100%低地板有軌電車的技術特點

100%低地板有軌電車的技術特點

100%低地板上有軌電車，是指沒有樓梯的低地板上有軌電車。世界首列100%低地板有軌電車于1990年投入運行100%低地板有軌電車在我國尚處于起步階段,“長客股份”已經(jīng)研制出國內(nèi)首列100%低地板有軌電車。另外,大連市正在修建低地板有軌電車線路,蘇州、成都等多個城市也將建設低地板有軌電車運輸系統(tǒng)。下面就全面介紹現(xiàn)役100%低地板有軌電車的結構形式及轉(zhuǎn)向架,分析、總結其技術特點,為我國100%低地板有軌電車的設計開發(fā)及選型提供技術參考。1車輛的結構形式100%低地板有軌電車雖然出現(xiàn)時間不長,但是其技術發(fā)展及創(chuàng)新變化非?？?先后出現(xiàn)了多種車輛結構形式、轉(zhuǎn)向架結構形式、供電方式等。總體來說,現(xiàn)代100%低地板有軌電車具有以下突出特性。1.1模塊化設計模型現(xiàn)代100%低地板有軌電車全部采用模塊化設計、組裝,如司機室、牽引控制系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、車體結構、轉(zhuǎn)向架結構等。模塊化設計可以極大地降低車輛的制造成本,同時也方便用戶維護,降低維護成本。列車編組同樣為模塊化,根據(jù)不同客流量大小,方便地增加和減少中間車體模塊,以達到合理運輸?shù)哪康摹D1所示為Citadis有軌電車模塊化編組。1.2浮規(guī)格結構介紹早期100%低地板有軌電車為單車型結構,每個模塊下有一個轉(zhuǎn)向架,目前僅有Siemens公司生產(chǎn)的Avenio為單車型結構(見圖2)。浮車型結構(見圖3)是現(xiàn)代100%低地板有軌電車的主流結構形式。由于懸浮車底部沒有轉(zhuǎn)向架,減少了轉(zhuǎn)向架數(shù)量,因此可降低制造成本。另外,懸浮車內(nèi)部消除了由車輪引起的凸出部位,因此擁有更有效的內(nèi)部空間,可橫向布置座椅,提供更多的座位。值得注意的是,由于懸浮車是通過鉸接裝置連接在相鄰的車體上,相對運動及受力條件復雜,因此對于鉸接裝置、鉸接部位結構強度等的設計應特別注意,保證列車運行安全、舒適。1.3橫向耦合輪對獨立旋轉(zhuǎn)車輪轉(zhuǎn)向架在100%低地板有軌電車上運用廣泛。為了解決獨立旋轉(zhuǎn)車輪無法自動對中及自導向的問題,絕大多數(shù)獨立旋轉(zhuǎn)車輪轉(zhuǎn)向架通過低位橫軸,將左右車輪進行橫向耦合,形成耦合輪對,如Citadis、Sirio、Urbos3等,橫向耦合輪對的作用與傳統(tǒng)輪對的作用類似;另外一種解決方式是通過牽引電機將同一側(cè)的兩個車輪進行縱向耦合,如Combino等,縱向耦合車輪也可實現(xiàn)自導向功能,但直線上車輪偏磨嚴重。與獨立旋轉(zhuǎn)車輪轉(zhuǎn)向架不同,最新研制出的Flexity2、CitadisX04、Tramlink及Swing等有軌電車采用傳統(tǒng)輪對,以實現(xiàn)100%低地板。采用傳統(tǒng)輪對的優(yōu)點是避免采用復雜的耦合裝置,具有更高的可靠性及安全性,且乘坐舒適性大大提高。無論是耦合輪對轉(zhuǎn)向架還是傳統(tǒng)輪對轉(zhuǎn)向架,兩者都采用彈性車輪,以降低小直徑車輪引起的高輪軌作用力,減小車體及部件振動,提高列車乘坐舒適性。另外,彈性降噪車輪還可明顯降低車輛通過小半徑曲線時的嘯叫聲。主流轉(zhuǎn)向架結構形式及特點將在下一節(jié)重點介紹。1.4不方便設置架空接觸網(wǎng)現(xiàn)代100%低地板有軌電車大多可選裝地面供電、超級電容或蓄電池裝置,以滿足中心城區(qū)、古老的橋梁等不方便設置架空接觸網(wǎng)的特殊地段,如Bombadier公司APS供電系統(tǒng)、CAF公司ACR快速充電裝置等。圖4所示為集成的ACR設備。該設備具有充電/放電控制功能、蓄能功能,每次充電時間約為30s(利用停站時間完成充電),提供的電能可滿足列車1km的運行需求。1.5發(fā)生長期變形現(xiàn)代有軌電車的車端結構都必須進行特殊的防撞性設計,當車輛發(fā)生碰撞時,應保證車體不會發(fā)生永久變形,保證司機及乘客的安全。圖5所示為Tramlink有軌電車的車端防撞結構,車端配置2個兩段行程的液壓緩沖器,第一段行程為80mm,第二段行程為270mm,該設計可完全吸收70t重物體以15km/h撞擊有軌電車時產(chǎn)生的能量。1.6優(yōu)缺點、舒適、舒適現(xiàn)代100%低地板有軌電車在解決擁堵問題的同時,還具有環(huán)保舒適、美觀的優(yōu)點。用戶可根據(jù)本地特色選擇個性化的車輛內(nèi)飾、外飾及司機室外形,從而將有軌電車系統(tǒng)完美地融入到當?shù)氐奈幕厣?成為現(xiàn)代城市的流動風景線。2主要100%低地板配備軌電車轉(zhuǎn)向2.1彈性車輪轉(zhuǎn)向架Variobahn由ABB公司車輛部于1993年設計,采取模塊化設計、編組和浮車型結構。圖6為其動力轉(zhuǎn)向架,由輪轂電機單獨驅(qū)動4個獨立車輪。采用由彈性車輪和一、二系懸掛組成的懸掛系統(tǒng),降低了輪軌作用力。該轉(zhuǎn)向架的缺點是電機沒有懸掛,增加了簧下質(zhì)量。2.2flusx-qp區(qū)域Flexity2是Bombadier公司推出的新一代100%低地板有軌電車,采用模塊化設計及編組,浮車型結構,可滿足無接觸網(wǎng)區(qū)域運行。其動力轉(zhuǎn)向架為FLEXXUrban3000(見圖7),最大特點是采用傳統(tǒng)輪對。牽引電機縱向布置,制動盤安裝于輪對外側(cè),一系懸掛為金屬橡膠疊簧,二系懸掛為橡膠堆,軸距1850mm。由于采用了傳統(tǒng)輪對,轉(zhuǎn)向架上部區(qū)域的地板面高度要比其他低地板區(qū)域高出90mm左右,因此需要有一個很小的斜坡相連,如圖8所示。使用傳統(tǒng)輪對的還有Alstom公司的CitadisX042.3alstom公司的arpege轉(zhuǎn)向架Citadis系列為Alstom公司生產(chǎn)的100%低地板有軌電車,采用模塊設計及編組,浮車型結構,可滿足無接觸網(wǎng)區(qū)域的運行。圖9所示為Citadis的Arpege動力轉(zhuǎn)向架為了彌補Arpege轉(zhuǎn)向架動力學性能的不足,Alstom公司在其基礎上開發(fā)出了Solfege轉(zhuǎn)向架,如圖10所示。該轉(zhuǎn)向架增加了橡膠堆一系懸掛,牽引電機也移到了前后車輪之間。二系懸掛移到了構架外側(cè),取消了抗側(cè)滾支撐裝置,使動力學性能得到了優(yōu)化。2.4combi著車裝置Combino由DWUGE公司于1996年設計制造,采用模塊化設計及編組。Combino首次使用浮車型結構的100%低地板有軌電車,由于鉸接裝置和車體結構設計不合理,使車體鉸接部位出現(xiàn)裂紋,導致Combino在生產(chǎn)了約460列后停產(chǎn)。Combino采用SF30TF動力轉(zhuǎn)向架(見圖11)。電機縱向布置,每個電機驅(qū)動同側(cè)的前后有兩個獨立旋轉(zhuǎn)的彈性車輪,使車輪縱向耦合,以實現(xiàn)轉(zhuǎn)向架的對中及導向功能2.5模塊化設計及單車型結構Avenio是Siemens公司的新一代100%低地板有軌電車,采用模塊化設計、單車型結構,每個模塊底下有一個轉(zhuǎn)向架。Avenio動力轉(zhuǎn)向架2.6kimo逆轉(zhuǎn)Sirio100%低地板有軌電車2.7速充電裝置Urbos3是CAF公司研制出的100%低地板有軌電車,浮車型結構。該車裝有超級電容裝置及快速充電裝置,以滿足無接觸網(wǎng)區(qū)域運行。圖14所示為Urbos3動力轉(zhuǎn)向架,4個獨立旋轉(zhuǎn)彈性車輪由4臺電機分別驅(qū)動,左右車輪通過軸橋結構進行橫向定位。轉(zhuǎn)向架軸距1800mm,輪徑590mm,一系懸掛為橡膠彈簧,二系懸掛為兩級鋼圓彈簧,制動盤安裝于車輪外側(cè),裝有磁軌制動。2.8forwell轉(zhuǎn)向架ForCity由Skoda公司設計,鉸接式結構,三車四轉(zhuǎn)向架。ForCity轉(zhuǎn)向架為鉸接式轉(zhuǎn)向架,如圖15所示。每個獨立旋轉(zhuǎn)彈性車輪都由一個電機單獨驅(qū)動,電機與車輪之間無齒輪連接,左右車輪通過橫軸進行橫向耦合。3車輛、轉(zhuǎn)向架結構現(xiàn)代100%低地板有軌電車的設計以模塊化為基礎,