城市軌道交通最新技術及評定

1、城市軌道交通最新技術及評定【摘要】文章對城市軌道交通系統進展分類、并對其最新開展和商業(yè)化運營趨勢及其所用的平安評定方法進展了闡述?！娟P鍵詞】：城市軌道交通系統；商業(yè)化運營；評定0前言在日本，80年代開場商業(yè)運營的新型交通系統，作為介于火車和汽車之間的中型交通系統，是城市軌道交通系統的主力。然而，近來研究的重點是輕軌交通lrt、現代城市有軌電車、以及采用線性電動機等新技術的城市軌道交通系統。這些系統開場在日本的一些地方投入商業(yè)運營。鑒于國際標準，制定無人操作標準，執(zhí)行ie62278標準，加強可靠性、可用性、可維護性和平安性ras管理。在新型城市軌道交通系統投入商業(yè)運營前，須以不同的方法對其進展評

2、定。因此，本文用實例闡述了對城市軌道交通系統的最新開展和商業(yè)化運營趨勢及所用的評定方法。1城市軌道交通系統分類一般來說，鐵道交通系統使用鋼制車輪和鋼軌對車輛進展支承和導向，并使用車上旋轉電動機產生的粘著力驅動。司機根據道旁或司機室的信號進展操作。不過，城市軌道交通系統并不都是這種類型。下面對包括城市軌道交通系統在內的鐵道運輸系統進展分類。1.1按支承/導向和驅動系統來分類根據定義，不需要長間隔 運行的城市軌道交通系統，就運行區(qū)域來說具有乖巧的特點。例如，現有無車載驅動電動機的系統，又有非接觸支承和導向的系統。圖1是根據車輛的支承/導向和驅動技術對城市軌道交通系統進展的分類。驅動列車的旋轉電動機

3、系統，可進一步分類為車載電動機和地面電動機。1.1.1用車載旋轉電動機驅動某些城市軌道交通系統如傳統鐵道系統一樣使用車載旋轉電動機驅動車輪，但存在一些不同。輕軌車輛系統沒有車軸，電動機裝在車體上或裝在轉向架構架上以便降低車輛地板高度。新型交通系統，使用橡膠輪胎支承和驅動，用導向輪導向。另外還有使用帶傳動裝置車載旋轉電動機的車輛，陡坡運行時用永磁系統替代車輪驅動力。1.1.2用地面旋轉電動機驅動架空索道和纜車一般都用地面旋轉電動機，將電動機的驅動力轉換為纜索的線性運動。這些早已投入商業(yè)運營，主要用于旅游景點。然而，近年來，它們被作為城市軌道交通系統。纜索驅動的缺點是缺乏導向穩(wěn)定性。解決該問題的方

4、法是，在架空索道上采用減阻裝置、翼板和阻尼器等來改善風阻，以及在tis上使用導向輪導向。高架鐵道系統的導向，與懸掛單軌鐵道的一樣，由導向輪和支承梁導向以減小風的影響。在這種系統中，梁用于支承，而纜索僅用于驅動。1.1.3車載線性電動機的一次側驅動80年代后期，線性電動機在工業(yè)上的應用得到積極推進，直接驅動的優(yōu)點開場得到廣泛的認可。對于鐵路上的應用，平板式電動機和無粘著驅動的優(yōu)點開場引人關注。使用線性電動機的第一個商業(yè)運營系統是用線性電動機的地鐵。在該系統中，像傳統鐵道系統一樣，車輪的支承和導向由鐵制車輪和軌道提供，只是驅動是由車輛上線性感應電動機一次側裝在車上的供電線圈提供圖2。采用該系統的初

5、衷是，試圖利用線性電動機的平穩(wěn)性來減小隧道截面，以降低地鐵昂貴的建立費用。然而，從技術上講，這是一個具有開拓意義的系統，它只需使用與傳統逆變器一樣的驅動控制方法，使得線性電動機能在鐵道上使用圖3。這種系統于1990年3月首次在大扳交通局的地鐵7號線開場商業(yè)運營，隨后在東京交通局的地鐵12號線1991年和神戶市的kaigan線2001年上運營。最近，福岡和橫濱正在建立使用這種系統的鐵道路。線性電動機驅動在商業(yè)化運營中獲得進展，從而加快了使用線性驅動技術的磁懸浮鐵路的商業(yè)化運營圖4。與傳統鐵路相比，磁懸浮鐵路的特點是用線性電動機驅動和用常導磁懸浮支承及導向。線性電動機驅動已經在采用線性電動機的地鐵

6、通過了平安評定，所以只需對懸浮控制的平安性作評定。為此，運輸部在e磁懸浮試驗線上進展了廣泛試驗，并對試驗數據進展了搜集和評定，認定該系統無平安問題。此后將其添加到鐵路商業(yè)法專用鐵路中。使用該系統的tbukyury線路方案于2022年投入運營。與上述系統相似，tis系統由線性感應電動機驅動，由空氣懸掛系統支承用導向輪導向。政府運輸部、學術界、包括該行業(yè)tis的有關團體與專家組成的委員會東京大學shda教授為主席為該系統設定了試驗工程以及進展平安評定。線性感應電動機驅動通過了平安性能評定，因此這次評定主要集中在空氣懸掛系統控制的平安性上。結果說明，tis系統在運行速度低于50k/h時沒有平安問題。

7、1.1.4地面線性電動機一次側驅動上述的線性電動機的工作原理是，一次側在車輛系統中，在該車輛系統使用了線性感應電動機，電源側線圈裝在車上。雖然這種驅動系統與線性電動機地鐵、hsst和tis的支承和導向方式不同，但就驅動方法而論，在技術上是一樣的。然而，城市軌道交通系統那么是將一次側裝在地面系統中，而供電側線圈裝在地面上。雖然使用線性同步電動機，連續(xù)不斷的線圈可裝在地面上，但據說這種系統作為城市軌道交通系統，由于建立費用的問題，只在有限的情況下可行，因此，至今還沒有投入商業(yè)運營?？晒?jié)省建立費用的一種連續(xù)安裝線性感應電動機的系統已經用于商業(yè)運營，如美國機場內部的運輸，但在日本還沒有投入商業(yè)運營。日

8、本的高架鐵道系統，線性電動機安裝在地面系統的一次側，以便在車站附近施行加速和減速圖5。發(fā)車時，車輛由線性電動機加速，到達纜索速度時，控制纜索。到達時，車輛脫離纜索，由線性電動機將速度從纜索速度降至停車。該車輛的支承梁和導輪使支承/導向系統與驅動系統獨立分開，其控制系統具有線性電動機較高加速和減速的性能和節(jié)省空間的特點。在特殊情況下，一次側裝在地面系統中，二次側反作用板那么需安裝在車上，這樣便可充分利用一次側裝在地面系統中重量輕和節(jié)能的優(yōu)點。這種系統于1998年在廣島prefeture用作進出sen車站的運輸工具。1.2按操作方法分類鐵路系統可根據它們的操作方法分類。如圖6所示，傳統鐵路系統(無

9、列車自動操作nt)根本由司機人工操作，而許多城市軌道交通系統為自動操作(半自動列車操作st)或無人操作(無司機列車操作dt或自動列車操作ut)。由于城市軌道交通系統在相當短的運行間隔 內需要高頻率運行，造成列車運行費用過高，因此節(jié)省人力的措施極為重要。然而，近年來許多傳統鐵路運輸系統使用st系統，即車上有司機但列車可自動操作運行加速、運行和減速的一種系統。這也促使將城市軌道交通系統積累的經歷應用到傳統鐵路運輸系統。所以，假如將來傳統鐵路運輸系統需要進一步節(jié)省人力，可汲取城市軌道交通系統的經歷，用dt交換st，而后換成ut。最近，國際電工委員會ie對城市鐵路交通系統城市自動交通無人操作dt和ut

10、的平安性進展了檢測。其主要內容是對無人操作可能出現的故障進展分類，分析其風險性以及提出防范措施。此外，還將制定適應傳統鐵路運輸系統無人操作的標準。2城市軌道交通系統的評定歷史上，新型城市軌道交通系統投入商業(yè)運營前，需在運輸部如今的國土、根底設施和運輸部的監(jiān)管下組建一個委員會來確定對其試驗和評定工程。而后，它的分支機構交通平安和公害研究所如今的交通平安環(huán)境研究所進展試驗并作出評定，行政管理部門根據結果對其可用性進展鑒定。不過，將來還要根據國際標準規(guī)定的評定方法進展評定。下面介紹這些評定方法。2.1過去的評定一種新型城市軌道交通系統作為公共交通系統投入商業(yè)運營前，運輸部通常都要對其可用性進展鑒定，

11、假如結果是肯定的，就會組建一個委員會繼續(xù)進展這項工作。該委員會將作為公正的第三方組織來確定試驗和評定工程。此后根據結果，運輸部的分支機構交通平安和公害研究所進展試驗并作出評定。豐田的多形式交通系統its就是一例，該系統中的車輛根據車載計算機讀出地面設置的磁釘位置完成自動操作。多列車運行時，由無線電通信控制互相間的間隔 。該系統于2022年7月作為鐵路技術被添加到部門法令中，并將于2022世界博覽會作為運輸系統在愛知縣投入商業(yè)運用。日本運輸經濟研究中心如今的運輸政策研究所，在1999年為該系統組建了由nihn大學nakaura教授為主席的委員會。該委員會根據東富士試驗線的運行數據對平安性進展了評

12、定，結果說明沒有根本的平安問題。因此，鑒于國家交通平安環(huán)境研究所進展試驗的結果，該系統在aaji島農業(yè)園投入商業(yè)運營。運營中，在一定程度上證實了其可靠性。根據這些結論，最終批準該系統在2022年世界博覽會期間投入運營。表1列出最終的評定工程和評定結果，以供參考。至此，評定仍在進一步進展，如日本運輸經濟研究中心進展的評定和交通平安和公害研究所在aaji島進展的評定。各階段發(fā)現的問題通過再試驗和再評定加以處理、解決和確認。所有投入商業(yè)運營的城市軌道交通系統，包括線性電動機地鐵、hsst和高架鐵道交通系統都以同樣的方法進展了評定。2.2將來的評定方法近年來，加快了鐵路系統標準的制定工作。被稱為ras

13、標準的ie62278就是一個實例。2002年10月生效的這個標準規(guī)定了鐵路系統對可靠性、可用性、可維護性和平安性ras的要求。在規(guī)定的時間內鐵路運輸應平安和適用。標準要求，在壽命周期內，對鐵路運輸系統的使用方案、終止和處置都應按照標準規(guī)定進展總結，并書面記載，如有必要，還要進展核實圖7。該標準源于歐洲en50126標準，是按歐洲方式定量評定方式制定的。相反，到如今為止，要求日本鐵路運輸系統和信號系統有預防故障的性能以防止可能發(fā)生的事故。因此，從鐵路運輸系統的設計到驗收的整個過程需對其進展評定?？梢哉f，日本鐵路運輸系統，即使沒有數據上的評定，在其壽命周期內都作了相應的評定。3將來的城市軌道交通系

14、統新的城市軌道交通系統從新型交通系統開場，而進入多樣化，包括使用線性電動機和無線電控制系統。將來根據社會需要可望進一步采用以下交通形式。3.1雙形式的運行系統即使是極為先進的城市軌道交通系統也無法與汽車所具有的便利性相比。實際上，如沒有汽車的存在，城市軌道交通系統的將來開展無法想象。而且，由于以軌道方式運行的城市軌道交通系統只能單方向運行，因此可在陸地上以任何方向運行的汽車決不會被淘汰。所以，將來雙形式的城市軌道交通系統有望既能作為軌道車又能作為汽車運行。在歐洲已開發(fā)并局部投入商業(yè)運營的橡膠輪胎lrt系統，在郊區(qū)作為汽車運行，而在有小型軌道導向的城區(qū)那么作為火車運行如南希的tvr。這種系統可利

15、用小型軌道限定導向像火車一樣運行，也可在沒有鋪設軌道的地方作為汽車運行。用電纜供電時，這種系統可像無軌電車那樣運行，而用燃料電池或其它方法供電時，可不要電纜而自身運行。在日本，tis正開發(fā)用線性電動機驅動的空氣懸浮系統以便能以雙形式運行。3.2燃料電池供電的系統長期以來，人們就認為電氣化鐵道運輸系統在環(huán)保方面優(yōu)于汽車。然而，燃料電池技術的快速開展，使燃料電池車輛更為流行，因此削弱了鐵道運輸的優(yōu)勢。為了最大程度地利用鐵道運輸系統的特點，即城市軌道交通高效快速的特點，有必要開發(fā)使用燃料電池運行的城市軌道交通系統。這樣的鐵道交通系統不需要電纜供電，在生態(tài)學和能源方面都將保持先進性。促進新型城市軌道交通系統商業(yè)化的首要前提是降低本錢。從這種意義上講，建在道路上的lrt和its在建立本錢上有優(yōu)勢，但運行能耗很高。然而senykgy和其他公司為降低能耗開發(fā)了一種利用勢能的城市軌道交通系統。這種系統基于過山車的原理，構造簡單。車輛在不同高度的單軌上運行。這種城市軌道交通系統就是根據新理念開發(fā)的成功例子。4結語本文闡述了日本城市軌道交通系統的分類、系統的特