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2017年9月22日星期五

懸掛式地鐵究竟是怎麼“跑”起來的

隻有一根軌道,架在距地麵5米以上的空中。火車不在軌道上,而是掛在軌道下,最高運行時速80公裏。7月20日,中車四方股份公司在青島上演了這樣一出"科幻"場景。由中車四方股份公司研製的懸掛式單軌列車,正式進入型式試驗和試運行階段。車輛可實現3—5列靈活編組,載客量可達到300—510餘人。

(原標題:懸掛單軌車是怎麼"跑"的)

試驗數據表明,時速80公裏為目前國內最高速度等級。此外,成本低,爬坡能力高,安全又舒適均是這輛車最大的亮點。

懸掛單軌車是怎麼跑的?

高鐵懸掛 坐車舒服

懸掛式單軌列車又被稱為"空軌""空中列車",是一種輕型、中速、中運量、低成本的新型公共交通方式。適用於景區、山地、城市。

速度這麼高,在空中懸掛著跑,會不會很顛?"我們這款車的舒適度是很高的。"技術中心副主任、該項目技術負責人劉玉文說。

這是怎麼做到的?

原來,為提升運營安全性和乘客舒適度,這輛懸掛單軌車采用了高鐵技術"空氣彈簧懸掛結構"技術。

"空氣彈簧俗稱氣囊、氣囊式氣缸,在可伸縮的密閉容器中可以壓縮空氣,是一種利用空氣彈性作用的彈簧。"劉玉文說,空氣彈簧的隔振效率比金屬彈簧和橡膠彈簧效果都要好,且體積小容易安裝。

看看這輛車都在什麼地方用了"空氣彈簧懸掛結構"。

車輛轉向架采用高速動車組的空氣彈簧懸掛結構,通過高鐵技術平移,最大程度地過濾車輛在運行中產生的顛簸。

據介紹,空氣彈簧處在列車車體和車輪的中間位置,即軌道和車體之間,用於承受車體的重量;在懸掛式單軌列車運行中,車輪產生的震動會向車體傳遞,空氣彈簧起到減振作用。

"這列車采用了兩層減震。"劉玉文說,車輛轉向架采用的是橡膠輪,不僅提高了車輪和軌道之間的粘著力,與鋼製車輪相比,還能明顯減輕振動。

另外,在軌道交界麵上,還布設了橡膠彈簧,實現振動輕、噪音低的功能。

這麼多彈簧,想不平穩都難。

永磁電機 爬坡帶勁

這款單軌懸掛車的爬坡能力強勁。"最大爬坡能力達到100‰(列車前行1000米後高度上升100米),是普通地鐵車輛爬坡能力的三倍以上,可在地形崎嶇陡峭的山區靈活運行,並保證具有較高的安全性和舒適度。"劉玉文說。

這又是用了啥新技術?"為提高車輛運行和爬坡性能,懸掛式單軌列車采用了新型的永磁電機。"劉玉文透露。

永磁電機,采用永磁體生成電機的磁場,無需勵磁線圈和電流。與普通電機相比,永磁電機因在轉子上安裝有永磁體,磁極製成後,不需通電源即可維持其磁場。

"永磁電機的特性,使其具有功率大、體積小、噪音低、重量輕的優勢,能達到更好的運行效率。"劉玉文說,正是選擇了永磁電機,使中車四方股份公司研發的懸掛式單軌車輛爬坡能力更強。

"隨著高性能永磁材料的問世和控製技術的迅速發展,永磁電機已經廣泛應用於軌道列車領域。"劉玉文告訴記者,中車四方股份公司研製的懸掛式單軌列車、跨座式單軌列車以及北京地鐵8號線的一列試驗地鐵車輛,均采用了永磁電機技術。

軌道"抱"車 風雨無阻

與傳統軌道車輛"壓"在軌道上運行相比,懸掛式單軌列車的軌道位於車體的正上方,因此轉向架也設置在車輛上方,其車輪在軌道內部滾動運行。

火車懸掛著跑,這是怎麼做到的?

"與傳統設計相反,車輛和軌道位置完全反過來了。空軌的軌道變成了環形軌道,'抱'著列車的轉向架運行。"劉玉文解釋說。

從軌道的截麵來看,環形軌道呈現"C"字型,且開口朝下,轉向架和車體通過這個開口連接在一起。

轉向架車輪也被"抱"在環形軌道內,在"C"字型開口的內部兩側滾動運行。

"盡管車輛和軌道結構發生變化,但從運行機理上來說,懸掛式單軌列車依舊是車輪滾動帶著車輛前行,區別在於'空軌'車輪接觸到的是軌道內側位置。"劉玉文說。

這樣的"抱軌"結構,讓軌道與列車的"腿"融為一體,運行時車輛懸掛在高空軌道上,行駛中既不受雨雪天氣影響,也不會有脫軌的風險。

成本大減 標準最高

對於乘客最關心的單軌懸掛車輛的安全性能,劉玉文說,列車采用的是歐洲最嚴苛的BS6853 I級安全標準,安全性能最優。

"設置了多種主/被安全裝置。如全車監控係統、蓄電池救援、聯掛救援等裝置,保證乘客在遇到危險時快速安全逃生。"劉玉文介紹。

另外,由於轉向架的車輪位於軌道內部,在"C"字型開口的兩側位置,與普通列車的車輪在車體兩側相比,距離變得更近,因此可減小轉彎半徑,提高運行效率。

有這麼多優點,那麼使用懸掛車交通方式,成本會不會很高?答案是否定的。

"相對地鐵車輛,懸掛單軌列車具有造價低,建設周期短的優勢。"劉玉文透露,懸掛車軌道梁可以在工廠預製,運抵現場進行組裝,現場施工時間短,對地麵交通影響小。

資料顯示,懸掛式單軌列車軌道的經濟性能還有許多。比如曲線半徑小,占用地麵空間少,拆遷工程量可顯著降低,節約成本投入,僅為地鐵成本的三分之一。相對於地麵有軌電車,懸掛車避開了與地麵車輛混跑的問題,具有安全、準點、載客能力強等優勢。

"因為懸掛在距地麵5—10米的空中,這種交通形式還可以提高城市空間利用率。"劉玉文說,懸掛式單軌列車也被稱為"城市直升機",根據地形情況靈活多變,可彌補城市立體交通的不足,與城市高架橋等規劃融為一體。

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