中小運量城市軌道交通車輛選型分析

魏 江，張曉俊，何明明

（清遠磁浮交通有限公司，廣東 清遠 511500）

在當前的社會發展趨勢下，中小運量城市軌道交通系統的優化至關重要。為了發展中小運量城市軌道交通系統，進而推動城市經濟的整體發展，必須重視交通系統發展的多元化目標，可見交通系統的發展正當其時。現代的城市軌道交通系統發展取決于對相關技術的研究，包括軌道交通車輛選型要點的研究。文章主要對于軌道交通發展現狀、車輛特點及選型要點等展開分析，希望為后續的工作給予一定的思考。

1 中小運量城市軌道交通系統的發展現狀

1.1 城市軌道交通系統制式的多元化

逐漸走向多元化的交通制式是我國城市軌道交通系統當前發展的主要趨勢。隨著國內外的城市軌道交通系統不斷完善，技術水平以及設備水平的不斷強化，當前我國軌道交通系統在建設、運營以及管理等各個方面，都有了長足的進步。這也充分證明了我國交通運輸領域的發展正在不斷加快，進而為我國的經濟發展帶來更大的助力。隨著社會的不斷發展，人們對于軌道交通制式的理解也越來越深刻，國家的相關管理部門對于我國城市軌道交通系統的諸多問題也引起了充分的重視，而制式單一問題是國家首先引起重視的問題之一。就世界各國的軌道交通系統發展狀況來看，發達國家在交通規劃方面的經驗是一般情況下地鐵軌道占城市軌道交通體系比重的30%左右，而我國當前的覆蓋率則達到了70%以上，可見多元化發展的必要性。

1.2 發展推廣中低速磁浮交通系統的必要性

相對于大運量的地鐵系統，中低速磁浮交通系統在各個方面都有明顯的優勢，在應用方面也有著較多的優點，而且環境適應性更強，有著較強的運載能力。中低速磁浮軌道交通符合綠色交通、科技交通以及人文交通的理念，屬于環境友好型的軌道交通模式，適合城市、城郊、城際和旅游景區的交通連接。同時，我國當前共同推動了磁浮交通核心技術及工程化應用的自主化、國產化發展，使我國成為了世界上唯一一個擁有兩條中低速磁浮商業運營線的國家。這種中低速磁浮交通，適用于對老城區的改造，因為有著可以繞過既有建筑物以及轉彎半徑小的特點，可以在具備重點保護文物的區域建設。中低速磁浮交通有著無接觸網以及舒適度強、爬坡能力強的特征，因此也適合景區觀光。我國在面對當前的交通建設問題時，顯然意識到大多數城市公共交通系統層次結構中，線網密度低的大運量軌道交通模式與低運量的交通系統之間明顯出現了不同程度的脫節問題。在借鑒各國成功經驗的基礎上，我國需要通過積極研究探索去發展合乎我國當前國情的中低速磁浮交通發展的策略，實際投用于大城市和中小運量城市的軌道交通系統建設規劃中。鑒于我國城市規模的不斷擴大，經濟水平持續提升，社會車流量越來越大，城市道路高峰期的交通堵塞現象也更加嚴重，而且停車問題也愈發得到大眾的重視。相對于大運量的軌道交通系統來說，中低速磁浮交通具備多方面的優勢，可承擔城市公共交通客流運輸的負擔，推動城市交通運輸事業的發展，其重要性不容忽視。因此中小運量的城市交通系統要以高效、高質量為主要原則，通過精準選型去保證交通系統更加地完善。

2 中小運量城市軌道交通車輛的特點

2.1 現代有軌電車

現代有軌電車是基于傳統有軌電車進行革新所產生的創新型車型。在以往的交通領域發展過程中，傳統有軌電車曾為城市的交通運輸行業發展做出了很大的貢獻，也為現代有軌電車的開發奠定了良好基礎。現代有軌電車的研究開發建立在傳統有軌電車技術的基礎上，編組較為合理，車型選擇為新型低底盤車型。供電可使用第三軌供電、接觸網供電及車載超級電容等多種供電方式去完成供電。這樣的供電方式，使得現代有軌電車具備了更強的爬坡能力以及更小的轉彎半徑，在線路布置上也更加靈活。除此之外，現代有軌電車車站還有很多優勢，包括施工工期短、結構簡單等特點，工期為1～2年，更適合于地面敷設。當前建設有軌電車主要是在客流量較少或中等的中小城市開展工作，此外也包括新的城市的郊區及開發區。創新的獲利，使得現代有軌電車在歐洲運營規模得到了擴散，近年來在國內也開始了廣泛建設，當前已有多個城市開始了運營，同時沈陽、南京等多個城市正處于建設過程中。此外，當前我國的新能源現代有軌電車也正在開發，蓄電池、氫燃料、超級電容等多種儲能設備都在陸續開發和投用中。

2.2 單軌列車

（1）跨坐式單軌列車。其是利用單根軌道梁去保證行車的穩定性，車輛跨坐于軌道梁上運行，重心位維持在軌道梁的上方。橡膠輪胎可以取代傳統單軌電車的鋼制車輪作為轉向架走行輪，4個導向輪從側面抱住軌道梁，這樣能夠保證車輛的車輪踏面實現自動對中導向。跨坐式單軌列車具有很多優勢，包括投資適中、占地面積較少、轉彎半徑小、工期較短等，適用于客運量適中、地形相對復雜的地區，同時也適用于觀光旅游線路的高架線。在日本較為常見的是跨坐式單軌列車，而國內當前也已經開始建設并投用多個線路，包括已投入運營的重慶軌道交通2號線等。此外銀川、深圳等多個地區也正在建設跨坐式的單軌系統。（2）懸掛式單軌列車。懸掛式單軌列車最主要的特征是其并不在路面運行，而是懸掛于箱形的軌道梁下方。這類列車的轉向架上普遍安裝了導向輪及走行輪，在實際運行的過程中，導向輪及走行輪一直處于箱形梁的內部，所以能夠保證系統的運營安全，此外在車輛處于高架線路上運行時，并不會加大地面的交通負擔，因此備受推崇。懸掛式單軌列車高架敷設的手段，使得這種列車具備了許多優勢，作為觀光線路體現出了很大的適用性。雖然當前懸掛式的單軌列車在國內并沒有得到十分廣泛的應用，但是在國外的諸多地區，包括日本千葉以及德國伍珀塔爾和多特蒙德等地區，目前都已經開始投用，可見未來的發展前景可期。

2.3 中低速磁浮列車

中低速的磁懸浮列車主要依靠電磁力與地球引力相互作用實現車輛懸浮的目標，通過常導磁吸懸浮的原理實現基本的運行與導向目標，利用車載的一次直線感應電機為驅動，確保列車能夠懸浮在軌道上穩定運行。在懸浮狀態下，車體并不處于軌道上，而是與軌道之間維持一定的間隙，一般情況下，車輛與軌道的懸浮間隙約為8～12mm。簡而言之，中低速的磁懸浮列車是一種低排放且低噪音的列車，是未來必然會備受關注的列車類型。因其具備運行速度快、運能中等、成本相對較低等特點，所以在城市中應用的范圍很廣。在日本地區，中低速磁浮的列車已經成為了常見列車，技術發展已經比較成熟，國內當前正處于大力推廣建設過程中，已經開發出了長沙磁浮快線、北京磁浮S1線，以及正在建設當中的清遠磁浮旅游專線，所利用的正是100～120km/h的中低速磁懸浮系統，可見這一系統未來在國內的普及是必然趨勢。

2.4 膠輪地鐵

所謂膠輪地鐵，其主要是指借助旋轉電機為牽引，以混凝土軌道為支撐的膠輪列車。其主要包括兩種類型：（1）利用兩側導向方式，并且保留鋼輪鋼軌走行系統的膠輪地鐵，以巴黎常見的膠輪地鐵為代表；（2）利用中央導向方式，并且使用純膠輪走行系統的膠輪地鐵，以日本札幌為代表。前者以傳統鋼輪鋼軌地鐵為基礎，在外部加設膠輪進行支撐。鋼輪鋼軌為備用，正常運行狀態下一般使用膠輪支撐前行，即只有在列車通過道岔區段出現中斷或是膠輪出現爆裂或是泄氣情況時才適用。而純膠輪走行系統主要適用于在帶型平板軌道及混凝土材質軌道上支撐車輛行駛。道床早期使用工型導向軌，目前則需要設置倒T型的鋼質導向軌，列車的水平導向輪夾行于導向軌的兩側部分，進而引導行駛的方向。純膠輪的地鐵雖然與鋼輪地鐵在運行原理上有相近之處，但卻完全摒棄了鋼軌走行裝置，構成得到了很大程度的簡化。這一系統主要適用于城市機場的專用線路亦或是人員集中的點對點線路，應用價值不可否認。

3 總結與分析

通過以上不同制式車輛特點的分析，可以看出中小運量城市軌道交通車輛的選擇要從車的運能、運行最高速度、路權形式、編組輛數、最大坡度、最小曲線半徑及施工方式等多個方面來分析。中低速磁浮交通系統的主要技術參數如表1所示。不同的車型有不同的特點，需要針對性選擇，以保證不同車型的優勢得以體現。對于以上不同車型，通過研究可以看出，中低速磁浮系統能夠體現出其運行速度上的優勢，運行效率也是最大的優點所在。中低速磁浮列車采用車載短定子異步電機驅動，列車行駛和懸浮的電力通過接觸軌和受流器向車輛供電。此外，中低速磁浮線路的敷設方式也更加靈活，磁浮列車可以借助高架運行，并且與城市景觀達成更好的融合，能夠形成優質的景觀效果。開發的重點是城市內、市郊以及市區與機場間、老城區的改造等交通，有著廣闊的應用范圍和前景。

表1 中低速磁浮交通系統主要技術參數

4 結束語

中小運量的城市軌道交通車輛選型，與城市交通系統的實際運行需求密切相關。在當前的城市交通系統發展趨勢下，隨著交通運輸需求愈發復雜，我們更要針對中小型運量的城市軌道交通車輛選型要點進行明確，以保證各類車型體現出各自不同的優勢，支持城市交通體系的長久穩定運行。