淺談新型跨座式單軌車(chē)輛的改善建議

張金鳳

摘 要：根據(jù)重慶跨座式單軌交通運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)，在保持現(xiàn)有單軌成熟技術(shù)的基礎(chǔ)上，探討新型跨坐式單軌車(chē)輛的技術(shù)升級(jí)及具體設(shè)計(jì)需求。

關(guān)鍵詞：新型跨坐式單軌車(chē)輛；技術(shù)升級(jí)；設(shè)計(jì)需求

跨座式單軌交通是車(chē)輛采用橡膠車(chē)輪騎跨在梁軌合一的單根軌道梁上行駛的軌道交通方式?？缱絾诬壗煌ㄏ到y(tǒng)是在日本、美國(guó)等國(guó)家的很多城市修建的、成熟的軌道交通運(yùn)輸系統(tǒng)。重慶根據(jù)本身城市道路彎道多、坡陡、路窄、城市建筑面積密集、人口密度大等特點(diǎn)，選擇了適應(yīng)山城地形特征的爬坡能力強(qiáng)、轉(zhuǎn)彎半徑小的高架跨座式膠輪單軌交通系統(tǒng)。自2005年6月18日正式開(kāi)通運(yùn)營(yíng)以來(lái)，已安全運(yùn)營(yíng)13年，但中國(guó)自2002年引進(jìn)跨座式單軌技術(shù)以來(lái)，一直沿用日本技術(shù)，僅對(duì)部分系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化與優(yōu)化，本文結(jié)合重慶十多年來(lái)長(zhǎng)期大運(yùn)量的運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)，在保持現(xiàn)有單軌成熟技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)新型跨座式單軌車(chē)輛的技術(shù)升級(jí)以及具提升及需求進(jìn)行探討：

一、新型跨座式單軌車(chē)輛列車(chē)儲(chǔ)能設(shè)備（蓄電池）緊急牽引技術(shù)應(yīng)用

新型跨座式單軌車(chē)輛設(shè)計(jì)應(yīng)用列車(chē)蓄電池緊急牽引技術(shù)，在無(wú)高壓輸入的情況下由車(chē)載蓄電池設(shè)備驅(qū)動(dòng)列車(chē)自走行的技術(shù)，它能實(shí)現(xiàn)場(chǎng)段內(nèi)無(wú)供電區(qū)域的短距離轉(zhuǎn)軌和正線發(fā)生供電故障時(shí)列車(chē)牽引到下一站（至少）或回庫(kù)的運(yùn)營(yíng)需求，最大程度降低正線救援的影響。

二、新型跨座式單軌車(chē)輛智慧列車(chē)技術(shù)應(yīng)用

1、列車(chē)控制和管理系統(tǒng)（TCMS）

新型跨座式單軌車(chē)輛設(shè)計(jì)應(yīng)用列車(chē)控制和管理系統(tǒng)（TCMS），減少硬線控制。TCMS應(yīng)是一個(gè)分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，通過(guò)貫穿列車(chē)總線來(lái)傳送控制、監(jiān)測(cè)及故障診斷等信息。分為列車(chē)控制級(jí)、車(chē)輛控制級(jí)和子系統(tǒng)控制級(jí)三級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)為司機(jī)提供列車(chē)操作幫助和為維修任務(wù)提供集中支持的目的。

TCMS應(yīng)具有以下基本功能：

駕駛模式的選擇（與ATC連接管理）；

操作端和列車(chē)方向控制；

牽引、制動(dòng)控制與管理；

客室車(chē)門(mén)管理；

空調(diào)控制與管理；

輔助電源供電控制與管理；

空壓機(jī)控制及壓力保護(hù)；

列車(chē)邏輯控制與管理；

列車(chē)故障診斷、存儲(chǔ)管理；

列車(chē)狀態(tài)信息顯示管理；

系統(tǒng)冗余管理；

系統(tǒng)自檢；

列車(chē)故障信息、狀態(tài)信息傳送到地面分析設(shè)備；

軟件上傳、下載接口及設(shè)備測(cè)試接口管理等。

2、智慧列車(chē)管理系統(tǒng)

智慧列車(chē)管理系統(tǒng)是一種對(duì)列車(chē)實(shí)時(shí)在線狀態(tài)檢測(cè)及故障信息收集匯總并加以分析的數(shù)據(jù)系統(tǒng)總稱(chēng)，針對(duì)列車(chē)走行部、牽引系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、防火、視頻等危及安全的重要事項(xiàng)、重點(diǎn)部件和部位，采用實(shí)時(shí)檢測(cè)、監(jiān)視、預(yù)警、報(bào)警方法，實(shí)現(xiàn)車(chē)地?zé)o線實(shí)時(shí)傳輸及地面專(zhuān)家系統(tǒng)分析等功能。

主要應(yīng)用方面：

走行輪及水平輪無(wú)線胎壓監(jiān)測(cè)，能實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)走行輪及水平輪胎壓、溫度等運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)胎壓異常預(yù)警、爆胎緊急限速等功能；可完全替代目前胎壓檢測(cè)裝置，達(dá)到運(yùn)營(yíng)可靠性及安全性要求。

電機(jī)軸承、齒輪箱軸承超溫、振動(dòng)異常等狀態(tài)在線檢測(cè)；

受電弓狀態(tài)在線檢測(cè)，重點(diǎn)檢測(cè)弓網(wǎng)配合狀態(tài)，如零部件脫落（螺栓缺失、滑塊脫落等）、弓網(wǎng)放電等；

輪胎異常磨耗，偏磨、踏面嚴(yán)重?fù)p傷等狀態(tài)檢測(cè)；

車(chē)輛晃車(chē)/抖車(chē)/傾斜/偏載等橫向穩(wěn)定性問(wèn)題檢測(cè)；

制動(dòng)系統(tǒng)的異常制動(dòng)、緩解作用不良檢測(cè)；

電器設(shè)備短路、易燃易爆物品及吸煙等人為造成的火災(zāi)監(jiān)測(cè)；

車(chē)門(mén)故障、司機(jī)誤操作、旅客夾傷擠傷等安全事故監(jiān)測(cè)。

三、新型跨座式單軌車(chē)輛列車(chē)救援能力設(shè)計(jì)

1、每2輛車(chē)形成一個(gè)動(dòng)力單元，任意一個(gè)動(dòng)力單元發(fā)生嚴(yán)重故障的情況下，可利用其它正常的動(dòng)力單元牽引整列車(chē)返回車(chē)輛基地，盡可能避免采用救援列車(chē)牽引故障列車(chē)返回車(chē)輛基地的情況；最多可允許切除1/2動(dòng)力單元，由健全動(dòng)力單元牽引在最短時(shí)間內(nèi)自力退出運(yùn)行。為實(shí)現(xiàn)此功能，列車(chē)需具備任意一個(gè)動(dòng)力單元高壓母線分段運(yùn)行的能力；需重新設(shè)計(jì)正負(fù)極受電弓的布置形式，確保列車(chē)高壓母線分段運(yùn)行的情況下，任意一個(gè)動(dòng)力單元通過(guò)接觸網(wǎng)分段絕緣區(qū)時(shí)均能形成正常供電牽引回路。

2、車(chē)體及車(chē)鉤

列車(chē)中每個(gè)動(dòng)力單元的各車(chē)輛間可設(shè)半永久棒式車(chē)鉤，各動(dòng)力單元之間可設(shè)密接式半自動(dòng)車(chē)鉤，在司機(jī)室前可設(shè)密接式半自動(dòng)車(chē)鉤。

作用于車(chē)鉤的壓縮載荷為800kN；

作用于車(chē)鉤的拉伸載荷為640kN；

應(yīng)能在所有運(yùn)行條件下，保持車(chē)鉤接觸面之間緊密貼合；

能在連掛接合后自動(dòng)鎖定，運(yùn)行中，鉤頭不能解鎖、分離。

車(chē)鉤滿(mǎn)足8編組單軌車(chē)輛各種救援工況下的救援能力，救援過(guò)程中車(chē)鉤配合良好。

車(chē)體結(jié)構(gòu)在正常載荷或交變載荷條件下不發(fā)生疲勞斷裂，且能夠在30年內(nèi)正常運(yùn)用。

側(cè)墻、車(chē)頂、底架等主要部件，應(yīng)適應(yīng)最新成熟工藝（如攪拌摩擦焊接等）要求的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。

車(chē)體結(jié)構(gòu)應(yīng)采用中空雙壁大型鋁合金擠壓型材組焊而成的整體承載結(jié)構(gòu)，能滿(mǎn)足運(yùn)營(yíng)、維修、調(diào)車(chē)、聯(lián)掛和救援的要求。不應(yīng)選用對(duì)應(yīng)力腐蝕敏感的7系（鋁、鋅、鎂三元合金系列）鋁合金型材。

設(shè)計(jì)制造者必須通過(guò)計(jì)算或載荷試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證車(chē)體結(jié)構(gòu)在最大載荷（滿(mǎn)足各種救援工況）下不發(fā)生永久變形及斷裂。

3、被救援車(chē)基礎(chǔ)制動(dòng)不需強(qiáng)制緩解情況下：無(wú)論被救援車(chē)蓄電池是否有電，被救援車(chē)與救援車(chē)在任意緊急制動(dòng)施加條件下，均能自動(dòng)同步施加緊急制動(dòng)；救援車(chē)與被救援車(chē)之間的車(chē)鉤脫鉤時(shí)，被救援車(chē)與救援車(chē)自動(dòng)同步施加緊急制動(dòng)。

被救援車(chē)基礎(chǔ)制動(dòng)需要強(qiáng)制緩解情況下：被救援車(chē)基礎(chǔ)制動(dòng)手動(dòng)緩解后實(shí)施救援時(shí)，被救援車(chē)相當(dāng)于整列拖車(chē)，救援存在極大安全隱患，需制定安全可靠的救援實(shí)施方案。

四、新型跨座式單軌車(chē)輛各系統(tǒng)設(shè)備具體設(shè)計(jì)需求

1、裙板輕量化設(shè)計(jì)，優(yōu)化上、下裙板結(jié)構(gòu)，使用輕量化復(fù)合材料，采用最新焊接工藝，達(dá)到運(yùn)營(yíng)可靠性要求。

2、對(duì)于新線車(chē)輛考慮增加車(chē)門(mén)設(shè)置，每輛車(chē)合理布置3-4對(duì)車(chē)門(mén)，全列車(chē)縱向客室相鄰車(chē)門(mén)中心距宜相等，方便站臺(tái)門(mén)的設(shè)計(jì)、安裝和使用；既有線路可設(shè)計(jì)增加車(chē)門(mén)寬度，以節(jié)約乘客上下車(chē)時(shí)間。

3、通信與乘客信息系統(tǒng)包括廣播系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)以及乘客信息系統(tǒng)，考慮廣播、PIS、CCTV等整體集成系統(tǒng)，采用一體化解決方案。

4、針對(duì)單軌車(chē)輛懸空的車(chē)/網(wǎng)供電制式，對(duì)正常行駛過(guò)程中因車(chē)體帶電，導(dǎo)致列車(chē)不能牽引故障，設(shè)計(jì)合理的接地檢測(cè)方案及車(chē)體放電措施，提高列車(chē)運(yùn)營(yíng)的安全性、可靠性。

5、受電弓控制方式設(shè)計(jì)單元切除功能，當(dāng)列車(chē)發(fā)生GR等故障時(shí)，受電弓降下后再次重新升弓，此時(shí)應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)獨(dú)立控制故障單元的受電弓不升弓。

6、車(chē)體和轉(zhuǎn)向架構(gòu)架設(shè)計(jì)壽命均應(yīng)不低于30年；設(shè)置合理的檢修周期，降低全壽命維護(hù)運(yùn)營(yíng)成本。

7、制動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)具有保持制動(dòng)功能，應(yīng)具有隨車(chē)輛載荷變化自動(dòng)調(diào)整制動(dòng)力功能，并保證列車(chē)在運(yùn)營(yíng)線路上停車(chē)不溜逸。

8、車(chē)輛電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用模塊化、集成化設(shè)計(jì)，便于控制及維護(hù)?？褪易蜗录柏炌ǖ纼?nèi)不布置電氣設(shè)備，將客室電氣設(shè)備集中布置在的電氣柜內(nèi)，方便檢修和維護(hù)。

9、針對(duì)單軌車(chē)輛高架運(yùn)行工況較多，車(chē)窗玻璃建議采用新技術(shù)、新材料，可以隔熱、防紫外線，自動(dòng)調(diào)整光線，取消客室窗簾。

10、針對(duì)單軌車(chē)輛運(yùn)行工況，空調(diào)系統(tǒng)需最大限度地降低噪聲和減輕振動(dòng)（包括空調(diào)機(jī)組和通風(fēng)系統(tǒng)），空調(diào)系統(tǒng)工作時(shí)無(wú)諧振產(chǎn)生；在惡劣工況下，考慮分級(jí)減載保護(hù)方案，降低空調(diào)故障率，提高運(yùn)營(yíng)可靠性。

在汲取國(guó)內(nèi)外單軌的技術(shù)特點(diǎn)，采用城市軌道交通車(chē)輛先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，不斷進(jìn)行單軌車(chē)輛技術(shù)升級(jí)和創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，對(duì)跨座式單軌車(chē)輛運(yùn)營(yíng)維護(hù)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展具有重要意義。

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（作者單位：重慶市軌道交通（集團(tuán)）有限公司）