我國現(xiàn)代有軌電車系統(tǒng)發(fā)展趨勢探討

孫帥

（中車四方車輛有限公司，山東 青島 266111）

0 引言

自2003年《國務(wù)院辦公廳關(guān)于加強(qiáng)城市快速軌道交通建設(shè)管理的通知》（國辦發(fā)〔2003〕81號）發(fā)布以來，城市軌道交通得到較快發(fā)展；現(xiàn)代有軌電車系統(tǒng)以其造價成本相對較低、審批流程相對簡單等優(yōu)勢受到越來越多城市的青睞[1-2]。2007年5月和2009年12月，天津濱海新區(qū)和上海張江區(qū)2條現(xiàn)代化有軌電車先后投入運營，我國現(xiàn)代有軌電車行業(yè)開始復(fù)蘇，此階段車輛尚需整車進(jìn)口；自2013年8月沈陽渾南現(xiàn)代有軌電車正式載客試運營，經(jīng)過近5年的發(fā)展，我國現(xiàn)代有軌電車進(jìn)入繁榮發(fā)展階段[3-4]。

截止到2018年7月《國務(wù)院辦公廳關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)城市軌道交通規(guī)劃建設(shè)管理的意見》（國辦發(fā)〔2018〕52號）發(fā)布，我國已有12個城市（大連和長春采用傳統(tǒng)有軌電車，未納入統(tǒng)計）共計19條現(xiàn)代有軌電車線路開通運營，運營里程達(dá)227.26 km。據(jù)統(tǒng)計，目前我國正在建設(shè)現(xiàn)代有軌電車項目的城市或地區(qū)有20個，共36條線路，建設(shè)里程約574 km；處于籌備階段且已入選P P P管理庫的現(xiàn)代有軌電車項目有20余個[5]，已啟動現(xiàn)代有軌電車項目的城市或地區(qū)超100個，建設(shè)總里程超1 000 km。

我國現(xiàn)代有軌電車產(chǎn)業(yè)集群已初步形成，創(chuàng)新技術(shù)得以發(fā)展并應(yīng)用，已進(jìn)入快速發(fā)展期。以我國現(xiàn)代有軌電車項目為研究對象，從車輛、基建、弱電系統(tǒng)、運營維保等方面探討現(xiàn)代有軌電車系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。

1 車輛

目前中車集團(tuán)各主機(jī)廠均能整車制造現(xiàn)代有軌電車車輛，中車集團(tuán)設(shè)置的各生產(chǎn)、維修基地能夠滿足我國市場發(fā)展需求，隨著引進(jìn)技術(shù)的消化及自主研發(fā)產(chǎn)品的日益成熟，現(xiàn)代有軌電車車輛將會滿足業(yè)主不同層次的需求。

1.1 產(chǎn)品型譜化

參考阿爾斯通Citadis系列有軌電車經(jīng)驗，產(chǎn)品系列從Citadis X01到Citadis X05，車型含70%低地板和100%低地板，車輛編組涵蓋三、五、七、九模塊，車輛寬度有2.40 m和2.65 m兩種，多種供電方式可供選擇，能夠?qū)崿F(xiàn)有軌電車產(chǎn)品型譜化，滿足客戶多樣化需求。

目前我國現(xiàn)代有軌電車車輛積極進(jìn)行產(chǎn)品迭代更新，2018年3月中車株洲電力機(jī)車有限公司成功研發(fā)電電混合五模塊儲能式現(xiàn)代有軌電車，標(biāo)志著第3代超級電容有軌電車下線，車輛續(xù)航里程翻番；中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司通過完全技術(shù)轉(zhuǎn)讓形式引進(jìn)捷克斯柯達(dá)有軌電車，采用永磁電機(jī)和氫能源技術(shù)進(jìn)行二次改進(jìn)及深度開發(fā)；我國各有軌電車制造廠商紛紛進(jìn)行技術(shù)升級，打造現(xiàn)代有軌電車型譜化產(chǎn)品，以適應(yīng)市場發(fā)展需求。

另外，通過對走行系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)等關(guān)鍵部件技術(shù)的升級換代，加快現(xiàn)代有軌電車關(guān)鍵部件國產(chǎn)化步伐，有效把控現(xiàn)代有軌電車整車價格，通過新技術(shù)的應(yīng)用切實豐富現(xiàn)代有軌電車產(chǎn)品系列，滿足我國有軌電車市場需求。

1.2 自動駕駛技術(shù)

國家政策大力支持自動駕駛汽車和軌道交通的發(fā)展，現(xiàn)代有軌電車的路權(quán)設(shè)計使自動駕駛技術(shù)商用成為可能[6]；橫穿佛山南海中心城區(qū)的佛山南海新交通試驗段系全國首條享有專有路權(quán)的有軌電車線路，2017年7月佛山南海新交通試驗段首列有軌電車（見圖1）在中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司下線，該車是全球首列實現(xiàn)自動駕駛的現(xiàn)代有軌電車；未來現(xiàn)代有軌電車的交通組織或?qū)⒈蛔詣玉{駛技術(shù)徹底變革。

1.3 關(guān)鍵技術(shù)國產(chǎn)化

目前，我國各有軌電車制造商已基本掌握牽引傳動、磁軌制動、耐碰撞車體等關(guān)鍵技術(shù)，但有軌電車的無觸網(wǎng)供電技術(shù)、低地板轉(zhuǎn)向架技術(shù)等方面仍存在差距。以無接觸網(wǎng)供電技術(shù)為例，國外制造廠家都擁有各不相同的供電技術(shù)，我國制造廠家從超級電容、蓄電池、氫能源等方面深入研究已積累諸多原始創(chuàng)新；鑒于我國有軌電車主要依托引進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)，加快引進(jìn)技術(shù)的消化與自主研發(fā)技術(shù)的成熟，未來必將提供更多質(zhì)優(yōu)價廉的車輛產(chǎn)品。

圖1 首列實現(xiàn)自動駕駛的現(xiàn)代有軌電車在青島下線

2 基建

參考法國勞爾Translohr系統(tǒng)的預(yù)制路基模塊（見圖2）技術(shù)經(jīng)驗，整個預(yù)制路基厚度不超過30 cm，采用機(jī)械方式連接，可直接作為運行路面供膠輪導(dǎo)軌電車使用。采用預(yù)制路基模塊，能夠大幅縮短建設(shè)周期，有效減少中心城區(qū)施工對周邊居民的不良影響；現(xiàn)有道路施工下挖深度小，對城市地下管網(wǎng)影響小；預(yù)制路基模塊堅固耐用，使用壽命達(dá)30年。

蘇州高新有軌電車有限公司聯(lián)合中國鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司設(shè)計預(yù)制板式道床，于2016年7月在蘇州高新區(qū)有軌電車2號線試制試鋪成功；成都市新筑路橋機(jī)械股份有限公司成功研發(fā)嵌入式軌道系統(tǒng)（見圖3），已在新津R1線、滇南中心城市群示范線、廣州地鐵、成都蓉2線獲得成功應(yīng)用?？梢灶A(yù)見，預(yù)制混凝土構(gòu)件技術(shù)在現(xiàn)代有軌電車項目建設(shè)中將會獲得更多應(yīng)用。

我國現(xiàn)代有軌電車項目積極探索新技術(shù)應(yīng)用，推進(jìn)項目基礎(chǔ)建設(shè)優(yōu)化；采用預(yù)制混凝土構(gòu)件技術(shù)可有效縮短現(xiàn)代有軌電車建設(shè)周期；優(yōu)化接觸網(wǎng)方案，現(xiàn)代有軌電車接觸網(wǎng)建設(shè)更加簡潔、美觀；采用梯形道岔、組合道岔，降低車輛基地占地面積。

圖2 預(yù)制路基模塊

圖3 嵌入式軌道系統(tǒng)

3 弱電系統(tǒng)

現(xiàn)代有軌電車弱電系統(tǒng)包括信號系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、售檢票系統(tǒng)、綜合監(jiān)控系統(tǒng)等，其中信號系統(tǒng)包含正線信號控制系統(tǒng)、交叉路口信號優(yōu)先控制系統(tǒng)、列車運行調(diào)度管理系統(tǒng)、車輛段聯(lián)鎖系統(tǒng)和車載信號系統(tǒng)等。弱電系統(tǒng)是確?，F(xiàn)代有軌電車的運行效率和安全性的核心。

3.1 弱電系統(tǒng)集成

我國現(xiàn)代有軌電車項目建設(shè)正向弱電集成一體化方向發(fā)展，采用統(tǒng)一招標(biāo)和建設(shè)模式，利用統(tǒng)一的綜合運營管理平臺進(jìn)行運營管理，有利于提高項目建設(shè)、運營、維保效率，推進(jìn)現(xiàn)代有軌電車系統(tǒng)的弱電各子系統(tǒng)間實現(xiàn)互聯(lián)互通[7-8]；在控制中心建立以行車指揮為中心，綜合的和集運營監(jiān)控、電力監(jiān)控、運營管理、調(diào)度指揮為一體的調(diào)度指揮系統(tǒng)，實現(xiàn)對設(shè)備資源、人力成本的統(tǒng)一管理，并基于集成的監(jiān)控平臺，簡化調(diào)度員操作界面，方便處置各類突發(fā)事件。

面向運營調(diào)度的高度集成一體化綜合調(diào)度管理系統(tǒng)或?qū)⑹乾F(xiàn)代有軌電車弱電系統(tǒng)發(fā)展的重要方向，通過建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一和開放的系統(tǒng)集成平臺，將各相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行高度集成，形成完整的新型有軌電車網(wǎng)絡(luò)管理、指揮與監(jiān)控體系[9-10]。實現(xiàn)對新型有軌電車網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有運行車輛、區(qū)間和車站進(jìn)行總的監(jiān)視、控制、協(xié)調(diào)、指揮、調(diào)度和管理，確保行車調(diào)度的有序進(jìn)行。

3.2 融合智能交通，打造智慧城市

目前，我國各城市正積極打造智慧城市建設(shè)，現(xiàn)代有軌電車項目通過交叉路口信號優(yōu)先控制、社會交通信息控制、綜合調(diào)度管理平臺打造等方面推動智慧城市交通智能化建設(shè)；現(xiàn)代有軌電車信號系統(tǒng)作為城市智能交通系統(tǒng)的重要組成部分，結(jié)合弱電系統(tǒng)集成一體化發(fā)展趨勢，與其他城市智能交通系統(tǒng)有效融合，打造最優(yōu)城市智能交通解決方案。

4 運營維保

我國已開通運營的現(xiàn)代有軌電車項目中，由于各項目情況不同，受其運營管理主體的影響，現(xiàn)代有軌電車的運營模式、服務(wù)水平各不相同；設(shè)備維保是現(xiàn)代有軌電車運營管理的主要內(nèi)容，直接關(guān)系到現(xiàn)代有軌電車的運營可靠性，影響現(xiàn)代有軌電車的運營效率。

4.1 運營網(wǎng)絡(luò)化

現(xiàn)代有軌電車運營模式介于公交運營模式和地鐵運營模式之間，其網(wǎng)絡(luò)化運營更接近于地鐵，目前我國已運營現(xiàn)代有軌電車線路大都未設(shè)置ATO、ATP等自動化程度較高的信號系統(tǒng)，小間隔行車運營調(diào)度的實現(xiàn)難度較大。沈陽渾南有軌電車項目已在網(wǎng)絡(luò)化運營方面進(jìn)行了有益嘗試，現(xiàn)代有軌電車網(wǎng)絡(luò)化運營，提高線路復(fù)線率，從引導(dǎo)客流分布、縮小發(fā)車間隔等方面有效提升網(wǎng)絡(luò)化運營效率。隨著各城市有軌電車項目建設(shè)的深入，線路網(wǎng)絡(luò)化運營將是我國現(xiàn)代有軌電車項目發(fā)展的方向。

我國現(xiàn)代有軌電車已進(jìn)入繁榮發(fā)展階段，將有更多城市進(jìn)入有軌電車網(wǎng)絡(luò)化運營時代，有軌電車優(yōu)勢也將得以全方位體現(xiàn)；有軌電車項目運營水平的高低最終將成為考驗項目成功與否的關(guān)鍵因素。

4.2 維保專業(yè)化

目前我國現(xiàn)代有軌電車維保主要集中在車輛、供電、通信、信號等專業(yè)；根據(jù)不同專業(yè)維保特點選擇自主維?；蛭饩S保，在質(zhì)保期內(nèi)主要以委外維保為主，質(zhì)保期外各運營管理主體依據(jù)人員設(shè)置、維保成本、運營服務(wù)和專業(yè)特點等方面綜合選擇適合的維保方式。

隨著投入運營的現(xiàn)代有軌電車項目的增多，專業(yè)化維保隊伍逐步成長起來，應(yīng)用大數(shù)據(jù)分析、遠(yuǎn)程控制技術(shù)支持，其成本趨于合理、服務(wù)質(zhì)量明顯提高、專業(yè)化程度更高，未來專業(yè)化、精細(xì)化、品牌化的委外模式將是發(fā)展趨勢。

5 結(jié)束語

城市軌道交通項目已成為軌道交通項目建設(shè)的“熱土”，現(xiàn)代有軌電車以其節(jié)能環(huán)保、安全快捷、工程造價低、施工周期短等優(yōu)勢成為城市或地區(qū)發(fā)展軌道交通的優(yōu)選方案，現(xiàn)代有軌電車市場已進(jìn)入快速發(fā)展階段；同時也要看到，我國現(xiàn)代有軌電車項目在規(guī)劃、建設(shè)、運營中暴露出一些問題，有軌電車行業(yè)處于關(guān)鍵調(diào)整期，需要有軌電車從業(yè)者從各自工作實際出發(fā)切實做好本職工作，政府層面從立法和標(biāo)準(zhǔn)等方面規(guī)范行業(yè)發(fā)展，以滿足有軌電車市場競爭和創(chuàng)新發(fā)展的需求。