现代有轨电车车辆关键技术

现代有轨电车车辆关键技术

杨珂李猛郭泽阔

肖瑞金

(1.北京城建设计研究总院有限责任公司北京100037)

摘要：欧美发达国家已拥有成熟的现代有轨电车车辆的关键技术，我国目前正处于技术的引进和消化吸收阶段。本文对现代有轨电车车辆的关键技术，包括无网供电、转向架、铰接式模块化技术等进行了详细的介绍和探讨，并对我国新建现代有轨电车线路采用这些技术时提出了看法和建议。最后对技术的国产化提出了建议。

关键词：现代有轨电车无网供电独立轮对模块化

KeyVehicleTechnologiesofModernTrams

(1．BeijingUrbanEngineeringDesign&ResearchInstituteCo.LTD,Beijing100037；）Abstract:Europeancountrieshadmaturelypredominatedkeytechnologiesofmoderntrams,whileChinaisstillunderintroduction,digestionandabsorption.Thekeytechnologiesofmoderntrams,includingwirelesspowersupply,bogieandarticulatedmodularvehicle,areintroducedandinvestigatedindetailinthispaper.Suggestionsaboutkeytechnologiesadoptedduringnewtramlinesisproposed,andsomeadvicearesuggestedtothetechnologieslocalizationinChina.

KeyWords:moderntrams;wirelesspowersupply;independentwheel;modularvehicle.

墨尔本圣彼得堡柏林巴黎

3035225

250km242km191.6km64.5km

1.绪论

有轨电车诞生于1881年的德国，距今已有130多年的历史，其发展经历了诞生、发展、衰退再到复兴的四个阶段。现代有轨电车的复兴始于上世纪80年代的欧美发达国家，目前欧美多个城市已有多条线路开通运营，部分城市有轨电车线网长度如表1所示。我国目前已有天津滨海、上海张江开通了两条胶轮自导向式现代有轨电车线路，沈阳浑南新区有轨电车一期工程已进入最后的调试阶段，其有望在2013年8月通车运营。苏州、北京、深圳、南京等多个城市也都开展了有轨电车项目。

现代有轨电车的复兴，得益于其本身技术的革新。与传统有轨电车相比，它具有高运量、快速、美观、节能、人性化等多个优点。

注：表中数据包含传统有轨电车和现代有轨电车

国内已对现代有轨电车进行了多方面的研究，这些研究主要从系统入手，包括从运能、速度、编组、路权等几个方面分析了现代有轨电车系统的主要特征[1]，结合欧洲现代有轨电车的应用实例探讨了其对我国的指导意义[2]，以及结合国内部分线路设计实例对现代有轨电车的系统特点进行阐述等[3]。本文主要介绍了现代有轨电车车辆的关键技术，包括无网供电技术、现代有轨电车转向架技术、模块化技术等，阐述了其与传统有轨电车的不同之处，对这些技术的采用提出了建议。最后为车辆关键技术的国产化提出了建议。

2.无网供电技术

表1.部分城市有轨电车线网长度[

城市

线路数

注]

线网长度

过去100多年以来，接触网供电一直是列车供电方式的首选，但随着人们生活水平的提高，越来越多的人开始反对在城市中设置接触网。尤

其是在一些著名的文物保护区、繁华的商业区，接触网遭到了抵制和反对。由于接触网供电存在的视觉污染，无网供电技术一直是人类所追求的目标。欧洲对此进行了长久的研究和探索，也曾发明过很多新颖的方法[4]，但都没有得到实用。2003年，法国波尔多有轨电车采用的APS系统得到商业化运营，将无网供电技术的发展推向一个高度。目前，各大轨道交通集团都竞相开发出自己特色的无网供电技术，但无论何种技术皆可将其归为两类：一是采用分段地面供电，二是采用储能装置供电。下面对这两类技术进行介绍。

2.1分段地面供电

目前采用分段地面供电技术的有阿尔斯通的分段第三轨供电APS系统，安塞尔多的电磁吸附式Tramwave技术以及庞巴迪采用的无线感应供电Primove系统。分段地面供电的技术特点表现为需要铺设特殊的轨道和车载受流装置，供电系统可持续供电，无需考虑储能装置那样的续航问题。2.1.1APS系统

APS系统是无网供电技术在商业化运营中首次得到应用的技术，其系统组成及轨道外观图如图1

所示。

(a)

系统组成

(b)带有绝缘装置的轨道图1.APS系统组成

APS系统由深埋于地下的多个电源箱，车载集电靴、天线及开关柜等组成。其工作原理可看做将普通地铁第三轨供电分成若干相互绝缘的导电轨。采用地面电源供电，整条接触轨分为若干绝缘段和导体段；当导体段天线检测环线感应到

车载天线信号时，相应嵌入式电源箱对相应的导体段供电；嵌入式电源箱仅对集电靴所在的导体段供电，当集电靴驶离该导体段，电源箱立刻切断该导体段的电源。现代有轨电车属于路面交通，且部分地段与行人共享路权，分段第三轨供电保证了供电的安全性。这种供电方式在开通初期曾受到雨水的影响，此外，集电靴与导电轨之间的磨耗问题也较为严重，阿尔斯通后来采用了一系列措施来改善这两个问题，从目前的运营来看，除造价和运营成本较高之外，技术已较为成熟。2.1.2电磁吸附式Tramwave技术

意大利安塞尔多公司的Tramwave技术是从其运用于公交车的Stream系统转化而来。意大利人从1994年开始研发Stream系统，1998年在意大利的里雅斯特（Trieste）一条3.3km的公交车上得到了商业运营。其轨道及车载受流器如图2~3

所示。

图2.Tramwave系统轨道组成

系统由车载受流器与埋于轨道中的供电装置构成，二者通过磁力相互作用，使得车辆通过某段轨道时，该轨道与电源正极导通，车驶离该处轨道时，轨道与安全负极导通，保证无车时的供电安全。该系统在公交车中得到了应用，但在有轨电车的运用成熟度仍有待实际情况进一步的检验。

图3.Tramwave系统车载受流器

2.1.3无线感应供电Primove技术

庞巴迪公司推出的Primove技术采用无线感应供电方式，在轨道中分段铺设逆变器，将轨道供电电缆750V的直流电逆变为400V/20Hz的交流电；轨道中铺设的初级感应线圈通过不超过70mm的气隙在次级感应出约400V的交流，再将交流电转换为600V的直流电，供给牵引系统。其能量流动如图4所示。尽管无线传输的效率能做到90%以上，但由于能量经过了DC/AC、交流感应、AC/DC等多个环节，因此其系统效率较一般牵引系统低，整个系统的效率约为50%~60%左右[5]。其最大的优点在于一次侧与二次侧实现了物理分离，不会有APS和Tramwave

存在的磨耗问题。

图4.无线感应供电能量流向图

2.2储能装置供电系统

车载储能装置多应用于小汽车和公交车中，例如丰田Prius和本田Insight中采用的锂离子电池供电，上海11路公交采用的超级电容供电等。在最早的轨道交通去接触网研究中，曾使用过多种储能装置，例如飞轮、超导、超级电容、蓄电池等[6]。目前，在现代有轨电车中使用最广泛的储能装置是超级电容和蓄电池。2.2.1采用超级电容供电

超级电容具有充放电时间快、功率密度大、使用寿命长等优点，比较适合于现代有轨电车的运行需求。西门子的Sitras系统、西班牙卡夫的ACR技术等都利用了超级电容的这些优点。2.2.2采用蓄电池供电

蓄电池具有能量密度大、续航里程长、充放电平稳等优点，但充电时间较长、寿命较短；其直接应用于现代有轨电车系统不太适合，一般与超级电容配合使用。超级电容和蓄电池的比功率、比能量对比如图5

所示。

图5.超级电容和蓄电池的比功率、比能量

2.2.3超级电容和蓄电池混合供电

由于超级电容和蓄 …… 此处隐藏：5114字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……