空中轨道交通主要采用高架轻轨交通、磁浮轨道交通、跨座式单轨交通、悬挂式单轨交通(空铁)等形式。每种交通方式均有各自的特点,空铁与其他高架轨道交通方式在形式上有重大区别:它不是将整个路面抬到空中,而只是将轨道梁通过支柱架设在空中,列车悬挂在轨道梁下方运行。近年来,空铁这种交通制式在中国有了创新研究与发展,引起了广泛关注,逐渐成为一些新建轨道交通项目的重要选择形式之一。
空铁在建造和运营方面的突出优点是:(1)运营安全性高。车辆走行机构始终封闭于箱形轨道梁内部,永远不可能脱轨。列车在空中有专有路权,运行过程中不会与其他物体碰撞,充分保障了系统的运营安全。(2)占地少、适应性强。空铁通过立柱将轨道梁架设于空中,占地少、垂直空间小;空铁线路最大坡度可达 10%、最小曲线半径仅为 30 m,地形适应能力强、最大限度减少了拆迁量。(3)投资小、工期短。每公里建设成本仅为地铁的 1/4~1/6、跨坐式单轨交通的1/2~1/3,成本优势极为明显;轨道梁和立柱采用工厂预制、现场组装,施工简便,建设周期短。(4)噪音低、环境协调性好。空铁运营过程中无废气排放、距离车辆 6.5 m处的运营噪音为 65 dB,大大低于轮轨噪音。(5)运能适中、全天候运行。列车最高运行速度 60~80 km/h,最大运能 1.5万~2万人/小时。列车运行不堵塞、不受天气影响。(6)美观舒适、融于自然。根据当地的自然环境和人文元素,通过对列车外观、轨道涂装、车站建筑个性化设计,可使空铁与环境和谐地融为一体。
中国自 2011 年开始对空铁技术开展理论研究和可行性论证。2016年初,西南交通大学与中唐空铁集团、中车南京浦镇车辆有限公司、中铁第六勘察设计研究院集团有限公司、中铁宝桥集团有限公司、上海富欣智能交通控制有限公司、四川大唐能源投资有限公司等单位建立产学研协作平台,共同研发锂电池驱动的悬挂式单轨交通系统(新能源空铁),并在成都建成了世界首条新能源空铁试验线。试验线全长 1.41 km,2016 年 11 月全线投入试运行。截至目前,已累计试验运行 3 万余公里,积累了大量试验数据,各项关键技术指标均达到了设计要求,标志着中国成为继德国和日本之后第 3个掌握悬挂式空铁技术的国家。2017年 3 月,以刘友梅院士为组长的技术专家组评审认为:新能源空铁属国内外首创,整体技术达到国际先进水平,其中大容量锂电池动力牵引应用技术和空铁列车-轨道梁桥耦合动力分析技术居国际领先水平。2018 年入选中国高等皇家线上官网(中国)有限公司十大科技进展。
新能源空铁不同于德国和日本的高压供电方式,它采用锂电池作为动力,无需修建变电站和牵引变电所,轨道梁内不需要安装供电和受流设备,不仅节省了建设成本,而且沿线不会产生电磁污染,是绿色环保经济的轨道交通新制式。新能源空铁主要适用范围为:大城市的机场、高铁站、地铁交通的接驳线;山地城市或二三线中小城市轨道交通干线;视觉景观要求高的主题公园、旅游景区往返线或景点联络线;大型商务区、开发区、功能场馆内部交通线。
新能源空铁作为一种全新的轨道交通制式,尚处于推广应用初期。目前,四川大邑县晋原至安仁旅游基础设施—空铁项目已开工建设,线路总长 11.2 km,计划于2020年开通运行。此外,柬埔寨金边市、菲律宾马尼拉市、泰国普吉岛等旅游空铁线也在积极推进。新能源空铁的应用前景值得期待。