现代有轨电车发展及新技术应用

2016-12-01马建立中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛266000

中国科技纵横 2016年11期

马建立（中车青岛四方机车车辆股份有限公司，山东青岛 266000）

现代有轨电车发展及新技术应用

马建立
（中车青岛四方机车车辆股份有限公司，山东青岛 266000）

【摘要】随着我国经济发展及城镇化进程的加快，城市公共交通正在引起人们重视。当有轨电车再次走入人们的视野的时候，它已经不是以前老态龙钟的样子，而是融入了现代科技以崭新的姿态呈现在人们面前，这就是现代有轨电车。作为城市立体交通的不可缺少的一部分，现代有轨电车正在成为城市公共交通发展的亮点。

【关键词】有轨电车低地板氢能源超级电容接触网受电弓

有轨电车是采用电力驱动并在轨道上行驶的轻型轨道交通车辆。有轨电车通常在地面上运行，列车由单节或多节车厢组成。由于有轨电车以电力牵引，车辆不会排放废气，因而是一种绿色环保的交通工具。随着我国城市化水平的不断提高，城市公共交通面临的压力越来越大，城市交通趋于多层次、多元化发展；现代有轨电车作为介于城市快速轨道交通与常规公交之间交通系统，在我国具有广阔的发展前景。

1 有轨电车的发展历程

1879年，德国工程师维尔纳·冯·西门子在柏林的博览会上首次尝试使用电力带动轨道车辆。1908年，我国上海第一条有轨电车线路建成通车，成为我国城市公共交通的一个里程碑。

第二次世界大战期间，许多电车轨道、电车站台都遭到破坏，有轨电车开始没落。战后汽车行业开始蓬勃发展，然而，汽车数量的过度膨胀，给城市交通带来了新的问题，交通拥堵、环境污染日益严重。20世纪80年代开始，有轨电车因融入高科技而华丽变身，凭借新技术带来的运行可靠、舒适、节能、环保等优势，现代有轨电车重新回到人们的视野。沉寂已久的有轨电车，如今正以全新的面貌在世界各地全面复兴，成为世界公共交通的“宠儿”。

2 中国有轨电车现状

近几年来，中国现代有轨电车市场不断升温，作为现代有轨电车系统核心部分的低地板车辆得到了市场及行业的极大关注。在中国相关国产化政策的背景下，世界上主要的有轨电车供应商如庞巴迪、阿尔斯通、西门子、卡佛、福斯罗、安萨尔多、斯塔德勒/ABB、斯柯达等公司很难直接获得中国市场订单。中国中车和成都新筑股份等国内公司则分别通过自主研发、买断知识产权、合作研发等方式制造出了中国本土的现代有轨电车，并积极开拓中国乃至全球的现代有轨电车市场。目前，国内各主机厂都有了自己成熟的产品，并通过国内轨道交通展览会或行业会议展出了各自生产的现代有轨电车样车或模型，同时向市场推介有轨电车全面技术解决方案。以下就国内常见的现代有轨电车新技术作简要介绍。

3 现代有轨电车新技术应用

经历一个世纪的兴衰后，如今有轨电车正借助科技之力重生。新技术的应用使得有轨电车脱胎换骨，并取了与时代相适应的名字——现代有轨电车，充分体现了轨道交通装备把握时代脉搏的能力以及新型城市轨道交通的需要。

3.1 低地板技术的应用

有轨电车划时代的变化，是以低地板技术的应用为开端的。传统有轨电车通常采用高地板，乘客上下车极不方便。上世纪90年代，低地板技术开始应用，由此诞生了新型低地板现代有轨电车。低地板现代有轨电车的地板面离轨面的高度在400mm以下，乘客上下车很方便。而且整列车客室地板面全贯通，车内宽敞明亮，加上时尚、人性化的设计，低地板现代有轨电车乘坐起来非常舒适。按照低地板面积占客室面积的比重，现代有轨电车有50-70%低地板和100%低地板两种类型。

3.2 新供电技术的应用

目前有轨电车较为通用的电方式有两种供，一种是接触网供电，另一种是自身储能供电。接触网供电技术应用时间久，相对较为成熟，也是目前应用较为普遍的方式。但是，列车车顶的受电弓和城市上空的接触网对城市景观有一定影响。为满足业主要求及时代发展需要，各大主机厂在实际应用中探索，又找到了另外四种供电方式：

3.2.1 第三轨供电

第三轨供电采用在地面上铺设的供电轨取代了架空接触网。供电轨由绝缘体和导电体相间敷设而成，车辆底部安装有受电靴。在车辆运行过程中，感应装置感应到有车辆通过时，相应的导电段接通电源而带电，车辆通过受电靴从接触轨上取电，没有车辆通过的区域接触轨不会带电，以保证其他车辆和行人的安全。车辆前进过程中，不断切换导电体的工作状态以满足车辆连续受电的需求。该技术较为成熟，但在安全、防水和控制等方面较为复杂。

3.2.2 电磁感应

是非接触供电的一种，利用空气作为耦合介质，通过地面一次线圈高频辐射的方式向车上二次线圈提供电能，无需电连接器直接连接。但由于一次线圈与二次线圈之间的间隙及相对位置较难控制，因此存在电能损耗较大的问题，目前处在研究探索阶段。

3.2.3 超级电容储能

超级电容具有快充快放的特点，与蓄电池配合能够满足牵引供电需要。但超级电容的能量密度较低，续航里程较短，因此对站间距及综合路况要求较为苛刻，且沿途车站设充电装置。

3.2.4 氢能源动力

不依赖外部供电，以氢燃料电池为动力源。氢燃料电池能量密度高，可长距离续航，全线无接触网运行，也无需沿站设充电装置，最重要的是绿色环保。氢燃料作为一种新型清洁能源，是当前全球新能源开发利用的主流方向之一。2015年3月19日，世界首列氢能源有轨电车在中车青岛四方机车车辆股份有限公司竣工下线，填补了氢能源在全球有轨电车领域应用的空白。氢能源有轨电车面世，既解决了常规有轨电车需要架设接触网的问题，又破解了普通储能式有轨电车续航里程短的“瓶颈”。

3.3 永磁电机和独立轮的应用

采用同步永磁电机驱动，体积小，重量轻，效率高，黏着利用好，是目前世界上最先进的驱动技术；无电机冷却噪音。独立轮单电机控制，曲线通过性能最优，无齿轮箱，运营维护成本低。