日本Linimo磁浮線的技術(shù)特點(diǎn)和運(yùn)行情況

劉衛(wèi)東

（深圳市地鐵三號(hào)線運(yùn)營(yíng)分公司，518172，深圳∥經(jīng)濟(jì)師，國(guó)家注冊(cè)安全工程師）

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，城市軌道交通技術(shù)也呈現(xiàn)出多元化的發(fā)展趨勢(shì)。中低速磁懸浮交通作為安全性更高、造價(jià)低、使用和維護(hù)費(fèi)用少、環(huán)境友好的綠色交通系統(tǒng)，在日本東部丘陵線Linimo線上得到了成功應(yīng)用，并充分體現(xiàn)了其優(yōu)越性。中低速磁懸浮研究在國(guó)內(nèi)也取得了很大的進(jìn)展，并基本形成了系統(tǒng)配套的規(guī)模生產(chǎn)能力［1］。北京、深圳等城市的一些地鐵線路開始考慮采用該技術(shù)建設(shè)。本文對(duì)日本已經(jīng)開通的中低速磁浮線路的進(jìn)行探討，期望對(duì)我國(guó)中低速磁浮線路的應(yīng)用起到一定的借鑒作用。

1 日本東部丘陵線Linimo線介紹

日本東部丘陵線Linimo線起自名古屋市名東區(qū)藤丘，終至豐田市八草町，共有9座車站，全長(zhǎng)9.2km，為雙線。該線于2005年3月投入運(yùn)營(yíng)，至今已取得了優(yōu)良的運(yùn)營(yíng)業(yè)績(jī)。該線自藤丘站起有1.4km的地下線，之后均為高架線路（見圖1）。線路自藤丘站之后，在丘陵地區(qū)一直爬升，縱斷面最大坡度達(dá)60‰；并且線路在此區(qū)段沿公路直角拐彎，最小曲線半徑為75m。如此陡的坡度和曲線半徑靠傳統(tǒng)輪軌黏著驅(qū)動(dòng)方式是難以達(dá)到的。陡坡與急轉(zhuǎn)彎重疊是該線的最大難點(diǎn)，正好體現(xiàn)了中低速磁浮系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。這也是丘陵線選定磁浮方式的重要原因之一。

圖1 Linimo線高架區(qū)段

2 Linimo線技術(shù)和運(yùn)營(yíng)情況

（1）列車運(yùn)行平穩(wěn)，噪聲低，乘坐舒適。Linimo線采用HSST（High Speed Surface Transport）系統(tǒng)，是一種中低速磁浮交通系統(tǒng)；列車運(yùn)行時(shí)處于懸浮狀態(tài)，車身與軌道之間無接觸，傳統(tǒng)輪軌列車系統(tǒng)輪軌相互作用引起的振動(dòng)被消除了。

（2）列車主要技術(shù)指標(biāo)。Linimo線列車主要技術(shù)指標(biāo)見表1［2］。

表1 Linimo線列車主要技術(shù)指標(biāo)

（3）運(yùn)營(yíng)時(shí)間。linimo線運(yùn)營(yíng)時(shí)間為5：50—24：00。運(yùn)營(yíng)時(shí)刻表公布于linimo線網(wǎng)站上，便于乘客掌握發(fā)車時(shí)間（見圖2）。從時(shí)刻表可見，工作日8：00—8：32早高峰期間，發(fā)車間隔為6min。

圖2 藤丘站往八草方向發(fā)車時(shí)刻表（部分）

（4）票價(jià)。linimo線票價(jià)見表2?？梢娖淦眱r(jià)較輪軌地鐵貴。

（5）票種。Linimo線提供了非常豐富的票種，有包車服務(wù)、普通票、團(tuán)體票、一日通票、次票、兒童票、儲(chǔ)值票等。包車服務(wù)需要提前預(yù)定。儲(chǔ)值票和次票都給予了一定的優(yōu)惠，儲(chǔ)值和購(gòu)買次票達(dá)到一定數(shù)量后給予贈(zèng)送優(yōu)惠。

表2 linimo線與輪軌地鐵票價(jià)對(duì)比表

（6）線路配置人員極少。Linimo線幾乎全部電腦化操作，自動(dòng)化程度極高，實(shí)現(xiàn)了無人駕駛，配置司機(jī)很少。由于系統(tǒng)的可靠性，以及乘客對(duì)地鐵的熟悉程度及自覺性非常高，車站配備人員也較少，9座車站中只有藤丘站、八草站及愛地球博紀(jì)念站配備了站務(wù)人員提供服務(wù)，其他車站則安裝了乘客需要時(shí)提供服務(wù)的呼叫按鈕。

3 中低速磁浮技術(shù)特點(diǎn)

（1）轉(zhuǎn)彎半徑小、爬坡能力強(qiáng)、占地面積少。中低速磁浮系統(tǒng)具有轉(zhuǎn)彎半徑小、爬坡能力強(qiáng)的特點(diǎn)，適應(yīng)較為復(fù)雜地形的地區(qū)；定線較自由，占地面積較少，能大量地減少工程數(shù)量，采用高架線時(shí)效果更加突出。

（2）安全性高。與傳統(tǒng)輪軌系統(tǒng)車輪在軌道上的行駛方式不同，中低速磁浮車體兩側(cè)是“包”在軌道上的，不存在脫軌掉道的問題。

（3）三軌供電。列車采用DC 1 500V三軌供電、四軌回流的受流方式，避免了高架線路接觸網(wǎng)對(duì)景觀的影響。

（4）電磁輻射小。中低速磁浮系統(tǒng)利用磁鐵的吸力作用（見圖3），磁場(chǎng)不會(huì)向外擴(kuò)散。Linimo線所在地愛知縣政府根據(jù)相關(guān)法律對(duì)沿線電磁場(chǎng)強(qiáng)度進(jìn)行了測(cè)量，結(jié)果顯示沿線電磁場(chǎng)強(qiáng)度都在國(guó)際安全指導(dǎo)方針內(nèi)，對(duì)人體、磁卡沒有影響［4］。

圖3 利用磁鐵的吸力使列車懸浮

（5）適用于眾多場(chǎng)所。由于HSST車輛沒有車輪，雪天不存在車輪打滑的問題，而且有優(yōu)越的耐久性能，故在潮濕地區(qū)、干旱地區(qū)及環(huán)境比較惡劣的地區(qū)也能適應(yīng)。列車加速、減速、牽引和制動(dòng)都很平穩(wěn)，停止時(shí)也處于懸浮狀態(tài)，即使清晨、深夜對(duì)環(huán)境也沒有很大的影響，車站可以和建筑物結(jié)合在一起。

（6）車輛外觀設(shè)計(jì)明快、開放（見圖4），大窗戶設(shè)計(jì)使車內(nèi)乘客的視野更加寬廣，方便欣賞沿線風(fēng)光。

圖4 車輛外觀明快、開放

（7）建設(shè)、維修費(fèi)用較低。和傳統(tǒng)的輪軌系統(tǒng)相比，HSST系統(tǒng)車體自重輕，軌道結(jié)構(gòu)相對(duì)也較輕，構(gòu)造物建設(shè)規(guī)模小，使建設(shè)費(fèi)用大幅下降。據(jù)有關(guān)資料顯示，linimo線造價(jià)較鄰近的名古屋地鐵便宜1／3。因?yàn)闊o輪軌接觸，車輛壽命長(zhǎng)，機(jī)械維修工作量非常小，所以，維修費(fèi)用大幅下降，大約只為傳統(tǒng)輪軌系統(tǒng)的1／5。

（8）道岔。線路采用導(dǎo)軌橫移式道岔（見圖5），在道岔范圍內(nèi)，導(dǎo)軌被分割為多段短的導(dǎo)軌梁，在其連接處安裝橫向移動(dòng)動(dòng)力裝置，各裝置的移動(dòng)距離根據(jù)道岔轉(zhuǎn)轍需要精確控制，以完成列車正線通過或側(cè)線通過的功能。

圖5 導(dǎo)軌橫移式道岔

（9）軌道梁連接處理。由于中低速磁懸浮列車跨騎在線路上（如圖4），列車外兩側(cè)處于懸空狀態(tài)，會(huì)存在救援和軌道維護(hù)困難等問題。Linimo線在雙線地段將兩片箱梁橫向連接，形成寬大的橋面（見圖6），便于實(shí)施救援。當(dāng)列車在中途發(fā)生故障時(shí)，乘客可方便地從端門甚至側(cè)門逃生，提升了系統(tǒng)的安全性能。此外，當(dāng)進(jìn)行軌道等設(shè)備維修時(shí)，可提供較大的維修空間，使作業(yè)更加方便。

圖6 雙線地段形成寬大的橋面

（10）配置列車綜合管理系統(tǒng)。Linimo線車輛除裝備了ATO／ATC（列車自動(dòng)控制）、車站控制發(fā)送接收器等與無人駕駛相適應(yīng)的設(shè)備外，還采用了列車綜合管理系統(tǒng)（TIMS），實(shí)現(xiàn)了三項(xiàng)重要功能：① 依靠監(jiān)測(cè)手段統(tǒng)一監(jiān)測(cè)、管理設(shè)備狀態(tài)，通過傳送各種控制命令，實(shí)施加速、制動(dòng)、浮起、落地等常規(guī)操作動(dòng)作；② 實(shí)現(xiàn)“故障制動(dòng)指令功能”，故障時(shí)自動(dòng)輸出制動(dòng)指令，迫使列車停車；③ 能記錄車輛故障信息和設(shè)備動(dòng)作次數(shù)，可半自動(dòng)實(shí)施日常檢查。

4 Linimo線對(duì)國(guó)內(nèi)磁浮線路的啟示

（1）提高設(shè)備可靠性。日本HSST系統(tǒng)可靠性高。在1985年筑波世界科學(xué)博覽會(huì)上，HSST車輛運(yùn)行6個(gè)月，載客75萬人，運(yùn)營(yíng)可靠性達(dá)99.96%，取得了極大成功。然而，日本HSST技術(shù)得到成功應(yīng)用，并不代表該技術(shù)容易實(shí)現(xiàn)。目前，我國(guó)磁浮系統(tǒng)研究尚處于起步階段，某些設(shè)備國(guó)產(chǎn)和日本制造在品質(zhì)方面仍存在一定的差距，這將直接影響整個(gè)系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性及安全性。因此，一方面應(yīng)研究技術(shù)引進(jìn)機(jī)制，吸引國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)［5］；另一方面國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)要加強(qiáng)內(nèi)功，提高產(chǎn)品品質(zhì)，保證系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性、安全性。

（2）精度要求高。HSST系統(tǒng)對(duì)磁浮間隙的控制精度要求很高：一是懸浮高度控制要求高，車輛與軌面懸浮距離需始終保持在6～8mm間隙；二是導(dǎo)向精度控制要求高；三是制造安裝精度高，梁及軌道制造、架設(shè)、安裝都要求有較高的精度，若采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)承載，還應(yīng)限制由于混凝土收縮、徐變引起的梁體變形。例如，日本HSST將方向上的精度規(guī)定為±5mm／10m，對(duì)線路設(shè)計(jì)、施工、維修、保養(yǎng)方面的要求極嚴(yán)。

（3）系統(tǒng)采用冗余結(jié)構(gòu)等多種措施確保安全可靠。日本HSST系統(tǒng)提供了以下備用安全系統(tǒng)：①在斷電的情況下，車載輔助電源會(huì)自動(dòng)供電，使車輛繼續(xù)懸浮行駛；② 在極端事故情況下，系統(tǒng)瞬間不能運(yùn)行時(shí)，裝在車底的支承滑橇?xí)管圀w緩慢下降到軌道滑行，確保列車安全運(yùn)行。

（4）融資方式。linimo線建造采用多方參與的融資方式，線路基礎(chǔ)設(shè)施如支墩、支撐梁、隧道和車站地下室等建造資金由政府稅收償還，車輛、電氣設(shè)備等由愛知縣、沿線自治團(tuán)體和民間投資。

（5）考慮發(fā)展的需要。Linimo線已經(jīng)實(shí)現(xiàn)無人駕駛和部分車站無人值守，可以最大限度地降低運(yùn)營(yíng)成本。實(shí)現(xiàn)列車無人駕駛、車站無人值守需要系統(tǒng)可靠性高、設(shè)備故障率低、員工業(yè)務(wù)水平熟練，以及乘客大力配合、自覺購(gòu)票、熟練掌握緊急疏散方法等，只有各種內(nèi)外部條件達(dá)到一定程度后才能實(shí)現(xiàn)。目前我國(guó)各方面條件有限，列車無人駕駛和車站無人值守尚難以實(shí)現(xiàn)，但隨著我國(guó)城市軌道交通事業(yè)的發(fā)展，隨著乘客對(duì)應(yīng)急知識(shí)的掌握及乘客自覺性的提高，列車無人駕駛、車站無人值守會(huì)成為發(fā)展方向。因此，在線路建設(shè)時(shí)從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮，預(yù)留一定的基礎(chǔ)條件還是十分必要的。

5 結(jié)語(yǔ)

中低速磁浮系統(tǒng)在安全、舒適、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等方面具有相對(duì)的優(yōu)勢(shì)，世界各國(guó)都在積極研究。其中具有代表性、有實(shí)用意義的中低速磁浮技術(shù)就是日本的HSST系統(tǒng)。該系統(tǒng)在linimo線的成功應(yīng)用，進(jìn)一步證明了該技術(shù)的實(shí)用性。研究日本HSST技術(shù)的線路特點(diǎn)，借鑒其優(yōu)點(diǎn)，對(duì)我國(guó)剛剛起步的中低速磁浮技術(shù)的應(yīng)用有一定的積極作用。

［1］簡(jiǎn)煉.中低速磁浮技術(shù)引領(lǐng)綠色交通［J］.都市快軌交通，2011，5（5）：11.

［2］Linimo線路網(wǎng)站 ［EB／OL］.（2004－12－17）［2013－05－01］.http：∥www.linimo.jp／

［3］楊新斌，羅世輝.上海中低速磁浮交通車輛的數(shù)字化研發(fā)［J］.城市軌道交通研究，2009，12（12）：48.

［4］魏慶朝，孔永健，時(shí)瑾，等.磁浮鐵路系統(tǒng)與技術(shù)［M］.北京：中國(guó)科技出版社，2010.

［5］石定寰.日本中低速磁懸浮技術(shù)及其應(yīng)用前景［J］.交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程與信息，2007，7（5）：1.