南车青岛四方机车车辆股份有限公司技术室副主任刘玉文

 

 

　　有轨电车发展经过两个大阶段，一个是高地板到低地板演化阶段；第二个低地板本身也经过了三个阶段的发展。第一个阶段就是分段低地板，第二段70%低地板，第三个阶段就是100%低地板。如何实现低地板呢？我们把传统的车轮变小，这样的话它地板就可以往下落。还有一个方法把原来这根轴变成轴桥变成这个方式，然后它车体就可以往下落，这是实现低地板车辆一个方法。

 

　　低地板车辆的优点有：给乘客的乘坐带来了方便，特别方便了老人、孩子、残疾人和孕妇等上下车有一定困难乘客的乘坐，充分体现了人文亲情关怀；有轨电车乘坐舒适，是公交系统的奔驰；有轨电车无尾气排放，对城市环境影响小；城市轻轨在街面上只需设置很低的站台，看起来美观大方，不会影响市容，充分展示了低地板有轨电车与城市环境的和谐统一；有轨电车给城市增加了流动的风景。

 

 

　　有轨电车选型，首先是讲一下现在用得比较多的两种，一种是70%低地板，还有一种100%的低地板，我们国家从前几年开始兴起低地板有轨电车以来，大家都是倾向于选择100%低地板有轨电车。

 

　　是不是全部选择100%低地板有轨电车呢，我这有一点建议，70%低地板有轨电车有这么几个优点：一个是造价有比较大的优势。第二个70%低地板有轨电车基本配置里边5个模块有三个转向架，两段两个转向架是常规转向架，两个常规转向架电机可以做得足够大。这样的话它那个牵引功率比较充足，维护费用相对来说比较低一些。第三，因为70%、80%的地方已经是低地板了，满足对老人、孩子、残疾人和孕妇上下车有点困难乘客的关爱，实现了低地板车辆基本功能，所以说没有必要，我个人认为没有必要大家一窝蜂都去选择100%的低地板有轨电车。

 

　　下面说下100%有轨电车选型，编组车体转向架，牵引驱动及供电这个方面，谈一下我个人观点。.

 

　　1，浮车型，配置5个模块有3个模块下边有转向架，其他两个模块是悬浮的相当于抬轿一样，就被这两个车体抬着。

 

　　2、单车型低地板有轨电车，这种有轨电车是每个模块下边有一个转向架。

 

　　3、铰接型有轨电车，这种有轨电车中间是交界的转向架。在头车各设一个转向架，就是说三个模块四个转向架。中间是交界的转向架。

 

 

　　这几种车我比较了一下，从车载结构上来看，铰接型这种车，车体都分别稳定的落在一个支点上，这个车是落在这个转向架，和这个转向架上，头车是落在这个转向架和这个转向架上。对于悬浮车体这种车，它的五个模块，其中只有三个模块有转向架，中间两个车体是悬浮的，车端的受力是比较复杂的，连接靠铰接装置来实现。车体的受力情况比较复杂。从车体方面来选择，我觉得是铰接型这个是比较稳定一种。

 

　　车辆承载可靠性对比
 

　　悬浮车体承载结构设计难度高。铰接结构复杂，可靠性差。转向架数量只有3个，轴重较大。

 

　　铰接型编组。没有悬浮车体，也没有铰接结构。转向架采用雅克比型式，承载可靠。转向架数量为4个，可以均匀的分配轴重，轴重轻。采用铰接单车体结构，车端相对运动小，运行平稳，没有车体间的铰接装置，可靠性更高。

 

 

　　浮车型车编组转向架数量只有3个，一般只有两个转向架带动力，最多可配置3个动力转向架。一般启动瞬时加速度不超过1.1m/s2。

 

　　铰接型编组转向架数量为4个，一般配置3个动力转向架，可以扩展到四个动力转向。系统具有提升牵引能力的空间，适合中国大运量的国情。最大启动瞬时加速度可达1.4m/s2以上。

 

 

　　铰接型车内空间因为转向架放在两个模块之间，所以说客室里边的空间布置也是比较充足的，其他车型转向架一般都是放在车体的中间，这个地方下边放的就是转向架。所以科室里边的布置就非常紧张，一般来说通道就要小一些。车门的布置也会受到相应的限制。因为有转向架的部位是不可能放车门的。

 

 

　　铰接型的车辆转向架和车体之间采用的是旋转轴承，车体和转向架是比较灵活的旋转放，过曲线的时候车体和转向架互相阻力非常小。它过小曲线相当于单独的转向架来过一个曲线，这样的话过曲线的轮叶磨合和噪音都非常小。其他的车辆过曲线的时候，车体和转向架相对的互相阻力都会比较大，过曲线的时候比交界形式方式磨损还有噪声都要大得多。

 

　　转向架型式比较
 

　　低地板有轨电车转向架的选择，到底是选择传统轮对小轮转向架，还是选择独立轮的转向架呢，我个人认为为了保证地板面做到百分之百特别低，特别适合选择这一种独轮转向架。

 

　　采用独立轮转向架我们采用适当控制，通过正向和横向耦合以后，可以很好解决轮缘磨耗问题。传统轮对小轮的转向架过曲线，过一般的曲线是有优势的，而过低地板所需要那种20米或者是25米曲线的时候，它的优势已经丧失了。它这个过曲线的时候一般来说150以上曲线的时候，传统轮蹲转向架是有自己的优势的。

 

　　采用独立轮转向架的车辆地板面较低，容易实现真正的100%的低地板车辆。采取纵向耦合或横向耦合后，可以很好地解决轮缘磨耗问题。

　　鉴于以上分析，大轮径、控制精度高的独立轮转向架应是低地板有轨电车的首选。

 

　　牵引电机技术
 

　　采用永磁同步电机，体积小，传动效率高，黏着利用好，启动力大，可实现直驱，是目前世界上最先进的驱动技术

 

　　有轨电车无接触网供电技术
 

　　欧洲大部分有轨电车都是引用接触网的供电，到了中国来以后，大部分省市都会选择喜欢用无接触网供电，无接触网供电目前有这么几种方式，一种是分段供电方式，这个车到了哪以后，哪个地方供电部位就会有电，有电通过一个收留器传到车辆上去。第二通过感应，在线路上有感应线圈，通过感应传递到车上去。还有一种在线路上有供电轨，供电轨正常的时候它是不吸荷的，一旦当这个车过来的时候，收留器作用下，它把供电就会接触上了，接触上以后，实现了分段供电。这几种供电方式都各有自己的特点，造价比较高。一旦选择了这种供电方式，你必须选择相应公司提供的车辆，不得不选用某家公司，后续的车辆必须选用他们公司的产品的时候，对于业主是有很多麻烦的。

 

　　还有几种无接触网供电技术，一个是超级电容，一个是高能量的蓄电池，还有一种就是超级电容加蓄天池，这是新兴起的供电技术，这几种供电技术目前正处于发展阶段。随着技术的发展，肯定是有可能得到进一步的提高，但是目前阶段它给车辆带来的问题，对车辆本身增加了重量。有接触网的时候不需要这一套，不应该用分散式供电，应该用有接触网这种整体供电方式，这种效率是比较高的。

 

　　综上所论，目前比较成熟效率最高，造价比较低的供电技术还是接触网比较合适一些。

 

 

　　有轨电车的研发，将遵循以人为本的设计理念，注重节能环保、经济适用，更加安全可靠，更加智能化，服务品质更高。

 

 

　　空调技术。大部分车辆选择变频空调，变频控制根据热符合调节压缩机的功率，维持客室内的温度、湿度，避免空调的频繁启动，实现节能。还有一个就是热量的循环，利用废气排放的余热。制冷室利用废排冷却新风，采暖是采用废排加热新风实现节能。还有新功能调节，随着载客量变化分机控制，降低新风热负荷，实现节能。

 

　　牵引与辅助供电系统。永磁同步电机直接驱动，简化驱动系统，降低传动噪声和重量，提高能源利用率。

 

　　制动能量回馈技术。解决有轨电车制动能量的回收利用问题，研究车载再生能量存储设备，吸收再生反馈剩余能量，供给牵引或辅助系统，降低能耗；新型储能系统：超级电容、电池等；研究制动能量回馈率和储能率评价试验技术；优化制动分配管理及电制动发挥至零速技术。

 

　　智能光感应照明控制技术。研究智能光感应照明系统，在保证客室照度的前提下，避免照明系统长时间全负荷工作，提高光线舒适性，降低能耗。

 

　　燃料电池动力技术。氢燃料是世界上最清洁的能源，采用氢燃料作为列车备用动力电源节能环保。

 

 

　　车体。研制部分或整体的碳纤维、复合材料车体结构，实现车体轻量目标。法、德、日等国先后试制，进行相关试验、试用；国内相关研究刚刚起步，需要尽快研究结构及成型和修复技术。

 

　　转向架新材料。研究采用铝合金、高分子聚合材料等应用于转向架部分部件的结构设计技术，降低轴重，改善轮轨关系。

 

　　内装结构。新结构：内装设备实现多功能模块化集成结构，实现设备的轻量化设计。新材料：研制基于泡沫夹芯复合材料、纳米铝合金材料、镁合金材料的新型内装结构与部件，实现减重降噪目标。

 

 

　　列车在线预警技术。采用实时智能的列车状态感知、监测和高精度定位追踪等技术，对车辆各关键系统实时状态监测、诊断和预警，实现状态驱动的运维模式，提高运用安全可靠性。包括：故障分离和辨识技术、故障成因的推演技术、辨识和诊断建模技术、高精度定位追踪技术。

 

 

　　空调舒适性。新的评价方法：综合考虑乘客的饮食、衣着、身体素质等因素，结合PMV/PPD理念，建立符合国情的室内热舒适性评价体系；优化控制策略：动态调整舒适性设定参数，如温度、新风量、设定温度和控温余差等；采用节能设备：广泛采用节能技术，如空气制冷机组、全热交换器等。

 

　　信息化与智能化。利用工业以太网技术，在已有列车控制网络基础上，构建多网融合的一体化列车网络。集成服务系统功能，实现各系统的数据共享和实时响应。采用基于4G网络传输的PIDS系统通讯速度快、网络频谱宽、通信灵活、高质量通信。为机组与旅客提供各种现代通讯信息服务。