馳騁在山城大地上的雙流制軌道列車

向?qū)m

[摘 ? ?要]文章首先介紹了重慶雙流制軌道列車產(chǎn)生的背景，并從技術(shù)角度分析車輛的特點(diǎn)，最后重點(diǎn)闡述了雙流制車輛相關(guān)技術(shù)對(duì)城市軌道交通運(yùn)營(yíng)、科技創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來的深遠(yuǎn)影響。

[關(guān)鍵詞]雙流制;科技創(chuàng)新;互聯(lián)互通

[中圖分類號(hào)]U264 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2022）05–00–03

Shuangliu System Rail Train Galloping on the Land of the Mountain City

Xiang Gong

[Abstract]Firstly， this paper introduces the background of Chongqing double flow rail train， and analyzes the characteristics of vehicles from the perspective of technology. Finally， it focuses on the far-reaching impact of double flow vehicle related technology on urban rail transit operation， scientific and technological innovation and industrial development.

[Keywords]double flow system; technological innovation; interconnection

根據(jù)《交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)綱要》要求，重慶市依托軌道交通、鐵路、高速公路、機(jī)場(chǎng)、長(zhǎng)江水系等綜合交通網(wǎng)絡(luò)，以主城區(qū)為核心，通過加強(qiáng)市郊鐵路的自身建設(shè)，真正發(fā)揮市郊鐵路骨干作用，從而構(gòu)成重慶市大交通體系，建立起“一小時(shí)通勤圈”。重慶中車長(zhǎng)客公司在國(guó)內(nèi)首創(chuàng)雙流制軌道車輛，從技術(shù)上實(shí)現(xiàn)城市軌道交通線向市郊區(qū)域延伸，為都市圈軌道交通“一張網(wǎng)”“互聯(lián)互通”“最少換乘”規(guī)劃建設(shè)提供有效的技術(shù)支撐和解決途徑，強(qiáng)有力地支持和保障旅客出行方便。

1 重慶江跳線雙流制車輛介紹

重慶江跳線雙流制車輛是國(guó)內(nèi)首列即將用于實(shí)際線路中的城鐵共營(yíng)車輛，該車輛也將是重慶新的一種軌道交通方式，同時(shí)也是我國(guó)鐵路運(yùn)營(yíng)的一種新模式。

目前，國(guó)內(nèi)外城市軌道建設(shè)中，存在兩種建設(shè)方式。

（1）在中心城區(qū)建設(shè)中，城市人口密集、客流需求較大，軌道建設(shè)站點(diǎn)密集、站間距較小;

（2）在市郊城區(qū)中，城市人口較少、客流需求較小，站間距較大。在軌道建設(shè)中，綜合經(jīng)濟(jì)成本考慮，在中心城區(qū)采用直流供電制式、市郊城區(qū)采用交流高壓供電制式經(jīng)濟(jì)效益最高，投資成本最低。同時(shí)，隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，市郊城區(qū)與中心城區(qū)的融合，市郊城區(qū)居民對(duì)直達(dá)中心提出“一車直達(dá)”、快速的需求。為了滿足廣大人民的需求，雙流制市域車輛應(yīng)運(yùn)而生。

重慶江跳線雙流制車輛以既有成熟As型車為技術(shù)基礎(chǔ)，其中車體、前端、車鉤、貫通道、內(nèi)裝、輔助、照明、客室電氣、乘客信息等部位參考最新重慶As型車技術(shù)方案;轉(zhuǎn)向架、牽引、高壓、制動(dòng)、網(wǎng)絡(luò)、車門、空調(diào)等系統(tǒng)在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行適應(yīng)性改進(jìn)，以滿足高速度等級(jí)的要求。以國(guó)內(nèi)首列雙流制市域A型車為技術(shù)支撐，借鑒雙流制市域A型車平臺(tái)的交直流切換的系統(tǒng)基本原理和部分部件，并對(duì)交直流轉(zhuǎn)換失敗后的故障和救援工況進(jìn)行論證，提出具體解決方案，如圖1，圖2所示。

1.1 速度等級(jí)高

重慶江跳線線車輛最高運(yùn)行速度為120 km/h，速度比一般的地鐵車輛提高50%。在重慶As車輛的基礎(chǔ)上，為保證車輛的舒適性，轉(zhuǎn)向架上增加抗蛇形減震器提高車輛平穩(wěn)性，空調(diào)設(shè)置壓力波控制裝置，門窗貫通道設(shè)置密封方案提高車輛的密封性，減小噪音，從而乘坐車輛更舒適。

1.2 兩種牽引傳動(dòng)系統(tǒng)

車輛上設(shè)備兩套牽引傳動(dòng)系統(tǒng)。列車電氣牽引系統(tǒng)在直流（DC1 500 V）區(qū)段采用牽引逆變器和異步鼠籠電動(dòng)機(jī)構(gòu)成的交流電傳動(dòng)系統(tǒng);在交流（AC25 kV）區(qū)段采用牽引變壓器—四象限整流器—牽引逆變器—異步牽引電動(dòng)機(jī)構(gòu)成的交流電傳動(dòng)系統(tǒng)。

1.3 交直流切換系統(tǒng)

車輛頂部設(shè)置交直流切換系統(tǒng)。當(dāng)車輛在交流區(qū)間/直流區(qū)間時(shí)，車輛可以通過切換系統(tǒng)將車輛的牽引傳動(dòng)模式切換為交流/直流。

1.4 不停車全自動(dòng)交直流切換實(shí)施方案

在直流區(qū)段，電網(wǎng)的直流電通過受電弓、真空斷路器、交直流轉(zhuǎn)換開關(guān)、直流熔斷器、高速斷路器、牽引變流器，從而驅(qū)動(dòng)牽引電機(jī)。

在交流區(qū)段，電網(wǎng)的交流電通過受電弓、真空斷路器、交直流轉(zhuǎn)換開關(guān)、交流熔斷器、牽引變壓器、牽引變流器，從而驅(qū)動(dòng)牽引電機(jī)。

進(jìn)行交直流切換區(qū)段時(shí)，車輛采用惰行方式通過轉(zhuǎn)換區(qū)，以先后采集的線路信標(biāo)判斷車輛位置，保證車輛可以安全地實(shí)現(xiàn)交直流切換，具體如圖3所示。

1.5 全自動(dòng)交直流切換安全性

當(dāng)車輛進(jìn)行交直流切換過程中，如果切換提示信標(biāo)或切換器件故障，車輛在不同電網(wǎng)下存在冒進(jìn)的風(fēng)險(xiǎn)，而導(dǎo)致車輛串電，這種情況可能對(duì)車輛高壓器件或車輛造成很大的損害。為防止對(duì)車輛造成損害，高壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)具備自我保護(hù)能力，使系統(tǒng)損害降低到最小。

1.6 互聯(lián)互通，與既有地鐵線路貫通運(yùn)營(yíng)

城市軌道交通線路互聯(lián)互通是一個(gè)系統(tǒng)性工程，涉及到線路條件、供電、限界、軌道和路基、車輛及維修、培訓(xùn)、行車組織、供電、通信信號(hào)、站臺(tái)門等多個(gè)專業(yè)，經(jīng)過分析，車輛與軌道線路、車輛救援、通訊信號(hào)、運(yùn)營(yíng)以及車輛性能等方面均有對(duì)外接口，基于對(duì)接口的分析，提出了“與既有重慶5號(hào)線實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，貫通運(yùn)營(yíng)”的具體解決方案，如圖4所示。

2 雙流制軌道車輛的重大意義

2.1 雙流制軌道車輛以科技創(chuàng)新引領(lǐng)城市發(fā)展新風(fēng)向

（1）全國(guó)首創(chuàng)雙流制軌道交通車輛填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)軌道交通制式空白

全國(guó)首創(chuàng)雙流制車輛以既有重慶As型車技術(shù)平臺(tái)為基礎(chǔ)，最大特點(diǎn)是搭載交直流雙供電系統(tǒng)，能在交流25 kV和直流1 500 V兩種供電線路上運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)市郊鐵路與城市軌道交通互聯(lián)互通、貫通運(yùn)營(yíng)。在交流25 kV市郊鐵路上，可實(shí)現(xiàn)最高120 km/h高速度下平穩(wěn)加減速;在直流1 500 V城市軌道交通線路上，可實(shí)現(xiàn)80 km/h速度急起急停。雙流制車輛其核心技術(shù)在于交直流不停車全自動(dòng)切換技術(shù)，該技術(shù)目前僅有國(guó)外少數(shù)國(guó)家掌握，國(guó)內(nèi)尚屬首次。同時(shí)車輛保持了As車既有的爬坡能力強(qiáng)（最大適應(yīng)50‰的坡道）、轉(zhuǎn)彎半徑?。ū绕胀ǖ罔F小，最小達(dá)250 m）、軸重小（最大軸重限制在15.5 t以內(nèi)）、載客量大（單列載客能力達(dá)2 300余人）等優(yōu)勢(shì)。

（2）雙流制軌道交通車輛的創(chuàng)新研發(fā)為市郊鐵路和城市軌道貫通運(yùn)營(yíng)、一車直達(dá)、零換乘提供了全新的運(yùn)營(yíng)模式

以雙流制列車在交流線路與直流線路間全自動(dòng)轉(zhuǎn)換為研究對(duì)象，突破交直流轉(zhuǎn)換技術(shù)、車輛運(yùn)行中全自動(dòng)切換技術(shù)、車輛交直流系統(tǒng)互竄保護(hù)方案等多個(gè)關(guān)鍵核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)市郊鐵路與城市軌道交通間的“無縫”對(duì)接?！半p流制”作為一種新型的軌道交通系統(tǒng)，是解決“一車直達(dá)”“零換乘”最有效的方式之一，既可在市郊鐵路長(zhǎng)距快速運(yùn)行，節(jié)約建設(shè)資源，又可以實(shí)現(xiàn)市郊鐵鐵路與城市軌道交通之間的貫通運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)一車直達(dá)市內(nèi)主要客流集散地，引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)和人口向城市周邊各級(jí)城鎮(zhèn)聚集，全面提高城鎮(zhèn)發(fā)展質(zhì)量，不僅實(shí)現(xiàn)城市現(xiàn)代化、農(nóng)村城鎮(zhèn)化、城鄉(xiāng)一體化，更能實(shí)現(xiàn)城鄉(xiāng)區(qū)域交通相結(jié)合的目的。

2.2 全國(guó)首創(chuàng)雙流制試驗(yàn)線助推產(chǎn)業(yè)發(fā)展新動(dòng)能

重慶中車長(zhǎng)客公司投資1.5億元，在既有直流1 500 V試驗(yàn)線的基礎(chǔ)上，建成全國(guó)首條具有交流25 kV和直流1 500 V電壓并存且能自動(dòng)切換的試驗(yàn)線路，本試驗(yàn)線的建成補(bǔ)齊了國(guó)內(nèi)雙流制車輛試驗(yàn)驗(yàn)證及產(chǎn)業(yè)化的能力。

雙流制試驗(yàn)線采用的多種供電制式安全聯(lián)鎖控制，具備雙流、直流、交流多種車型調(diào)試需求，提升試驗(yàn)線調(diào)試能力。該試驗(yàn)線的建成，使重慶中車長(zhǎng)客公司成為國(guó)內(nèi)首家具備雙流制車輛研發(fā)、生產(chǎn)、調(diào)試于一體的軌道裝備企業(yè)，確保雙流制車輛后續(xù)批量生產(chǎn)、驗(yàn)證、交付。

2.3 聚力科技研究，促進(jìn)創(chuàng)新發(fā)展，市科技局產(chǎn)業(yè)類重點(diǎn)課題結(jié)碩果

2018年成功申報(bào)的重慶市科技局產(chǎn)業(yè)類重點(diǎn)課題——《雙流制軌道交通車輛研究及應(yīng)用示范》項(xiàng)目，在車輛系統(tǒng)研發(fā)的同時(shí)形成了一套鐵路與地鐵間列車“貫通運(yùn)營(yíng)”的應(yīng)用技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)。本項(xiàng)目的實(shí)施，形成了包括交直流轉(zhuǎn)換成套技術(shù)、雙流制技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、雙流制試驗(yàn)線建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)在內(nèi)的系列化雙流制系統(tǒng)技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)體系，為雙流制軌道交通系統(tǒng)的市場(chǎng)應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)，能夠更好地大力培育多元化市場(chǎng)環(huán)境，推動(dòng)軌道交通高端裝備的產(chǎn)業(yè)化。

目前，《雙流制軌道交通車輛研究及應(yīng)用示范》項(xiàng)目的成功實(shí)施，已納入中國(guó)城市軌道交通協(xié)會(huì)全國(guó)示范工程的規(guī)劃，未來雙流制技術(shù)和產(chǎn)業(yè)將在全國(guó)范圍進(jìn)一步推廣及應(yīng)用。

2.4 創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)開創(chuàng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展新局面

目前，我國(guó)正處于城市軌道交通的大規(guī)模建設(shè)期，互聯(lián)互通是未來城市軌道交通成網(wǎng)建設(shè)的主要方向，具有極大的市場(chǎng)前景。雙流制車輛的成功研制和產(chǎn)業(yè)化標(biāo)志著重慶軌道交通裝備產(chǎn)業(yè)在既有拳頭產(chǎn)品跨座式單軌的基礎(chǔ)上又新增一個(gè)“走出去”極具競(jìng)爭(zhēng)力的車輛系統(tǒng)，能夠極大地促進(jìn)重慶市軌道交通裝備產(chǎn)業(yè)的建設(shè)提升，特別是在成渝雙城經(jīng)濟(jì)圈建設(shè)中，推動(dòng)新的市郊鐵路及城市軌道交通建設(shè)模式，推動(dòng)重慶軌道交通裝備產(chǎn)業(yè)做大做優(yōu)做強(qiáng)。

3 結(jié)束語(yǔ)

全國(guó)首創(chuàng)雙流制軌道車輛，不僅實(shí)現(xiàn)了軌道交通車輛技術(shù)上的創(chuàng)新和突破，為重慶本地城市軌道交通的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)模式多樣化提供了更多的技術(shù)支持，且對(duì)軌道交通相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到了重要的助推作用，同時(shí)對(duì)相關(guān)的課題研究和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定奠定了基礎(chǔ)，必將產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 李明高，毛保華，杜鵬，等.城市軌道交通與市郊鐵路直通運(yùn)營(yíng)下通過能力研究[J].交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程與信息，2016，16（1）：5.

[2] 王靛.重慶市郊鐵路與城市軌道貫通運(yùn)營(yíng)探索與實(shí)踐[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2020（8）：2.

[3] 陳韻舟.關(guān)于城市軌道交通智慧化的探討[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2018（20）：2

[4] 宋奇吼.城市軌道交通供電[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2012.

[5] 翟維麗.城市軌道交通系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及相關(guān)問題研究[D]，吉林：吉林大學(xué)，2007年。

[6] 彭繼權(quán)，馮伯欣.雙流制山地城市As型地鐵車輛接地系統(tǒng)研究[J].現(xiàn)代城市軌道交通，2019（12）：5.

[7] 陳劍偉.市域快速軌道系統(tǒng)交直流制式比選研究[J].鐵道工程學(xué)報(bào)，2020，37（2）：6.

[8] 李東林.城市軌道交通車輛電氣牽引系統(tǒng)自主研發(fā)與應(yīng)用[J].機(jī)車電傳動(dòng)，2020（1）：6.

[9] 蘇和.雙流制接觸網(wǎng)在軌道交通的應(yīng)用研究[J].電氣化鐵道，2020，31（S01）：4.

[10] 馬飛，陳奎，周宇航，雙流制受電弓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J]，裝備制造技術(shù)，2020（6）：55.