(tǒng)的主要部件 79
4.3 跨座式單軌車輛牽引系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理和主要技術(shù)參數(shù) 86
4.4 跨座式單軌車輛牽引系統(tǒng)故障處理與維護(hù) 91
4.5 跨座式單軌車輛牽引系統(tǒng)的故障處理 101
第5章 跨座式單軌車輛制動系統(tǒng) 106
5.1 制動系統(tǒng)概述 106
5.2 跨座式單軌車輛空氣制動系統(tǒng)的組成及原理 113
5.3 跨座式單軌車輛電制動系統(tǒng)的組成及原理 127
5.4 跨座式單軌車輛制動系統(tǒng)檢修與維護(hù) 130
5.5 跨座式單軌車輛制動系統(tǒng)的故障處理 135
第6章 跨座式單軌車輛輔助電源系統(tǒng) 141
6.1 輔助電源系統(tǒng)概述 141
6.2 輔助逆變器 148
6.3 蓄電池充電器及蓄電池 156
6.4 跨座式單軌車輛輔助電源系統(tǒng)檢修與維護(hù) 161
6.5 跨座式單軌車輛輔助電源系統(tǒng)的故障處理 167
第7章 跨座式單軌車輛廣播系統(tǒng) 176
7.1 跨座式單軌車輛廣播系統(tǒng)概述 176
7.2 跨座式單軌車輛廣播系統(tǒng)的構(gòu)成及原理 179
7.3 跨座式單軌車輛廣播系統(tǒng)檢修與維護(hù) 186
7.4 跨座式單軌車輛廣播系統(tǒng)的故障處理 187
第8章 跨座式單軌車輛車門 192
8.1 跨座式單軌車輛車門概述 192
8.2 電動內(nèi)藏車門的結(jié)構(gòu)組成及功能原理 196
8.3 電控氣動內(nèi)藏車門的結(jié)構(gòu)組成及功能原理 203
8.4 門機(jī)系統(tǒng)檢修及維護(hù) 213
8.5 門機(jī)系統(tǒng)的故障處理 216
第9章 跨座式單軌車輛空調(diào)系統(tǒng) 224
9.1 跨座式單軌車輛空調(diào)系統(tǒng)概述 224
9.2 跨座式單軌車輛空調(diào)系統(tǒng)的組成及工作原理 226
9.3 跨座式單軌車輛空調(diào)系統(tǒng)檢修及維護(hù) 233
9.4 跨座式單軌車輛空調(diào)系統(tǒng)的故障處理 238
第10章 跨座式單軌車輛網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 243
10.1 跨座式單軌車輛列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)概述 243
10.2 跨座式單軌車輛網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的CAN總線標(biāo)準(zhǔn) 244
10.3 跨座式單軌車輛列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的應(yīng)用 249
參 考 文 獻(xiàn) 259
2.1.1跨座式單軌車輛的特點(diǎn)
作為一種特殊的城市軌道交通模式，與普通城軌交通相比，跨座式單軌交通有著一定的特殊性，這種特殊性主要體現(xiàn)在線路和車輛系統(tǒng)上。
跨座式單軌交通線路上的特殊性主要體現(xiàn)在軌道梁和道岔上�？缱絾诬壗煌ǖ能壍懒翰粌H是承重的橋梁結(jié)構(gòu)，約束列車行駛的軌道，同時也是牽引電網(wǎng)，信號系統(tǒng)等設(shè)備的載體，是集多種功能為一體、高精度的建筑結(jié)構(gòu)；跨座式單軌道岔是集導(dǎo)向和承重與一體的結(jié)構(gòu)，由可移動的鋼制軌道梁、機(jī)電控制系統(tǒng)、梁上供電、信號設(shè)施等集成。
跨座式單軌車輛一般為４輛、６輛或８輛編組，兩頭設(shè)司機(jī)室。車體采用鋁合金大斷面擠壓型材及板材制造，可以有效減輕車輛自重。采用防火性能好的材料制造座椅、地板等。為降低車內(nèi)噪聲，并保持車內(nèi)溫度，在車體四周增加隔熱隔聲材料，在轉(zhuǎn)向架周圍車體下部的裙板上設(shè)置隔音壁。列車采用直流供電，牽引系統(tǒng)與普通城軌列車并無較大差異。最能體現(xiàn)單軌車結(jié)構(gòu)的特別之處的設(shè)計為車體的轉(zhuǎn)向架。
跨座式單軌車輛轉(zhuǎn)向架（見圖2-1-1）為無搖枕特殊結(jié)構(gòu)的跨座式2軸轉(zhuǎn)向架，車軸為單懸臂固定在轉(zhuǎn)向架上，每根軸上裝有2條走行輪，該走行輪為充入氮?dú)獾南鹉z輪胎。轉(zhuǎn)向架兩側(cè)上方各有2條導(dǎo)向輪，下方各有1條穩(wěn)定輪，均為充入空氣的橡膠輪胎。
圖2-1-1跨座式單軌車輛轉(zhuǎn)向架
每輛車有2臺轉(zhuǎn)向架，動力轉(zhuǎn)向架的每根軸由２臺交流牽引電機(jī)驅(qū)動，轉(zhuǎn)向架采用中心牽引裝置，采用兩級減速直角齒輪傳動方式，電機(jī)到齒輪箱的聯(lián)軸節(jié)為彈性聯(lián)軸節(jié)，齒輪采用飛濺潤滑方式，基礎(chǔ)制動采用盤形制動。
轉(zhuǎn)向架構(gòu)架由側(cè)梁、橫梁、端梁及導(dǎo)向、穩(wěn)定車輪的支撐架構(gòu)成，構(gòu)架采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)，有足夠的強(qiáng)度和剛度。轉(zhuǎn)向架與車體間的懸掛裝置為空氣彈簧，并裝有橫向減振器，具有良好的動力性能及乘坐舒適度。
由于跨座式單軌車輛的轉(zhuǎn)向架裝有3種輪胎：走行輪、導(dǎo)向輪及穩(wěn)定輪，因此它的走行機(jī)理與傳統(tǒng)的鋼輪-鋼軌系統(tǒng)完全不同�？缱絾诬壾嚥捎米咝休唫鲃�，而導(dǎo)向輪和穩(wěn)定輪則起到緩沖車輛橫向振動，從而達(dá)到導(dǎo)向和穩(wěn)定車體的作用。
2.1.2跨座式單軌車輛的組成
跨座式單軌車輛主要由車體、轉(zhuǎn)向架、牽引系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、輔助供電系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、門機(jī)系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等組成，各系統(tǒng)相輔相成，共同為軌道交通“安全、準(zhǔn)點(diǎn)、快捷、舒適”的運(yùn)營宗旨服務(wù)。
車體坐落在轉(zhuǎn)向架上，除了載客之外，幾乎所有的機(jī)械、電氣、電子等設(shè)備都安裝在車體上部、下部及內(nèi)部，駕駛室也設(shè)置在車體中。車體一般采用整體承載的鋼結(jié)構(gòu)、輕金屬結(jié)構(gòu)或符合材料結(jié)構(gòu)組成。車體本身又包括底架、端墻、側(cè)墻及車頂?shù)炔糠帧?br />
轉(zhuǎn)向架是跨座式單軌車輛最重要的組成部件之一，是支撐車體并負(fù)擔(dān)車輛沿著軌道走行的支持走行裝置，跨座式單軌車輛轉(zhuǎn)向架的構(gòu)造很特殊，轉(zhuǎn)向架為無搖枕結(jié)構(gòu)的跨座式2軸轉(zhuǎn)向架。走行輪、導(dǎo)向輪、穩(wěn)定輪均為橡膠輪胎，走行輪系無內(nèi)胎鋼絲橡膠輪胎，內(nèi)充氮?dú)猓扛S有2條走行輪胎，每臺轉(zhuǎn)向架有2根軸，每輛車共有8條走行輪胎。導(dǎo)向輪、穩(wěn)定輪內(nèi)充壓縮空氣。走行輪泄氣時配用實(shí)心輪胎作為輔助車輪，安裝在轉(zhuǎn)向架的端梁上。
牽引系統(tǒng)采用VVVF逆變器──異步牽引電動機(jī)構(gòu)成的交流電傳動系統(tǒng)。逆變器電路是跨座式單軌車輛牽引系統(tǒng)最關(guān)鍵、最復(fù)雜的部分，是跨座式單軌車輛牽引系統(tǒng)的核心技術(shù)，采用脈沖寬度調(diào)制的變頻變壓技術(shù)（VVVF）。另外，還采用濾波電抗器和充電回路。采用濾波電抗器可以對輸入逆變器的電流進(jìn)行濾波，優(yōu)化電逆變器的電源品質(zhì)；同時，也可以防止逆變器發(fā)生接地故障時，濾波電抗器可以起到穩(wěn)流的作用（濾波電抗器的電流不能突變）。
制動系統(tǒng)一般具有3種制動方式：常用制動、緊急制動和停放制動。常用制動是空氣制動與再生制動混合使用，用于正常運(yùn)行條件下的制動；緊急制動是純空氣制動，為了安全，緊急制動采用常時帶電系統(tǒng)，以達(dá)到故障安全的目的；一般情況下，跨座式單軌車優(yōu)先采用再生制動，再生制動力不足時將補(bǔ)充空氣制動。再生制動由牽引系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，緊急情況下可施加緊急制動。
輔助供電系統(tǒng)是指除為牽引動力系統(tǒng)之外的所有需要使用電力的負(fù)載設(shè)備提供電能的系統(tǒng)，包括輔助供電系統(tǒng)和蓄電池系統(tǒng)。輔助電源系統(tǒng)的主要功能是為列車空調(diào)、通風(fēng)機(jī)、空壓機(jī)、蓄電池充電器及照明等輔助設(shè)備提供供電電源，是城市軌道交通車輛上的一個不可缺少的電氣部分。目前，世界上在城市軌道交通車輛輔助電源系統(tǒng)中大都采用絕緣柵雙極型晶體管IGBT模塊來構(gòu)成。
廣播系統(tǒng)采用先進(jìn)的音頻處理技術(shù)，為乘客提供高質(zhì)量的到站信息，包括目的地顯示、到站提醒、緊急廣播、開關(guān)門提示及播放廣告等廣播和畫面信息顯示，以便使旅客及時了解列車到站信息，方便旅客換乘其他線路，減少旅客下錯站的可能性；在發(fā)生災(zāi)害或其他緊急情況下，進(jìn)行緊急廣播，以指揮旅客疏散，調(diào)度工作人員搶險救災(zāi)，減少意外造成的損失。
門機(jī)系統(tǒng)包括客室車門、司機(jī)室側(cè)門以及司機(jī)室與客室間的通道門。車門在車輛的運(yùn)營中扮演著重要的角色，車門的形式、開關(guān)機(jī)構(gòu)，以及它們的加工制造與控制都直接影響著跨座式單軌車輛的安全運(yùn)營狀況。
空調(diào)系統(tǒng)的作用是使客室的溫度、相對濕度、空氣流動速度及潔凈度（主要指塵埃及二氧化碳含量）保持在規(guī)定的范圍內(nèi)，為乘客創(chuàng)造舒適的乘客環(huán)境。
監(jiān)控系統(tǒng)的主要作用是為乘務(wù)員提供列車運(yùn)行信息和各車輛的主要設(shè)備的工作情況，對車輛狀態(tài)能夠做出迅速而準(zhǔn)確的判斷和處理，從而大大提高了行車的安全可靠性。
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