浅谈城市轨道车辆的研究与发展

蒋洁等

摘要：随着城市化进程的加快，车辆骤增造成的交通拥堵、环境污染成为许多城市管理者不得不面对的重大难题，发展城市轨道交通解决上述问题成为了当前炙手可热的话题。文章主要介绍了应用在城市轨道交通上的地铁、低地板、空轨及国内外研究现状以及未来发展趋势。

关键词：地铁；低地板；轻轨车；空轨；电磁感应驱动

中图分类号：U270 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）29-0096-03

1 概述

随着中国城市化、信息化、新型工业化发展的加快，车辆骤增造成的交通拥堵、环境污染等问题令政府职能部门头痛不已。综合调查显示，解决当前城市交通拥堵问题及减少汽车尾气排放的最佳方案是大力发展建设地铁、轻轨、悬轨等城市轨道交通设施，上述交通工具具有运量大、占地少且节能环保等优点。当前我国正处于城市轨道交通高速发展的黄金时期，据统计显示，我国目前有20多个城市的轨道交通项目正在修建或已得到国家发改委的批准，此外，另有20多个城市的轨道交通项目正在筹建过程中，计划投资将达4万亿元。与此相对应的如何发展适应目前我们国情的轨道车辆成为当前的首要问题。

2 城轨车辆在国内的应用

2.1 地铁

世界上第一条地下铁道是于1863年在伦敦建成的，轨道交通系统发展至今在各国的主要大城市的建设已比较成熟。相比较而言，我国建设轨道交通的进程比较晚且速度缓慢，从20世纪60年代开始至20世纪90年代只建成了北京2条线路（54.2km）和天津仅有的1条线（7.4km），真正步入快速发展的是从20世纪90年代以上海和广州地铁兴建开始的。进入21世纪后，在国家政策的正确引导下，城市轨道交通建设进入了快速、稳定、有序的发展阶段。

当前，我国正进入城市轨道交通建设的大好时期，2013第五届北京国际城市轨道交通建设运营及装备展览会上发布消息，目前，中国内地已有北京、上海、天津、重庆等16个城市累计开通64条城市轨道交通运营线路，总运营里程达到1980km，运营车站1291座。据统计，2012年，有30个城市在建设轨道交通线路，已批准建设规划的城市35个，规划里程近6000km，投资规模有望达到13000亿元左右。这意味着中国城市轨道领域的相关装备企业步入发展的黄金时期。

目前大部分城市新建或已建项目大多采用地铁车辆，该类型车辆各项相关技术已经相对成熟，应用比较稳定，且载客量大。地铁车辆类型一般分为A型和B型，技术规格见表1。

2.2 低地板轻轨车

低地板轻轨车是现代城市交通的新型交通装备，所谓低地板是指车辆地板面距轨道面低于40cm。低地板车辆按照低地板面积占客室面积的百分比分为部分低地板、70%低地板和100%低地板，其中技术难度最大的就是100%低地板轻轨车。早在2003年唐车公司已为长春轻轨成功研发国内首创的70%轻轨车，该车运营至今状况良好，实践证明该车绿色、环保、安全、可靠。在此基础上，公司继续自主开发研制了100%低地板轻轨车，该车采用轻量化铝合金车体，车辆最高运行时速为70km/h，噪音低于普通汽车和公交车；车内地板面仅高出轨面35cm，乘客上下车无需站台，极大地方便了老人、儿童和残障乘客的通行；同时车辆转弯半径较小，可通过坡度达70‰坡道，可平稳舒适地在城区狭小地带畅通行驶，兼具节能、环保和方便乘客等优点；列车行进动力来自轨道上空专门架设的接触网，通过智能动力管理系统与再生制动相结合，大大提高了能源的利用效率，践行绿色、智能的交通理念，真正实现零排放，为现代城市轨道交通提供了全新的选择。

2.3 空轨

空中轨道列车属于城市快捷公交，是介于常规公交和轨交之间的一种中运能客运方式，其工作原理与地铁、轻轨相似，但在设计理念上与地铁相反，地铁是大部分在地下运行，而空轨列车则由钢铁和水泥柱支撑的轨道吊在半空中行驶，该车采用悬挂式动力转向架和车厢。空轨线路运营主要由轨道建设、运行车辆、动力装置及控制中心四部分组成。列车为无人驾驶，由电脑智能控制，可监测控制车辆在任意时刻的状态与位置，该车运营具有全天候性能的优点，能正常运行于冰雪、大雾和暴雨等情况下。此外，由于“空轨”采用电力驱动，故不排放有害气体，做到环保低碳无污染，同时列车在行驶过程中几乎不产生噪音，对居民生活干扰较小。

据专家介绍空中列车悬挂式的单轨交通模式，每公里造价前期为1.5亿，与建设地铁造价相比减少近7亿元。实施国产化后，成本可以进一步降到5000万/km，低于高速公路建设。“空轨”以地铁造价的1/5，将地下交通移至空中，具有占地少，无动迁、建设周期短，并随着城市发展可移动变线等优点。

3 国外研究现状

电磁反应驱动技术的原理利用电力电子变压器的技术特点，将750V或1500V直流电逆变为高频交流电，利用分离式变压器，将其次边安装在车辆底部，原边布置到轨道上，通过电磁感应驱动列车运动。该技术的应用需在轨道之间填埋电缆形成初级电路，连接到一个分站上，产生一个磁场，磁场又通过安装在车下的线圈生成电流（见图1）。电缆可以铺设在任何表面上，包括水泥、碎石沥青，也可以安装到现有的道床上。相关零件在轨道表面是看不见的，所以可不受各种气候的影响，当电缆被车辆覆盖时，电能激活，车辆离开后，电能断开，确保安全运行。因没有与零件的直接接触，故不会产生磨损。

德国庞巴迪利用该技术研究的PRIMOVE感应系统受流的有轨电车在1月22日在Bautzen工厂正式亮相。相比阿尔斯通APS地面受流供给系统，PRIMOVE取消了接触网的应用。电功是通过感应的方式传导给车辆的。该原理在工业领域和家用电器包括电动牙刷里有过广泛的应用，但在有轨电车领域是首次应用。

4 未来发展

4.1 为行驶车辆充电技术

加拿大铁路制造商庞巴迪公司正在研究一种无线充电技术，可让使用相同的基础设施为不同的电动汽车在行驶过程中为它们的电池进行充电，无线充电垫位于路面下方，在理论上可以让电动汽车、卡车、公共汽车和电车在上面行驶，而且不需要停车就可以充电。大部分的无线充电技术设计主要用于充电站充电，但庞巴迪公司的研究重点是如何为行驶的电动车辆充电，它们大小不同，而且特别是公共交通，都有常规行驶路线和停车模式。电力传输来自埋着的充电点，到达车辆底部相应的技术设备，使用的是磁感应技术。车辆驶过充电器上方，发出无线电信号，以确认自身，并证明它被授权使用充电站。

4.2 陆地空客

解决交通拥堵问题，向下发展是地铁，向上发展是空轨，这两项技术应用已经相对成熟，那么接下来可以考虑一下地面交通的另一种方式—陆地空客。该项技术建立在将机动车道、自行车道、人行道进行人车分流，候车站台采用同时具有过街天桥及候车功能的天桥式候车站，该车设计为天窗式上、下车门，车辆体积较大，车厢距地面较高，行驶过程中允许小型车辆从其车下经过，采用太阳能不间断向行驶中的陆地空客进行充电。车辆行驶过程中利用红绿灯在交叉路口确保其“先行”问题。

5 结语

随着城市化进程的加快，为缓解交通拥堵，提升人民群众生活品质，对城市公共交通提出了新的要求，未来城市交通需要具有集约高效、节能环保等优点，地铁技术已经发展应用相对成熟，低地板车正在推广中，城市轨道交通的未来发展慢慢转向地下地铁、地面有轨电车、空中空轨列车的立体化交通模式，在节能环保的基础上同时兼具提升城市景观的功能。

参考文献

[1] 地铁车辆通用技术条件（GB7928-2003）[S].

[2] 李先平，池肖杰.空轨-低碳交通新选择[J].地理教

育，2012，（6）.

[3] 梁立升.基于未来悬挂式便捷轨道交通系统的交通工

具的设计研究[D].沈阳航空工业学院，2010.

[4] www.bombaridier.com.

作者简介：蒋洁（1983—），女，河北廊坊人，唐山轨道客车有限责任公司产品技术研究中心系统技术部助理工程师，工学硕士，研究方向：轨道车辆关键技术；侯红学，男，河北邢台人，唐山轨道客车有限责任公司产品技术研究中心系统技术部工程师；孙海荣（1981—），女，河北蔚县人，唐山轨道客车有限责任公司工程师，硕士，研究方向：轨道车辆电气系统研发设计；裴春兴，男，河北唐山人，唐山轨道客车有限责任公司产品技术研究中心系统技术部工程师。