首页 理论教育 现代有轨电车工程基础-车辆选型对城市客流需求和工程造价的影响

现代有轨电车工程基础-车辆选型对城市客流需求和工程造价的影响

时间:2023-09-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:车辆是现代有轨电车系统的载体,在系统投资中所占的比例较大。车辆选型需要比较不同类型有轨电车的优缺点和适用条件,从而根据城市客流需求、线路条件和工程造价等影响因素,选择出合适的车型。

现代有轨电车工程基础-车辆选型对城市客流需求和工程造价的影响

车辆是现代有轨电车系统的载体,在系统投资中所占的比例较大。车辆的结构和性能对系统功能的发挥、工程造价、运营效益等都会产生重大影响,因此车辆选型必须综合分析,全面考虑。

1.车辆选型的影响因素

车辆选型应综合考虑多种影响因素,满足不同车辆的技术特征,客流需求,线路技术条件,环保节能等要求。

1)客流因素。符合运营需要,运输能力应满足远期客流需求。

2)车辆因素。一是可靠性高,车辆技术应成熟、先进、安全可靠,维护维修量少、效率高。二是舒适度高,车辆外型美观大方,便于使用,乘坐舒适。

3)线路因素。受线路的最大坡度、最小曲线、车站站台长度等条件限制,车辆应满足运行线路的技术条件,符合线路运营的功能需求。

4)环境和景观因素。车辆应无污染,噪声和振动符合要求,尽量减少对周边环境的影响,车辆外观与城市景观环境相协调。

5)成本因素。车辆的购置成本和维修维护成本合理,符合线路的投资和成本控制要求。

2.有轨电车技术特征

现代有轨电车车辆在传统的有轨电车基础上进行了彻底的技术革新,包括走行部、供电方式、车辆外观、环境保护等方面。

1)走行部制式。现代有轨电车不仅继承了传统有轨电车钢轮钢轨的制式,而且引入了橡胶轮与导向轨的技术,增加了胶轮+导向轨的制式。

2)低地板程度。现代有轨电车经过改进,车辆中部的非动力转向架采用了独立旋转车轮,虽然车辆前后端部仍为高低板面,但降低了车辆入口处的地板面,整个车辆内部可以达到70%低地板和100%低地板,改善了乘客的上下车条件。

3)动力性能。现代有轨电车的电气传动系统采用VVVF控制技术,制动方面采用电气、机械、磁轨等多种制动,故牵引、制动、控制水平有了大幅度提升。

4)供电方式。现代有轨电车发展了第三轨、电磁感应、超级电容、蓄电池等多种供电方式,能够很好地实现与周边环境的协调。

5)载客能力。现代有轨电车车辆实现了模块化组装,不仅可以根据客流需求增减车辆模块,必要时还可以两车联挂运行,提高了系统的运输能力。

6)系统振动和噪声。现代有轨电车车辆减振性能好,并且使用弹性车轮,降低了轮轨之间的噪声,车体使用隔音材料,大大降低了整个系统的噪声水平。

7)车辆外观。现代有轨电车车辆无论从外形还是涂装上都进行了改善,并根据线路的特点进行了个性化设计。车辆采购时可以根据城市的特征对车辆外观造型进行专门设计。

3.有轨电车类别及其适用条件

根据不同的技术特征和分类标准,有轨电车可以分为多种类型,如图6-2所示。车辆选型需要比较不同类型有轨电车的优缺点和适用条件,从而根据城市客流需求、线路条件和工程造价等影响因素,选择出合适的车型。

978-7-111-53155-5-Chapter06-2.jpg

图6-2 有轨电车分类示意图

(1)不同地板高度有轨电车的适用条件 根据车辆地板高度,有轨电车可分为高地板有轨电车、70%低地板和100%低地板三类。三类有轨电车技术参数的综合比较见表6-1。

表6-1 不同地板类型有轨电车综合比较

978-7-111-53155-5-Chapter06-3.jpg

(续)

978-7-111-53155-5-Chapter06-4.jpg

根据表6-1不同类型电车的技术特点比较和应用情况,目前高地板车辆基本已接近淘汰,70%低地板车辆也将逐渐被100%低地板车辆所取代。欧美发达国家有轨电车几乎全部采用100%低地板,著名车辆厂家如西门子、阿尔斯通、庞巴迪等也全力打造最新的100%低地板车辆,70%低地板车辆将逐渐减少。因此,重点分析100%低地板和70%低地板车辆的优缺点。100%低地板有轨电车的优缺点总结见表6-2,70%低地板有轨电车的优缺点总结见表6-3。

表6-2 100%低地板有轨电车的优缺点

978-7-111-53155-5-Chapter06-5.jpg

表6-3 70%低地板有轨电车的优缺点

978-7-111-53155-5-Chapter06-6.jpg

(2)不同轮轨制式有轨电车的适用条件 有轨电车按轮轨制式分类主要包括钢轮钢轨和胶轮+导向轨两种。钢轮钢轨有轨电车走行部即转向架,主要由车轮、构架、轴箱、悬挂、牵引部件等组成。车体重量通过转向架一系、二系悬挂到达车轮,进而通过轮轨作用传到轨道上,转向架起到承重和导向的作用(见图6-3)。

胶轮+导向轨有轨电车走行部主要由橡胶轮、构架、悬挂、导向轮等组成。橡胶轮被固定于构架上,通过悬挂装置与车辆相连。橡胶轮走行在普通路面上,起承重和牵引作用;导向轮通过构架与车体相连,与道路上敷设的导向轨配合,为车辆起导向作用(见图6-4)。

978-7-111-53155-5-Chapter06-7.jpg(www.xing528.com)

图6-3 钢轮钢轨有轨电车

978-7-111-53155-5-Chapter06-8.jpg

图6-4 胶轮导轨现代有轨电车

从技术层面、经济层面、节能环保、后期维修维护等角度对两种有轨电车的综合比较见表6-4。

表6-4 不同轮轨制式有轨电车综合比较

978-7-111-53155-5-Chapter06-9.jpg

1)从技术方面看,钢轮钢轨和胶轮导轨的技术特征都能适应通常的线路条件,胶轮导轨在爬坡、转弯能力上相对较好,钢轮钢轨在单位车长的载客量上相对较好。

2)从经济方面看,钢轮钢轨选择性大,性价比高;胶轮导轨易造成垄断,且性价比低。造价上钢轮钢轨只在轨道上比胶轮导轨高,其他配套系统均相同。后期维护方面钢轮钢轨的维护量小,成本低。

3)从节能环保方面看,钢轮钢轨能耗小,空气污染少;噪声水平两者相当。

4)从安全舒适方面看,钢轮钢轨在安全性、可靠性及运行平稳性方面比胶轮导轨更好。

总体上来说,钢轮钢轨和胶轮+导轨两种车辆都能满足普通运输线路工程的技术要求,但从车辆来源、价格、后期维护、节能环保、安全舒适等方面,钢轮钢轨车辆更具优势。胶轮+导轨有轨电车的优势在于爬坡能力强、转弯半径小、技术性能相对更好,当城市交通更为重视与线路条件的适应性及与环境的协调性时,可以考虑采用。

(3)不同供电方式有轨电车的适用条件 有轨电车按供电方式分类主要包括接触网供电、无触网供电两大类。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。目前国内绝大多数有轨电车均采用该种供电方式。

无触网供电方式包括以下几种技术:

1)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。

2)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。车辆起动时通过车载储能装置起动,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。

3)电池充电供电。电池包通常安装于车辆上,由于其存储电能容量较小,故充电时间长,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。

4)超级电容供电。其原理与电池包供电原理相同,但超级电容的容量较大,可以维持较长的供电时间。另外,利用超级电容可以快速充电的优点,如果结合车站设置快速充电设备,利用停站时间对超级电容充电,就可以解决超级电容车辆连续供电的问题,一次充电可运行约2.5km。

从技术成熟度、工程造价等角度对不同供电方式有轨电车的优缺点进行比较,见表6-5。

表6-5 不同供电方式有轨电车的比较

978-7-111-53155-5-Chapter06-10.jpg

综合比较各种供电方式,接触网供电技术虽然对城市景观有一定影响,但其技术成熟可靠,运用时间久,维护经验丰富,而且可以通过改善措施尽量减少对城市景观的影响;而无触网供电技术相对不够成熟,且造价很高,运营维护经验不足,除对景观有较高要求情况外,近期应较少采用。

为改善接触网供电对城市景观的影响,可以采取如下措施进行改善。

1)在城市规划方面对接触网供电进行先期规划,同时优化接触网结构件的形式,使接触网能与周边环境融合,从而改善对城市景观的影响。

2)优化接触网供电的功能,减少架空的电缆数量、尺寸,改变外观,减少对城市景观的影响。

3)随着超级电容技术的成熟,其可靠度提高,则可结合接触网的使用寿命期限,改造车辆可以同时采用超级电容供电,从而在城市中心区等人口密集地区取消接触网,改善城市景观。

4.车辆选型的流程

车辆选型过程较为复杂,不仅涉及众多量化指标的判断,同时还受到许多不可控、柔性约束、人为因素等因素的影响,因此,车辆造型采用“初步方案→推荐方案→最终方案”三阶段过程来实现。选型方案具体流程如图6-5所示。

978-7-111-53155-5-Chapter06-11.jpg

图6-5 车辆选型方案流程图

三阶段具体过程为:

(1)初步方案 根据线路基本信息(限制曲线半径,限制坡度,设计运行速度等),结合轮轨制式、地板高度、供电方式等基本判定条件,筛选出车辆备选库中满足这些基本条件的车型。

(2)推荐方案 根据对车辆美观程度、成本要求、运行嗓音等较为柔性的要求,从初步车型选择方案中给出推荐设计方案(可能包含多个)。

(3)最终方案 根据其他人为因素、外部因素(如规划城市前期使用车型、外部交通环境等),从推荐方案或者初步方案中选择最终的车型方案。

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈