我國城市軌道交通車輛發(fā)展戰(zhàn)略探討

1、提要：文中探討了我國城市軌道交通車輛的發(fā)展戰(zhàn)略，分析了國外城市軌道交通車輛的發(fā)展趨勢，提出了我國城軌車輛的發(fā)展差距，并就我國城市軌道交通車輛發(fā)展戰(zhàn)略提出了意見和建議。 Abstract: The paper exploresthe development strategy of theurban rail transit cars in China,analyzes the development trend ofthe foreign urban rail transit cars,presents the development gap ofthe urban rail transit c

2、ars in Chinaand puts forward the ideas andsuggestions on the developmentstrategy of the urban rail transitcars in China 隨著我國城市規(guī)模的不斷擴大，城市經(jīng)濟的快速發(fā)展和現(xiàn)代化水平的提高，軌道交通已成為我國各城市公共交通體系的最佳選擇，得到了很大發(fā)展。車輛是軌道交通中運送乘客的重要工具，車輛的數(shù)量、品種、質(zhì)量和技術(shù)水平直接影響城市軌道交通發(fā)展規(guī)模和速度。 制定城市軌道交通車輛長期發(fā)展戰(zhàn)略，將對指導車輛發(fā)展的方針和政策的制定至關(guān)主要，有利于車輛的制造業(yè)和車輛國產(chǎn)化，有利于車輛的系

3、列化和標準化，有利于車輛技術(shù)水平的提高，并將極大促進城市軌道交通的發(fā)展。我國城市軌道交通發(fā)展的規(guī)劃 進入21世紀，我國首次把“發(fā)展城市軌道交通”列入國民經(jīng)濟第十個五年計劃發(fā)展綱要，并作為拉動國民經(jīng)濟、特別是大城市經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的重大戰(zhàn)略。 目前，北京、上海、廣州、天津、大連等城市軌道交通的運營里程達258km，擁有車輛1800多輛(表1)?，F(xiàn)有北京、上海、廣州、天津、深圳、南京、重慶、大連、武漢、長春等城市正在建設有16條線共330多公里，需車輛約2000輛左右。沈陽、哈爾濱、濟南、青島、西安、鄭州、成都、杭州、福州、長沙、廈門、昆明、佛山等大中城市在積極籌劃建設不同類型的軌道交通。據(jù)預測，未來

4、10年新建各種類型的軌道交通將達到1000公里左右，需車輛50006000輛，我國城市軌道交通車輛將進入快速發(fā)展的歷史時期。 表1 中國己建成地鐵軌道交通慨況國外城市軌道交通車輛發(fā)展趨勢國外城軌車輛概況 國外城軌車輛已投入運營的主要有三種類型：地鐵車輛、輕軌車輛和高架獨軌車輛。地鐵車輛 自1863年1月10日英國倫敦第一條地鐵開通以來，截止2001年，經(jīng)過近140年的發(fā)展，全世界己有44個國家115個城市建成地鐵，總計運營里程6300多公里，擁有運營車輛58800多輛，均以直流傳動車為主。主要集中在英國、法國、德國、瑞典、西班牙、俄羅斯、美國和日本等國的大城市，其運營里程占42，擁有車輛占52

5、0，見表2。輕軌車輛 自1888年美國弗吉尼亞市第一條有軌電車投入商業(yè)運行以來，雖有較大發(fā)展，但由于有軌電車速度慢、噪音大、運量小、安全性差、正點率低等原因，20世紀50年代各國城市都紛紛拆除有軌電車線路，發(fā)展地鐵交通。到8090年代，又由于地鐵造價高、能耗大、環(huán)保噪音問題等原因，在建設地鐵同時又發(fā)展了新型輕軌交通。據(jù)統(tǒng)計，已有50個國家建設了360條輕軌鐵路(表3)。這些車輛大部分都是1OO或70的低地板車輛，截止2003年，由西門子公司、龐巴迪爾公司和阿爾斯通公司共生產(chǎn)了1300列合計4000多關(guān)節(jié)式車輛?？焖佘壍澜煌?表2 世界主要城市(線路長100km以上)地鐵概況高架獨軌車輛 高架獨

6、軌交通具有線路占地少，構(gòu)造簡單，投資是地鐵三分之一，能爬大坡(6)和過小半徑曲線(50m)，噪聲低(膠輪)，乘客舒適視野寬廣，受到各國中小城市交通的歡迎。 自1980年法國建立了世界上第一條蒸汽牽引的跨座式獨軌交通以來，特別是50年代以后，在日本、美國、瑞典、法國、德國、意大利都先后建立了獨軌鐵路，一般線長10km左右。日本自1955年將獨軌鐵路列為城市軌道交通的重要工具以來，已發(fā)展了20多條高架獨軌鐵路，生產(chǎn)了獨軌車輛。高架獨軌車輛的主要特點是用橡膠輪胎支持和導向、電力驅(qū)動、空氣彈簧支持車體等。表3 世界輕軌鐵路 線路數(shù) 線路數(shù) 線路數(shù) 國家名稱 量 國家名稱 量 國家名稱 量 俄羅斯 71

7、 葡萄牙 3 阿根廷 1 德國 62 拉托維亞 3 日本 18 哈薩克斯 烏克蘭 25 斯洛伐克 3 5 士日 羅馬尼亞 15 克羅地亞 2 中國 3 波蘭 14 挪威 2 吐耳其 3 瑞士 9 芬蘭 1 啊塞拜疆 2 法國 8 愛沙尼亞 1 中國香港 2 捷克 7 波斯尼亞 1 亞美尼亞 1 烏茲別克 奧地利 7 塞爾維亞 1 1 斯坦 英國 6 保加利亞 1 印度 1 荷蘭 6 格魯吉亞 1 朝鮮 1 意大利 6 美國 25 菲律賓 1 比利時 6 加拿大 4 馬來西亞 1 匈牙利 4 巴西 4 澳大利亞 4 瑞典 4 墨西哥 3 埃及 2 白俄羅斯 4 巴拉圭 1 南非 1 西班牙 3

8、突尼斯 1 提高車輛最高運行速度 巴黎地鐵車輛初期最高運行速度為80kmh，旅行速度為237kmh，近年來已將通過地面地鐵車輛的最高速度提高到100kmh，旅行速度達到50kmh莫斯科地鐵車輛最高運行速度由90kmh提高到100kmh，平均旅行速度達到41kmh。紐約地鐵車輛最高運行速度由70kmh逐步提高到通過地面時的130 kmh。1974年R一44型地鐵車輛的最高速度達到133kmh。日本地鐵車輛在地下最高速度為7080kmh，到地面行駛的最高速度已達到120kmh，如東京地鐵車輛3000系、5O00系車輛最高速度都是120kmh。發(fā)展交流傳動車輛 早期地鐵車輛是蒸汽牽引，1890年改為

9、電力牽引后一直采用直流電動機牽引，由凸輪變阻調(diào)速控制，后來發(fā)展到斬波器調(diào)速控制。20世紀90年代由于電力電子技術(shù)和微機控制技術(shù)的迅猛發(fā)展，大功率自關(guān)斷元器件(GTO、IGBT、IPM)走向產(chǎn)品化和實用化，變頻變壓調(diào)速控制(VVVF)技術(shù)迅速發(fā)展，交流傳動車輛廣泛應用用于城軌交通。日本東京、大阪、名古屋等城市地鐵從1991年開始新造地鐵車全部采用lGBT或IPM的VVVF交流傳動裝置。巴黎地鐵和德國法蘭克福地鐵新造車也開始采用交流傳動車輛。英國、俄國斯、美國、韓國、墨西哥、西班牙等國家城軌交通都在訂購交流傳動車輛。發(fā)展不銹鋼車和鋁合金車 美國最早由巴德公司生產(chǎn)了不銹鋼車，紐約地鐵大部分是不銹鋼車

10、。60年代初日本從美國引進不銹鋼車體技術(shù)，從1 962年開始生產(chǎn)日本最早的南海電鐵6000系，京王電鐵3000系和東急電鐵7000系地鐵車輛，截止1998年日本不銹鋼車輛約占60左右。加拿大，韓國等國家地鐵也都使用了不銹鋼車。 鋁合金車于20世紀初開始，法國于1896年將鋁合金用于鐵路客車車窗上，1905年英國鐵路電動車的外墻板采用了鋁合金，美國在19231932年間有700輛電動車和客車的側(cè)墻和車頂采用鋁合金材料。60年代以來，德國科隆、波恩市郊電動車和慕尼黑地鐵車體也采用了鋁合金。日本從80年代先后在6000系、7000系、8000系等地鐵車輛上采用了鋁合金；意大利米蘭地鐵和奧地利維也納地

11、鐵以及新加坡地鐵都應用了鋁合金車輛。發(fā)展空調(diào)車輛 紐約地鐵自1976年第一列裝有空調(diào)的R一38型地鐵車投入使用以來，到1992年95的地鐵列車都安裝了空調(diào)。東京地鐵車輛到1997年空調(diào)車占全部車輛總數(shù)的50左右。韓國、新加坡、中國香港和臺北地鐵車都裝有空調(diào)。車輛的模塊化設計和生產(chǎn) 世界生產(chǎn)地鐵車輛和輕軌車輛的主要制造商是西門子公司、阿爾斯通公司、龐巴迪公司以及日本的東急等公司。它們從90年代開始進行車輛模塊化設計和生產(chǎn)。龐巴迪公司為香港地鐵生產(chǎn)了模塊化車輛，阿爾斯通公司和西門子公司生產(chǎn)了模塊化的低地板輕軌車輛。廣泛采用微機控制與診斷和通信網(wǎng)絡技術(shù) 自90年代以來，各國城軌車輛新造車，在牽引和制

12、動控制中采用了微機控制和診斷技術(shù)，由單微機控制發(fā)展多微機控制。同時，積極發(fā)展和采用通信網(wǎng)絡控制技術(shù)，實現(xiàn)了列車設備運行控制和故障診斷，旅客信息的傳遞和服務。發(fā)展模擬式電氣控制制動系統(tǒng) 世界各國地鐵和輕軌車輛都選用了模擬式電氣控制制動系統(tǒng)。主要制造商是克諾爾公司，韋斯汀豪斯公司和日本NABCO公司。該系統(tǒng)能滿足城軌車輛制動頻繁、制動距離短和停車精度高的要求。發(fā)展低地板輕軌車輛新技術(shù) 新型低地板輕軌車輛關(guān)鍵技術(shù)是獨立車輪的轉(zhuǎn)向架、交流傳動裝置的一體化與輕量化以及聯(lián)合制動系統(tǒng)。目前西門子公司、龐巴迪公司和阿爾斯通公司掌握了這些關(guān)鍵技術(shù)，并走向?qū)嵱没度肓伺可a(chǎn)，已在歐洲、俄羅斯、美國、澳大利亞和

13、日本等許多城市廣泛運用。 我國城軌車輛發(fā)展的差距 目前我國城市軌道交通車輛發(fā)展的現(xiàn)狀，與我國各城市軌道交通發(fā)展規(guī)劃的要求以及與世界城市軌道交通車輛的發(fā)展水平尚有一定差距，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。城軌車輛品種還不能滿足城市軌道交通快速發(fā)展的需要 目前我國百萬人口以上大城市有36座，501 00萬人口間城市有43座?，F(xiàn)在很多大中城市為了改善城市交通擁堵狀況，引導城市經(jīng)濟發(fā)展，減少環(huán)境污染，保護城市環(huán)境，都在積極發(fā)展城市軌道交通。由于各城市的需求和發(fā)展的差異，城市軌道交通的類型呈現(xiàn)多元化，城軌車輛的品種要求多樣化。從北京、上海、廣州、天津和大連等已建成的地鐵和快軌交通來看，都是采用A型或B型地鐵車輛

14、。但是，廣州4號線和5號線準備采用直線電機車輛，正在可行性論證中。重慶采用高架獨軌交通，高架跨座獨軌車輛正在制造中。天津濱?？焖佘壍澜煌ú捎贸墙伎焖俪擒壾囕v，即將投入試運行。大連、長春等城市正在探討發(fā)展低地板輕軌車輛的可行性。因此，我國城軌車輛的品種必須滿足城市軌道交通發(fā)展多元化的需求。交流傳動車輛還不能滿足城市軌道交通發(fā)展的需求 在2003年8月份經(jīng)專家審定通過的地鐵車輛通用技術(shù)條件(GBT7928)中規(guī)定，今后我國新造地鐵車輛全部采用交流傳動車輛。目前我國已訂購和投入運營的交流傳動城軌車輛有808輛，約占車輛總數(shù)的4 7。因此，必須大力發(fā)展交流傳動城軌車輛，滿足城市交通發(fā)展的需要。鋁合金和

15、不銹鋼城軌車輛不能滿足城市軌道交通發(fā)展的需要 目前北京地鐵、天津地鐵和大連快軌的運營公司擁有車輛的車體材料全部采用普通鋼和耐候鋼。上海地鐵車輛和廣州地鐵車輛都是采用鋁合金車體。正在建設的天津濱?？焖佘壍儡囕v采用了輕量化不銹鋼車體。現(xiàn)在，我國擁有鋁合金車輛有768輛，約占45;如果將天津濱?？焖佘壍儡囕v計算在內(nèi)，不銹鋼車輛有116輛，約占6。因此，必須加大發(fā)展不銹鋼和鋁合金車輛力度，滿足城市軌道交通發(fā)展的需要。空調(diào)車輛還不能滿足城市軌道交通發(fā)展的需求 目前，北京和天津地鐵大部分車輛都沒有安裝空調(diào)裝置，上海地鐵、廣州地鐵和大連快速軌道車輛裝有空調(diào)，國內(nèi)城軌空調(diào)車輛有904輛，約占53。因此，為提高

16、乘客的舒適度，新造車輛都應安裝空調(diào)裝置，同時要加快非空調(diào)車輛的改造。車輛的交流傳動裝置、制動裝置、微機控制及診斷系統(tǒng)還沒有完全實現(xiàn)國產(chǎn)化 交流傳動裝置、制動裝置、微機控制及診斷系統(tǒng)是城軌車輛的核心技術(shù)和關(guān)鍵部件。目前，我國城軌車輛的交流傳動裝置，包括輔助電源供電設備以及微機控制與診斷系統(tǒng)，全部由國外西門子公司、阿爾斯通公司、龐巴迪公司和東芝公司等提供產(chǎn)品與軟件。由株洲電力機車研究所自主開發(fā)的城軌車輛交流傳動裝置至今還沒有裝車投入運行，還沒有自己品牌的交流傳動系統(tǒng)。制動裝置基本上由克諾爾公司和日本NABCO公司提供產(chǎn)品，由四方車輛研究所和鐵科院機輛所負責開發(fā)的城軌車輛制動裝置仍處于樣品階段，還沒

17、有裝車投入運用考核。因此，加速上述關(guān)鍵部件的國產(chǎn)化是當務之急。城軌車輛制造質(zhì)量和技術(shù)水平有待提高 目前我國已經(jīng)生產(chǎn)城軌車輛的工廠主要是長春客車廠，近幾年浦鎮(zhèn)車輛廠、株洲電力機車廠、四方機車車輛廠和大連機車車輛廠也拿到生產(chǎn)城軌車輛的訂單，開始生產(chǎn)城軌車輛。長客廠和浦鎮(zhèn)廠通過合資或合作方式生產(chǎn)了鋁合金車，但最初兩列車全部在國外造好運到國內(nèi)，驗收合格后投入運用，后續(xù)車輛在國內(nèi)組裝，而鋁合金型材、交流傳動裝置和制動系統(tǒng)也都是在國外采購后運到國內(nèi)組裝。長客廠為天津濱?？焖佘壍澜煌ㄉa(chǎn)的不銹鋼車、不銹鋼型材全部從日本進口，太原鋼廠生產(chǎn)的不銹鋼型材還不能滿足城軌車輛的要求。大連機車廠生產(chǎn)的快速軌道車輛的交流

18、傳動系統(tǒng)和制動裝置由日本東芝公司提供產(chǎn)品。因此，這些工廠正在逐步掌握交流車、鋁合金車和不銹鋼車的制造工藝和質(zhì)量。這些工廠還沒有掌握車輛模塊化生產(chǎn)技術(shù)，也沒有掌握低地板輕軌車輛、高架獨軌車輛和線性電機車輛的關(guān)鍵技術(shù)。為此，這些工廠應不斷提高城軌車輛的技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量。 我國城市軌道交通車輛發(fā)展戰(zhàn)略 當為適應未來20年我國城市軌道交通大發(fā)展的要求，城市軌道車輛發(fā)展戰(zhàn)略應是：大城市應大力發(fā)展A型或B型地鐵車輛，中等城市應兼顧發(fā)展B型地鐵車輛和中運量的輕軌車輛，小城市應積極發(fā)展小運量的低地板輕軌車輛 城市有特殊需求時，可適當發(fā)展高架獨軌車輛或直線電機車輛。因為A型或B型地鐵車輛單向高峰小時客運量可達

19、3.O萬人次以上，能夠滿足大城市大運量運送旅客的要求；中運量的輕軌車輛單向高峰小時客運量為0.63.0萬人次，能夠滿足中等城市運能的要求：小運量的低地板輕軌車輛單向高峰小時客運量0.60.8萬人次，能夠滿足小城市運能的要求。當城市要求線路占地少，車輛能在大坡度(6以上)和小半徑曲線(50m)上運行，噪聲低，視端廣闊和乘座舒適時，可適當發(fā)展高架獨軌車輛或直線電機車輛。 發(fā)展交流傳動車輛，逐步取低直流傳動車輛 發(fā)展交流傳動車輛是當今世界城市軌道車輛發(fā)展方向。據(jù)日本京城電鐵統(tǒng)計，采用交流傳動后與變阻控制車相比，交流傳動車每萬公里的用電量減少50左右，再生制動率達到30以上：每輛車閘瓦用量減少一半，車

20、輪磨耗少，使用壽命提高50；電機維修量大大減少，三年內(nèi)不用檢修。北京地鐵復八線交流傳動車每百車公里的耗電量為175kWh，比直流車耗電量減少25.5：電機已運用2年不用維修。因此，必須大力發(fā)展交流傳動車輛。大力發(fā)展不銹鋼車輛，適當發(fā)展鋁合金車輛 目前在我國不銹鋼新車價格便宜，是鋁合金的70左右。鋁合金熔點低，發(fā)生火災車體熔化速度比不銹鋼車體快，安全性差，因此紐約地鐵不采用鋁合金車輛。鋁合金車體長時間運用后表面發(fā)生點蝕，面蝕和變色現(xiàn)象，維修量和維修費比不銹鋼車體高。由于采用鋁合金和不銹鋼材料而使車輛自重減輕所帶來的節(jié)能經(jīng)濟效果不明顯。從兩種車壽命周期費用分析看，鋁合金車輛的壽命周期費用是不銹鋼車輛的1.25倍。因此，城軌交通應大力發(fā)展不銹鋼車輛。（3）生產(chǎn)、儲存煙花爆竹的建設項目；發(fā)展空調(diào)車輛，取代機械通風車輛安全評價的基本原則是具備國家規(guī)定資質(zhì)的安全評價機構(gòu)科學、公正和合法地自主開展安全評價。 車輛空調(diào)裝置是提高乘客舒適度的重要手段，是城軌車輛的發(fā)展方向。我國城市大都處于熱帶或溫濕帶，春夏秋季氣溫都較高，特別近幾年各地氣溫達到35以上，城軌車輛安裝空調(diào)勢在必行。因此，今后新造城軌車輛應是空調(diào)車，舊車應加快安裝空調(diào)