车辆的技术特点-现代有轨电车运营组织及安全管理成果

1.低噪声技术

为降低运行过程中的噪声，现代有轨电车采用了以下新技术：弹性道床、无缝线路以及低噪声接触网与受电弓等；不锈钢或铝合金车体，车体较轻；直交变频、变压调速系统；低噪声电动机；橡胶弹性车轮（直径为550mm或651mm）；车内空调也应用了低噪声技术。一列现代有轨电车的噪声低于一辆公共汽车的噪声。尤其在惰行时，现代有轨电车噪声极小。

2.低地板技术

欧洲的有轨电车线路均建于道路中间且无站台。有轨电车采用低地板技术，便于老人、儿童上车，也便于婴儿车、轮椅推上车。例如，西门子的某一款有轨电车在停站时，甚至可把整个车体落到离地面仅5～10cm处，车体中一块板翻下，婴儿车、轮椅便可推入有轨电车。

3.环境友好

汽车尾气是城市环境中的主要污染源。根据欧美各主要城市的检测数据，在城市的各种主要废气中，来源于汽车尾气的占40%～90%，而其中家用小汽车和轻型车排出的尾气占79%。1994年美国公共交通运输协会（American Public Transportation Association，APTA）关于现代有轨电车、公共汽车和家用汽车不同废气排放量的调查结果见表2-1。

表2-1 几种交通工具废气排放量比较表（单位：g/km）

由表2-1可知，家用汽车的CO、NO_x、CO₂排放量分别为有轨电车的467倍、3倍和9倍，公共汽车的CO、NO_x、CO₂排放量分别为有轨电车的95倍、2倍和3倍。

图2-1中比较了欧洲城市几种交通方式在环境污染、能源消耗、噪声、安全及空间占用等方面的差异。由此可知，有轨电车的各项指标远低于汽车；相对于公共汽车，有轨电车单位客运能力的交通能耗更低、污染更小、安全性更高。由此可见，现代有轨电车是一种可持续发展的、环保的、绿色的交通工具。推广现代有轨电车能在很大程度上降低城市的污染程度。

图2-1 各种交通模式比较图

①相当于/（人·km）的值。 ②相当于人均出行的必要值

4.新型转向架技术

在地铁系统中，线路的最小曲线半径一般为200～250m，而有轨电车线路的最小曲线半径可为19～25m（19m为位于车场的线路的最小曲线半径标准），这就对现代有轨电车转向架的设计提出了一些特殊的要求。

转向架是实现有轨电车低地板的关键，现代有轨电车的转向架与铁路、地铁车辆的转向架的区别大体可总结为以下几个方面：

（1）采用短轴距转向架 有轨电车运行线路往往铺设在市区或者市郊的既有或新建道路上，线路条件相对较差，难免存在小曲线半径，曲线半径最小可能会达到20m左右，因此必须通过减小转向架轴距等一系列措施，才能保证车辆安全可靠地通过这种小曲线半径线路，所以现代有轨电车转向架往往采用短轴距的转向架。

（2）采用独立轮结构或小轮径车轮 现代有轨电车车辆地板高度受车轴高度的影响很大，只有采用独立轮对或小轮径的车轮才可能满足地板高度要求，且有轨电车轴质量往往比较小，一般为11t左右，所以采用小轮径车轮是可行的。另外，采用小轮径车轮可以有效地减小簧下的质量，有利于提高车辆动力学性能。

（3）结构非常紧凑，齿轮箱通常为定制产品，布置方式考究 要满足低地板的要求，必须尽量减小转向架上部区域的高度及面积，因此转向架结构必须做得非常紧凑。牵引电动机及齿轮箱不能布置在转向架中部区域，否则无法降低地板高度。牵引电动机及齿轮箱通常采用架悬的方式，齿轮箱与车轮之间或牵引电动机与齿轮箱之间一般通过弹性联轴器来连接，并传递牵引力和制动转矩，而弹性联轴器可满足一系悬挂的垂向、横向及纵向挠度。齿轮箱和牵引电动机一般有以下几种布置方式：

1）纵向布置，牵引电动机和齿轮箱纵向布置于构架外侧，通过纵向或横向耦合来驱动轮对。

2）牵引电动机横向布置于构架上方，齿轮箱垂向布置于构架外侧，通过横向耦合来驱动轮对。

3）采用轮毂电动机，轮毂电动机直接和车轮连接直接驱动每个独立轮。

（4）构架结构简单，形式多样 现代有轨电车使用的低地板转向架构架大多采用H形构架，构架组成形式多样，有焊接结构、铸焊结构及整体铸造结构等。

目前大多数厂家生产的有轨电车转向架，构架均选择焊接结构，因为焊接结构制作的构架相比铸造的质量小，有利于减小轴质量。整体铸造因受工艺的限制，质量一般都比较大，且模具费用也是一笔不小的开支。(www.xing528.com)

（5）轮对采用轴箱内置结构 现代有轨电车因为其齿轮箱和联轴器往往布置于构架外侧，为使结构紧凑，联轴器直接与车轮通过螺栓等形式连接，车轮必须在轴端，所以一般都采用轴箱内置结构。轴箱内置可以减小一系横向跨度，进而减小构架纵梁的横向间距，可以在保证构架的刚度和强度的同时，减小横梁的截面，可以减小构架的质量，进而减小了转向架的摇头刚度，也有利于转向架通过小半径曲线的线路。

（6）采用弹性车轮结构 为提高现代有轨电车车辆的舒适性，转向架基本都采用两系悬挂结构，但因其结构和空间的限制，一、二系悬挂的最大静挠度不可能设计得太大，为最大限度地提高车辆舒适性，现代有轨电车转向架均采用弹性车轮（见图2-2）。

图2-2 弹性车轮

采用弹性车轮首先可以增加转向架最大静挠度；其次弹性车轮存在一定量的横向位移，可以改善轮轨关系；再者用橡胶代替车轮部分的钢，可以有效减小车轮质量，进而减小簧下质量；最后，弹性车轮还可以减小轮轨噪声，且车轮上还可以加装消声装置，进一步减小轮轨噪声，减小车辆运行对周围环境的影响。

（7）基础制动系统往往采用液压盘形制动和磁轨制动相结合 现代有轨电车运行于市区和郊区道路上，有的路段可能会和社会车辆混行，这就要求整车必须要有大的制动减速度，一般现代有轨电车的最大制动减速度为2.8m/s²，远远大于地铁、铁路车辆的制动减速度。车辆转向架二系悬挂一般采用橡胶簧或高圆簧，无须压缩空气，而且车下空间有限，也不便布置空压机。并且空气制动的制动夹钳体积较大，且提供的制动力有限，也不太适用于低地板有轨电车。液压制动夹钳外形尺寸小，且能提供更大的夹紧力，液压夹钳可提供的夹紧力＞36kN，可以满足低地板转向架对基础制动装置的要求。

现代有轨电车车辆一般采用轴盘制动，一方面可以减轻车辆制动时对弹性车轮的影响，另一方面可以通过制动盘和闸片材质的选择，提高摩擦系数，进一步增大制动摩擦力。车辆轴盘制动装置一般采用外置的布置形式，便于更换和检修。

5.新型制动技术

在城市轨道交通车辆中，有轨电车等轻轨车辆是制动、缓解操纵最为频繁的，往往每隔几秒钟的时间就要连续进行制动和缓解操纵。在城市道路中，公共汽车的制动距离约为10～20m；而地铁系统的紧急制动距离约为200m。有轨电车列车的制动减速度需达到2.5～3.5倍的地铁列车的制动减速度，否则无法适应城市道路运行。为了能够随时停车，制动距离要求非常短，这就要求制动系统具有非常高的灵敏度和非常短的空走时间。

有轨电车采用复合制动方式，具有良好的空电联合制动性能。另外一个特点是有完善的备用制动措施，EN13452标准规定，至少有1套制动系统不依赖于车轮和钢轨之间的黏着力，并且不受牵引动力故障的影响。为此，有些有轨电车每个转向架上设置了两套磁轨制动装置。磁轨制动是由车载电源在磁轨装置上产生磁力，将其吸附在钢轨上产生摩擦，将车辆动能转化为热能，使车辆安全停车。

目前国产有轨电车制动系统具有以下特点：

1）制动、缓解操纵极为频繁，要求制动系统响应性好。

2）具有常用制动、紧急制动、停放制动功能。紧急制动为空气制动（或加磁轨制动），紧急制动距离短。制动距离要求非常短。

3）有完善的备用制动措施。能够根据冲动限制、车辆载荷变化自动调整制动力。

4）有良好的防滑性能。

5）采用动力制动和空气制动的复合制动方式，优先采用动力制动，动力制动不能满足制动需求时，空气制动能够自动补足。两种制动形式转换平稳，转换过程中所需制动力不受影响。

6）能够根据车辆载荷变化自动调整制动力，具有冲动限制，故障诊断和故障信息储存、显示、通信等功能。

7）车辆载荷变化时，空重车调整阀能够有效进行调整。

6.系统建设周期短、造价低

相对应其他城市轨道交通系统，现代有轨电车建设周期短，一般建设周期在两年左右，地铁/轻轨一般需要4～6年。有轨电车系统的造价也相对较低，投资规模一般为1～1.5亿元/km，当于地铁的1/5～1/4，轻轨的1/3～1/2。表2-2给出了地铁、轻轨和有轨电车的一些指标对比情况。

表2-2 几种城市轨道交通方式指标对比表