天馬行空般穿梭在重慶都市中的地鐵線(xiàn)路，是我國第一個(gè)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(shuō)，那罐飲料是來(lái)自中國第一條跨座式單軌鐵路——重慶地鐵2號線(xiàn)上的一個(gè)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(xiàn)的輕軌列車(chē)，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?chē)慕ㄖ?。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(wú)窮。

沒(méi)錯，這就是重慶地鐵給人的第一感覺(jué)：快速、輕盈、個(gè)性。采用跨座式單軌交通系統的重慶軌道交通2、3號線(xiàn)，是中國城市軌道交通領(lǐng)域首次引進(jìn)跨座式單軌交通系統的重要嘗試和示范性工程。

中國首個(gè)單軌蛟龍

地鐵是解決城市內交通的主要手段，在發(fā)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(gè)國家和地區的132個(gè)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(gè)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(guān)部門(mén)已經(jīng)規定人口在300萬(wàn)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(huán)境下，未來(lái)7年國內將有15個(gè)城市、超過(guò)1500公里的地鐵投入運營(yíng)，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(chǎn)業(yè)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(diǎn)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(diǎn)。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(chē)輛比路軌更寬?，F代單軌車(chē)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(dòng)，推動(dòng)列車(chē)及維持平衡。它更像公共汽車(chē)一樣在水泥路上運行，不會(huì )發(fā)出轟隆隆的響聲，因此噪音很小，低于60分貝，不會(huì )干擾市民的生活，能夠起到良好的環(huán)保作用；不占用任何土地資源，每條線(xiàn)路寬僅為0.8米，不會(huì )遮擋陽(yáng)光照射到地面，車(chē)內采光也不受影響，還可以游覽觀(guān)光；爬坡性能比較好，高架單軌每小時(shí)的時(shí)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(xiàn)網(wǎng)規劃由“九線(xiàn)一環(huán)”共10條線(xiàn)組成。線(xiàn)網(wǎng)布設以主客流方向為主，均通過(guò)核心城區或從核心城區出發(fā)。9條放射線(xiàn)，可滿(mǎn)足核心城區發(fā)展對軌道交通的需求，同時(shí)能滿(mǎn)足核心城區與外圍組團交通聯(lián)系的需要。軌道交通1、2、3號線(xiàn)為骨干線(xiàn)，在核心城區形成“大”字形線(xiàn)網(wǎng)骨架，3條線(xiàn)總長(cháng)146 km。根據重慶市目前的經(jīng)濟實(shí)力和相關(guān)條件，在建項目適宜采用造價(jià)相對低廉的地面高架型式。鑒于“山城”地形條件，軌道線(xiàn)路會(huì )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(guān)和環(huán)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(xiàn)采用跨座式單軌交通。

邁出第一步的艱辛

當然領(lǐng)跑于全中國的重慶地鐵，面臨的困難也是前所未有的。當時(shí)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(lái)西亞等少數國家擁有高架單軌這種交通工具和生產(chǎn)技術(shù)。預制混凝土單軌線(xiàn)路與通常的“鋼軌”線(xiàn)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(chē)輛對轉向架輕量化結構的要求，被稱(chēng)為重慶單軌的三大技術(shù)關(guān)鍵，也是三大攻堅難題。

以最早落成的重慶輕軌2號線(xiàn)為例，東起市區商業(yè)中心較場(chǎng)口，西至大渡口區鋼鐵基地新山村，全長(cháng)19 km（高架16.5 km，地下2.5 km），設18座車(chē)站（地下車(chē)站3座）。整個(gè)線(xiàn)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(xiàn)30‰以上的坡道長(cháng)度占線(xiàn)路總長(cháng)35%。此外，一期工程的綜合造價(jià)只有2.47億元/km，全線(xiàn)平均綜合造價(jià)約2.3億元/km，僅為我國地鐵造價(jià)的1/2～1/3。

表2：重慶跨座式單軌交通系統綜合技術(shù)經(jīng)濟數據統計 其中，預制預應力鋼筋混凝土軌道梁（簡(jiǎn)稱(chēng)PC軌道梁）是跨座式單軌交通系統中三項關(guān)鍵性技術(shù)裝備之首，不僅對保障系統安全運行有著(zhù)至關(guān)重要的影響，而且技術(shù)復雜、制作難度大。它不僅是承受列車(chē)荷載的承重結構，也是車(chē)輛走行的軌道，同時(shí)又是供電、信號、通信等纜線(xiàn)的載體。梁體內外需預埋或附裝各種功能的纜線(xiàn)及梁體的連接構件，構造相當復雜。為保證行車(chē)安全和乘客舒適，軌道梁的制作質(zhì)量和精度要求都十分高。然而中國人的學(xué)習速度和創(chuàng )新速度從來(lái)都不輸于人。
經(jīng)過(guò)10年的風(fēng)雨無(wú)阻、孜孜以求，國內50多家科研、設計、技術(shù)開(kāi)發(fā)和企業(yè)單位的參與，近千名資深專(zhuān)家和工程技術(shù)人員的努力，重慶地鐵終于走完了國產(chǎn)化之路，將成果全部轉化到重慶2號線(xiàn)地鐵工程之中?，F在2號線(xiàn)已經(jīng)建成，1、3號線(xiàn)正在緊張施工中。預計2011年左右，由1、2、3號線(xiàn)組成的“大”字形線(xiàn)網(wǎng)骨架將會(huì )落成，運營(yíng)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(xiàn)現場(chǎng)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(chǎng)現澆制造綜合技術(shù)”，其大跨度、小半徑軌道梁高精度線(xiàn)性控制技術(shù)達到了國際先進(jìn)水平，建設精度高達3‰，完全滿(mǎn)足高架主體結構的技術(shù)指標。此外，長(cháng)春客車(chē)廠(chǎng)通過(guò)技術(shù)引進(jìn)，已經(jīng)基本掌握了單軌車(chē)輛的生產(chǎn)技術(shù)。除日本進(jìn)口2列（8輛）樣車(chē)外，其余車(chē)輛全部由國內生產(chǎn)。這也促使世界的地鐵格局發(fā)生根本性的變化，重慶成功跨越了過(guò)去的技術(shù)壁壘，有實(shí)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(chǎng)所，其單向每小時(shí)可運送4萬(wàn)至6萬(wàn)人次。在地鐵發(fā)展的100多年時(shí)間里，每幾年亞洲國家就有一次重大的意外發(fā)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(yíng)的前提條件。況且能源作為地鐵經(jīng)營(yíng)中的重要成本，節能問(wèn)題直接影響到地鐵經(jīng)營(yíng)的效果。把這些機電設備納入統一的BAS系統進(jìn)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(huán)境與設備監控系統”，主要是調節車(chē)站的環(huán)境參數，為乘客提供一個(gè)安全舒適的乘車(chē)環(huán)境，同時(shí)，滿(mǎn)足緊急狀態(tài)下的報警、防災等的控制需求，是車(chē)站自動(dòng)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(chē)站環(huán)境下的照明設備、通風(fēng)空調設備、給排水設備、自動(dòng)電扶梯設備、防煙防火設備等，并使這些設備自動(dòng)協(xié)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(shù)可以減少整個(gè)系統的風(fēng)險，提高總體安全性，因此重慶地鐵2、3號線(xiàn)中首選西門(mén)子產(chǎn)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(chē)站級通過(guò)WinCC進(jìn)行集成，創(chuàng )造性的利用成熟技術(shù)，在系統整合方面進(jìn)行創(chuàng )新。這樣便于信息的傳遞和共享，增加系統的實(shí)用性，更加滿(mǎn)足運營(yíng)的需求。

例如，重慶輕軌2號線(xiàn)采用西門(mén)子公司的PLC-WinCC系統對地下站環(huán)控系統進(jìn)行監控，實(shí)現對車(chē)站的給排水設備、應急電源、屏蔽門(mén)系統等進(jìn)行監視控制。車(chē)站級BAS系統，在兩端各配置了1套西門(mén)子的冗余PLC 414H作為車(chē)站BAS系統的控制器，選用了ET200M遠程I/O作為BAS系統的現場(chǎng)設備，冗余PLC通過(guò)Profibus雙總線(xiàn)與ET200M實(shí)現連接。冗余PLC實(shí)現車(chē)站BAS的總體控制、模式控制。在每個(gè)車(chē)站另外配置了若干個(gè)從控制器，選用的PLC是西門(mén)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。
地鐵線(xiàn)路BAS系統以車(chē)站作為基本單位的，即每個(gè)車(chē)站構成一個(gè)相對獨立的控制系統用于監控本車(chē)站的相關(guān)機電設備，車(chē)站BAS主要完成對站內機電設備的點(diǎn)動(dòng)控制、設備聯(lián)動(dòng)連鎖控制、系統級控制、時(shí)間表控制等功能。同時(shí)，車(chē)站BAS系統自身具有實(shí)時(shí)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(guò)全線(xiàn)骨干網(wǎng)絡(luò )實(shí)現與控制中心（OCC，Operate Control Center）的數據交換，上傳相關(guān)監控數據，同時(shí)接受控制中心下發(fā)的控制指令、時(shí)間表、控制全線(xiàn)。防災報警系統（FAS）按中央級與車(chē)站級2級監控管理。該系統在全線(xiàn)車(chē)站級（含18個(gè)車(chē)站、控制中心大樓、車(chē)輛段）設置。FAS系統除承擔火災報警任務(wù)外，還對自動(dòng)扶梯運行及故障狀態(tài)進(jìn)行監視，對照明系統（高架站）8個(gè)回路的開(kāi)、關(guān)進(jìn)行控制和監視。
車(chē)站BAS系統的控制方式主要包括正常運行狀態(tài)下的電動(dòng)控制、時(shí)間表控制，兩種控制方式彼此獨立，優(yōu)先級不同。通常情況下系統按照時(shí)間表模式自動(dòng)運行，當發(fā)生火災時(shí)，BAS系統自動(dòng)切換到對應的火災模式運行，相應的火災模式根據FAS發(fā)來(lái)的相關(guān)火災信息進(jìn)行自動(dòng)控制。西門(mén)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(guò)自動(dòng)化系統對這些設備進(jìn)行科學(xué)高效的監控管理，成為了確保地鐵安全的關(guān)鍵因素。在發(fā)生火災事故或列車(chē)阻塞時(shí)，地鐵的智能化的環(huán)境監控系統能夠及時(shí)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(zhù)火點(diǎn)位置或列車(chē)阻塞位置自動(dòng)調度，進(jìn)行通風(fēng)排煙，引導人員疏散，極大地提高地鐵運營(yíng)的智能化和安全性。

集成之后的BAS與FAS系統滿(mǎn)足了更高的要求，實(shí)現系統間的聯(lián)動(dòng)以提高地鐵運營(yíng)的安全性，改進(jìn)了系統之間的協(xié)調，提高了應急處理能力，避免發(fā)生不必要的操作錯誤，降低了勞動(dòng)強度?？紤]到設備種類(lèi)繁多，BAS系統采用標準的、開(kāi)放的Profibus通訊協(xié)議，既易于工程化實(shí)施，又便于維護。整個(gè)系統選用統一的、優(yōu)化的和無(wú)比“扎實(shí)”的西門(mén)子硬件平臺，維修及維護成本顯著(zhù)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(gè)夢(mèng)寐以求的高度。
在充分競爭、幾乎沒(méi)有任何空隙的地鐵市場(chǎng)里，西門(mén)子創(chuàng )造了令人吃驚的業(yè)績(jì)：北京地鐵、上海地鐵、深圳地鐵、廣州地鐵，無(wú)一不與西門(mén)子“聯(lián)姻”。這個(gè)業(yè)績(jì)的支撐點(diǎn)就是全集成自動(dòng)化TIA——采用西門(mén)子的整合產(chǎn)品將系統性能提升到極致。在這個(gè)地鐵發(fā)展的黃金年代，機遇擺在每個(gè)人的面前，但是最后的贏(yíng)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(yè)。

著(zhù)名作家、思想家愛(ài)默生說(shuō)過(guò)：“一個(gè)人與鄰人相比，若寫(xiě)得出更好的書(shū)，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(huì )趨之若鶩，踏破門(mén)檻。”更何況西門(mén)子與重慶地鐵這樣的經(jīng)典組合呢？