淺談新型跨座式單軌車輛的改善建議

張金鳳

摘 要：根據重慶跨座式單軌交通運營經驗，在保持現有單軌成熟技術的基礎上，探討新型跨坐式單軌車輛的技術升級及具體設計需求。

關鍵詞：新型跨坐式單軌車輛；技術升級；設計需求

跨座式單軌交通是車輛采用橡膠車輪騎跨在梁軌合一的單根軌道梁上行駛的軌道交通方式。跨座式單軌交通系統是在日本、美國等國家的很多城市修建的、成熟的軌道交通運輸系統。重慶根據本身城市道路彎道多、坡陡、路窄、城市建筑面積密集、人口密度大等特點，選擇了適應山城地形特征的爬坡能力強、轉彎半徑小的高架跨座式膠輪單軌交通系統。自2005年6月18日正式開通運營以來，已安全運營13年，但中國自2002年引進跨座式單軌技術以來，一直沿用日本技術，僅對部分系統和結構進行國產化與優化，本文結合重慶十多年來長期大運量的運營經驗，在保持現有單軌成熟技術的基礎上，對新型跨座式單軌車輛的技術升級以及具提升及需求進行探討：

一、新型跨座式單軌車輛列車儲能設備（蓄電池）緊急牽引技術應用

新型跨座式單軌車輛設計應用列車蓄電池緊急牽引技術，在無高壓輸入的情況下由車載蓄電池設備驅動列車自走行的技術，它能實現場段內無供電區域的短距離轉軌和正線發生供電故障時列車牽引到下一站（至少）或回庫的運營需求，最大程度降低正線救援的影響。

二、新型跨座式單軌車輛智慧列車技術應用

1、列車控制和管理系統（TCMS）

新型跨座式單軌車輛設計應用列車控制和管理系統（TCMS），減少硬線控制。TCMS應是一個分布式網絡控制系統，通過貫穿列車總線來傳送控制、監測及故障診斷等信息。分為列車控制級、車輛控制級和子系統控制級三級網絡結構，從而實現為司機提供列車操作幫助和為維修任務提供集中支持的目的。

TCMS應具有以下基本功能：

駕駛模式的選擇（與ATC連接管理）；

操作端和列車方向控制；

牽引、制動控制與管理；

客室車門管理；

空調控制與管理；

輔助電源供電控制與管理；

空壓機控制及壓力保護；

列車邏輯控制與管理；

列車故障診斷、存儲管理；

列車狀態信息顯示管理；

系統冗余管理；

系統自檢；

列車故障信息、狀態信息傳送到地面分析設備；

軟件上傳、下載接口及設備測試接口管理等。

2、智慧列車管理系統

智慧列車管理系統是一種對列車實時在線狀態檢測及故障信息收集匯總并加以分析的數據系統總稱，針對列車走行部、牽引系統、制動系統、防火、視頻等危及安全的重要事項、重點部件和部位，采用實時檢測、監視、預警、報警方法，實現車地無線實時傳輸及地面專家系統分析等功能。

主要應用方面：

走行輪及水平輪無線胎壓監測，能實時在線監測走行輪及水平輪胎壓、溫度等運行狀態，實現胎壓異常預警、爆胎緊急限速等功能；可完全替代目前胎壓檢測裝置，達到運營可靠性及安全性要求。

電機軸承、齒輪箱軸承超溫、振動異常等狀態在線檢測；

受電弓狀態在線檢測，重點檢測弓網配合狀態，如零部件脫落（螺栓缺失、滑塊脫落等）、弓網放電等；

輪胎異常磨耗，偏磨、踏面嚴重損傷等狀態檢測；

車輛晃車/抖車/傾斜/偏載等橫向穩定性問題檢測；

制動系統的異常制動、緩解作用不良檢測；

電器設備短路、易燃易爆物品及吸煙等人為造成的火災監測；

車門故障、司機誤操作、旅客夾傷擠傷等安全事故監測。

三、新型跨座式單軌車輛列車救援能力設計

1、每2輛車形成一個動力單元，任意一個動力單元發生嚴重故障的情況下，可利用其它正常的動力單元牽引整列車返回車輛基地，盡可能避免采用救援列車牽引故障列車返回車輛基地的情況；最多可允許切除1/2動力單元，由健全動力單元牽引在最短時間內自力退出運行。為實現此功能，列車需具備任意一個動力單元高壓母線分段運行的能力；需重新設計正負極受電弓的布置形式，確保列車高壓母線分段運行的情況下，任意一個動力單元通過接觸網分段絕緣區時均能形成正常供電牽引回路。

2、車體及車鉤

列車中每個動力單元的各車輛間可設半永久棒式車鉤，各動力單元之間可設密接式半自動車鉤，在司機室前可設密接式半自動車鉤。

作用于車鉤的壓縮載荷為800kN；

作用于車鉤的拉伸載荷為640kN；

應能在所有運行條件下，保持車鉤接觸面之間緊密貼合；

能在連掛接合后自動鎖定，運行中，鉤頭不能解鎖、分離。

車鉤滿足8編組單軌車輛各種救援工況下的救援能力，救援過程中車鉤配合良好。

車體結構在正常載荷或交變載荷條件下不發生疲勞斷裂，且能夠在30年內正常運用。

側墻、車頂、底架等主要部件，應適應最新成熟工藝（如攪拌摩擦焊接等）要求的設計結構。

車體結構應采用中空雙壁大型鋁合金擠壓型材組焊而成的整體承載結構，能滿足運營、維修、調車、聯掛和救援的要求。不應選用對應力腐蝕敏感的7系（鋁、鋅、鎂三元合金系列）鋁合金型材。

設計制造者必須通過計算或載荷試驗來驗證車體結構在最大載荷（滿足各種救援工況）下不發生永久變形及斷裂。

3、被救援車基礎制動不需強制緩解情況下：無論被救援車蓄電池是否有電，被救援車與救援車在任意緊急制動施加條件下，均能自動同步施加緊急制動；救援車與被救援車之間的車鉤脫鉤時，被救援車與救援車自動同步施加緊急制動。

被救援車基礎制動需要強制緩解情況下：被救援車基礎制動手動緩解后實施救援時，被救援車相當于整列拖車，救援存在極大安全隱患，需制定安全可靠的救援實施方案。

四、新型跨座式單軌車輛各系統設備具體設計需求

1、裙板輕量化設計，優化上、下裙板結構，使用輕量化復合材料，采用最新焊接工藝，達到運營可靠性要求。

2、對于新線車輛考慮增加車門設置，每輛車合理布置3-4對車門，全列車縱向客室相鄰車門中心距宜相等，方便站臺門的設計、安裝和使用；既有線路可設計增加車門寬度，以節約乘客上下車時間。

3、通信與乘客信息系統包括廣播系統、視頻監控系統以及乘客信息系統，考慮廣播、PIS、CCTV等整體集成系統，采用一體化解決方案。

4、針對單軌車輛懸空的車/網供電制式，對正常行駛過程中因車體帶電，導致列車不能牽引故障，設計合理的接地檢測方案及車體放電措施，提高列車運營的安全性、可靠性。

5、受電弓控制方式設計單元切除功能，當列車發生GR等故障時，受電弓降下后再次重新升弓，此時應能夠實現獨立控制故障單元的受電弓不升弓。

6、車體和轉向架構架設計壽命均應不低于30年；設置合理的檢修周期，降低全壽命維護運營成本。

7、制動系統應具有保持制動功能，應具有隨車輛載荷變化自動調整制動力功能，并保證列車在運營線路上停車不溜逸。

8、車輛電氣系統設計采用模塊化、集成化設計，便于控制及維護。客室座椅下及貫通道內不布置電氣設備，將客室電氣設備集中布置在的電氣柜內，方便檢修和維護。

9、針對單軌車輛高架運行工況較多，車窗玻璃建議采用新技術、新材料，可以隔熱、防紫外線，自動調整光線，取消客室窗簾。

10、針對單軌車輛運行工況，空調系統需最大限度地降低噪聲和減輕振動（包括空調機組和通風系統），空調系統工作時無諧振產生；在惡劣工況下，考慮分級減載保護方案，降低空調故障率，提高運營可靠性。

在汲取國內外單軌的技術特點，采用城市軌道交通車輛先進技術的基礎上，不斷進行單軌車輛技術升級和創新驅動，對跨座式單軌車輛運營維護和產業化發展具有重要意義。

參考文獻

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[3]劉紹勇，林勤，蔣朝平.重慶跨座式單軌轉向架研制[C]// 2005城市單軌交通國際高級論壇.2005.

（作者單位：重慶市軌道交通（集團）有限公司）