福州市輕軌交通車輛選型方案及編組方式的探討

福州市輕軌交通車輛選型方案及編組方式的探討內(nèi)容摘要:本文根據(jù)福州市將來的客流量預(yù)測，進行輕執(zhí)車輛選型方案的比較，分析了獨執(zhí)車輛、慣例電機輕軌車輛和線性電機車輛的優(yōu)缺點，同時就列，車編組的形式提出建議。本文關(guān)鍵詞語:福州;軌道交通;車輛選型;列車編組建設(shè)部[1991]785號文件〔關(guān)于地下鐵道與輕軌交通建設(shè)標準的若干規(guī)定〕中提出了“地鐵〞與“輕軌〞的名稱和定義，而且規(guī)定區(qū)分的根據(jù)為遠期高峰小時單向客流量。其中規(guī)定:建設(shè)輕軌客流量標準為遠期單向高峰小時跨越1萬人次，建設(shè)地鐵客流量標準為遠期單向高峰小時跨越4萬人次。我們國家城市軌道交通的建設(shè)規(guī)劃應(yīng)以此為基礎(chǔ)進行發(fā)展和引伸。這就明確了軌道交通系統(tǒng)是以客流量來進行區(qū)分地鐵和輕軌，而不能以為走地下就是地鐵，走地上就是輕軌。當前我們國家有關(guān)標準將輕軌交通定義為:在通常情況下具有中等運量、車輛軸重較輕、有專用軌道導(dǎo)向的城市軌道交通系統(tǒng)。根據(jù)〔福州市城區(qū)公共交通規(guī)劃—調(diào)查分析報告集〕中的數(shù)據(jù)進行分析，福州市選擇輕軌交通完全能夠知足遠期單向高峰小時的客流量。選擇輕軌相對于地鐵建設(shè)周期較短，投資也小得多。一、輕軌車輛的選型輕軌車輛是直接為乘客效勞的設(shè)備，也是城市輕軌交通系統(tǒng)中的主要構(gòu)成部分。車輛的選型關(guān)系到整個系統(tǒng)的技術(shù)、經(jīng)濟以及社會與環(huán)境效益。城市輕軌交通系統(tǒng)中的車輛除應(yīng)具有先進、可靠、節(jié)能、實用等一般性優(yōu)點以及知足客流量需求外，還必需具備適應(yīng)小半徑、大坡度、低噪音、能快速起動制動、構(gòu)造輕等特點。根據(jù)國際上城市輕軌交通車輛的發(fā)展狀態(tài)，結(jié)合我們國家車輛專家提出的研究結(jié)果，現(xiàn)有下面幾種車輛可供選擇:1.獨軌車輛獨軌鐵路是利用城市道路中間上空架設(shè)高架軌道梁，開行電動車輛的一種運輸方式。獨軌車輛分為跨座式和懸掛式兩種?？缱姜氒夎F路的車體在軌道梁上方，運行時車體跨座在軌道梁上:懸掛式獨軌鐵路的車體在軌道梁下方，轉(zhuǎn)向架懸掛著車體沿軌道梁運行。由于獨軌車輛具有軌道導(dǎo)向的特點，能夠采取現(xiàn)代化的通信和信號技術(shù)，高頻率的發(fā)車間隔，進而到達安全、快捷、方便、舒坦地運送乘客。最高時速可達70km/h,起動加速度0.97m/s2，制動減速度1.1m/s2。獨軌鐵路曾廣泛地建于公園，展覽會，游樂場等處，日本率先將它作為現(xiàn)代化交通工具用于城市公共交通。自東京市中心至羽田機場就是使用這種交通系統(tǒng)，日本的北九洲、大阪環(huán)形線以及多摩、那霸等城市也采取這種形式;我們國家杭州、重慶對這種軌道交通系統(tǒng)也頗感興趣。獨軌鐵路的優(yōu)點是:(1)適應(yīng)復(fù)雜地形要求。在小半徑曲線和大坡道的區(qū)段能發(fā)揮正常性能，可通過30m半徑的曲線，最大坡度可達100%，較易于走街穿巷，獨軌線路走向允許選在很復(fù)雜的地形上，可減少建設(shè)線路所必須的拆遷。(2)線路占地少。由于獨軌鐵路軌道構(gòu)造窄，且又可架設(shè)在道路上方，不需要很大空間。在市區(qū)不需要征用昂貴的土地，可設(shè)在市區(qū)道路中間分車帶上方，通過支柱鋪設(shè)軌道梁。每根支柱直徑為1-1.5m，雙線軌道梁的線路斷面總寬約為5-7m，與其它鐵路軌道相比是較窄的。(3)建設(shè)工期較短、施工簡便、造價較低。獨軌鐵路軌道構(gòu)造簡單，標準軌道可在工廠預(yù)制現(xiàn)場拼裝，建造容易，所以工期較短。造價遠低于地鐵，僅相當于地鐵造價的1/30(4)運輸安全、正點。獨軌鐵路車輛和軌道的特殊型式能保證其安全運行，沒有脫軌的危險。獨軌鐵路采取高架軌道，與其它交通各行其道，互不干擾，十分是不受擁擠的影響，不會發(fā)生撞車事故，能保證正點運行。(5)獨軌車輛采取橡膠輪胎和空氣彈簧轉(zhuǎn)向架，與一般地鐵或輕軌相比，運行時噪聲較低，振動小。采取電力驅(qū)動，無廢氣污染。(6)對日照和城市景觀影響小。由于獨軌鐵路比一般高架鐵路或其它新交通系統(tǒng)占用空間少，軌道寬度僅0.85m,沿線不會投下很大的遮光陰影，對城市景觀還能起到點綴、美化的作用。(7)乘坐舒坦。由于橡膠車輪和空氣彈簧轉(zhuǎn)向架的采取，列車運行平穩(wěn)，再加上空調(diào)等現(xiàn)代化設(shè)備的裝設(shè)，旅客乘坐環(huán)境舒坦，視野廣闊，眺望條件好，在城市中運行可兼有游覽觀光的作用。獨軌鐵路也存在一些不足之處:(1)造價較高。獨軌車轉(zhuǎn)向架等主要部件比較復(fù)雜，國內(nèi)從未生產(chǎn)過，整車需要進口，維修也有難度。(2)耗電量大。由于其走行裝配采取橡膠輪，它與混凝土軌面的滾動摩擦阻力比鋼輪鋼軌大。故其能耗比一般軌道交通約大40%，且有輕度的橡膠粉塵污染。(3)運能較小。當列車以6輛編組時，單向運送能力僅為2萬人次/小時左右。(4)整個系統(tǒng)不能與慣例的地鐵、輕軌接軌。(5)道岔構(gòu)造復(fù)雜、粗笨，道岔轉(zhuǎn)換時間較長，進而延長了列車折返時間，車輛走行裝配也較復(fù)雜。(6)列車運行在區(qū)間發(fā)生事故時，疏散和救援工作比較困難。2.慣例電機輕機車輛輕軌車輛的選型可根據(jù)國家建設(shè)部[1991]785號文件規(guī)定選用全國統(tǒng)一形式的單廂四軸車、雙廂單鉸接6軸車及三廂雙鉸接8軸車。這些車輛既可單組運行，可以聯(lián)掛成列。與地鐵車輛相比，輕軌車體較窄，運能中等，爬坡能力較強，自重為1.432t/m左右，可通過150m半徑曲線，最高時速70-80km/h，起動加速度達1.0-1.3m/s2，制動減速度達1.2-1.5m/s2,能耗比獨軌車低40%。輕軌車輛電傳動系統(tǒng)近年來在技術(shù)上進步很快，驅(qū)動與調(diào)控系統(tǒng)由最初的變阻調(diào)速發(fā)展到gto斬波器凋速，以后又采取了先進的調(diào)壓變頻控制(vvvf)技術(shù)。當前vvvf技術(shù)已成熟，并進人市場，其良好的控制特性、很少的電機維修工作量、減小簧下重量及良好的粘著性能等優(yōu)越性被人們所公認。廣州地鐵1號線、上海地鐵2號線、及北京地鐵復(fù)八線都已采取了vvvf技術(shù)，隨著vvvf技術(shù)成熟和產(chǎn)業(yè)化，其價格已能與直流斬波調(diào)壓控制相匹敵。輕軌車輛還采取彈性車輪、空氣彈簧、徑向轉(zhuǎn)向架，在技術(shù)上已經(jīng)成熟可靠，不足之處就是噪聲較大，當時速達70km/h時，噪聲為78db，如在高架上建聲屏障既增長造價又影響景觀，阻礙乘客向窗外眺望。該系統(tǒng)的橋梁工程和軌道工程造價均比獨軌系統(tǒng)高，但輕軌車輛只需引進關(guān)鍵部件，組織攻關(guān)，較易實現(xiàn)國產(chǎn)化，日常維修費用也較低。當前我們國家能提供整車的工廠有四家:長春客車廠、青島四方機車車輛廠、南京浦鎮(zhèn)車輛廠、株洲電力機車廠。根據(jù)有關(guān)工廠提供的數(shù)據(jù)表示清楚，軌道車輛當前進口價格為120-180萬美圓/輛，而長客廠提供應(yīng)北京復(fù)八線的鋼車體溝通傳動vvvf調(diào)壓變頻車為68萬美圓/輛(國產(chǎn)化率到達54%);我們國家出口到伊朗的地鐵車輛為54萬美圓/輛，就是國外最先進的鋁合金車體的溝通傳動車在國內(nèi)生產(chǎn)也僅需100萬美圓/輛?？梢?，國內(nèi)生產(chǎn)的車輛的價格僅為國外車輛價格的1/2-1/4。事實上，北京地鐵車輛安全運行至今34年的歷史，便充足說明了國產(chǎn)車的可靠性。根據(jù)〔福州市城區(qū)公共交通規(guī)劃—調(diào)查分析報告集〕預(yù)測，福州市將來的客流量屬于次中量至中運量范圍，因而從軌道交通車輛的基本特性、適用范圍、技術(shù)水安然平靜經(jīng)濟條件等詳細情況進行分析挑選，合適福州市經(jīng)濟而實用的方案有兩個可供時參考(如右上表)。3.線性電機車輛近代新發(fā)展的線性電機改變了傳統(tǒng)電機旋轉(zhuǎn)運動方式為直線運動方式，突破了軌道車輛長期以來依靠輪軌粘著作用傳遞牽引力的傳統(tǒng)技術(shù)，其工作原理與旋轉(zhuǎn)電機相類似。它可看成是將旋轉(zhuǎn)電機沿半徑方向剖開展平(如以下圖)，定子部分在用硅鋼片疊壓成扁平形狀的鐵芯上，放人兩層疊繞的三相線圈構(gòu)成，沿縱向固定安裝于車輛底架下部或轉(zhuǎn)向架構(gòu)架下部。而轉(zhuǎn)子部分亦展平變?yōu)橐粭l感應(yīng)軌，鋪設(shè)在兩走行軌之間，一般由鋁板或鋁合金制成的外殼和鐵芯構(gòu)成。定子與轉(zhuǎn)子感應(yīng)軌之間堅持8-l0mm間隙，當通過溝通電時，由于磁場的互相作用產(chǎn)生推力，驅(qū)動車輛運行或制動車輛。據(jù)有關(guān)資料和專家研究表示清楚，80年代中期加拿大率先研制、開發(fā)、生產(chǎn)、使用的線性電機車輛是一種新型城市軌道交通工具，它使用徑向轉(zhuǎn)向架以及自動化控制等新技術(shù)。這種車輛十分適用于高架鐵路系統(tǒng)，首先它可使高架鐵路的噪聲減小到無須設(shè)置聲屏障;其次它可使高架線路急上急下，走街穿巷，以至能夠從高樓大廈中穿過。乘客下車后就可直接就近進人他要去購物的商店或上班的公司，特別方便;除此之外，可使高架橋的橋面窄、梁輕巧、墩細小，進而使高架鐵路顯得美觀并易于與四周環(huán)境相協(xié)調(diào)。因而，線性電機車輛的出現(xiàn)立即遭到