想象一下，从重庆主城出发，一小时后你就能置身于仙女山的高山草原，这不再是遥远的概念。 武隆区正在建设的仙女山小火车风景线项目，正是要将这幅蓝图变为现实。 这条线路起自渝湘高铁武隆南站，终至仙女山机场站，全长约30.55公里。 项目分两期建设，一期工程从武隆南站至仙女山体育场，正线长23.5公里，设车站7座；二期工程从体育场延伸至仙女山机场，线路长5.9公里。 这一切都得益于一种在国内尚属新鲜事物的交通方式，齿轨铁路。
齿轨铁路并非全新的概念，在国外已有超过150年的发展历史。 截至2024年底，全球已有20多个国家建成齿轨线路近180条，总里程超过3000公里，尤其在瑞士、德国、日本等国家技术已经相当成熟。 瑞士的少女峰齿轨铁路、皮拉图斯齿轨铁路等都是世界闻名的成功案例。 然而，在国内，齿轨系统过去主要应用于矿山运输，客运领域尚属空白。 重庆仙女山项目与四川的“都四线”等一起，正在改变这一局面。
齿轨铁路的核心技术在于其独特的驱动方式。 传统铁路依靠车轮与钢轨之间的黏着力来牵引列车，但在坡度较大的线路上，这种黏着力会不足。 齿轨铁路则通过在两条普通钢轨中间加装一条齿形轨道，并在列车转向架上配备齿轨轮，通过齿轮与齿条的啮合来传递牵引力和制动力。 这种技术使齿轨铁路的爬坡能力远超传统铁路，其坡度可达250‰至480‰。 这意味着齿轨列车可以轻松攀爬陡峭的山坡，减少展线长度，降低对地形的破坏，更好地适应山区复杂地形。
重庆仙女山齿轨铁路项目采用了“轮轨+齿轨”的双制式牵引模式。 在普通轮轨段，列车设计时速为60公里，而在齿轨段，时速为30公里。 列车采用3辆编组，每辆车定员约60人，采用全坐席设计以提升旅游舒适度。 选择3编组是经过精心计算的：若采用2编组，远期旺季高峰小时需要开行19对列车，系统能力可能不足；若采用4编组，则发车间隔又会过长。 3编组方案在运能、服务频率和运营成本之间找到了平衡点。
客运的预测是运输组织的基础。 根据调研，仙女山线初期的旺季全日客流量预计为1.5万人次，近期为2.3万人次，远期为3.5万人次。 客流呈现出明显的旅游特征：季节不均匀性突出，旺季客流约占全年的50%，主要集中在国庆、劳动节等公共假期；周内不均匀性表现为周末客流高于平日；单日不均匀性则呈现早晚上下山两个明显的高峰。
基于这样的客流特点，项目选择了开行单一交路的运营模式。 这是因为客流从武隆南站至仙女山体育场段分布较为平稳，仅向终点仙女山机场方向逐渐减少，单一交路足以适应客流需求，并能提高服务频率，节省工程投资。 在配线设置上，充分考虑了山区地形复杂和用地紧张的限制。 在武隆南站和仙女山体育场站设置了站前折返线，在二期仙女山机场站规划了站后折返线。 特别值得一提的是，在方坪站附近的齿轨段落创新性地布设了停车线和单渡线，引入了齿轨道岔和齿轨导入装置，以满足故障列车临时停放的需求。
列车的运行计划根据客流季节不均的特点，分别制定了旺季和淡季的行车计划。 牵引计算结果显示，列车在轮轨段平坡最高运行速度可达60公里/小时，在250‰的齿轨上坡段最高速度为30公里/小时，下坡段则为17.5公里/小时。 停站时间也经过细致考量，由于是接驳高铁站与景区的旅游轨道，旅客行李较多，因此在客流较大的武隆南站、仙女山体育场站和仙女山机场站，停站时间设置为90秒，其他车站为60秒。 初期列车的旅行速度约为26.6公里/小时，近远期则为22.8公里/小时。
系统能力分析是确保运营安全顺畅的关键。 计算表明，武隆南站和仙女山体育场站的折返作业时间均为174秒，能够满足初期6对/小时、近期9对/小时、远期12对/小时的折返能力需求。 大农场停车场的收车能力在最不利情况下经计算为373秒，能够满足远期旺季每小时收车9列的要求。
齿轨铁路的技术要求比传统铁路更为苛刻。 例如，根据瑞士相关的技术规范，齿轨车辆应具备两套相互独立的机械制动器，其中至少一套必须是纯齿轨制动器（如带式制动），其制动力直接传递给齿轨轮，从而作用到齿条上，不受轮轨黏着力的限制。 这是因为在超大坡道上，传统轮轨制动方式可能因黏着力不足而失效。 此外，为了解决车轮踏面磨耗后齿轨轮与齿条啮合尺寸变化的问题，现代齿轨列车采用了齿轨轮高度调整技术，如偏心轴机构，可以在车轮磨耗后调节齿轨轮的高度，延长车轮使用寿命，降低运营维护成本。 减振降噪和润滑技术也同样重要。 齿轨轮常采用分体式弹簧结构来补偿节距误差、减小冲击噪声。 同时，设置齿轨轮和齿条润滑系统，有助于减小齿面磨损和啮合噪声。
重庆仙女山客用齿轨铁路在运输组织方面进行了一系列关键技术研究，包括列车编组方案、运营交路、车站配线、行车计划、运输能力、牵引计算及系统能力分析等。 这些研究不仅为该项目提供了工程设计和实际运营的指导，也为国内其他山区客运齿轨铁路的建设积累了经验。 例如，结合线路沿线地形特征创新性地在齿轨段落布设停车线，以及通过图解法验算停车场收车能力等方法，都为类似项目提供了参考。
齿轨铁路作为一种能适应山地地形、具备旅游观光功能的新型轨道交通制式，在国内山地景区交通接驳和景观打造方面展现出广阔的应用前景。 其强大的爬坡能力（可达250‰~480‰）使其能够适应山区复杂地形，节省线路长度，减少对环境的影响，同时线路可行走于较高高程平面，具有良好的观景和景观效果。 国内众多山地景区，如张家界、九寨沟、神农架、恩施大峡谷等，都已开始规划或探索齿轨旅游观光铁路。 虽然国内山地旅游轨道发展尚处于起步阶段，暂无实际应用案例，与国外相比存在一定差距，但正是这样的差距，预示着巨大的发展潜力和市场空间。
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