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    天馬行空般穿梭在重慶都市中的地鐵線路，是我國第一個跨座式單軌交通系統。它是由什么掌控，又是由什么驅使？

　　還記得《瘋狂的石頭》中那從天而降的易拉罐嗎？準確的說，那罐飲料是來自中國第一條跨座式單軌鐵路——重慶地鐵2號線上的一個自由落體。穿梭在重慶這座都市中，抬頭仰望，通貫一體淡灰色并飾以黃綠線的輕軌列車，像一條蛟龍行駛在距離地面5米到12米左右的空中，矯健的身姿跨座在以混凝土制造的軌道上，自由的穿梭于高高聳立在輕軌周圍的建筑之中。舉目向外眺望，江水潺潺，群山爭翠，沿途美景盡收眼底，韻味無窮。

                       

                                    圖1：行駛中的重慶地鐵2號線

　　沒錯，這就是重慶地鐵給人的第一感覺：快速、輕盈、個性。采用跨座式單軌交通系統的重慶軌道交通2、3號線，是中國城市軌道交通領域首次引進跨座式單軌交通系統的重要嘗試和示范性工程。 

    中國首個單軌蛟龍

　　地鐵是解決城市內交通的主要手段，在發達國家，每年城市的軌道交通承擔了城市旅客運輸量的60%至87%。目前，世界約40多個國家和地區的132個城市建成5,000千米地鐵和3000多公里輕軌鐵路，每年運送旅客達260億人次之多。在我國有將近二十個超大城市和特大城市正在建設和籌建自己的軌道交通。國家有關部門已經規定人口在300萬以上、GDP值在1000億以上、年財政收入在100億以上的城市可以修建地鐵。2009年在擴大內需的新政策環境下，未來7年國內將有15個城市、超過1500公里的地鐵投入運營，總投資規模約6000億元――地鐵正在成為最大一筆市政投資。

　　尤其，重慶地鐵可謂是我國軌道交通產業中的一朵奇葩。單軌交通系統是鐵路軌道交通的一種形式，其特點是使用一條軌道，而非傳統軌道交通的兩條平行路軌。這種“空中巴士”與普通輕軌相比，具有爬坡能力強、轉彎半徑小、噪音低、投資少的特點。單軌交通系統的路軌一般以混凝土制造，比普通鋼軌寬很多，車輛比路軌更寬。現代單軌車輛通常使用橡膠輪胎而不是鋼輪，輪胎在路軌的上面及兩旁轉動，推動列車及維持平衡。它更像公共汽車一樣在水泥路上運行，不會發出轟隆隆的響聲，因此噪音很小，低于60分貝，不會干擾市民的生活，能夠起到良好的環保作用；不占用任何土地資源，每條線路寬僅為0.8米，不會遮擋陽光照射到地面，車內采光也不受影響，還可以游覽觀光；爬坡性能比較好，高架單軌每小時的時速能高達80公里。

表1：普通輕軌與單軌地鐵的對比

                     

　　重慶軌道交通線網規劃由“九線一環”共10條線組成。線網布設以主客流方向為主，均通過核心城區或從核心城區出發。9條放射線，可滿足核心城區發展對軌道交通的需求，同時能滿足核心城區與外圍組團交通聯系的需要。軌道交通1、2、3號線為骨干線，在核心城區形成“大”字形線網骨架，3條線總長146 km。根據重慶市目前的經濟實力和相關條件，在建項目適宜采用造價相對低廉的地面高架型式。鑒于“山城”地形條件，軌道線路會有許多陡坡急彎，選用的交通制式性能必須與之相適應，且對城市景觀和環境影響較小。為此，在充分論證的基礎上，重慶市決定首建的2號線采用跨座式單軌交通。

    邁出第一步的艱辛
　　當然領跑于全中國的重慶地鐵，面臨的困難也是前所未有的。當時跨座式單軌交通建設在我國尚屬首次，世界上只有美國、日本、馬來西亞等少數國家擁有高架單軌這種交通工具和生產技術。預制混凝土單軌線路與通常的“鋼軌”線路在施工工藝及其裝備上完全不同，差異極大。特別是三維空間受力的PC軌道梁制造及架設安裝、軌梁一體的道岔和轉轍電控系統、車輛對轉向架輕量化結構的要求，被稱為重慶單軌的三大技術關鍵，也是三大攻堅難題。

　　以最早落成的重慶輕軌2號線為例，東起市區商業中心較場口，西至大渡口區鋼鐵基地新山村，全長19 km（高架16.5 km，地下2.5 km），設18座車站（地下車站3座）。整個線路的縱斷面起伏很大，有10處大于40‰的坡度（其中5處接近50‰），全線30‰以上的坡道長度占線路總長35%。此外，一期工程的綜合造價只有2.47億元/km，全線平均綜合造價約2.3億元/km，僅為我國地鐵造價的1/2～1/3。

表2：重慶跨座式單軌交通系統綜合技術經濟數據統計
         

　　其中，預制預應力鋼筋混凝土軌道梁（簡稱PC軌道梁）是跨座式單軌交通系統中三項關鍵性技術裝備之首，不僅對保障系統安全運行有著至關重要的影響，而且技術復雜、制作難度大。它不僅是承受列車荷載的承重結構，也是車輛走行的軌道，同時又是供電、信號、通信等纜線的載體。梁體內外需預埋或附裝各種功能的纜線及梁體的連接構件，構造相當復雜。為保證行車安全和乘客舒適，軌道梁的制作質量和精度要求都十分高。然而中國人的學習速度和創新速度從來都不輸于人。

                      

                                    圖2：地鐵穿越楊家坪步行街

　　經過10年的風雨無阻、孜孜以求，國內50多家科研、設計、技術開發和企業單位的參與，近千名資深專家和工程技術人員的努力，重慶地鐵終于走完了國產化之路，將成果全部轉化到重慶2號線地鐵工程之中。現在2號線已經建成，1、3號線正在緊張施工中。預計2011年左右，由1、2、3號線組成的“大”字形線網骨架將會落成，運營里程可達70 km，初步緩解核心城區交通擁擠狀況。

　　為解決地鐵2號線現場大跨度（30-40m）軌道梁的需要，重慶市軌道交通總公司采用了“高精度預應力混凝土軌道曲梁現場現澆制造綜合技術”，其大跨度、小半徑軌道梁高精度線性控制技術達到了國際先進水平，建設精度高達3‰，完全滿足高架主體結構的技術指標。此外，長春客車廠通過技術引進，已經基本掌握了單軌車輛的生產技術。除日本進口2列（8輛）樣車外，其余車輛全部由國內生產。這也促使世界的地鐵格局發生根本性的變化，重慶成功跨越了過去的技術壁壘，有實力融入全球性的競爭和角逐。

    BAS和FAS系統的集成

　　現代城市中，地鐵是人流最為密集的公共場所，其單向每小時可運送4萬至6萬人次。在地鐵發展的100多年時間里，每幾年亞洲國家就有一次重大的意外發生。在這鋼筋水泥的迷宮中，機電設備復雜、繁多，而且位置分散，其可靠運行是地鐵安全運營的前提條件。況且能源作為地鐵經營中的重要成本，節能問題直接影響到地鐵經營的效果。把這些機電設備納入統一的BAS系統進行智能化的管理，是保障其可靠、綠色的最有效的方法。

　　BAS系統（Building Automation System），即“環境與設備監控系統”，主要是調節車站的環境參數，為乘客提供一個安全舒適的乘車環境，同時，滿足緊急狀態下的報警、防災等的控制需求，是車站自動化系統中的重要組成部分和核心控制部分。BAS系統主要是監控車站環境下的照明設備、通風空調設備、給排水設備、自動電扶梯設備、防煙防火設備等，并使這些設備自動協調運行。由于地鐵系統規模一般非常的大，采用成熟且可靠的技術可以減少整個系統的風險，提高總體安全性，因此重慶地鐵2、3號線中首選西門子產品作為控制核心，掌控重慶地鐵的BAS“方程式”。并且，重慶單軌嘗試將FAS（防災報警系統）和BAS兩系統在車站級通過WinCC進行集成，創造性的利用成熟技術，在系統整合方面進行創新。這樣便于信息的傳遞和共享，增加系統的實用性，更加滿足運營的需求。

　　例如，重慶輕軌2號線采用西門子公司的PLC-WinCC系統對地下站環控系統進行監控，實現對車站的給排水設備、應急電源、屏蔽門系統等進行監視控制。車站級BAS系統，在兩端各配置了1套西門子的冗余PLC 414H作為車站BAS系統的控制器，選用了ET200M遠程I/O作為BAS系統的現場設備，冗余PLC通過Profibus雙總線與ET200M實現連接。冗余PLC實現車站BAS的總體控制、模式控制。在每個車站另外配置了若干個從控制器，選用的PLC是西門子的S7 313C，主要監控小系統設備和其它如冷水機組、事故照明、普通照明等設備。

             

                             圖3：重慶地鐵OCC控制中心系統與BAS系統架構

　　地鐵線路BAS系統以車站作為基本單位的，即每個車站構成一個相對獨立的控制系統用于監控本車站的相關機電設備，車站BAS主要完成對站內機電設備的點動控制、設備聯動連鎖控制、系統級控制、時間表控制等功能。同時，車站BAS系統自身具有實時監視、操作和報警記錄、定期歸檔和報表等基本功能。此外，站級BAS系統通過全線骨干網絡實現與控制中心（OCC，Operate Control Center）的數據交換，上傳相關監控數據，同時接受控制中心下發的控制指令、時間表、控制全線。防災報警系統（FAS）按中央級與車站級2級監控管理。該系統在全線車站級（含18個車站、控制中心大樓、車輛段）設置。FAS系統除承擔火災報警任務外，還對自動扶梯運行及故障狀態進行監視，對照明系統（高架站）8個回路的開、關進行控制和監視。

                  

                                 圖4：重慶地鐵BAS系統監視畫面

　　車站BAS系統的控制方式主要包括正常運行狀態下的電動控制、時間表控制，兩種控制方式彼此獨立，優先級不同。通常情況下系統按照時間表模式自動運行，當發生火災時，BAS系統自動切換到對應的火災模式運行，相應的火災模式根據FAS發來的相關火災信息進行自動控制。西門子的工程師們在深入全面的了解地鐵內各種機電設備如何工作的前提下，通過自動化系統對這些設備進行科學高效的監控管理，成為了確保地鐵安全的關鍵因素。在發生火災事故或列車阻塞時，地鐵的智能化的環境監控系統能夠及時地獲取事故信息，并且指揮機電設備做出迅速的反應，根據著火點位置或列車阻塞位置自動調度，進行通風排煙，引導人員疏散，極大地提高地鐵運營的智能化和安全性。

　　集成之后的BAS與FAS系統滿足了更高的要求，實現系統間的聯動以提高地鐵運營的安全性，改進了系統之間的協調，提高了應急處理能力，避免發生不必要的操作錯誤，降低了勞動強度。考慮到設備種類繁多，BAS系統采用標準的、開放的Profibus通訊協議，既易于工程化實施，又便于維護。整個系統選用統一的、優化的和無比“扎實”的西門子硬件平臺，維修及維護成本顯著降低。重慶地鐵BAS系統真正做到了集中管理、集中維護、方便擴充，達到了地鐵的運行管理控制決策水平和事故應變能力得以提升這個夢寐以求的高度。

              

                               圖5：重慶地鐵BAS系統中的西門子產品信息

　　在充分競爭、幾乎沒有任何空隙的地鐵市場里，西門子創造了令人吃驚的業績：北京地鐵、上海地鐵、深圳地鐵、廣州地鐵，無一不與西門子“聯姻”。這個業績的支撐點就是全集成自動化TIA——采用西門子的整合產品將系統性能提升到極致。在這個地鐵發展的黃金年代，機遇擺在每個人的面前，但是最后的贏家一定是有使命感，有全球的視野和高度，并為此做好充分準備的企業。

　　著名作家、思想家愛默生說過：“一個人與鄰人相比，若寫得出更好的書，或是布道得更為精彩，或者制作的捕鼠夾更勝一籌，他縱使深居密林之中，世人也會趨之若鶩，踏破門檻。”更何況西門子與重慶地鐵這樣的經典組合呢？