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现代都市新名片-有轨电车

发布时间:2014-07-23 作者:赵麟杰 刘明荐 来源:公司总部 字号:

一、概述

有轨电车作为成熟的轨道交通方式,具有相对经济、节能和环保特点,世界上第一条有轨电车线路于1881年在德国柏林近郊建成;1888年美国里士满市建成了世界上第一个投入商业运行的有轨电车系统;日前,我国首个现代有轨电车网——沈阳浑南新区现代有轨电车实现成网运行。这是我国目前一次性建设规模最大的现代有轨电车路网。经历100多年的运用和技术更新,现代有轨电车技术在车辆及控制系统、轨道系统等方面已有了质的飞跃。

现代有轨电车车辆在景观效益上,相比传统的公共交通方式,具备了无法比拟的优势。现代化的外观,艳丽的色彩,漂亮人性的内饰,大幅的景观窗,可以说,现代有轨电车已经成为了一些城市的城市名片。

图1 现代有轨电车漂亮的造型与景观

二. 国内现代有轨电车的发展

国内正迎来有轨电车发展的高峰,国内已有超过20 个城市正在开展现代有轨电车的前期规划和方案,现代有轨电车在我国将迎来快速发展局面。

当前已运营有轨电车的城市有:长春、大连、上海、天津。长春、大连有轨电车是在传统有轨电车基础上改造的,采用国产70%低地板车辆;上海、天津均为胶轮导轨现代有轨电车。

1、天津泰达

天津泰达有轨电车定位为有轨电车示范线,线路长约7.9km,共设车站14 座,车型采用法国劳尔胶轮导轨,采用架空接触网供电+电池包供电,客运量约3000 人/日。天津泰达有轨电车的特点有:

作为有轨电车示范线,结合道路改造同步实施,因此,不涉及有轨电车的额外拆迁;由于线路布置在工业园区,两侧用地需求少,客流量不足;在线路敷设方面,对路基处理不到位,舒适性差,限制了有轨电车技术特征的发挥。

图2 天津泰达有轨电车

2、上海张江

浦东新区现代有轨电车系统规划网络由5 条线路组成,总长度约为63km,它为浦东新区轨道覆盖薄弱地区提供快速大容量公交服务,构筑多模式分层次的整体公共交通系统。目前已经建成了一期工程,于2009 年底完工通车,位于张江高科园区范围内,同时也位于有轨电车规划网络的核心区域。线路全长8.96km,共设置了15 个站点。目前全天客流已接近1万人次。

上海张江有轨电车只对原有道路改设路权,局部利用中央分隔带,不涉及拆迁,最大程度的降低了工程改造量;但是由于混合路权和线位位置等因素,直接影响了系统的运营速度,从而降低了吸引力,影响了运营效益。

图3 张江有轨电车一期工程线路图

图4 张江有轨电车现状图

3、大连

大连有轨电车建自上世纪初,本世纪初大连市有关部门投资改造了该线路,购置了更为现代化的70%低地板国产化车辆。线路全长12.6km,共设置了19个站点,其中1.9km的高架段,配车数25辆,工程投资约4亿。

图5 大连有轨电车202 路实景图

4、 苏州高新区

苏州高新区在轨道交通线网规划的基础上,规划了6 条有轨电车线路,80km长的线网,从而形成现代有轨电车往西辐射,引导向西发展的态势。其中苏州高新区有轨电车1号线长17.8km,设22个站。全线以地面敷设为主,采用开放式车站,采用了100%低地板钢轮钢轨车辆,全架空接触网供电,该项目已于2012年全面开工建设。

图6 高新区有轨电车线网规划图

图 7 高新区有轨电车1号线图

三、主要技术特点

有轨电车系统构成一般由线路轨道、车辆及控制设备、供电、运营管理等部分组成。该系统融入城市公交网络,敞开模式乘降,完全地面公交化运营。

现代有轨电车系统的技术特征,总体上具有以下几个特点:

1)节能环保:现代有轨电车采用电力牵引,不产生燃烧废气,零排放、低污染,符合当前节能减排、生态城市的建设需求;同时人均耗能约为0.07 千瓦/坐席乘客,仅相当于公交车的1/4;噪音较汽车低5~10 分贝,是一种节约能源的清洁交通工具。

2)中等运能:当前对于现代有轨电车系统的合理运能,大家的认识也相差较大,但总体上是认为界于地铁、轻轨和常规公交之间的系统。从国内外的经验来看,现代有轨电车的高峰单向断面合理运能0.6~1.5 万人/h,是一种中等运能的公交系统。

3)舒适人性化:现代有轨电车一般使用100%低地板车辆,地板高出轨道面约750px,婴儿车、残疾车可以自由乘降;现代有轨电车在固定轨道上运行,在采用较长车辆增大运能时,仍能保证较好的运营稳定和乘坐舒适性,是一种舒适人性化的交通工具。

4)环境适应性强:主要体现在现代有轨电车采用流畅美观的车辆造型,配以一体化触网、支柱、照明与网格状草坪设计,能够与旅游、文化保护等景点具有更好适应性;而现代有轨电车转弯半径小,最小在10.5m~25m,能够很好地在道路上敷设;同时现代有轨电车的轨道制式,交通形象更为突出,具有更强的交通引导性。

5)建设灵活度高:现代有轨电车系统投资相当于地铁的1/4~1/6,是具有较为合理的运量投资比;同时建设形式相对灵活,能够与道路交通在道路上混行,建设周期较短,建设时间在2~3 年。

四、主要系统介绍

1、运营控制管理系统

运营控制系统由通信系统、信号系统、综合监控系统等组成。公务通信及专用电话利用市区程控电话、调度指挥系统利用无线通信系统可以满足运营管理要求。信号一般包括道岔控制系统和路口信号控制系统,其中,路口信号与地面道路信号中统一程序,系统控制。

1)通信系统

通信系统是有轨电车运营指挥、服务乘客的网络平台,是有轨电车正常运转的神经系统,为列车运行的快捷、安全、准点提供了基本保障。通信系统在正常情况下应保证列车安全高效运营、为乘客出行提供高质量的服务保证;在异常情况下能迅速转变为供防灾救援和事故处理的指挥通信系统。

通信系统主要包括骨干传输系统、专用无线通信系统、时钟系统、通信电源系统等。

2)信号系统

信号系统是保障有轨电车行车控制、行车安全、高效作业的重要控制设备,车辆行进时主要依据有轨电车专用信号灯(进路指示器),车辆运行速度由司机自主掌控。道岔信号主要用于控制道岔,引导车辆前进方向。系统由正线信号系统及车辆段/停车场信号系统组成。

3)综合监控系统

综合监控系统包括闭路电视监控系统、广播系统、乘客信息系统等。视频监控系统作为监督车辆运行安全、确保线路运营秩序的重要系统,可以有效提高工作人员的工作质量、改善运营地点的治安状况、清查各类异常事件的原因与责任。

广播系统是控制中心调度人员和值班员向乘客通告列车运行以及安全、向导等服务信息,向工作人员发布作业命令和通知的通信设备。

乘客信息系统是为方便乘客候车、乘车,在本各车站的站台设置乘客信息显示与广播设备。乘客通过显示与广播设备能及时了解列车的运行信息、公共信息及安全事项等,同时该系统在列车运行空隙时间可播放天气预报、时事新闻、娱乐节目等内容。

2 牵引网系统

(1) 供电方式类型

钢轮钢轨现代有轨电车按供电方式可分为:接触网供电和无触网供电。无触网供电取消了架空线,减小了对城市景观的影响。

1) 架空接触网供电

接触网供电的方式与传统的铁路和大部分地铁所采取的供电方式基本相同。列车通过车顶受电弓从架空接触网取得电能,通常采用的供电电压为直流750V。目前国内已经运行的有轨电车均采用该种供电方式。

图8 接触网供电方式

2)磁性吸附式供电(Tramwave)

Tramwave 供电技术采用独特的自然磁力相吸技术,安装在车辆转向架上的受电靴与地面模块内的柔性导电排都装有永磁材料,当受电靴经过模块供电节表面时,模块内的柔性导电排受磁力吸引上升,导通供电电源正极,模块表面带电,受电靴与模块表面接触将高压电引入车内。当受电靴离开模块供电节表面后,柔性导电排受重力作用,回落到与安全负极相接触的位置,模块表面失电并保证模块供电节表面与安全负极相连,以确保乘客人身安全。

图9 受电靴受电原理示意图

图10 地面供电系统原理示意图

Tramwave 供电方式景观效果好,但其造价相对架空接触网供电方式较高。该技术为意大利安萨尔多公司的专利技术,使用该供电方式后,车辆必须采购安萨尔多公司的产品。

3) 第三轨供电(APS)

第三轨供电采用在地面上铺设的供电轨取代了架空接触网。供电轨由3m长的绝缘体和8m长的导电体相间敷设而成。车辆底部安装有受电靴。在车辆运行过程中,感应装置感应到有车辆通过时,相应的导电段(必须被车体完全覆盖)接通电源而带电,车辆通过受电靴从接触轨上取电,没有车辆通过的区域接触轨不会带电,以保证其他车辆和行人的安全。车辆前进过程中,不断切换导电体的工作状态以满足车辆连续受电的需求。

图11 第三轨供电原理

图12 波尔多第三轨供电线路

第三轨供电方式改善了有轨电车对沿线环境影响,但其造价相对架空接触网供电方式昂贵。该技术为法国阿尔斯通公司的专利技术,使用该供电方式后,车辆必须采购阿尔斯通公司的产品。

4) 电磁感应供电

电磁感应供电技术利用电磁感应现象,将电缆回路预先埋设在轨道结构下方,车体底部安装有耦合线圈。车辆启动时通过车载储能装置启动,运行过程中,电缆回路通电形成电磁场,车辆上的耦合线圈不断切割磁力线,产生电磁感应,形成电流,为车辆供电的同时给车载储能装置充电。

图13 感应式供电原理

电磁感应供电方式也可以较好的满足城市景观的要求。该技术是加拿大庞巴迪运输公司的专利技术,采用该供电技术同样需配套采用庞巴迪公司生产的车辆。目前该技术已试验成功,但尚未在实际工程案例应用。

图14 感应式供电试验线路

5) 蓄电池和超级电容供电

蓄电池通常安装于车辆上,由于其存储电能容量较小,充电时间长,通常只作为运用于短距离供电,且供电过程中通常对车辆的性能有所限制。超级电容供电的原理与普通电池供电原理相同,但超级电容的容量较大,可以维持较长的供电时间。利用超级电容可以快速充电的优点,利用停站时间对超级电容充电,可以解决超级电容车辆连续供电的问题。该无触网供电系统不是专利技术,各厂家车辆均可采用,初期成本较低

图15 超级电容供电有轨电车

五、发展前景

越来越多的新兴城市如新城区、经济技术开发区等逐步将有轨电车系统纳入综合交通规划符合国家城市建设、环保、节能政策和交通需求的特点,技术上也容易实现。而且,综合规划交通设施和土地资源的利用,有利于平衡交通需求与供给。

有轨电车运输能力与客流随城市建设逐步增加的趋势匹配;新兴城市可以根据有轨电车造价低、运营效益好的特点,充分利用有限的建设资金,解决潜在的交通压力,减少运营负担。目前,天津开发区规划现代有轨电车系统以作为新区主力公交系统已经通车运营,发挥作用。

我国有长期运营有轨电车的历史,大连、长春等城市一直致力该项技术的升级换代。通过国内研究机构联合攻关,取得了一定的成果。面对有轨电车系统可能的市场前景,大连机车研究所、大连电车厂、长春客车厂、青岛四方厂、湘潭电机厂等企业成功研制了新型有轨电车,拥有了系列有轨电车核心技术的自主知识产权。大连DL6A型车辆制造和运营、“微机控制直通电控制动控制系统”的研制成功等都为有轨电车系统应用提供了设备支持,也初步形成了车辆及设备的产业化能力。随着项目的增加,有越来越多的企业加入有轨电车系统设备及上下游产品的开发。如,鞍山钢铁厂轧制的用于混行路面的槽型轨、山海关桥梁厂研制特殊道岔都得到运营检验;为了扩大胶轮电车的应用,法国罗尔公司也在天津设厂生产有轨电车等。所以,有轨电车在国内的应用不存在设备制造能力的障碍,相反能够进一步扩大和完善轨道交通产业链。

有轨电车系统是成熟的轨道交通技术,是快速轨道交通网络的补充,能够灵活地适应城市交通环境,通过综合交通系统规划,可以较大提高的地面公交运输水平,具有良好的经济性和应用前景。建议建设管理部门充分重视有轨电车系统的应用,并组织制定有关系列标准,支持和规范有轨电车系统的建设和运营。

 

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