城市轨道交通列车运行控制系统维护：类型与特点

根据运量规模分，城市轨道交通主要分为大运量、中运量、小运量。根据铺设方式分，城市轨道交通主要分为地下、地面、高架三种形式。

按照轮轨材料分，城市轨道交通主要分为钢轮钢轨和胶轮钢筋混凝土轨。

按照轮轨导向方式分，城市轨道交通主要分为轮轨导向和导向轮导向。

城市轨道交通若按运能范围、车辆类型及主要技术特征可划分为以下几种类型：地铁、轻轨、有轨电车、市域快速轨道系统、单轨、自动导向系统、磁悬浮列车等。

（一）地铁（图1-1和图1-2）

地铁轴重相对较重，是单方向高峰输送能力在3万人次/h以上的城市轨道交通系统。地铁并非单纯指行驶在地下的钢轮钢轨系统，在适当位置也可采用地面或高架形式，主要服务区间在市区，也可延伸到市郊。地铁站间距较密，利用电力驱动，线路全封闭，信号自动化控制，具有运量大、速度快、安全、准时、舒适、节约城市土地资源等特征，但其建设成本高，周期长，成本回收慢，一旦发生火灾等自然灾害，乘客疏散较困难。如表1-1所示为地铁主要技术参数。

表1-1　地铁主要技术参数

图1-1　北京地铁 　　　　　　　

图1-2　广州地铁

（二）轻轨（图1-3和图1-4）

轻轨（Light Rail Transit，简称LRT）：在有轨电车基础上发展起来的，由电气牵引、轮轨导向、列车或车辆编组运行在专用行车道上的中运量城市轨道交通系统。输送能力介于地铁和有轨列车之间，为15 000～30 000人/h。旅行速度可达30km/h。根据我国《城市快速轨道交通工程项目建设标准（试行本）》，用轻轨来命名中运量的地铁（包括地面和高架铁路），而欧洲所说的“轻轨”，一般是特制现代有轨电车交通。为了与欧洲的定义兼容，所以我们提出轻轨分为两类——准地铁与新型有轨电车。

轻轨既免除了地铁的昂贵投资，又具有中运量的特点，在我国具有较大的发展前景。

图1-3　长春轻轨 　　　　　　

图1-4　大连轻轨

（三）有轨电车（图1-5和图1-6）

有轨电车是一个由电力牵引、轮轨导向、单车或两辆铰接运行在城市路面线路上的低运量城市轨道交通系统。

有轨电车一般设在城市中心穿街走巷运行，具有上下车方便的特点；通常为单节或两节编组，运送能力较低，为5 000～10 000人/h；运行速度较低，通常为15～20km/h，甚至更低；有轨电车一般采用直流电机驱动，与其他车辆混行，受路口红绿灯的控制，正点率低，噪声大，加减速性能较差。

图1-5　大连有轨电车 　　　　

图1-6　广州有轨电车

（四）市郊铁路（图1-7和图1-8）

市郊铁路是指把城市市区与郊区，尤其是远郊区联系起来的城市轨道交通系统。因其车辆轴重较重和对轨道施加的载荷较重又被称为重轨铁路。现在包含了城际间直达的高速铁路，俗称城铁。市郊铁路日单向客运量可达到50万～80万人次，可选用AC25kV或DC1500V的供电方式。

图1-7　北京市郊铁路 　　　　　　　　　

图1-8　广深城际铁路

（五）独轨（单轨）交通系统（图1-9和图1-10）(www.xing528.com)

独轨（单轨）交通系统是指车辆在一根轨道上运行的一种轨道交通系统，主要分为跨坐式和悬挂式两种。独轨（单轨）交通系统占用土地面积较少，运量较大，能适应复杂地形要求，建设工期短，造价低，噪声与振动均较低，安全系数高，对日照和城市的景观影响较小。目前，独轨（单轨）的最大运量问题有待进一步验证，我国缺乏研制独轨车辆的相关经验，重庆市轨道交通（集团）有限公司为适用复杂地形使用的是独轨（单轨）交通系统。

图1-9　日本千叶都市单轨（悬挂式） 　　　　　

图1-10　重庆单轨（跨坐式）

（六）自动导向交通系统

自动导向交通系统是指利用导轨导向，自动控制运行的新型轨道交通系统。其轨道采用混凝土道床，车辆采用橡胶轮胎，有一组导向轮引导车辆运行，列车运行自动控制，可实现无人驾驶，自动化程度高。车辆较地铁和轻轨小，编组2～6节，适用于单向小时1万人次客运量及以下的情况。

里尔是法国北部的集合城市，由三个城镇组合而成，人口120万。为了将市中心区和附近的城镇和大学区连接起来，20世纪70年代开始试验，1984年建成第一条线路，称为VAL系统（图1-11）。

温哥华的空中列车（图1-12）建成于1986年，一期工程总长21.4km，包括地面、地下和高架，利用市中心停止使用的铁路隧道，1995年延伸，总长29km，成为全自动无人驾驶轨道交通的最长线路。

图1-11　法国VAL系统 　　　　　　　

图1-12　温哥华空中列车

（七）磁悬浮交通系统（图1-13和图1-14）

磁悬浮交通系统是指一种非黏着、用直线电机驱动列车运行的新型轨道交通系统。磁悬浮是利用磁铁同极相斥，异极相吸的原理。最高时速可达500km/h。上海磁悬浮列车（图1-13和图1-14）是目前全世界唯一一条投入商业运营的线路，它是在德国的TR08列车的基础上发展起来的，基本技术规格与TR08一样，在运行速度、舒适性、能耗、环境、安全性和运行维护等方面，具有铁路车辆和飞机无可比拟的优势。

图1-13　上海磁悬浮列车 　　　　　　　　

图1-14　上海磁悬浮列车内饰

案例分享

磁悬浮列车

磁悬浮列车（图1-15）是一种现代高科技轨道交通工具，它通过电磁力实现列车与轨道之间的无接触的悬浮和导向，再利用直线电机产生的电磁力牵引列车运行。

1922年，德国工程师赫尔曼·肯佩尔（Hermann Kemper）提出了电磁悬浮原理，继而申请了专利。20世纪70年代以后，随着工业化国家经济实力不断增强，为提高交通运输能力以适应其经济发展和民生的需要，德国、日本、美国等国家相继开展了磁悬浮运输系统的研发。其中德国和日本取得了世人瞩目的成就。

中国在20世纪80年代初开始对低速常导型磁悬浮列车进行研究。1994年10月，西南交通大学建成了首条磁悬浮铁路试验线，并同时开展了磁悬浮列车的载人试验，成功地进行了4个座位，自重4t，悬浮高度为8mm，时速为30km/h 的磁悬浮列车试验，于1996年1月通过铁道部组织的专家鉴定。然后，在铁科院环形试验线轨距2m，长36m，设计时速为100km的室内磁悬浮试验线路上成功地对长6.5m，宽为3m，自重4t，内设15个座位，设计时速为100km/h 的低速常导6t单转向架磁悬浮试验车进行了试验，于1998年11月通过了铁道部科技成果鉴定，填补了中国在磁悬浮列车技术领域的空白。

图1-15　磁悬浮列车

2016年，由中车株机公司牵头研制的时速100公里长沙磁浮快线列车上线运营，被业界称为中国商用磁浮1.0版列车。商用磁浮1.0版列车较适用于城区。

2018年6月，中国首列商用磁浮2.0版列车在中车株洲电力机车有限公司下线。2.0版列车设计时速提升到了160公里，并采用三节编组，最大载客500人。此外，车辆牵引功率提升30%，悬浮能力提升6吨。商用磁浮2.0版列车适用于中心城市到卫星城市之间的交通。

2019年5月23日10时50分，中国时速600公里高速磁浮试验样车在青岛下线。这标志着中国在高速磁浮技术领域实现重大突破。

磁悬浮列车主要由悬浮系统、推进系统和导向系统三大部分组成。尽管可以使用与磁力无关的推进系统，但在目前的绝大部分设计中，这三部分的功能均由磁力来完成。

真空管道磁悬浮技术的意义，类似于当初蒸汽机取代马力，将带来划时代的变革。民航、铁路运输将被大面积取代，人类将进入更清洁、高效的旅行时代。

为了解决建造和运行中的难题，张耀平和他的团队日以继夜地工作，“真空管道中的隔离室”“一种真空管道运输系统中磁悬浮车与车站间的对接装置”“一种用于真空管道系统中的密封门”“真空管道高速交通运行抽气系统”等专利相继问世。