摘要：基于山地旅游轨道交通在功能定位、线路特征、环境特征、客流特征上的新需求，对山地旅游列车提出了特殊的工程设计要求，主要体现在列车制式融合、列车目标速度、列车轨距、定距、轴距、加减速性能确定，以及列车断面、载客能力优化设计中，可为同类设计提供参考。
关键词：山地旅游轨道交通；列车轨距；列车断面
1山地旅游轨道交通的特殊需求
与干线铁路交通、城市轨道交通和景区旅游交通相比，山地旅游轨道交通在系统功能定位、线路特征、环境特征、客流特征和经济性带动需求等方面存在差异。这些特殊的需求，正是当前山地旅游轨道交通列车设计需要重点关注和满足的。
1.1“旅游+交通+扶贫”功能定位需求
为推进国家和地方的交旅融合发展，“旅游+交通+扶贫”成为山地旅游交通的重要功能定位需求，并可分解为精准扶贫示范、工程技术创新、全域旅游观光、生态环境友好的基本定位需求。
1.2山地线路特征要求
山地旅游交通线路贯穿高山河谷地段、崇山峻岭地段、山间城镇地段，线路长、曲线多、半径小、坡道陡、连续坡长长，特别是需要满足120‰、250‰、350‰极大坡道的特殊需求。
1.3环境特征要求
线路途经各大风景名胜区、自然保护区，珍稀动植物品种多，自然环保要求极高；山地旅游交通以游览沿线自然风光为主，对乘坐观景需求明显。线路海拔从1000m左右提升至4000～5000m，海拔提升幅度大，对轨道交通车辆电气设备的绝缘安全性提出了较高要求，并对车内供氧设施的设置提出了新要求。
1.4客流和行车组织要求
山地旅游交通客流主要是旅游客流和沿线居民客流，以旅游客流为主；客流量与沿线旅游资源的季节性特点都密切相关，淡旺季旅游客流量差异明显，但高峰客流仍不超过5000人次/h，属于小运量交通；客流的组织模式与景区观赏或游览的慢游特征、淡旺季、高峰和平峰特点以及客流的时间需求相关，大小交路混跑、坐席乘客为主、发车时间（5～10min）确定的开行方式适应山地旅游交通线路需求。山地旅游轨道交通列车的特殊需求，决定了山地旅游轨道交通列车设计的特殊性。
2山地旅游特殊功能定位带来的列车速度设计特殊性
旅游类交通通常有快旅、慢游两种需求。快旅模式包括干线高铁模式、城际快铁模式，但均与游览小火车等慢游模式分割，并未互通。山地旅游交通因其丰富的山地旅游资源，风光秀丽的自然景观，以及全域旅游观光的打造，更倾向于慢游模式；同时，为吸引带动城市客流输入，山地旅游交通需打通与城市的通道，为使乘客尽早感受到自然风景，又亟需应用快运模式。因此，山地旅游轨道交通可根据线路区段特征适时选择游览模式。山地旅游轨道交通列车目标速度的特殊性在于快旅模式和慢游模式目标速度的综合考虑，快旅模式的功率配置与慢游模式功率配置的合理匹配是车辆动力设计需要特殊考虑的。同时，列车目标速度与列车制式相关。用于旅游轨道交通的制式，主要有常规钢轮钢轨制式、胶轮单轨制式和齿轨列车制式，其运营线最高运行速度分别为350km/h、65～80km/h、40km/h，如表1所示。常规钢轮钢轨制式因其低损耗和高牵引能力的配置，列车运行速度高，而胶轮单轨制式受摩擦能耗高和牵引系统安装尺寸限制，列车运行速度不超过80km/h；对适应大坡道旅游需求的齿轨制式而言，最大运营速度则受限于齿轨啮合装置的限速，最高运行速度不超过40km/h[1]。钢轮钢轨交通制式列车目标速度与列车轨距[2]相关；旅游交通常采用的米轨列车最大运营速度实践仅为120km/h[3]，较难实现更高速度的提速。可见，山地旅游轨道交通列车目标速度选择的特殊性，需同时结合线路功能定位、制式特性和轨距特征综合考虑。对既可以适应普通坡道的黏着开行，也可以适应大坡道旅游需求的山地齿轨列车而言，列车目标速度的设计可以按黏着功能和齿轨功能分别设计，但其牵引系统能力配置需统筹合理分配，这亦是山地齿轨列车牵引系统配置设计的特殊性所在。山地旅游交通还承担着扶贫功能，轨道列车主要体现在对当地特色蔬菜水果、高海拔区域药材等农副产品的外销运输上。因此，全线车型的配置或车辆改装设计上，还需考虑货物运输的需求。
3山地线路特征带来的列车线路适应性的特殊性
山地旅游交通相较于其他城市轨道交通而言，最大的不同就是线路坡道和线路曲线半径。山地环境的地形地貌相对比较陡峭、险峻，线路设计中较难避开连续≥5km长大坡道、多种坡道组合以及≥120‰的极大坡道设计。对山地轨道交通列车牵引系统、制动系统和爬坡能力提出了较高的设计要求。山地旅游交通的坡道通常会出现低坡道（＜20‰）、大坡道（40‰左右或70‰左右）、极大坡道（≥120‰）的多坡道组合特点，需综合考虑列车对坡道的适应性。当前常用旅游轨道交通制式适应的坡道范围广，齿轨制式适应能力最强，能适应山区极大坡道的线路特征，但对普通的40‰以下坡道而言，此制式显现速度劣势，坡道优势不突出。为兼顾多坡道组合地形的开行，可考虑制式特点的融合。例如为适应快旅慢游，可在普通低坡道采用轮轨制式黏着开行，在极大坡道开启加力机构（齿轨等）的应用。因此，山地旅游交通的多坡道组合与长大坡道的特点，决定了坡道能力实现方式和保证坡道持续开行能力的创新设计需求，也是山地交通列车工程设计需要特殊考虑的设计。对黏着开行和齿轨开行均需配置的山地旅游交通系统而言，山地（齿轨）交通列车的牵引系统、制动系统、爬坡加力机构的性能配合是关键。黏着路段最高目标速度、黏着路段坡道开行能力、齿轨路段坡道开行能力是三个系统密切配合的关键。如何实现列车转向架的合理分工、牵引系统的合理分配、制动系统的合理协同，都是山地交通列车工程设计的特殊之处。山地旅游交通线路明线地段曲线半径小，最小曲线半径约为100～150m，当前的轨道交通制式基本能满足，但还需通过转向架的轴距设计、列车定距设计进行调整，以适应小半径曲线的常态运行。
4山地线路环境特征带来的列车环境适应性的特殊性
山地旅游交通途经自然环保要求极高的低海拔和高海拔地区，对列车牵引种类、受电形式、占用空间等提出了环保节能新要求。列车运行中为保护环境，其牵引种类只能选用清洁能源电能，可通过受电弓-接触网、受电靴-接触轨或者自带动力储能装置实现电能供给。高架的接触线与低置的接触轨都是轨道交通车辆常用的外部电力供给方式，环境适应性各有利弊，可酌情选用。但在高海拔地区，轨道交通车辆电气设备的绝缘安全性需要特殊考虑，并对工程安全间隙给予充分的距离保障。列车的占用空间主要体现在列车轨距、列车断面上；轨距越小，轨道宽度越窄；列车断面（宽度、高度）越小，车辆限界断面越小，双线间距越小，所需的安全净空越小。但这两个指标又与列车目标速度、列车载客能力直接相关。因此，为适应高环保要求，列车轨距、尺寸断面需尽可能减小，但同时还需兼顾列车目标速度和载客能力开展设计。高海拔环境适应性方面，山地旅游列车还需考虑供氧设施的设计，并提供乘客紧急缺氧情况的应对措施。
5山地旅游交通运输需求带来的列车载客能力设计的特殊性
山地旅游交通小运量和大开行间隔的行车组织需求，与城市轨道交通形成鲜明对比，满足了乘坐的舒适度、观景的便捷性等旅游运输需求，是山地旅游轨道交通车辆设计需要重点关注的。列车外观造型和涂装、车内坐席布局和功能、车窗形式和功能都需要充分考虑山地旅游文化，实现列车定制；列车启停加减速度等，满足行车和信号系统需求即可。
6结语
山地旅游交通功能定位、线路特征、环境特征和运输组织上的特殊需求，是山地（齿轨）旅游交通列车创新的根本动力，对列车制式、列车目标速度、列车轨距、定距、轴距、加减速性能、列车断面、车内载客能力等都提出了直接的工程设计特殊要求。在“交旅融合”大发展的背景下，山地旅游轨道交通市场前景广阔，轨道交通系统需要充分结合市场需求，突破常规设计理念，开展个性化设计，以期实现服务更优、性能更好的交旅融合系统。
参考文献：
[1]尚勤，李廉枫，涂旭.国外齿轨铁路技术的发展及运用[J].机车电传动，2019（2）：9-15.
[2]罗世辉.轨距对机车车辆稳定性影响的研究[J].中国铁道科学，2010（2）：56-60.
[3]李冠军，陈喜红，钟源，等.米轨动车组动力转向架基础制动装置型式选择[J].铁道机车车辆，2013（S1）：74-77.
作者:李艳 徐银光 鄢红英 沈健 单位:中铁二院工程集团有限责任公司
