云巴在節能引領下城市軌道交通中的可行性探究與應用

劉智佳

（深圳市市政設計研究院有限公司，廣東深圳518028）

0 前言

隨著城市環境污染的影響，各地區制定了在環保方面的規定及排放標準的要求，其中城市中心交通排放占城市總排污量中的大部分，是增長最快的溫室氣體排放源。隨著經濟和社會的發展，環保與節能的話題日益凸顯，目前是一項長遠的發展戰略，是促進經濟發展與人口、資源、環境相協調的必要舉措。節能是遏制高耗能行業和產能過剩行業盲目發展和過快增長的一種方式。本文所要介紹的“云巴”便是一種新型有軌電車。

1 “碳中和”目標的提出與響應

1.1 交通運輸技術革新要求

目前，全球第二大碳排放源的是交通運輸行業。近年來，中國高度重視碳減排。我國交通運輸部提出：要優先發展城市公共交通，努力實現公眾出行的低碳化；同時加快推廣應用新能源汽車，努力實現運輸工具的低碳化。為實現目標，建筑智慧城市交通系統作為一個創新思路。

1.2 企業戰略與活動——“云巴”新型軌道交通形式

對于汽車產業而言，新能源是汽車產業發展的重大機遇，也對政府、行業機構、企業提出了進一步的挑戰。經過多年的思考和研發探索，有效根治交通擁堵和空氣污染是一重要任務。

經過努力，國內汽車行業憑借在電子、汽車、新能源領域積累的領先技術，成功創造出中運量跨坐式單軌“云軌”和小運量膠輪有軌電車“云巴”軌道交通解決方案，其特點是不單獨占用路面、地形適應能力強、編組靈活、景觀性好、低噪聲、零排放等多重優勢。

2 “云巴”膠輪有軌電車

有軌電車主要分為兩種類型：鋼輪鋼軌有軌電車和導軌式膠輪電車。膠輪有軌電車是運行在中央溝專用導向軌道上，具有特殊導向和轉向結構，由橡膠輪轉向架支撐的電動車輛。膠輪有軌電車系統是一種采用橡膠輪胎、車載電源電力驅動技術、特殊轉向架的列車，運行在專用線路上實現載客的低運量公共交通系統。

云巴集成膠輪、導軌梁、儲能動力電池和全自動無人駕駛等先進技術，并優化創新，為國內首創的100%完全擁有自主知識產權的新型公共交通系統。車輛利用充氮氣的走行輪和設于走行輪下方的實心導向輪實現車輛在U型導向梁上的行進和轉向。云巴采用動力電池（磷酸鐵鋰電池）配置永磁同步電機實現優良的牽引功能，取消正線接觸軌觸電，運行安全可靠。

3 深圳市空港新城云巴示范線L1線工程

由于自然條件所限，深圳市一次常規能源極為匱乏，二次能源供應能力不足，屬能源輸入型城市。城市軌道交通相比于其他機動化交通方式具有節能環保的優勢，但城市軌道交通是公共事業中的用電大戶，在工程規劃、設計、建設、運營等各個環節中貫徹落實節能技術和措施是非常必要的。

3.1 工程概述（見圖1）

圖1 深圳市空港新城云巴示范線L1線工程線路平面

空港新城云巴示范線L1線工程起自寶安區大空港新國際會展中心東側的規劃海城路，起點站會展北站臨近在建地鐵12號線會展北站東側，與12號線會展北站分別位于會展休閑帶的東西兩側。線路沿規劃海城路、和秀西路、松福大道、橋和路敷設，終點站位于既有地鐵11號線高架橋頭站的西南側，線路全長約5.09km，均采用高架敷設方式。

車輛是本項目的主要用能設備，根據本工程的客流預測和線路情況本工程選用最高速度為70km/h的比亞迪云巴制式車輛。與地鐵解決大運量、輕軌解決中運量不同，“云巴”（膠輪有軌電車）作為小運量軌道交通，可與各條交通動脈進行有機連接，形成城市交通路網，有效解決城市短途和小運量出行，打通城市“微循環”。

3.2 節能分析

車輛的節能并非單指行車中能耗的節約，而是包括對原材料、制造、運輸、運營、維修等各方面能耗的節約。本項目所采用云巴膠輪有軌電車的節能包括以下途徑：

（1）采用充電儲能動力電池供電，儲能動力電池在列車制動時吸收列車制動能量，達到節能的效果。

（2）車體結構材料采用輕質鋁合金，隨著車體自重的減輕，相應能減輕輪胎磨耗，減少維修工作量等附加節能效果。

（3）牽引系統采用計算機控制的VVVF交流傳動系統，優先采用電制動，電制動性能滿足全速度電制動要求。

（4）空調系統工作根據車外溫度自動調節。

（5）照明采用高效節能燈具，如圖2、3、4所示。

圖2 空港云巴站點造型（一）

3.2.1 供電制式

本項目選用云巴車輛采用的再生制動能量吸收裝置為“儲能式”，即通過車載蓄電池吸收多余的再生制動能量，因此該項目再生制動節能量效果顯著，高于采用外部供電制式的車輛。

根據前文已對設計采用及能評階段節能措施進行節能量測算結果，項目初近遠期年節約電力分別為：76.285、73.126、122.185萬度，綜合節能率分別為14.35%、14.40%、19.52%。可見該項目再生制動節能效果顯著，能有效減少能源浪費。各項節能措施節能效果均較為明顯。

圖3 空港云巴站點造型（二）

圖4 空港云巴站點造型（三）

3.2.2 交通制式

合理的系統選型是線路設計的關鍵，也是線路運營能耗的關鍵。根據客流預測，初、近、遠期采用合理的車輛編組方式，能達到節能的目的。本項目功能定位為中小運量交通制式，運量特征為高峰小時運能在1萬人以下，其需求介于常規軌道交通與公交之間。目前適合這一運量的已有制式包括APM系統、跨座式單軌系統、有軌電車系統和BRT系統，以及新研發的比亞迪云巴系統。

從牽引能耗角度分析，有軌電車系統采用鋼輪鋼軌形式，其列車運行基本阻力較小，故其牽引能耗也低，其余制式一般采用膠輪形式，摩擦阻力相比輪軌系統較大，牽引能耗較高。

從車站輔助能耗分析，云巴系統結構輕巧，采用高架形式。車站規模較小，較磁懸浮、輕軌系統制式可節約車站輔助能耗。

3.2.3 控制系統

列車自動控制系統通過自動控制列車的啟動、加速、惰性、減速和停車，與列車牽引供電系統耗能有直接關系，列車按照ATC系統提供優化的速度—距離曲線運行可以減少牽引耗能，即列車運行方式控制的節能；同時隨著技術的發展，新技術不斷涌現，列車自動控制系統設備可以通過采用新技術達到高效低耗的節能目的。例如云巴自動控制系統大量采用計算機技術、光纖網絡技術，軌旁全電子執行單元代替復雜且能耗高的繼電設備，既節約了大量的金屬材料、減少能量損耗，又保證設備的節能、降耗，如圖5所示。

圖5 智能駕駛系統

3.3 節能成果

該項目投入運營后，其能源消費對所在地完成節能目標的影響較小。該項目的建設，將很大程度上轉移地面汽車交通的客流，軌道交通相比于汽車運輸單耗較低，并且由于其消費的主要能源種類為電力，可節約寶貴的石油資源，還可大幅減少廢氣排放，是一種節能環保的運輸方式。

4 云巴膠輪有軌電車前景

地鐵、輕軌在解決城市交通擁堵中的作用越來越受到重視，但由于其造價高、建設周期長、后期運營成本高，中小城市的經濟實力及客流水平尚不適合大規模修建。靈活舒適、經濟環保的膠輪有軌電車能降低對小汽車的依賴，減少汽車尾氣排放，彌補公共交通的不足，有效解決地面交通擁堵問題。云巴擁有美觀的外形，更易于融入城市景觀。

無論從城市發展趨勢，還是政策層面，大、中、小運量交通系統的合理匹配及多制式協調發展是未來交通規劃主旨，小運量的軌道交通系統在現有交通體系中存在斷檔，膠輪有軌電車（云巴）是運輸能力0.6萬人次/h的小運量城市軌道交通系統，有利于彌補既有城市軌道交通產品類別體系中的斷檔，符合市場趨勢，其應用前景十分廣闊。

5 結語

隨著城鎮化的加速，越來越多的城市希望通過有軌電車實現城市的軌道交通夢想，新型有軌電車的特點符合中小城市發展需求。膠輪有軌電車作為一種新型的城市軌道交通系統，具有高可達、高集約、輕型化、智能化、人性化、中高速等特點，建設具有工期短、征地小、拆遷少、造價低、無污染等優點，適應性非常寬泛。可以應用于以下幾種情況：

（1）三四線城市的骨干交通線路。

（2）配合大運量地鐵和中運量云軌組合成大城市的立體交通網絡。

（3）適用于機場、高鐵站等交通樞紐的接駁線和大型景區、社區的交通線。

（4）作為商業中心、居住區、旅游景區之間的運輸線。

綜合前文的論述，膠輪有軌電車（云巴）基本無拆遷，用地規模極小；車站及橋梁規模小、建筑優美、體量輕盈，易與建筑物結合。云巴能夠廣泛應用于超大型城市交通支線和加密線、城市綜合交通樞紐接駁線、大中城市主干線、旅游景區觀光線、大型活動中心內部環線、老城區以及還有舊城改造交通線等方便的領域。