目前的城市軌道交通發展已呈多樣化發展趨勢,尤其是城際軌道交通線和市郊線的建設越來越多,大運量、中運量、市郊線多種形式并存,軌道交通發展呈多樣化。未來的研發重點是技術制式的整合、自動化控制系統、低地板技術、轉向架技術、懸浮技術等。
1.國際發展趨勢 根據各國動車組的發展情況和運用經驗,可以看出目前動車組的發展趨勢具有以下幾方面的特點:
(1)車內環境和設備不斷改善,提高了旅客乘坐舒適度和服務質量。車體結構和動力設備不斷輕量化。車體結構和部分機械零部件大量采用鋁合金、大型擠壓型材、蜂窩結構和高分子復合材料等新材料、新工藝,在保證強度的前提下大幅度減輕重量,如日本500系列車軸重已降到108KN左右。減輕車體及設備重量一方面可以增加載客量,如日本E4系雙層客車,一節車廂定員達到133席;另一方面減輕軸重可降低線路維修費用。
(2)電力牽引傳動系統向功率大、體積小、重量輕、高可靠性和低成本方向發展。主要是源于新型電力電子器件和現代控制技術的發展應用。針對輪軌粘著系數隨速度提高而下降的物理現象,一方面提高粘著控制技術,另一方面為進一步提高速度和列車的加速能力,在輪軌粘著牽引力的限制下,不得不增加動力輪對數量,自然形成向動力分散布置方向發展。如原采用動力集中方式的德國ICE列車,開發的ICE-3改為動力分散型,法國也已將鉸接式拖車轉向架發展成為動力轉向架,設計了動力分散式AGV列車。
所以說動力分散布型高速列車是列車增加載客量、提高速度和提高加速能力、提高運輸能力、降低運輸成本的需要。
(3)速度不斷提高,表現在以提高試驗速度為基礎,不斷提高運營速度。將列車的安全防護系統,通過網絡通信技術與軌道的安全保障系統、列車檢修、運用系統構成統一的運營系統,實現列車運行及安全保障自動化,提高列車使用效率,降低運營成本。
(4)環境保護是制約軌道交通發展的一大難題。因此在提速、節能之外,降噪、減振是軌道交通技術進步的另一個方向。各國軌道交通技術競爭的重點在于節約能耗、降低軌道噪聲、降低生命周期成本以及其他全方位的比較上。
2.國內技術發展趨勢 2006年2月9日,《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006~2020年)》正式發布實施,對軌道交通技術的發展提出了具體要求。即:重點研究開發軌道交通、大型橋梁和隧道、綜合立體交通樞紐等高難度交通運輸基礎設施建設和養護關鍵技術及裝備;重點研究開發高速軌道交通控制和調速系統、車輛制造、線路建設和系統集成等關鍵技術,形成系統成套技術。開展工程化運行試驗,掌握運行控制、線路建設和系統集成技術;重點研究開發重載列車、大馬力機車、特種重型車輛、城市軌道交通等新型運載工具。
目前我國城市軌道交通的發展突出顯示以下特點:
由最初的一個城市發展成20多個城市同時建設,引發出對統一建設標準的需求;由一個城市的一條線發展成網絡的多條線,引發網絡化帶來的規劃、客流預測、綜合經濟評價、樞紐換乘等技術問題;由單一的傳統輪軌模式發展成多種制式并存,目前已在建和準備實施的制式已達6種:大運量地鐵、中運量輕軌、跨座式單軌、城際快速鐵路、磁懸浮、直線電機系統等,引發出對新型交通方式的成套技術研究需求。
從以上分析可以看出,目前的城市軌道交通發展已呈多樣化發展趨勢,尤其是城際軌道交通線和市郊線的建設越來越多,大運量、中運量、市郊線多種形式并存,軌道交通發展呈多樣化。因此,未來的研發重點是技術制式的整合、自動化控制系統、低地板技術、轉向架技術、懸浮技術等。
開展城市快速軌道交通及新型交通系統成套技術的研究作用,是提升我國城市軌道交通的整體技術水平,完成本行業的技術跨越,打破國外的技術壟斷,促進行業發展。技術研發的總體目標是:提升軌道交通的整體建造及技術裝備水平;形成標準化、模塊化的系統模式體系及標準體系;實現城市軌道交通智能化、信息化及無人駕駛衛星定位控制;建立一整套高度智能化的事故防范預警系統和應急疏散系統;建立多數據源的城市軌道交通三維數據庫;建立便捷、安全、環保、節能、低維護的新型交通體系,使城市軌道交通成為城市交通的骨干方式,并帶動相關經濟及行業的發展。
主要研究內容包括:
--大城市軌道交通規劃、建設與運營重大技術研究;--大城市軌道交通網絡規劃研究;
--標準化、模塊化系統及標準體系研究。如車站的標準化和模塊化研究的內容集中在車站的組成內容、車站設計理念、車站合理規模、新型施工建造技術研究等;--城市軌道交通運營及乘客信息管理技術;
--新型軌道交通制式及關鍵技術研究:直線電機成套技術系統;導向式軌道交通新技術。主要研究內容包括車輛、軌道結構、電機、感應軌、供電軌、供電和配電、列車自動控制、通信、自動檢票系統、站臺屏蔽門、運營、養護維修等內容的匹配與系統集成及關鍵技術與設備研究。
--軌道交通重大裝備關鍵技術研究。重點研究施工裝備技術和運營裝備技術,包括新型車輛制造技術;列車自動化控制技術;先進的施工方法及裝備研究;新型軌道交通運營管理裝備研究等。
--城市軌道交通安全保障體系研究。綜合研究具有高度智能化、集成化的快速反應事故防范預警系統和安全疏散、救援系統,保證軌道交通乘客安全。并能對突發的事故,尤其是恐怖性事故提供緊急疏散預案。
--城市軌道交通環境控制研究。城市軌道交通必須與周圍環境融為一體,相互協調,甚至提升當地環境的品位,以促進城市的可持續發展。環境控制研究主要包括地下車站與周圍環境的協調、高架及地面線景觀、環境影響及控制對策等。
3.重點領域與企業 在新型交通系統方面,世界各國根據城市特點已開發了輪軌系統、直線電機系統、跨座式單軌系統、無人駕駛新交通、磁懸浮系統等制式,并在城市交通中占有一定比例,而我國的城市軌道交通系統制式仍以大運量的輪軌交通為主,需要開展相關新技術的研發。
重點研發制造企業主要是中國南車集團公司與中國北車集團公司。兩個集團公司有長春客車廠、四方機車車輛廠、株洲電力機車廠、唐山機車車輛廠等企業。
(1)中國南車集團公司 中國南方機車車輛工業集團公司是從事鐵路機車車輛和城市軌道交通車輛設計、制造與服務的大型企業集團,隸屬于國資委。中國南車集團公司以“立足中國,服務全球”為宗旨,致力于將更高水平、更高檔次、更高質量和更高性能的軌道交通裝備產品推向海內外市場。在所屬25個子企業的團結協作之下,全集團在產品開發、市場開拓、國際合作、管理創新上取得出色業績。
中國南車集團公司擁有世界最大的電力機車制造基地、中國首屈一指的大功率內燃機車及柴油機的研制能力、中國最早的中高檔鐵路客車研制基地,在國務院批準的四個國內城軌車輛廠家中占有其三。集團具備鐵路機車、客車、貨車、地鐵車輛及相關零部件自主開發、規模制造、規范服務的完整體系,主要產品制造向著“先進、成熟、經濟、適用、可靠”的技術目標不斷邁進。
近幾年來,被確定為中國鐵路第五次大提速主力車型的東風11G型內燃機車實現當年設計當年試制成功;高原機車“雪域神舟”號在青藏鐵路順利經受住了4772米海拔的考驗;高原高寒動車、擺式客車、雙層集裝箱平車等客車、貨車新品種相繼問世;南車制造的鐵路貨車首度出口南美;交流傳動電力機車首度出口中亞;最大批量貨車出口合同簽訂;北京、廣州地鐵車輛項目中標。眾多的成績得益于南車集團實施超前研發、滾動開發的技術策略和立足中國、服務全球的市場策略。
(2)中國北車集團公司 中國北車集團是由中央管理的國有大型骨干企業,主營鐵路機車車輛、城市軌道交通車輛、鐵路起重機械、各類機電設備等產品的設計、制造、修理和租賃等。堅持“一業為主,多元經營,立足鐵路,面向全國,走向世界”的經營方針,努力把中國北車集團發展成為擁有先進技術、具有較強市場競爭實力的國內一流、國際同行業知名的機車車輛企業集團。總部設在北京。下轄18個全資子公司(工廠)、4個參股研究所和2個參股子公司。
中國北車集團以“一業為主,多元經營,立足鐵路,面向全國,走向世界”為發展戰略,主要從事城市地下鐵道和輕軌車輛,鐵路、廠礦、港口用機車車輛,以及鐵路運輸專用設備的設計、制造、銷售、租賃、修理、配件供應和服務。運用自營進出口權,開展機車車輛產品、制造設備和技術的國際進出口業務。公司的產品遍布全國、出口到世界上三十多個國家和地區。相關產品:http://www.zztr.org