淺談城市軌道車輛的研究與發(fā)展

蔣潔等

摘要：隨著城市化進程的加快，車輛驟增造成的交通擁堵、環(huán)境污染成為許多城市管理者不得不面對的重大難題，發(fā)展城市軌道交通解決上述問題成為了當前炙手可熱的話題。文章主要介紹了應(yīng)用在城市軌道交通上的地鐵、低地板、空軌及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀以及未來發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：地鐵；低地板；輕軌車；空軌；電磁感應(yīng)驅(qū)動

中圖分類號：U270 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）29-0096-03

1 概述

隨著中國城市化、信息化、新型工業(yè)化發(fā)展的加快，車輛驟增造成的交通擁堵、環(huán)境污染等問題令政府職能部門頭痛不已。綜合調(diào)查顯示，解決當前城市交通擁堵問題及減少汽車尾氣排放的最佳方案是大力發(fā)展建設(shè)地鐵、輕軌、懸軌等城市軌道交通設(shè)施，上述交通工具具有運量大、占地少且節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點。當前我國正處于城市軌道交通高速發(fā)展的黃金時期，據(jù)統(tǒng)計顯示，我國目前有20多個城市的軌道交通項目正在修建或已得到國家發(fā)改委的批準，此外，另有20多個城市的軌道交通項目正在籌建過程中，計劃投資將達4萬億元。與此相對應(yīng)的如何發(fā)展適應(yīng)目前我們國情的軌道車輛成為當前的首要問題。

2 城軌車輛在國內(nèi)的應(yīng)用

2.1 地鐵

世界上第一條地下鐵道是于1863年在倫敦建成的，軌道交通系統(tǒng)發(fā)展至今在各國的主要大城市的建設(shè)已比較成熟。相比較而言，我國建設(shè)軌道交通的進程比較晚且速度緩慢，從20世紀60年代開始至20世紀90年代只建成了北京2條線路（54.2km）和天津僅有的1條線（7.4km），真正步入快速發(fā)展的是從20世紀90年代以上海和廣州地鐵興建開始的。進入21世紀后，在國家政策的正確引導(dǎo)下，城市軌道交通建設(shè)進入了快速、穩(wěn)定、有序的發(fā)展階段。

當前，我國正進入城市軌道交通建設(shè)的大好時期，2013第五屆北京國際城市軌道交通建設(shè)運營及裝備展覽會上發(fā)布消息，目前，中國內(nèi)地已有北京、上海、天津、重慶等16個城市累計開通64條城市軌道交通運營線路，總運營里程達到1980km，運營車站1291座。據(jù)統(tǒng)計，2012年，有30個城市在建設(shè)軌道交通線路，已批準建設(shè)規(guī)劃的城市35個，規(guī)劃里程近6000km，投資規(guī)模有望達到13000億元左右。這意味著中國城市軌道領(lǐng)域的相關(guān)裝備企業(yè)步入發(fā)展的黃金時期。

目前大部分城市新建或已建項目大多采用地鐵車輛，該類型車輛各項相關(guān)技術(shù)已經(jīng)相對成熟，應(yīng)用比較穩(wěn)定，且載客量大。地鐵車輛類型一般分為A型和B型，技術(shù)規(guī)格見表1。

2.2 低地板輕軌車

低地板輕軌車是現(xiàn)代城市交通的新型交通裝備，所謂低地板是指車輛地板面距軌道面低于40cm。低地板車輛按照低地板面積占客室面積的百分比分為部分低地板、70%低地板和100%低地板，其中技術(shù)難度最大的就是100%低地板輕軌車。早在2003年唐車公司已為長春輕軌成功研發(fā)國內(nèi)首創(chuàng)的70%輕軌車，該車運營至今狀況良好，實踐證明該車綠色、環(huán)保、安全、可靠。在此基礎(chǔ)上，公司繼續(xù)自主開發(fā)研制了100%低地板輕軌車，該車采用輕量化鋁合金車體，車輛最高運行時速為70km/h，噪音低于普通汽車和公交車；車內(nèi)地板面僅高出軌面35cm，乘客上下車無需站臺，極大地方便了老人、兒童和殘障乘客的通行；同時車輛轉(zhuǎn)彎半徑較小，可通過坡度達70‰坡道，可平穩(wěn)舒適地在城區(qū)狹小地帶暢通行駛，兼具節(jié)能、環(huán)保和方便乘客等優(yōu)點；列車行進動力來自軌道上空專門架設(shè)的接觸網(wǎng)，通過智能動力管理系統(tǒng)與再生制動相結(jié)合，大大提高了能源的利用效率，踐行綠色、智能的交通理念，真正實現(xiàn)零排放，為現(xiàn)代城市軌道交通提供了全新的選擇。

2.3 空軌

空中軌道列車屬于城市快捷公交，是介于常規(guī)公交和軌交之間的一種中運能客運方式，其工作原理與地鐵、輕軌相似，但在設(shè)計理念上與地鐵相反，地鐵是大部分在地下運行，而空軌列車則由鋼鐵和水泥柱支撐的軌道吊在半空中行駛，該車采用懸掛式動力轉(zhuǎn)向架和車廂?？哲壘€路運營主要由軌道建設(shè)、運行車輛、動力裝置及控制中心四部分組成。列車為無人駕駛，由電腦智能控制，可監(jiān)測控制車輛在任意時刻的狀態(tài)與位置，該車運營具有全天候性能的優(yōu)點，能正常運行于冰雪、大霧和暴雨等情況下。此外，由于“空軌”采用電力驅(qū)動，故不排放有害氣體，做到環(huán)保低碳無污染，同時列車在行駛過程中幾乎不產(chǎn)生噪音，對居民生活干擾較小。

據(jù)專家介紹空中列車懸掛式的單軌交通模式，每公里造價前期為1.5億，與建設(shè)地鐵造價相比減少近7億元。實施國產(chǎn)化后，成本可以進一步降到5000萬/km，低于高速公路建設(shè)?！翱哲墶币缘罔F造價的1/5，將地下交通移至空中，具有占地少，無動遷、建設(shè)周期短，并隨著城市發(fā)展可移動變線等優(yōu)點。

3 國外研究現(xiàn)狀

電磁反應(yīng)驅(qū)動技術(shù)的原理利用電力電子變壓器的技術(shù)特點，將750V或1500V直流電逆變?yōu)楦哳l交流電，利用分離式變壓器，將其次邊安裝在車輛底部，原邊布置到軌道上，通過電磁感應(yīng)驅(qū)動列車運動。該技術(shù)的應(yīng)用需在軌道之間填埋電纜形成初級電路，連接到一個分站上，產(chǎn)生一個磁場，磁場又通過安裝在車下的線圈生成電流（見圖1）。電纜可以鋪設(shè)在任何表面上，包括水泥、碎石瀝青，也可以安裝到現(xiàn)有的道床上。相關(guān)零件在軌道表面是看不見的，所以可不受各種氣候的影響，當電纜被車輛覆蓋時，電能激活，車輛離開后，電能斷開，確保安全運行。因沒有與零件的直接接觸，故不會產(chǎn)生磨損。

德國龐巴迪利用該技術(shù)研究的PRIMOVE感應(yīng)系統(tǒng)受流的有軌電車在1月22日在Bautzen工廠正式亮相。相比阿爾斯通APS地面受流供給系統(tǒng)，PRIMOVE取消了接觸網(wǎng)的應(yīng)用。電功是通過感應(yīng)的方式傳導(dǎo)給車輛的。該原理在工業(yè)領(lǐng)域和家用電器包括電動牙刷里有過廣泛的應(yīng)用，但在有軌電車領(lǐng)域是首次應(yīng)用。

4 未來發(fā)展

4.1 為行駛車輛充電技術(shù)

加拿大鐵路制造商龐巴迪公司正在研究一種無線充電技術(shù)，可讓使用相同的基礎(chǔ)設(shè)施為不同的電動汽車在行駛過程中為它們的電池進行充電，無線充電墊位于路面下方，在理論上可以讓電動汽車、卡車、公共汽車和電車在上面行駛，而且不需要停車就可以充電。大部分的無線充電技術(shù)設(shè)計主要用于充電站充電，但龐巴迪公司的研究重點是如何為行駛的電動車輛充電，它們大小不同，而且特別是公共交通，都有常規(guī)行駛路線和停車模式。電力傳輸來自埋著的充電點，到達車輛底部相應(yīng)的技術(shù)設(shè)備，使用的是磁感應(yīng)技術(shù)。車輛駛過充電器上方，發(fā)出無線電信號，以確認自身，并證明它被授權(quán)使用充電站。

4.2 陸地空客

解決交通擁堵問題，向下發(fā)展是地鐵，向上發(fā)展是空軌，這兩項技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)相對成熟，那么接下來可以考慮一下地面交通的另一種方式—陸地空客。該項技術(shù)建立在將機動車道、自行車道、人行道進行人車分流，候車站臺采用同時具有過街天橋及候車功能的天橋式候車站，該車設(shè)計為天窗式上、下車門，車輛體積較大，車廂距地面較高，行駛過程中允許小型車輛從其車下經(jīng)過，采用太陽能不間斷向行駛中的陸地空客進行充電。車輛行駛過程中利用紅綠燈在交叉路口確保其“先行”問題。

5 結(jié)語

隨著城市化進程的加快，為緩解交通擁堵，提升人民群眾生活品質(zhì)，對城市公共交通提出了新的要求，未來城市交通需要具有集約高效、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點，地鐵技術(shù)已經(jīng)發(fā)展應(yīng)用相對成熟，低地板車正在推廣中，城市軌道交通的未來發(fā)展慢慢轉(zhuǎn)向地下地鐵、地面有軌電車、空中空軌列車的立體化交通模式，在節(jié)能環(huán)保的基礎(chǔ)上同時兼具提升城市景觀的功能。

參考文獻

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作者簡介：蔣潔（1983—），女，河北廊坊人，唐山軌道客車有限責(zé)任公司產(chǎn)品技術(shù)研究中心系統(tǒng)技術(shù)部助理工程師，工學(xué)碩士，研究方向：軌道車輛關(guān)鍵技術(shù)；侯紅學(xué)，男，河北邢臺人，唐山軌道客車有限責(zé)任公司產(chǎn)品技術(shù)研究中心系統(tǒng)技術(shù)部工程師；孫海榮（1981—），女，河北蔚縣人，唐山軌道客車有限責(zé)任公司工程師，碩士，研究方向：軌道車輛電氣系統(tǒng)研發(fā)設(shè)計；裴春興，男，河北唐山人，唐山軌道客車有限責(zé)任公司產(chǎn)品技術(shù)研究中心系統(tǒng)技術(shù)部工程師。