現代有軌電車發展及新技術應用

馬建立（中車青島四方機車車輛股份有限公司，山東青島 266000）

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現代有軌電車發展及新技術應用

馬建立
（中車青島四方機車車輛股份有限公司，山東青島 266000）

【摘要】隨著我國經濟發展及城鎮化進程的加快，城市公共交通正在引起人們重視。當有軌電車再次走入人們的視野的時候，它已經不是以前老態龍鐘的樣子，而是融入了現代科技以嶄新的姿態呈現在人們面前，這就是現代有軌電車。作為城市立體交通的不可缺少的一部分，現代有軌電車正在成為城市公共交通發展的亮點。

【關鍵詞】有軌電車 低地板 氫能源 超級電容 接觸網 受電弓

有軌電車是采用電力驅動并在軌道上行駛的輕型軌道交通車輛。有軌電車通常在地面上運行，列車由單節或多節車廂組成。由于有軌電車以電力牽引，車輛不會排放廢氣，因而是一種綠色環保的交通工具。隨著我國城市化水平的不斷提高，城市公共交通面臨的壓力越來越大，城市交通趨于多層次、多元化發展；現代有軌電車作為介于城市快速軌道交通與常規公交之間交通系統，在我國具有廣闊的發展前景。

1 有軌電車的發展歷程

1879年，德國工程師維爾納·馮·西門子在柏林的博覽會上首次嘗試使用電力帶動軌道車輛。1908年，我國上海第一條有軌電車線路建成通車，成為我國城市公共交通的一個里程碑。

第二次世界大戰期間，許多電車軌道、電車站臺都遭到破壞，有軌電車開始沒落。戰后汽車行業開始蓬勃發展，然而，汽車數量的過度膨脹，給城市交通帶來了新的問題，交通擁堵、環境污染日益嚴重。20世紀80年代開始，有軌電車因融入高科技而華麗變身，憑借新技術帶來的運行可靠、舒適、節能、環保等優勢，現代有軌電車重新回到人們的視野。沉寂已久的有軌電車，如今正以全新的面貌在世界各地全面復興，成為世界公共交通的“寵兒”。

2 中國有軌電車現狀

近幾年來，中國現代有軌電車市場不斷升溫，作為現代有軌電車系統核心部分的低地板車輛得到了市場及行業的極大關注。在中國相關國產化政策的背景下，世界上主要的有軌電車供應商如龐巴迪、阿爾斯通、西門子、卡佛、福斯羅、安薩爾多、斯塔德勒/ABB、斯柯達等公司很難直接獲得中國市場訂單。中國中車和成都新筑股份等國內公司則分別通過自主研發、買斷知識產權、合作研發等方式制造出了中國本土的現代有軌電車，并積極開拓中國乃至全球的現代有軌電車市場。目前，國內各主機廠都有了自己成熟的產品，并通過國內軌道交通展覽會或行業會議展出了各自生產的現代有軌電車樣車或模型，同時向市場推介有軌電車全面技術解決方案。以下就國內常見的現代有軌電車新技術作簡要介紹。

3 現代有軌電車新技術應用

經歷一個世紀的興衰后，如今有軌電車正借助科技之力重生。新技術的應用使得有軌電車脫胎換骨，并取了與時代相適應的名字——現代有軌電車，充分體現了軌道交通裝備把握時代脈搏的能力以及新型城市軌道交通的需要。

3.1 低地板技術的應用

有軌電車劃時代的變化，是以低地板技術的應用為開端的。傳統有軌電車通常采用高地板，乘客上下車極不方便。上世紀90年代，低地板技術開始應用，由此誕生了新型低地板現代有軌電車。低地板現代有軌電車的地板面離軌面的高度在400mm以下，乘客上下車很方便。而且整列車客室地板面全貫通，車內寬敞明亮，加上時尚、人性化的設計，低地板現代有軌電車乘坐起來非常舒適。按照低地板面積占客室面積的比重，現代有軌電車有50-70%低地板和100%低地板兩種類型。

3.2 新供電技術的應用

目前有軌電車較為通用的電方式有兩種供，一種是接觸網供電，另一種是自身儲能供電。接觸網供電技術應用時間久，相對較為成熟，也是目前應用較為普遍的方式。但是，列車車頂的受電弓和城市上空的接觸網對城市景觀有一定影響。為滿足業主要求及時代發展需要，各大主機廠在實際應用中探索，又找到了另外四種供電方式：

3.2.1 第三軌供電

第三軌供電采用在地面上鋪設的供電軌取代了架空接觸網。供電軌由絕緣體和導電體相間敷設而成，車輛底部安裝有受電靴。在車輛運行過程中，感應裝置感應到有車輛通過時，相應的導電段接通電源而帶電，車輛通過受電靴從接觸軌上取電，沒有車輛通過的區域接觸軌不會帶電，以保證其他車輛和行人的安全。車輛前進過程中，不斷切換導電體的工作狀態以滿足車輛連續受電的需求。該技術較為成熟，但在安全、防水和控制等方面較為復雜。

3.2.2 電磁感應

是非接觸供電的一種，利用空氣作為耦合介質，通過地面一次線圈高頻輻射的方式向車上二次線圈提供電能，無需電連接器直接連接。但由于一次線圈與二次線圈之間的間隙及相對位置較難控制，因此存在電能損耗較大的問題，目前處在研究探索階段。

3.2.3 超級電容儲能

超級電容具有快充快放的特點，與蓄電池配合能夠滿足牽引供電需要。但超級電容的能量密度較低，續航里程較短，因此對站間距及綜合路況要求較為苛刻，且沿途車站設充電裝置。

3.2.4 氫能源動力

不依賴外部供電，以氫燃料電池為動力源。氫燃料電池能量密度高，可長距離續航，全線無接觸網運行，也無需沿站設充電裝置，最重要的是綠色環保。氫燃料作為一種新型清潔能源，是當前全球新能源開發利用的主流方向之一。2015年3月19日，世界首列氫能源有軌電車在中車青島四方機車車輛股份有限公司竣工下線，填補了氫能源在全球有軌電車領域應用的空白。氫能源有軌電車面世，既解決了常規有軌電車需要架設接觸網的問題，又破解了普通儲能式有軌電車續航里程短的“瓶頸”。

3.3 永磁電機和獨立輪的應用

采用同步永磁電機驅動，體積小，重量輕，效率高，黏著利用好，是目前世界上最先進的驅動技術；無電機冷卻噪音。獨立輪單電機控制，曲線通過性能最優，無齒輪箱，運營維護成本低。

4 結語

隨著霧霾、PM2.5等環境問題的日益突出，國家層面上對清潔能源的利用將更加重視，氫燃料最為最為清潔的能源也將會在現代有軌電車的發展過程中大放異彩；科技讓有軌電車重生，并在現代軌道交通中發揮著重要作用，隨著科技的發展，今后還會有更加先進的技術加入現代有軌電車當中。

參考文獻：

［1］衛超，顧保南.歐洲現代有軌電車的發展與啟示.城市軌道交通研究.2008年第1期.

［2］訾海波，過秀成，楊潔.現代有軌電車應用模式及地區適用性研究［J］.城市軌道交通研究，2009年02期

［3］王波，明瑞利，賀方會.現代有軌電車系統分析與規劃要點；都市快軌交通，2012年03期.

［4］溫兆鵬，錢廣民.Translohr系列現代有軌電車技術特點與運營問題研究.城市建設理論研究，2012年第35期.